浅析水电工程弧形闸门支臂前、后端板加工工艺

赵文斌

中国水利水电第五工程局有限公司第一水工机械厂 四川广元 628003

在《水电工程钢闸门制造安装及验收规范》NB/T35045-2014中第7.5.8条规定：“臂柱两端与门叶、铰链连接板组合面之间应平整密贴，接触面应不少于75%；连接螺栓紧固后，用0.3mm塞尺检查，连接可插入部位应不大于100mm，累计长度应不大于周长的75%；极少数点的最大间隙应不大于0.8mm”。

为保证“臂柱两端与门叶、铰链连接板组合面之间平整密贴”和“长度最后能满足铰链轴孔中心至面板外缘半径的要求”的要求，在水电工程弧形闸门制造中，既要对弧形闸门支臂前、后两端板进行加工，又要在弧形闸门整体组装时为保证铰链轴孔中心至面板外缘半径需对臂柱前端预留修裁量进行修裁。

1 支臂前、后端板先加工工艺

支臂可分为四大部分，分别为上支臂、下支臂、后支臂（裤衩部分）和竖杆、斜杆，各部分先分别进行单件拼焊，前、后端板均不参与单件拼焊，单件拼焊完成后进行支臂装置的整体平拼装。支臂装置在搭设的平台上进行整体平拼装，拼装的部分包括上支臂、下支臂、后支臂（裤衩部分）、竖杆、斜杆，前后端板不参与拼装，支臂在平拼平台上拼装成整体，经验收合格后加固、点焊固定，然后进行弧形闸门的整体预拼装。

支臂前、后两端板在下料时考虑加工余量，先进行加工，然后前端板与闸门主梁加工面配钻孔并用螺栓连接牢固，保证组合面平整密贴。后端板与支铰装置铰链连接面配钻孔并用螺栓连接牢固，保证组合面平整密贴。在进行弧形闸门整体预拼装时前、后端板与支臂焊接，整体预拼装时通过修裁臂柱前端预留修裁量来保证铰链轴孔中心至面板外缘半径，通过控制焊接变形的方式和焊接后的校正的方式来保证支臂前、后两端板的平面度以达到“臂柱两端与门叶、铰链连接板组合面之间平整密贴”的要求。

2 支臂前、后端板后加工工艺

各单件的拼焊与先加工工艺相同，单件拼焊完成后进行支臂装置的整体平拼装。支臂装置在搭设的平台上进行整体平拼装，拼装的部分包括上支臂、下支臂、后支臂（裤衩部分）、竖杆、斜杆，前后端板不参与拼装，支臂在平拼平台上拼装成整体，经验收合格后加固、点焊固定，然后进行弧形闸门的整体预拼装。支臂的前、后两端板在下料时考虑加工余量但先不加工，在支臂装置拼装前完成前端板与闸门主梁加工面配钻孔并用螺栓连接牢固。后端板与支铰装置铰链连接面配钻孔并用螺栓连接牢固[1]。

在进行弧形闸门整体预拼装时前、后端板与支臂焊接，整体预拼装时将前后端板的加工余量考虑进去，并通过修裁臂柱前端预留修裁量来保证铰链轴孔中心至面板外缘半径。前端板以门叶主梁加工面为基准划线，后端板以铰链连接板加工面为基准划线，整体预拼装结束后再按照前后端板所划加工基准线进行加工，以保证铰链轴孔中心至面板外缘半径和“臂柱两端与门叶、铰链连接板组合面之间平整密贴”的要求。

3 支臂前、后端板后加工工艺的改进工艺

在支臂前、后两端板后加工工艺的基础上进行优化改进，同样是支臂的前、后两端板在下料时考虑加工余量但不先加工。

后端板与支铰装置铰链连接面配钻孔并用螺栓连接牢固。然后将后支臂与之进行拼焊，后端板以铰链连接板加工面为基准划线，后端板焊接后以所划加工基准线对后端板进行加工，再进行支臂装置的整体平拼装。

支臂装置在搭设的平台上进行整体平拼装，拼装的部分包括上支臂、下支臂、后支臂（裤衩部分）、竖杆、斜杆，前端板不参与拼装，支臂在平拼平台上拼装成整体，经验收合格后加固、点焊固定，然后进行弧形闸门的整体预拼装。在支臂装置拼装前完成前端板与闸门主梁加工面配钻孔并用螺栓连接牢固。

在进行弧形闸门整体预拼装时后置板已经拼焊并加工，只需进行前端板与支臂的焊接，整体预拼装时将前端板的加工余量考虑进去，并通过修裁臂柱前端预留修裁量来保证铰链轴孔中心至面板外缘半径。前端板以门叶主梁加工面为基准划线，整体预拼装结束后再按照前端板所划加工基准线进行加工，以保证铰链轴孔中心至面板外缘半径和“臂柱两端与门叶、铰链连接板组合面之间平整密贴”的要求。

4 支臂前、后端板后加工对曲率半径的影响

假设某一弧形闸门曲率半径15000mm，面板弦长也是15000mm，那么，其面板弧长的弯曲矢高是

△ =R-（Rcos30°）

=15000-（15000×0.866）

=2010（mm）

一般的平面预留加工量为4-6mm，支臂前、后端板加工余量的总和最大不会超过15mm，那么按支臂加长15mm计算：

△ J=R-（Rcos30°）

=15000-（15015×0.866）

=1997（mm）

两项弦高相差 △-△J=2010-1997=13mm

支臂前、后端板加工后，加工余量消失，曲率半径恢复到设计尺寸，两条弯曲矢高相差 15mm-13mm=2mm

从以上分析可以看出，弧形闸门整体预拼装时，支臂前、后端板后加工对曲率半径的影响不大，弧形闸门支臂前、后端板采用先加工、后加工工艺都是可行的。

5 优缺点分析

（1）支臂前、后端板先加工工艺的优点是整体预拼装状态下铰链轴孔中心至面板外缘半径是实测值，测量结果直观，同时臂柱两端与门叶、铰链连接板组合面之间平整密贴的效果也直观。缺点是对各单件的拼装及焊接变形控制要求较高，如过程中存在较大偏差，后续工序中无法进行修正，造成臂柱两端与门叶、铰链连接板组合面之间平整密贴的效果不理想。

（2）支臂前、后端板后加工工艺的优点是对单件的制造误差在整体预拼装时可以适当的修正，这样降低单件制造的难度。缺点是由于支臂两端均是最后加工，由于支臂整体尺寸较大，在加工找正时易出现误差，两端误差的积累可能会造成最终的加工效果偏差较大，如要进行效果的验证，则需进行二次整体预拼装，造成成本的增加。同时整体预拼装状态下铰链轴孔中心至面板外缘半径要考虑前、后端板的加工余量，测量值需要进行换算。

（3）支臂前、后两端板后加工工艺的改进工艺解决了支臂两端均最后加工，误差的积累易导致最终的加工效果偏差较大的问题，后置板在整体预拼装前加工，前置板整体预拼装后再加工，既能在整体预拼装时对单件的制造误差进行适当的修正，同时最后只进行一个端头的加工，减少找正误差的积累，有利于保证臂柱两端与门叶、铰链连接板组合面之间平整密贴。

6 结语

《水电工程钢闸门制造安装及验收规范》NB/T35045-2014中规定，弧形闸门出厂前，应进行整体组装和检查，即要求每套弧形闸门在出厂前都要进行整体预拼装的检查和验收，一套弧形闸门整体预拼装一次一般需要15-20天的时间，该种弧形闸门支臂前、后端板的加工工艺方案决定着弧形闸门整体预拼装的方案，对制造周期及制造成本均有着很大的影响。目前采用的后加工工艺的改进工艺方案，在多次制造的超大型弧形闸门的整体预拼装检验中得到实际验证，多年来在工地安装、运行中均未发现问题。能够为保证“臂柱两端与门叶、铰链连接板组合面之间平整密贴”和“长度最后能满足铰链轴孔中心至面板外缘半径的要求”的要求。