工業(yè)泵網(wǎng)  1引言

跟著計算機技術(shù)應(yīng)用的飛速發(fā)展，越來越多的復(fù)雜零部件，設(shè)計職員利用計算機進行CAD三維設(shè)計和制圖。但鑄件的鍛造技術(shù)還沒有跟上設(shè)計要求，其毛坯尺寸誤差大，尤其是對曲面鑄件這類復(fù)雜程度很高的工件，良多空間曲面的尺寸精度和外形精度難以達到圖紙設(shè)計要求，那么在劃線檢查時，對基準的選擇，多點基準的校借勢必帶來影響。金窩水輪發(fā)電機組球閥的大型前（后）閥體，就是一個代表性的鑄件。因此我們把計算機繪圖軟件（CAD）三維造型應(yīng)用到劃檢劃線當中，解決了鑄件毛坯自身基準不準，又相互矛盾這一題目，攻克了劃線過程中的“瓶頸”，從而進步產(chǎn)品質(zhì)量和出產(chǎn)效率。

2球閥概況及加工要求

2.1球形閥概況

金窩電站水輪發(fā)電機組為我公司設(shè)計制造的海內(nèi)單機容量及轉(zhuǎn)輪直徑最大的高轉(zhuǎn)速沖擊式水輪發(fā)電機組，該球閥是為金窩水輪發(fā)電機組配套的進水球閥，也是我公司目前設(shè)計和制造的最高水頭下的大直徑球閥，球閥設(shè)置在上游壓力鋼管與水輪機之間，其作用是在機組泛起事故的情況時，能夠緊急封閉，將水流斷開，防止事故擴大。另外，在機組檢驗或長期停機時，截斷進水，保護機組。

球閥形閥體是球閥的主要部件，由前、后閥體兩部門組成，該閥體采用斜分瓣法蘭把合結(jié)構(gòu)，把合面與活門軸孔成33°夾角，其外形如圖1、圖2所示。

圖2 閥體裝配簡圖

球閥的相關(guān)參數(shù)：

球閥最大工作水頭：620m

升壓水頭：775m

水壓試驗壓力：11.65MPa

球閥直徑：1900mm

閥體外徑：3070mm

閥體內(nèi)徑：2880mm

把正當蘭直徑：3850mm

閥體材料：鑄鋼 ZG20SiMn

閥體重量：42.9t

2.2閥體的加工要求

閥體毛坯為鑄件，劃線后按圖紙要求加工。其閥體內(nèi)徑，分瓣法蘭面，進出水端，活門軸孔等均要求加工，并且各部位有嚴格的尺寸公差和形位公差要求。因為閥體為空間曲面，且鑄件毛坯誤差大，加工時尺寸及形位公差精度要求高，要求劃檢劃線必需提供較正確的基準及余量數(shù)據(jù)，為后續(xù)金加工提供可靠保證。

3傳統(tǒng)劃檢劃線方法及誤差分析

3.1劃線工具

劃線過程是一個復(fù)雜的過程，因此劃線前，我們應(yīng)預(yù)備相關(guān)的劃線工具。在此只說明劃球閥時所用到的工具。劃線工具有等高塊、千斤頂、劃針、樣沖、鐵錘、劃線盤、劃卡、劃規(guī)、地規(guī)、連接規(guī)、油杯、尼龍繩、計算器；劃線過程的用到的丈量工具有卷尺、鋼直尺、鋼板尺；同時還需要一些輔助工具有木條（主要是找中央或劃圓所用）、劃線用的涂料等。

3.2傳統(tǒng)的劃線方法

以前閥體為例：

（1）把進水法蘭面（P向平面）向下（如圖3），放在劃線平臺上，制作一個33°的鐵皮樣板，以樣板為基準，檢查調(diào)整把合面角度（Q向平面），再按活門軸孔（K向平面）法蘭外圓求圓心O3，以O(shè)3中央點進行校借（Q向平面）斜面。

圖3

（2）在把合面（Q向平面）法蘭內(nèi)腔安裝活動中心，以內(nèi)圓為基準求圓心（O1），并投影到平臺上，再以進水法蘭（P向平面）外圓求圓心并標記在平臺上（O2），檢查（O1、O2）兩圓心的差值，進行校借，確定（O1、O2）兩個圓心點在一條垂線上。

（3）以活門法蘭（K向平面）外圓為基準求軸孔中心得O3點，再把活門中心用角尺投到平臺上a點，以02為圓心劃一圓線，連接 a、O2。在圓線上取一點d，以d點為基準，在該圓線上做4等份 d、d1、d2、d3。并將 d、d1、d2、d3四點，投到P向法平面蘭外圓上。以 O1、O3為基準線，并在（P向平面）法蘭平面上，劃P向端面加工線。以 d、d1、d2、d3十字線為基準，劃（K向平面）法蘭面平面加工線。

（4）將工件翻身，按d1、d3點為基準，找左右正，以（K向平面）圓心點找上下正，在以 d1、d3點為基準，劃（Q向平面）把合面加工線。

3.3誤差分析

上述劃線方法，最大問題在于求出的O1點，是不準確的，按毛坯求出的圓心，與用CAD軟件三維造型，在電腦上劃出來的中心誤差較大，按毛坯求出的圓心，與加工去掉后的圓心，成33°的夾角（如圖4），我們通過計算機三維造型，了解到我們在劃線過程中所出現(xiàn)的問題，同時也更加精確地找到了劃線的方法。用計算機三維造型，可以直接得到 O1、O2、O3圓心點的幾何尺寸。使劃線的結(jié)果更加準確，更加方便，效率更高。

圖4

4針對傳統(tǒng)劃檢劃線方法的不足采取的措施

4.1目前的劃線方法

4.1.1圖樣的技術(shù)分析及劃線前的預(yù)備

對圖樣的技術(shù)分析，三個法蘭面的圓心點是前（后）閥體的設(shè)計基準。但都在立體空間中，角度線無法劃出,按照毛坯所求的圓心,有一個面與水平始終存在一個夾角，中央點無法確定。需要解決的題目就是如何消除這個夾角所帶來的尺寸誤差。工件的擺方方向,是保證基準的選擇要點。三個圓心的幾何位置，是閥體的設(shè)計基準，要求基準在劃線時盡量與圖樣保持一致。工具預(yù)備，除正常的劃線工具外，還須預(yù)備三個流動中央。

4.1.2找正、檢查、借料

如圖5所示，先丈量出（Q向平面）法蘭面毛坯板厚，確定法蘭面加工余量，確定水平高度，把三個流動中央分別調(diào)整到鑄件內(nèi)孔處，以（Q向平面）內(nèi)腔為基準，在流動中央上求出圓心O1，并打上洋沖眼。同樣以（K向平面）和（P向平面）內(nèi)腔求圓心，分別投影到流動中央上，檢查三個圓心點是否在統(tǒng)一條線上，若不在，只需要調(diào)水平左右進行效借。

圖5

當三個圓心在一條直線上時，證明左右水平正已找好。在用呢絨線以O(shè)1點為基準，按CAD所劃出的尺寸，作O2、O3圓心點的射線。方法以O(shè)1點為基準點，用呢絨線作圖樣理論上的射線，檢查K向平面和P向平面上下內(nèi)腔兩點圓的加工量，最后在對三個中心點進行前后、上下進行效借，調(diào)借到滿足設(shè)計要求為止，最終確定圓心點O1、O2、O3。

4.1.3劃線

如圖5所示，Q平面向下放置于劃線平臺上，以O(shè)2、O3圓心點，分別劃出各自法蘭圓的加工圓線，按H1、H2的高度尺寸，在K向平面和P向平面的法蘭外圓定出法蘭水平基準線，同時在Q向平面法蘭外圓劃端面加工線和看線。在平臺上以O(shè)1點圓心為基準，O3點為基準點劃坐標線，再分別投到Q向平面法蘭外圓上，分別與Q向法蘭外圓有四個交點Q1、Q2、Q3、Q4。然后再作L1、L2的水平線，并分別投到K向平面和P向平面的法蘭外圓上，與P、K平面水平線相交得P1、P2、K1、K2點。P1和P2是P向平面法蘭面加工量的基準

點，K1和K2是K向平面法蘭面加工量的基準點。

將工件翻身，P向平面向下放置于劃線平臺上（如圖6所示），以P1、P2兩點為基準找水平，再以P1、P2高度為基準，劃上H3尺寸，同時以K1、K2、Q1、Q2四點找出整個工件的水平正。以P1、P2兩點高度為基準，劃P向平面法蘭面最終加工線及看線。分別將P1、P2兩點，投到劃線平臺上，作L3的水平線，劃出K向平面法蘭面加工線及看線。

4.1.4檢查

圖6

按圖樣尺寸，檢查所有劃線尺寸，確定無誤后，在加工線、看線上打上洋沖眼和相關(guān)標識。

4.2針對傳統(tǒng)劃檢劃線方法的不足采取的措施

對于高水頭的沖擊式水輪機組，因為水頭較高，對球閥的要求比較嚴格，閥體較多的采用斜分瓣結(jié)構(gòu)，即前后閥體的把合面與進出水口軸線帶角度，使劃線和加工更加復(fù)雜。

傳統(tǒng)的劃線方法不足之處：

（1）劃線時基準選擇誤差大。基準應(yīng)該是三個軸的法蘭中央點為基準，把合面法蘭中央點選擇錯了，會造成把合面法蘭中央點，不能垂直于進（出）水端法蘭中央點。同樣，活門法蘭中央點，與把合面法蘭中央點，也將有一個夾角，就會使活門軸孔法蘭加工量前后不平均，進出水口內(nèi)腔加工量偏移較大，造成工件內(nèi)腔補焊打磨。

（2）不能找到鍛造時的第一基準。鍛造時的基準也是三個法蘭的中央點，基準選擇錯了，會造成在球閥總裝時，因內(nèi)腔本體干涉，活門不能完成開關(guān)動作，就必需進行補焊、吹爆、打磨。嚴峻時，會使前后閥體把合面變形產(chǎn)生間隙，這時就必需重新上機臺加工把合面和內(nèi)外止口。

針對加工中反映出的題目，推動劃線的改革立異。通過利用計算機CAD制圖軟件知識，在電腦上發(fā)現(xiàn)了泛起題目的原因，也找到了公道的劃線方法。這種方法，總體來講就是在工件中，找到基準點，用圖樣和計算機制圖提供的尺寸，用平尺、交尺、呢絨線、劃針盤等劃線工具，來作射線的方法，進行多點基準的效借，來保證工件的所有角度，保證整個坐標系的相對位置，以達到加工的要求。

上述最大的立異點在于傳統(tǒng)劃線是在工件長進行劃檢劃線，用劃線的手段來對工件進行效借，也就是說，基準在工件上。而以CAD三維造型為依托用射線的方法，是把坐標線先作好（也就是先作好基準線），再用工件對照基準線進行調(diào)整效借。

此方法用在金窩水輪發(fā)電機組球閥前后閥體上，消除了內(nèi)腔補焊、吹刨這些質(zhì)量題目，更沒有泛起過返修合縫面這一情況。

5結(jié)語

從金窩球閥閥體的所有加工工序，到該球閥的總裝情況來看，固然直徑和高度較大，但與同類型的其它球閥比擬所用的加工時間最短，將計算機技術(shù)應(yīng)用于球閥前（后）閥體的劃線工作中，進步了工作效率及劃線的正確度，更加公道的分配了各加工部位的余量，消除了后續(xù)加工工序中內(nèi)腔補焊、吹刨、修磨這些嚴峻質(zhì)量題目，其效率的進步長短常顯著的，不但為公司贏得了出產(chǎn)周期，也為我公司今后出產(chǎn)大型球閥時，改進和進步球閥閥體劃線工作做了有益的嘗試，貯備了相關(guān)劃線技術(shù)。