800kV高壓電氣產(chǎn)品導(dǎo)電桿加工及鉚焊工藝

申子文，張震，馬遠(yuǎn)斌，王家文，申明儉

1.新程（營(yíng)口）精密設(shè)備有限公司 遼寧營(yíng)口 115009

2.沈陽(yáng)儀表科學(xué)研究院 遼寧沈陽(yáng) 110043

1 序言

建設(shè)特高壓電網(wǎng)是中國(guó)優(yōu)化電力發(fā)展的必然要求[1]，隨著國(guó)家電網(wǎng)遠(yuǎn)程輸電工程的建設(shè)，高壓電氣產(chǎn)品需求量日益增多。導(dǎo)電桿作為國(guó)內(nèi)某大型高壓電氣廠商生產(chǎn)的800kV高壓開(kāi)關(guān)中的重要部件，對(duì)鑄件的內(nèi)部質(zhì)量及幾何公差有著較為嚴(yán)格的要求。本文對(duì)分體加工及能夠提供精準(zhǔn)定位的鉚焊工裝作重點(diǎn)闡述。

2 零件結(jié)構(gòu)及加工工藝方案選定

（1）導(dǎo)電桿結(jié)構(gòu) 該導(dǎo)電桿整體結(jié)構(gòu)呈V形，彎角105°±5′，總長(zhǎng)度接近2.6m，如圖1所示。

圖1 導(dǎo)電桿結(jié)構(gòu)

（2）工藝方案選定及技術(shù)難點(diǎn) 方案1：分體鑄造完成后在毛坯狀態(tài)下焊接、固溶、時(shí)效，然后加工，工藝難點(diǎn)在于中部彎管與兩端觸頭難以保證在同一平面上；觸頭與彎管焊接后的彎角105°±5′，焊接與熱處理后的變形量難以控制，會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)觸頭兩端外圓的加工余量；鑄件尺寸大，剛度大，結(jié)構(gòu)特殊，矯形困難；整體加工效率低，且需要大型五軸龍門(mén)機(jī)床，設(shè)備成本高。

方案2：采用分段精加工后，配合定位工裝，焊接后即成品。工藝難點(diǎn)在于分段加工，中間彎管部分焊接坡口及定位止口的精確加工；配合鉚焊定位工裝保證焊接角度公差。

綜上所述，對(duì)兩種工藝方案進(jìn)行對(duì)比后，從工藝難點(diǎn)的可控性及加工效率考慮，初步確定方案2為優(yōu)選方案。

3 分段加工工藝

（1）彎管部分加工工藝 彎管部分采用沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司生產(chǎn)的TKP6511數(shù)控鏜床加工，其要點(diǎn)在于如何控制加工基準(zhǔn)與鑄形基準(zhǔn)重合，并在此基礎(chǔ)上精準(zhǔn)地加工出彎管兩端的定位止口。考慮到劃線困難，采用輔助線畫(huà)法，在機(jī)床加工前采用坐標(biāo)系變換的辦法來(lái)確保加工基準(zhǔn)與鑄形基準(zhǔn)重合，具體操作辦法如下。

1）鑄件表面除水平線外只劃一條輔助線，將鑄件夾壓后，將輔助線沿X軸方向找正，工作臺(tái)B軸（機(jī)床回轉(zhuǎn)中心）逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)52.5°，獲得圖2所示的擺放位置，此狀態(tài)下按毛坯外圓、端面確定A端坐標(biāo)(x1，y1)，進(jìn)而獲得B端在變換坐標(biāo)系前的坐標(biāo)(x，y)。

圖2 導(dǎo)電桿擺放位置

2）工作臺(tái)按回轉(zhuǎn)中心逆時(shí)針再次旋轉(zhuǎn)255°，獲得如圖3所示狀態(tài)，然后利用平面內(nèi)逆時(shí)針繞點(diǎn)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換公式，獲得B端變換后的坐標(biāo)（x0，y0）。

圖3 工作臺(tái)狀態(tài)

在四軸數(shù)控鏜類(lèi)機(jī)床中，笛卡爾幾何坐標(biāo)系中的y坐標(biāo)與機(jī)床坐標(biāo)系中的－z坐標(biāo)對(duì)應(yīng)，因此z= －y0；以此通過(guò)笛卡爾幾何坐標(biāo)系的x、y變換關(guān)系來(lái)確定機(jī)床坐標(biāo)系中的x、z坐標(biāo)。在鑄件不劃加工基準(zhǔn)線的條件下，通過(guò)此方法能夠保證彎管兩端的加工基準(zhǔn)與鑄形基準(zhǔn)重合，并在此基礎(chǔ)上完成兩端定位止口的準(zhǔn)確加工。

（2）直端觸頭部分加工工藝 直端觸頭部分采用沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司生產(chǎn)的TKP6511數(shù)控鏜床加工，一次裝夾加工觸頭里口、坡口及側(cè)面螺栓孔；車(chē)削觸頭整體外圓輪廓，并保證外圓尺寸φ（260±0.1）mm。

4 鉚焊工裝設(shè)計(jì)、制作及焊接

鉚焊固定如圖4所示，為保證鉚焊固定工裝定位的準(zhǔn)確性，將基礎(chǔ)板與粗加工后的V形定位塊，通過(guò)銷(xiāo)孔定位及沉頭螺栓預(yù)緊， V形定位塊與基礎(chǔ)板的連接方式如圖5所示，然后使用大型數(shù)控龍門(mén)銑加工4處定位V形槽，以確保V形槽與觸頭外圓定位的準(zhǔn)確性。在焊接固定前，使用高度尺將兩端觸頭焊件加工好的上平面找平，中間焊件彎管與兩端觸頭加工時(shí)設(shè)計(jì)定位止口，通過(guò)止口配合準(zhǔn)確對(duì)接，觸頭端面設(shè)置定位擋板，對(duì)接好后將三部分焊件通過(guò)拉桿、螺栓與固定壓板預(yù)緊固定。

圖4 鉚焊固定

焊接過(guò)程：先在圓周焊縫上分布4點(diǎn)，將焊件定位焊，然后再分層熔焊，保證焊件在凝固過(guò)程中收縮均勻，最大限度地減少變形，待工件自然冷卻后，松開(kāi)壓板，回爐時(shí)效，最后進(jìn)行打磨拋光處理，成品照片如圖6所示。

圖5 V形定位塊與基礎(chǔ)板的連接方式

圖6 成品

5 結(jié)束語(yǔ)

采用分體加工，配合鉚焊工裝進(jìn)行整體拼裝焊接，既兼顧了加工精度及加工效率，同時(shí)也保證了整體焊接后的角度公差。