800kV高壓電氣產(chǎn)品導電桿加工及鉚焊工藝

申子文，張震，馬遠斌，王家文，申明儉

1.新程（營口）精密設備有限公司 遼寧營口 115009

2.沈陽儀表科學研究院 遼寧沈陽 110043

1 序言

建設特高壓電網(wǎng)是中國優(yōu)化電力發(fā)展的必然要求[1]，隨著國家電網(wǎng)遠程輸電工程的建設，高壓電氣產(chǎn)品需求量日益增多。導電桿作為國內(nèi)某大型高壓電氣廠商生產(chǎn)的800kV高壓開關(guān)中的重要部件，對鑄件的內(nèi)部質(zhì)量及幾何公差有著較為嚴格的要求。本文對分體加工及能夠提供精準定位的鉚焊工裝作重點闡述。

2 零件結(jié)構(gòu)及加工工藝方案選定

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

圖1 導電桿結(jié)構(gòu)

（2）工藝方案選定及技術(shù)難點 方案1：分體鑄造完成后在毛坯狀態(tài)下焊接、固溶、時效，然后加工，工藝難點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，會遠遠超過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機床，設備成本高。

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，對兩種工藝方案進行對比后，從工藝難點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 彎管部分采用沈陽機床股份有限公司生產(chǎn)的TKP6511數(shù)控鏜床加工，其要點在于如何控制加工基準與鑄形基準重合，并在此基礎上精準地加工出彎管兩端的定位止口。考慮到劃線困難，采用輔助線畫法，在機床加工前采用坐標系變換的辦法來確保加工基準與鑄形基準重合，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B軸（機床回轉(zhuǎn)中心）逆時針旋轉(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(x1，y1)，進而獲得B端在變換坐標系前的坐標(x，y)。

圖2 導電桿擺放位置

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

圖3 工作臺狀態(tài)

在四軸數(shù)控鏜類機床中，笛卡爾幾何坐標系中的y坐標與機床坐標系中的－z坐標對應，因此z= －y0；以此通過笛卡爾幾何坐標系的x、y變換關(guān)系來確定機床坐標系中的x、z坐標。在鑄件不劃加工基準線的條件下，通過此方法能夠保證彎管兩端的加工基準與鑄形基準重合，并在此基礎上完成兩端定位止口的準確加工。

（2）直端觸頭部分加工工藝 直端觸頭部分采用沈陽機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 鉚焊工裝設計、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確性，將基礎板與粗加工后的V形定位塊，通過銷孔定位及沉頭螺栓預緊， V形定位塊與基礎板的連接方式如圖5所示，然后使用大型數(shù)控龍門銑加工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設計定位止口，通過止口配合準確對接，觸頭端面設置定位擋板，對接好后將三部分焊件通過拉桿、螺栓與固定壓板預緊固定。

圖4 鉚焊固定

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

圖5 V形定位塊與基礎板的連接方式

圖6 成品

5 結(jié)束語

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