GIS产品罐体加工专机的研究

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【摘 要】 分析气体绝缘金属封闭式开关(简称gis)产品中罐体加工工艺，研究使用专用机床进行加工，根据罐体加工工艺及结构特点确定专机方案，选择加工七种主要罐体的专用夹具和刀具，解决了在保证质量的前提下如何提高罐体加工效率的难题。

【关键词】 罐体；专机；效率和质量

我公司生产的产品为气体绝缘金属封闭式开关设备，简称为GIS，该设备主要由罐体、绝缘件、导体三大部分组成，其中罐体是一种特殊的压力容器，起到支撑、保护、和密封零部件的作用，是产品最重要的组成部分之一，它是连接产品不同组成部分的桥梁，它的质量好与坏直接影响产品质量的优劣和运行的稳定性。我公司目前采用镗床来加工罐体，虽然在质量上可以得到保证，但是随着公司产值的增加，罐体的产量也与日俱增，以目前公司的现有设备加工能力很难满足生产的需求。因此，罐体制造工艺的研究及如何在保证质量的同时迅速的提高其加工效率是我们需要解决的首要问题。

一 攻关内容

（一）原工艺方案的分析

1、目前我公司生产的罐体种类有六十余种，主打产品的罐体种类占二十种，其中有大部分的罐体尺寸都在长度800mm-1500mm之间、端面法兰直径在Φ290mm-Φ690mm之间，其典型形状如图1所示：

图1

2、此类罐体的工艺路线都需要用镗床进行机械加工，虽能满足罐体加工的质量要求，但是存在着局限性：第一，由于装夹、对刀、编程等工作都需要人工进行，所以产品质量稳定性不好。第二，采用画线找正工艺，所以在加工时找正、装夹的时间长。第三，每换一次工件或每旋转一个端面后都需要按线找正、对刀及修改程序，所需的生产辅助时间比较长，生产效率低。

3、综上所述，此种工艺路线存在生产时间长、效率低的缺点，而且这种生产方式也大量占用了镗床资源，在罐体需求量少的情况下尚可满足生产需求，但随着公司产值的增加，现有的镗床数量为10余台，这样即使满负荷工作也很难能满足生产要求，所以必须考虑采用其他方法来进行罐体的加工，以提高生产效率。

（二）新工艺方案的确定及其优点

1.专机的型式及结构特点：专机的结构是由罐体的形状特点及工艺原则决定的，如图2所示：

采用了两个床头箱结构，两床头箱上分别装有两个镗头，镗头为固定不可移动的型式，双面镗头配在同一中心线上，不同尺寸的罐体由不同的随行夹具来装夹，始终保持罐体中心线与镗头中心线等高。在镗头上分别装有刀盘滑板，刀盘滑板上装有排刀。在两个床头箱的中间为多齿盘定位精密级回转工作台，直径为1250mm，能够满足端面法兰直径范围在Φ290mm-Φ690mm、长度在800mm-1500mm之间的罐体的装夹及加工要求。工作台为四工位型式，采用定位销可进行90度一分，完成转位工作。在工作台的中心和垂直边上分别有中心定位键和侧定位块，并配有侧推液压油缸将随行夹具定位在工作台上。在工作台四边上分布有液压夹紧装置，可以将随行夹具连同工件夹紧在工作台上进行装夹和拆卸。

2.罐体的定位及夹紧型式

（1）、原有工艺路线是罐体在机床上找正后，用高度可调的v型垫铁支撑罐体外壁，用链条直接将罐体夹紧在镗床工作台上。此种工艺方案的不足：第一，工件在装夹时只能人工的进行，而且每个罐体在加工时都需要2-3次装夹。第二，工作台旋转后，数控程序的原点就改变了，则需要重新修改程序。第三，没有快捷的定位方式，只能由镗头按线找正后定位夹紧。这些都大大增加辅助生产时间，降低了效率。

（2）、专机的装夹分为两部分，首先是在机床下，罐体在随行夹具上进行装夹。然后再将随行夹具和罐体整体吊装到机床上，在机床上进行定位、装夹。

①利用随行夹具进行定位、装夹：专机在机床下采用了随行夹具进行装夹。随行夹具的具体型式如图3：由于罐体是批量加工，为了节省装夹时间，我们在随行夹具上采用了快捷的方式将罐体定位，即在罐体的端面使用了定位销来定位。具体的操作方法是在首件加工后，将定位销固定在其端面位置。在下一个罐体加工时，将其一侧端面靠到定位销上，而另一侧用圆盘找正，随后即可夹紧。装夹后可以拔出图中定位块中的小销，将定位销旋转下来，不影响工件的装卸、且安装方便。当罐体有四个端面时，可在三个法兰端面方向上使用圆盘定位，然后将罐体夹紧。在支撑罐体垫铁的型式上，我们也做了修改，原有的垫铁只能一起进行调整，而专机采用的垫铁可单独进行上下及左右调整，对于铸造一致性不好的罐体，就可进行微量的调节。

②、在机床上的定位、装夹：工件在随行夹具上夹紧后将其整体吊装到机床上，用工作台上的侧推油缸和四个夹紧压板将随行夹具和罐体定位、装夹在机床上。机床工作台的定位及夹紧型式如图4所示：我们采用中心和垂直边定位的方式，在工作台的中心和垂直随行夹具的边上分别有中心定位键和两个侧位块，先将随行夹具放入工作台的中心键中进行轴向定位，之后由侧推油缸沿横向将随行夹具推向垂直边的定位块将其定位。最后由分布在工作台四边的液压压板将随行夹具固定在工作台上进行加工。采用此种方式有几方面的优点：第一，工件不用在机床进行定位、夹紧而在随行夹具上即可完成，所以在机床工作的同时就可完成下一工件的装夹工作，而且定位方法简单快捷。第二，工件只需一次装夹就可完成全部的加工任务。第三，随行夹具的定位、装夹大部分是由机床自动完成的，不用人工进行。所以工件上机床后就可直接进行加工，平均每个罐体的定位装夹时间约为5分钟，不仅大大节省了加工辅助时间，而且节省了劳动力，提高了生产效率。

二、结论

罐体专机的研制成功带来显著的效果：首先，解决了罐体生产能力严重不足的问题，通过对以上各环节的控制，大大节省了辅助时间，将罐体的生产效率提高了7-8倍。其次，新工艺方案自动化程度提高了，节约了劳动成本，也提高了产品质量稳定性。

参考文献

［1］《金属机械加工工艺人员手册》.机械工业出版社

［2］《机械制造装备设计》.机械工业出版社

［3］《金属切削机床》.中国劳动出版社

［4］《机械制造基础》.中国劳动出版社

（作者单位：新东北电气（沈阳）高压开关有限公司）