一种椭圆形进人门门框的加工方法

一种椭圆形进人门门框的加工方法

徐义洪梁金亮陈文善李贺威

（甘肃中水电水工机械有限公司祥云分公司云南祥云672100）

摘要：本文结合风力发电塔架进人门门框加工制作加工经验，提出了一种简便灵活、生产效率高的椭圆形进人门门框的加工方法。

关键词（Keywords）：风电塔架；椭圆形；进人门门框；加工。

1、背景

在大型锅炉、下水管，以及石油钻井平台、电信发射塔、风电塔架、大型桥梁检修用的内部通道等部位都设有圆形或椭圆形进人门，便于工作人员在安装、清洗、维护时进出。圆形进人门门框采用卷板机就能简单、高效的加工，但对于椭圆形进人门门框，现有技术中通常采用椭圆多段放样划线，然后分段卷制，最后对相邻两段圆弧过渡区进行过渡卷制连接，不仅放样和划线过程复杂，而且卷制过程控制繁复，卷制效率较低。目前，广泛采用热煨弯并结合机械外力弯制或使用专业轧辊机进行机械弯制，前者工艺复杂，钢板加热温度无法精确控制，煨弯加热点难以准确确定，椭圆形成型效果及观感都较差，且制作周期较长，不适宜批量制作；使用专业轧辊机弯制，虽然生产效率和精度较高，但由于需要配备专业轧辊机，不仅投入过大，而且操作复杂和维护困难，不利于单件或小批量的现场制作；此外，对于椭圆精度要求不高的进人门门框，采用专业轧辊机成形成本较高。当然，针对小批量的生产，也有采用根据椭圆弧形设置多片式弧形挡板，然后板料一端固定，另一端通过外力牵引以贴合弧形挡板而成形的方法，虽然其较为简便灵活和弧线过渡较为自然，但由于板料的回弹，造成后期校形工作量较大，而且对牵引外力也有一定的要求，弧形挡板的设置与调整过程也较为繁复，难以适应现场制作的需求。

示图：椭圆形进人门门框

2、一种新型椭圆形进人门门框加工方法

为提高椭圆形进人门门框的加工精度及制作效率，同时降低其生产成本，经分析试验，总结出一种新型椭圆形进人门门框的加工方法，该方法以椭圆的中心为圆心和椭圆的焦距为半径确定近似圆弧的通过点，从而采用三段圆弧近似替代半个椭圆，即能确保近似椭圆的精度要求和成形后的观感，而且相比传统的多段放样降低了展开和划线过程的繁复，又能减少后期成形和整形的难度并能提高加工效率。通过采用卷板机先整体卷制大椭圆，然后卷制中部小椭圆，辅以后期的加热整形最最终成型。该加工流程具体包括展开下料、划线、大圆弧成形、小圆弧成形、加热整形、拼装焊接等。具体如下图1所示：

图1：椭圆形进人门门框加工流程

2.1下料

如图2所示，以椭圆形进人门门框之椭圆的中心1为圆心和椭圆的焦距为半径划圆弧与椭圆任意长轴侧弧线形成交点Ⅰ（2）和交点Ⅱ（3），通过椭圆之长轴顶点4和交点Ⅰ（2）、交点Ⅱ（3）划小圆弧替代交点Ⅰ（2）与交点Ⅱ（3）间的椭圆弧线，通过椭圆之短轴顶点5和交点Ⅰ（2）或交点Ⅱ（3）以及对应的椭圆弧线中点6划大圆弧替代对应顶点与交点间的椭圆弧线，以两个大圆弧和一个小圆弧近似构成的半椭圆形进人门门框壁厚中心层为基准展开，同时两侧分别预放余量进行下料。

图2

图中：1-椭圆中心，2-交点Ⅰ，3-交点Ⅱ，4-长轴顶点，5-短轴顶点，6-椭圆弧线中点，7-椭圆弧线，8-大圆弧线，9-小圆弧线

2.2划线

如图3所示，将下料得到的板料根据大圆弧和小圆弧及预放余量展开长度分成大圆弧段10、小圆弧段20、左修隔段30和右修隔段40，分别划出上述各段间的圆弧分隔线11、左修隔线13和右修隔线14。

图3

图中：10-大圆弧段，11-圆弧分隔线，13-左修隔线，14-右修隔线，15-左直边线，16-右直边线，20-小圆弧段，30-左修隔段，40-右修隔段，50-左直边段，60-右直边段

2.3大圆弧成形

如图4所示：将已划线之板料在左修隔线13和右修隔线14间的部分用卷板机按大圆弧样板整体卷制成形。

图4

2.4小圆弧成形

如图4所示，将已大圆弧成形的板料在圆弧分隔线11间的部分置于卷板机上下辊间，并在所述板料上表面与卷板机的上辊间设置月牙形垫块，利用月牙形垫块（件C）配合卷板机对板料之圆弧分隔线11间部分进行小圆弧成形。

图4图中：A-上辊，B-下辊，C-月牙形垫块，D-板料。

2.5加热整形

在整体校形工装钢板上划出由大圆弧和小圆弧近似构成的椭圆形进人门门框外形并用工装将小圆弧已成形的板料在其上定位，利用千斤顶并配合火焰按照整体校形工装钢板上的近似椭圆形进人门门框进行整体校形；定位的板料校形至与整体校形工装钢板上的近似椭圆形进人门门框偏差不超过2~4mm。

2.6拼装焊接

将两片已校形板料去除多余部分，并于两端按要求开槽对接，然后采用埋弧焊或气保焊多层多道焊接，焊接完成后焊缝需打磨平整，且门框焊接形成后再次对焊接部位进行直边校形。

图5图中：17-对接焊缝

3、总结

本加工方法以椭圆的中心为圆心和椭圆的焦距为半径确定近似圆弧的通过点，从而采用三段圆弧近似替代半个椭圆，即能确保近似椭圆的精度要求和成形后的观感，而且相比传统的多段放样降低了展开和划线过程的繁复，又能减少后期成形和整形的难度并能提高加工效率。通过采用卷板机先整体卷制大椭圆，然后卷制中部小椭圆，辅以后期的加热整形，相比传统的热煨弯不仅加工过程简单、快捷和易于控制，而且卷制精度较高，圆弧衔接自然，椭圆成形效果和观感都较高。而相比专业轧辊机弯制，此方法采用的卷板机应用较为广泛和成本低廉、操作简易，能够适应单件或小批量的现场制作，而且加工成本较低。相较多片式弧形挡板和一端牵引式成形技术，此方法通过卷板机直接卷制成形，可以针对板料回弹进行必要的可控制过卷修整，从而能够有效降低后期校形工作量，而且相比多片式弧形挡板的繁复设置与调整，卷板机卷制前期调整、准备过程简单。特别是根据卷制和校形的误差，最终椭圆外形将和下料尺寸存在一定偏差，此加工方法通过在两端预留修隔段，通过整体校形后根据需要保留适当的长度，从而确保两段椭圆弧的整体焊接尺寸满足门框设计要求。因此，此方法具有简便灵活、生产效率高的特点。