淺析水電工程弧形閘門支臂前、后端板加工工藝

趙文斌

中國水利水電第五工程局有限公司第一水工機械廠 四川廣元 628003

在《水電工程鋼閘門制造安裝及驗收規范》NB/T35045-2014中第7.5.8條規定：“臂柱兩端與門葉、鉸鏈連接板組合面之間應平整密貼，接觸面應不少于75%；連接螺栓緊固后，用0.3mm塞尺檢查，連接可插入部位應不大于100mm，累計長度應不大于周長的75%；極少數點的最大間隙應不大于0.8mm”。

為保證“臂柱兩端與門葉、鉸鏈連接板組合面之間平整密貼”和“長度最后能滿足鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑的要求”的要求，在水電工程弧形閘門制造中，既要對弧形閘門支臂前、后兩端板進行加工，又要在弧形閘門整體組裝時為保證鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑需對臂柱前端預留修裁量進行修裁。

1 支臂前、后端板先加工工藝

支臂可分為四大部分，分別為上支臂、下支臂、后支臂（褲衩部分）和豎桿、斜桿，各部分先分別進行單件拼焊，前、后端板均不參與單件拼焊，單件拼焊完成后進行支臂裝置的整體平拼裝。支臂裝置在搭設的平臺上進行整體平拼裝，拼裝的部分包括上支臂、下支臂、后支臂（褲衩部分）、豎桿、斜桿，前后端板不參與拼裝，支臂在平拼平臺上拼裝成整體，經驗收合格后加固、點焊固定，然后進行弧形閘門的整體預拼裝。

支臂前、后兩端板在下料時考慮加工余量，先進行加工，然后前端板與閘門主梁加工面配鉆孔并用螺栓連接牢固，保證組合面平整密貼。后端板與支鉸裝置鉸鏈連接面配鉆孔并用螺栓連接牢固，保證組合面平整密貼。在進行弧形閘門整體預拼裝時前、后端板與支臂焊接，整體預拼裝時通過修裁臂柱前端預留修裁量來保證鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑，通過控制焊接變形的方式和焊接后的校正的方式來保證支臂前、后兩端板的平面度以達到“臂柱兩端與門葉、鉸鏈連接板組合面之間平整密貼”的要求。

2 支臂前、后端板后加工工藝

各單件的拼焊與先加工工藝相同，單件拼焊完成后進行支臂裝置的整體平拼裝。支臂裝置在搭設的平臺上進行整體平拼裝，拼裝的部分包括上支臂、下支臂、后支臂（褲衩部分）、豎桿、斜桿，前后端板不參與拼裝，支臂在平拼平臺上拼裝成整體，經驗收合格后加固、點焊固定，然后進行弧形閘門的整體預拼裝。支臂的前、后兩端板在下料時考慮加工余量但先不加工，在支臂裝置拼裝前完成前端板與閘門主梁加工面配鉆孔并用螺栓連接牢固。后端板與支鉸裝置鉸鏈連接面配鉆孔并用螺栓連接牢固[1]。

在進行弧形閘門整體預拼裝時前、后端板與支臂焊接，整體預拼裝時將前后端板的加工余量考慮進去，并通過修裁臂柱前端預留修裁量來保證鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑。前端板以門葉主梁加工面為基準劃線，后端板以鉸鏈連接板加工面為基準劃線，整體預拼裝結束后再按照前后端板所劃加工基準線進行加工，以保證鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑和“臂柱兩端與門葉、鉸鏈連接板組合面之間平整密貼”的要求。

3 支臂前、后端板后加工工藝的改進工藝

在支臂前、后兩端板后加工工藝的基礎上進行優化改進，同樣是支臂的前、后兩端板在下料時考慮加工余量但不先加工。

后端板與支鉸裝置鉸鏈連接面配鉆孔并用螺栓連接牢固。然后將后支臂與之進行拼焊，后端板以鉸鏈連接板加工面為基準劃線，后端板焊接后以所劃加工基準線對后端板進行加工，再進行支臂裝置的整體平拼裝。

支臂裝置在搭設的平臺上進行整體平拼裝，拼裝的部分包括上支臂、下支臂、后支臂（褲衩部分）、豎桿、斜桿，前端板不參與拼裝，支臂在平拼平臺上拼裝成整體，經驗收合格后加固、點焊固定，然后進行弧形閘門的整體預拼裝。在支臂裝置拼裝前完成前端板與閘門主梁加工面配鉆孔并用螺栓連接牢固。

在進行弧形閘門整體預拼裝時后置板已經拼焊并加工，只需進行前端板與支臂的焊接，整體預拼裝時將前端板的加工余量考慮進去，并通過修裁臂柱前端預留修裁量來保證鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑。前端板以門葉主梁加工面為基準劃線，整體預拼裝結束后再按照前端板所劃加工基準線進行加工，以保證鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑和“臂柱兩端與門葉、鉸鏈連接板組合面之間平整密貼”的要求。

4 支臂前、后端板后加工對曲率半徑的影響

假設某一弧形閘門曲率半徑15000mm，面板弦長也是15000mm，那么，其面板弧長的彎曲矢高是

△ =R-（Rcos30°）

=15000-（15000×0.866）

=2010（mm）

一般的平面預留加工量為4-6mm，支臂前、后端板加工余量的總和最大不會超過15mm，那么按支臂加長15mm計算：

△ J=R-（Rcos30°）

=15000-（15015×0.866）

=1997（mm）

兩項弦高相差 △-△J=2010-1997=13mm

支臂前、后端板加工后，加工余量消失，曲率半徑恢復到設計尺寸，兩條彎曲矢高相差 15mm-13mm=2mm

從以上分析可以看出，弧形閘門整體預拼裝時，支臂前、后端板后加工對曲率半徑的影響不大，弧形閘門支臂前、后端板采用先加工、后加工工藝都是可行的。

5 優缺點分析

（1）支臂前、后端板先加工工藝的優點是整體預拼裝狀態下鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑是實測值，測量結果直觀，同時臂柱兩端與門葉、鉸鏈連接板組合面之間平整密貼的效果也直觀。缺點是對各單件的拼裝及焊接變形控制要求較高，如過程中存在較大偏差，后續工序中無法進行修正，造成臂柱兩端與門葉、鉸鏈連接板組合面之間平整密貼的效果不理想。

（2）支臂前、后端板后加工工藝的優點是對單件的制造誤差在整體預拼裝時可以適當的修正，這樣降低單件制造的難度。缺點是由于支臂兩端均是最后加工，由于支臂整體尺寸較大，在加工找正時易出現誤差，兩端誤差的積累可能會造成最終的加工效果偏差較大，如要進行效果的驗證，則需進行二次整體預拼裝，造成成本的增加。同時整體預拼裝狀態下鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑要考慮前、后端板的加工余量，測量值需要進行換算。

（3）支臂前、后兩端板后加工工藝的改進工藝解決了支臂兩端均最后加工，誤差的積累易導致最終的加工效果偏差較大的問題，后置板在整體預拼裝前加工，前置板整體預拼裝后再加工，既能在整體預拼裝時對單件的制造誤差進行適當的修正，同時最后只進行一個端頭的加工，減少找正誤差的積累，有利于保證臂柱兩端與門葉、鉸鏈連接板組合面之間平整密貼。

6 結語

《水電工程鋼閘門制造安裝及驗收規范》NB/T35045-2014中規定，弧形閘門出廠前，應進行整體組裝和檢查，即要求每套弧形閘門在出廠前都要進行整體預拼裝的檢查和驗收，一套弧形閘門整體預拼裝一次一般需要15-20天的時間，該種弧形閘門支臂前、后端板的加工工藝方案決定著弧形閘門整體預拼裝的方案，對制造周期及制造成本均有著很大的影響。目前采用的后加工工藝的改進工藝方案，在多次制造的超大型弧形閘門的整體預拼裝檢驗中得到實際驗證，多年來在工地安裝、運行中均未發現問題。能夠為保證“臂柱兩端與門葉、鉸鏈連接板組合面之間平整密貼”和“長度最后能滿足鉸鏈軸孔中心至面板外緣半徑的要求”的要求。