燃機產(chǎn)品外協(xié)加工的質(zhì)量控制論文教材

PAGE38目錄中文摘要 1英文摘要 21引言 31.1課題背景 31.2現(xiàn)狀分析 41.2.1國外燃氣輪機技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r 41.2.2國內(nèi)燃氣輪機技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r 41.3研究的目的及意義 52燃氣輪機概述 62.1燃氣輪機 62.1.1燃氣輪機的工作原理 62.1.2燃氣輪機的特點和用途 72.1.3燃氣輪機與汽輪機的比較 82.2燃氣輪機壓氣機 92.2.1燃氣輪機壓氣機工作原理 93靜葉環(huán)的加工難點及解決方案設(shè)計 113.1燃氣輪機壓氣機靜葉環(huán) 113.2內(nèi)外環(huán)加工變形及其解決方案 123.2.1加工難點分析 123.2.2加工方案設(shè)計 133.3靜葉槽加工精度要求高 143.3.1加工難點分析 143.3.2加工方案設(shè)計 153.4靜葉槽加工對刀及測量難度大 173.4.1加工難點分析 173.5葉片T型葉根加工 213.5.1加工難點分析 213.5.2加工方案設(shè)計 214靜葉環(huán)加工工藝設(shè)計 234.1外環(huán)加工： 234.2內(nèi)環(huán)Ⅰ加工： 244.3內(nèi)環(huán)Ⅱ加工： 254.4靜葉環(huán)加工： 255關(guān)鍵尺寸測量結(jié)果與分析 295.1外環(huán)加工質(zhì)量檢測 295.1.1外環(huán)尺寸數(shù)據(jù)統(tǒng)計 295.1.2數(shù)據(jù)處理與分析 295.2外環(huán)靜葉槽加工質(zhì)量檢測 305.2.1外環(huán)靜葉槽數(shù)據(jù)統(tǒng)計 305.2.2數(shù)據(jù)的處理與分析 32結(jié)論 35謝詞 36[參考文獻] 37燃機產(chǎn)品外協(xié)加工的質(zhì)量控制摘要：隨著科技的發(fā)展和工業(yè)的進步，燃氣輪機在發(fā)電、航空等領(lǐng)域的重要性日益明顯。本文著重介紹了燃氣輪機壓氣機靜葉環(huán)的相關(guān)知識，通過對靜葉環(huán)的結(jié)構(gòu)特點進行分析，找出了靜葉環(huán)的加工難點，如外環(huán)加工易變性、葉根槽加工精度要求高、T-型槽加工等，利用現(xiàn)有加工設(shè)備重新設(shè)計靜葉環(huán)的加工工藝方案。并且，本課題還在此基礎(chǔ)上研究了靜葉環(huán)國產(chǎn)化加工中的質(zhì)量檢驗方法。通過對靜葉環(huán)內(nèi)外環(huán)加工、葉根槽加工、葉片裝配后車削加工的尺寸測量方法進行研究，包括內(nèi)徑千分尺、游標(biāo)卡尺、三坐標(biāo)測量儀等量具的使用，并對其數(shù)據(jù)進行分析處理，設(shè)計出了一套適合燃氣輪機靜葉環(huán)的質(zhì)量檢驗方法，實現(xiàn)靜葉環(huán)國產(chǎn)化加工過程中的質(zhì)量控制，提高裝配的合格率，減少了返工返修帶來的損失。關(guān)鍵詞：燃氣輪機，壓氣機靜葉環(huán)，內(nèi)環(huán)，外環(huán)，靜葉槽

QualitycontrolofgasturbineproductsIntheexternalprocessingAbstract：Withthedevelopmentoftechnologyandtheprogressofindustry,theimportanceofgasturbineisincreasinglyevidentinthefieldsofpowergeneration,aviationandothers.Thispaperintroducestherelevantknowledgeofgasturbinecompressorcarrierring,andfindsoutthemachiningdifficultiesbyanalyzingthestructuralcharacteristicsofthecarrierring,suchasthemachiningdeformationoftheouterring,thehighmachiningprecisionrequirementsofthebladerootgrooveandtheprocessingoftheT-shapedgroove,redesignstheprocessschemeofthecompressorcarrierringusingexsitingprocessingequipment.And,onthisbasis,thistopicalsostudiedthelocalizationprocessingqualityinspectionmethodsofthecarrierrings.Throughstudingthesizemeasurementmethodsoftheinnerandouterringmachining,thebladerootgrooveprocessingandtheturningafterthebladeassembly,includingtheuseofmeasuringtoolslikeaninsidemicrometer,verniercaliperandcoordinatemeasuringinstrument,processingandanalyzingthesedata,thispaperdesignedasetofsuitablegasturbinecarrierringqualityinspectionmethods.Thus,thequalitycontrolofthelocalizedmachiningofthecarrierringcanbeachievedsuccessfully,improvedtheassemblypassrate,reducingreworklosses.Keywords：Gasturbine,compressorcarrierring,innerring,outerring,bladerootgroove

1引言1.1課題背景我國的煤炭大部分用于火力發(fā)電和供熱，其消耗量大約占到全國煤炭產(chǎn)量的50%左右。而我國供電的煤耗高達379g/kWh,與發(fā)達國家相比平均高出了50~60g/kWh，造成我國發(fā)電每年由于煤耗高而需要多消耗1.5億噸煤。作為世界人口大國，我國要保持國民經(jīng)濟的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展，則必須要改變能源利用率低的狀況，而我國能源利用率水平低下與以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)有著密不可分的聯(lián)系。以煤作為燃料還存在嚴重的污染問題，由燃煤發(fā)電產(chǎn)生的灰渣占到全國灰渣排放量的70%；煙塵排放占工業(yè)排放量的33%；SO2排放量占工業(yè)排放量的56%，用水量也占工業(yè)用水的40%。因此，過分依賴火力發(fā)電也大大增加了我國的環(huán)境質(zhì)量問題。通過上述分析不難得出，能源的低利用率以及燃煤發(fā)電對環(huán)境的污染不僅會阻礙我國國民經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，也會造成不可再生資源的嚴重浪費。為了改變這一現(xiàn)狀，我們迫切需要發(fā)展清潔能源，提高能源利用效率。燃氣輪機正好符合這一要求，尤其是將燃氣輪機和蒸汽輪機組合形成的燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，利用燃氣輪機的排氣通到余熱鍋爐中，加熱鍋爐中的水產(chǎn)生蒸汽，再去驅(qū)動汽輪機做功，不僅循環(huán)熱效率高，而且污染排放低、建設(shè)周期短。聯(lián)合循環(huán)機組的效率是目前各種熱力機械中所能達到的最高效率值，因此，在世界各國諸類電站中所占的比例不斷增大。如美國早在20世紀80年代后期，燃氣輪機年生產(chǎn)容量就已超過汽輪機。近年來，發(fā)達國家的新增發(fā)電量已經(jīng)基本上由燃煤的火力發(fā)電轉(zhuǎn)變?yōu)楦咝У奶烊粴饴?lián)合循環(huán)發(fā)電,2004年，美國的新增發(fā)電機裝機容量為26000MW，其中天然氣發(fā)電占到95.3%，為24733.20MW；另外，英國的全國電力供應(yīng)40%為燃氣發(fā)電，到2020年預(yù)計增長到60%。目前，在全世界發(fā)電設(shè)備年訂購量中，燃氣輪機與聯(lián)合循環(huán)之和大體與汽輪機相當(dāng)。而在美國、德國等一些工業(yè)發(fā)達國家，燃氣輪機和聯(lián)合循環(huán)之和已經(jīng)超過汽輪機。燃氣輪機和聯(lián)合循環(huán)發(fā)電，已經(jīng)在世界范圍內(nèi)成為電力工業(yè)中的主力軍。1.2現(xiàn)狀分析1.2.1國外燃氣輪機技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r由于全球天然氣資源儲備充足、價格低廉，燃氣輪機及其聯(lián)合循環(huán)又具有低污染、效率高、負荷調(diào)峰范圍寬等優(yōu)勢，其技術(shù)水平的高低已經(jīng)成為一個國家科技水平和軍事力量的重要標(biāo)志之一，因此，許多國家都將發(fā)展先進的燃氣輪機技術(shù)作為本國科技優(yōu)先發(fā)展和關(guān)鍵技術(shù)研究的重點。近年來，由于高溫材料、冷卻手段以及絕熱涂層技術(shù)的不斷進步，使得燃氣輪機的制造水平也隨之不斷提高。燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)在熱力學(xué)上可以實現(xiàn)布雷頓循環(huán)和朗肯循環(huán)的聯(lián)合，機組的整體循環(huán)熱效率可以達到55%~60%，遠遠高于蒸汽輪機發(fā)電的效率（40%~45%），這一優(yōu)勢使得其在全球發(fā)電領(lǐng)域的到廣泛的應(yīng)用，同時也進一步帶動了燃氣輪機技術(shù)的發(fā)展。由于燃氣-蒸汽聯(lián)合循環(huán)屬于當(dāng)今電力技術(shù)中發(fā)展較為迅速，科技含量非常高的學(xué)科，發(fā)達國家都試圖在這一行業(yè)實現(xiàn)壟斷，一方面對技術(shù)進行嚴格控制、保密，另一方面又積極投入資金和人力，竭力提高這一技術(shù)水平。例如，美國從1991年開始的先進透平系統(tǒng)(ATS)計劃，投資7億美元，目標(biāo)就是提高燃氣輪機效率，降低成本和污染，并且研究煤制氣燃料等。在此計劃期間，美國的GE公司在20世紀末21世紀初成功推出了蒸汽冷卻技術(shù)的MS9001H聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機組，循環(huán)熱效率接近60%,ATS項目完成之后，美國能源部又提出簡單循環(huán)效率至少達到47%，聯(lián)合循環(huán)效率達到70%的下一代燃氣輪機計劃和Vision21規(guī)劃。1.2.2國內(nèi)燃氣輪機技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r我國的燃氣輪機技術(shù)起步較早，在理論研究和工業(yè)實踐方面都有著一定的經(jīng)驗積累，但由于受到我國目前的技術(shù)水平、能源政策等條件的限制，對于這種高難度的大型設(shè)備的研發(fā)和制造一直進展緩慢。“十五”規(guī)劃期間，國家發(fā)改委明確“組織國內(nèi)市場資源，集中招標(biāo)，引進技術(shù)，促進國內(nèi)燃氣輪機產(chǎn)業(yè)發(fā)展和制造水平提高”的戰(zhàn)略目標(biāo)。在此期間，通過3次捆綁招標(biāo)，共引進包括美國通用、日本三菱及德國西門子三家公司的F級燃氣輪機54套。同時，由于國家大力開發(fā)天然氣資源，西氣東輸工程以及近海天然氣開發(fā)工程的開展，也為燃氣輪機技術(shù)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。我國的三大動力集團——哈爾濱動力集團、東方電氣集團和上海電氣集團在9F系列的燃氣輪機國產(chǎn)化研究方面都做出了巨大的貢獻，分別與上述三家外國公司聯(lián)合生產(chǎn)109FA機型、M701機型以及V94.3A機型。與此同時，我國還建成了大型燃氣輪機的組裝、試車中心，一大批國內(nèi)著名大學(xué)紛紛成立了燃氣輪機的研發(fā)中心，使得我國燃氣輪機的自主研發(fā)能力和制造水平有了顯著地提高。主機的國產(chǎn)化同時帶動了以燃氣輪機為核心的產(chǎn)業(yè)鏈的形成。與捆綁招標(biāo)同時進行的的國家“863”大型燃機技術(shù)攻關(guān)項目，也在組織樣機研制、核心技術(shù)消化、自主創(chuàng)新及設(shè)計制造方面取得了豐厚的成果。1.3研究的目的及意義我國的燃氣輪機雖然已經(jīng)經(jīng)過了50多年的發(fā)展，但是至今在大型燃機產(chǎn)品的整套設(shè)計、制造方面與國外的先進技術(shù)存在很大的差距。在燃氣輪機的國產(chǎn)化加工過程中，我們?nèi)匀幻媾R著許多技術(shù)難關(guān)和加工難點尚待解決，其中，壓氣機靜葉環(huán)的國產(chǎn)化加工也是一大難題。由于靜葉環(huán)的結(jié)構(gòu)特殊，加工精度要求非常高，對加工刀具、夾具、機床以及加工工藝等條件都提出了十分高的要求。目前，靜葉環(huán)加工過程中仍然存在一些加工難點和尚需解決的問題，如靜葉環(huán)屬于大尺寸、薄壁零件，加工易變性，缺少加工刀具，目前沒有一套完整的針對靜葉環(huán)加工的質(zhì)量控制方法等問題，產(chǎn)品加工完成后裝配時經(jīng)常出現(xiàn)不合格情況，返工返修造成巨大的人力、物力、財力損失，因此迫切需要一套與靜葉環(huán)加工相對應(yīng)的質(zhì)量控制方法。而質(zhì)量控制無非在零件加工過程中的質(zhì)量控制工藝措施和加工內(nèi)容完成之后的質(zhì)量檢測兩個部分，本文就將結(jié)合靜葉環(huán)加工過程中的這兩個方面進行研究。2燃氣輪機概述2.1燃氣輪機燃氣輪機（GasTurbine）的定義：由壓氣機、加熱工質(zhì)的設(shè)備(如燃燒室)、透平、控制系統(tǒng)和輔助設(shè)備組成，將氣體壓縮、加熱后送入透平中膨脹做功，把一部分熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的旋轉(zhuǎn)原動機，屬于內(nèi)燃式渦輪機。圖2.1燃氣輪機實物圖2.1.1燃氣輪機的工作原理燃機的工作原理是先通過壓氣機將空氣壓縮，使之升溫升壓，壓縮的空氣被壓送到燃燒室內(nèi)與噴入的燃料(天然氣或重油等)混合燃燒，生成高溫高壓的燃氣，最后進入透平中膨脹做功，通過透平部分的動葉推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動向外輸出功率。燃氣輪機的循環(huán)是一個等流量，熱量持續(xù)增加的循環(huán)，通常稱之為布雷登循環(huán)。如圖2.2所示，為用溫熵坐標(biāo)系表示的布雷頓循環(huán)。其中等壓線隨溫度值和熵值的增大而上升,等壓線的上升使簡單循環(huán)的燃氣輪機做功得以實現(xiàn),等壓線低壓端代表大氣壓力,而其高壓端代表壓縮后的空氣壓力,空氣在軸流壓氣機中從狀態(tài)1被壓縮到狀態(tài)2；然后在燃燒室中吸收了熱量，便從狀態(tài)2到狀態(tài)3；高溫燃氣膨脹做功時，從狀態(tài)3到狀態(tài)4；由于從狀態(tài)3到狀態(tài)4所做的功大于把空氣從狀態(tài)1壓縮到狀態(tài)2所需要的功，于是就產(chǎn)生了有效功，來驅(qū)動發(fā)電機載荷。燃燒溫度越高，壓縮比越高，則出力越大，燃料越省。圖2.2燃氣輪機循環(huán)做功原理圖早期的燃氣輪機進氣口溫度僅僅600~700℃，隨著新材料和新技術(shù)的運用，目前一般都超過1100℃，高的甚至已經(jīng)超過1500℃。同時，由于燃氣輪機初始溫度的提高，其簡單循環(huán)熱效率也由早期的16%~25%升高到目前的40%左右。燃氣輪機初始溫度的提高主要依賴于渦輪、透平靜葉、動葉等高溫部件的材料性能，早期使用的一般為GJ450、V500、In738等合金材料，目前已經(jīng)發(fā)展到使用同向結(jié)晶或定向結(jié)晶的GTD111、DSGTD111等合金金相結(jié)構(gòu)控制的材料，最新的機組已經(jīng)使用單晶工藝；同時，由于涂層技術(shù)的應(yīng)用，大大降低了透平高溫部件的腐蝕和氧化，從早期的鉑鋁涂層發(fā)展到等離子保護GT-29及GT-29表2.1世界主流F級燃氣輪機技術(shù)參數(shù)制造廠家西門子美國通用三菱重工阿爾斯通燃氣輪機型號SGT5-4000FV94.3APG93519FAM701FGT26推出時間1995199619921994壓比17.9171733.4排氣流量kg/s689640649.5635排氣溫度℃557602591615燃機毛功率MW燃機毛效率%28739.5255.636.9278.338.7289燃氣輪機的特點和用途在空氣和燃氣的主要流程中，只有壓氣機（Compressor）、燃燒室（Combustor）和燃氣透平（Turbine）這三大部件組成的燃氣輪機循環(huán)，通稱為簡單循環(huán)。大多數(shù)燃氣輪機均采用簡單循環(huán)方案。因為它的結(jié)構(gòu)最簡單，而且最能體現(xiàn)出燃氣輪機所特有的體積小、重量輕、起動快、少用或不用冷卻水等一系列優(yōu)點。由于空氣的壓縮耗功量大，因而一般壓氣機的壓縮功大約占透平輸出功的1/2到2/3，其余的1/3左右的機械功用來驅(qū)動發(fā)電機或動力設(shè)備，這也是燃氣輪機的一大特點。在燃氣輪機啟動時，首先需要通過外界動力，一般是起動機來帶動壓氣機，直到燃氣透平產(chǎn)生的機械功大于壓氣機消耗的機械功之后，外界起動機脫扣，燃氣輪機才能獨立工作。相對柴油機等內(nèi)燃機，由于燃氣輪機的單位功率/質(zhì)量比值較大，相同輸出功率條件下機器質(zhì)量、體積遠小于柴油機等機器，且其轉(zhuǎn)速—扭矩特性相對柴油機平緩得多等優(yōu)點，因此燃氣輪機被大量應(yīng)用在航空動力，大型軍艦的加速動力等設(shè)備上。而與常規(guī)汽輪機使用的燃煤動力循環(huán)相比較，燃氣輪機由于使用的天然氣、重油等潔凈能源，其排放的污染物遠低于使用燃煤動力循環(huán)；同時由于燃氣輪機的進口溫度高，因而其簡單熱循環(huán)效率目前已達到40%，而加上后置蒸汽動力循環(huán)的聯(lián)合循環(huán)熱效率目前已經(jīng)接近60%，遠高于常規(guī)燃煤動力循環(huán)的40~50%，同時負荷調(diào)節(jié)的靈活性更好；且結(jié)合近年來的整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)（IGCC）等潔凈燃煤動力循環(huán)的開發(fā)，再加上燃氣輪機電站自身占地面積小，建設(shè)周期短等優(yōu)點，因而在許多發(fā)達國家燃氣輪機發(fā)電正在得到迅速發(fā)展。2.1.3燃氣輪機與汽輪機的比較汽輪機的定義：將蒸汽的熱能轉(zhuǎn)換為機械能的葉輪式旋轉(zhuǎn)原動機，又稱蒸汽透平。汽輪機是目前我國電力工業(yè)應(yīng)用最廣泛的動力設(shè)備，它屬于一種外燃式渦輪機。其基本原理為利用鍋爐對蒸汽定壓加熱后輸入汽輪機，利用蒸汽在蒸汽輪機內(nèi)的葉片內(nèi)絕熱膨脹，然后通過動葉片推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動從而對外輸出動力。燃氣輪機和汽輪機的異同：一、燃氣輪機工質(zhì)為高溫燃氣，屬于內(nèi)燃機；汽輪機工質(zhì)為蒸汽，屬于外燃機；二、燃氣輪機一般不能使用固態(tài)化石燃料，因為會在燃燒室內(nèi)形成固態(tài)殘渣，不利于工作循環(huán)的進行，一般使用液態(tài)或氣態(tài)的燃料，當(dāng)然也有可以燃燒固態(tài)煤的燃氣輪機?？偟膩砜矗細廨啓C對于燃料要求不高，可以燃燒重油等劣質(zhì)燃料；汽輪機可以使用各種燃料，包括一些固態(tài)的化石燃料；三、汽輪機需要大量的輔助設(shè)備，諸如鍋爐等來產(chǎn)生工質(zhì)蒸汽，但是燃氣輪機作為內(nèi)燃機并不需要，與此同時，汽輪機體積和質(zhì)量都十分巨大，超過燃氣輪機；四、燃氣輪機的熱效率和經(jīng)濟性較汽輪機好，汽輪機的功率大且制造工藝較燃氣輪機簡單。五、汽輪機大量運用于工業(yè)發(fā)電，而燃氣輪機在發(fā)電方面的應(yīng)用目前還不如汽輪機，一般只用在用電高峰期用于調(diào)峰；汽輪機用于船舶主機，但是體積、質(zhì)量太大，啟動過慢，近年來逐漸被柴油機和燃氣輪機所取代；燃氣輪機還用于航空工業(yè)，諸如渦輪噴氣發(fā)動機、渦輪風(fēng)扇發(fā)動機等都是燃氣輪機中的一種。2.2燃氣輪機壓氣機燃氣輪機的壓氣機在工作過程中主要負責(zé)從周圍的大氣中吸入空氣，將其增壓后供給燃燒室，按照工作原理來分，主要有軸流式壓氣機和離心式壓氣機。離心式壓氣機的工作原理與離心式鼓風(fēng)機相同，但其在燃氣輪機中應(yīng)用較少。軸流式壓氣機的空氣流量可以做的很大，而且多級軸流式壓氣機的效率又比較高，因此，在近代大功率的燃氣輪機中都采用軸流式壓氣機作為空氣壓縮設(shè)備，本文介紹的SGT5-4000F燃氣輪機就是采用軸流式壓氣機。2.2.1軸流式壓氣機主要由轉(zhuǎn)子和靜葉環(huán)組成，它的工作原理類似電風(fēng)扇的葉片，電風(fēng)扇葉片旋轉(zhuǎn)時撥動空氣產(chǎn)生風(fēng)，壓氣機的葉輪旋轉(zhuǎn)把空氣推進氣缸進行壓縮。因為軸流式壓氣機的單級壓縮比較小，一級壓縮比一般只有1.15到1.35，因此為了生成高壓空氣，壓氣機在主軸軸向裝有多級葉輪，若干級葉輪固定在壓氣機主軸上形成壓氣機轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子上的葉片與主軸一起旋轉(zhuǎn)，稱為動葉。但是，光有動葉并不能有效地進行壓縮空氣。通俗地說，空氣經(jīng)過動葉后運動方向不僅僅是軸向前進，還沿著旋轉(zhuǎn)的方向運動，這會使得下級動葉的壓縮比大大降低。如果這樣一級級進行下去，壓氣機內(nèi)的空氣就成了跟著轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的氣團，無法實現(xiàn)壓氣的目的。因此，在我們在每一級的動葉后面都插入一級靜葉片，用來改變這種狀況。圖2.3壓氣機工作原理圖上圖2.3是動葉和靜葉的相對位置以及空氣在其中的流動示意圖（圖中綠色葉片代表動葉，藍色葉片代表靜葉，紅色箭頭表示氣流走向）。轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時，空氣沿軸向進入，經(jīng)過一級動葉后空氣的運動方向轉(zhuǎn)向右下方，如果空氣按這個方向進入下級動葉，壓縮效果會大大降低。但通過靜葉片整流之后，空氣的運動方向重新轉(zhuǎn)回軸向，再進入下級動葉，壓縮效果就得到了極大的改善。與此同時，靜葉還有使氣流減速以達到增壓的作用。每一個工作葉輪與其后的靜葉環(huán)一起，組合成一個壓氣機的級，它是壓氣機與外界交換機械軸功，并實現(xiàn)增壓的基本單位。圖2.4靜葉環(huán)與持環(huán)裝配壓氣機的主要參數(shù)是壓縮比，即壓氣機出口空氣壓力與進口空氣壓力之比，理論上燃氣輪機壓氣機的壓縮比當(dāng)然是越高越好，但實際上綜合各種因素，一般為12至20，西門子公司SGT5-4000F燃氣輪機壓縮比為17。3靜葉環(huán)的加工難點及解決方案設(shè)計3.1燃氣輪機壓氣機靜葉環(huán)圖3.1燃氣輪機壓氣機靜葉環(huán)本文以西門子公司SGT5-4000F，即以前的V94.3A燃氣輪機為例進行研究。燃氣輪機的壓氣機靜葉環(huán)與汽輪機中的各種類型的隔板在原理上有相似之處，但是在結(jié)構(gòu)上存在一定的差異。它是將壓氣機中的靜葉通過內(nèi)、外環(huán)裝配在一起形成靜葉環(huán)，再將靜葉環(huán)裝配到靜葉持環(huán)中，其中，靜葉環(huán)的內(nèi)環(huán)由內(nèi)環(huán)Ⅰ、內(nèi)環(huán)Ⅱ焊接組成。燃汽輪機壓氣機靜葉環(huán)共有16級，其中1~9級安裝在#1靜葉持環(huán)中，10~15級安裝在#2靜葉持環(huán)中，第16級的出口靜葉環(huán)直接安裝于#2靜葉持環(huán)外側(cè)端面上，另外第0級進氣口導(dǎo)葉環(huán)安裝于#1靜葉持環(huán)內(nèi)。靜葉環(huán)由外環(huán)、內(nèi)環(huán)Ⅰ、內(nèi)環(huán)Ⅱ、葉片四部分組成，其加工過程如下（圖3.2）：圖3.2靜葉環(huán)加工流程示意圖3.2內(nèi)外環(huán)加工變形及其解決方案3.2.1加工難點分析壓氣機靜葉環(huán)的各級外環(huán)中外圓直徑最大的有Φ2549mm，內(nèi)外圓的壁厚最薄的地方只有56.88mm，同時，各級內(nèi)環(huán)中外圓直徑最大為Φ1858．45mm，內(nèi)外圓最薄的地方只有6.08mm。所以，結(jié)合靜葉環(huán)的加工圖紙，我們可以得出以下結(jié)論：壓氣機靜葉環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)具有數(shù)量多、直徑尺寸大、壁厚較薄、剛性非常差、易產(chǎn)生變形等特點，屬于薄壁類零件，它在加工時的難點主要體現(xiàn)在裝夾難度比較大，而且其在加工時易產(chǎn)生變形，影響加工質(zhì)量，特別是圖3.3靜葉環(huán)外環(huán)內(nèi)外圓直徑變換趨勢圖3.2.2加工方案設(shè)計為了解決此問題，筆者認為，應(yīng)該根據(jù)靜葉環(huán)本身的特點，選擇合適的裝夾方式，并設(shè)計出外環(huán)加工和內(nèi)環(huán)加工專用的工裝夾具，從而保證工件加工過程中的定位精度，減少因加工變形引起的質(zhì)量問題。圖3.4外環(huán)專用夾具（#1底盤#2滑軌#3、#4螺栓#5滑塊#6V形塊#7方頭撐釘#8壓板#9螺母#10撐柱#11螺栓#12T形塊#13螺栓）如圖3.4所示外環(huán)專用夾具是利用杠桿原理制成的，工作時，多個夾具按環(huán)形均勻布置，將外環(huán)水平放在夾具滑塊上，擰動螺栓將壓板一端抬高，撐柱上的螺母作為支點，壓板另一端將被壓下，工件被壓緊，反向擰動螺栓，工件被松開。外環(huán)專用夾具可用來夾持工件直徑范圍為1500～2900mm，此夾具共有32個壓板，銅V形塊和方頭撐釘是用來徑向夾緊配合，以減少加工變形。此夾具適用所有級數(shù)內(nèi)外環(huán)的加工，它們不但具有廣泛的通用性，而且操作使用方便，具有良好的裝夾性。采用此夾具之后，靜葉環(huán)內(nèi)外環(huán)因為加工過程中工件變形引起的質(zhì)量問題得到很大的改善，產(chǎn)品質(zhì)量進一步提高。3.3靜葉槽加工精度要求高3.3.1加工難點分析靜葉環(huán)的外環(huán)靜葉槽以斜槽的方式分布在外環(huán)的內(nèi)腔，其型線規(guī)格有多種，V94.3A的壓氣機靜葉環(huán)外環(huán)靜葉槽規(guī)格有SN7、SN8、SN8-WIDE、SN9、SN10、SN11-WIDE六種(型線圖見圖3.5)，其中，1~2級型線為SN11-WIDE，3級型線為SN10，4級型線為SN9,5級型線為SN8-WIDE，6~14級型線為SN8，15~16級型線為SN7。圖3.5外環(huán)靜葉槽型線圖由于：一、靜葉槽型線的加工精度要求高，一般要求平面度小于0．02mm，兩直線段對稱度小于0．1mm，尺寸公差要求非常高，SN7、SN8規(guī)格的型線精度一般要求控制在+0．036mm以內(nèi)，SN9、SN10、SN11-WIDE規(guī)格的型線精度一般要求控制在+0．043mm以內(nèi)；二、缺少專門的加工刀具，加工周期長，刀具磨損嚴重，加工出來的工件精度難以保證，并且頻繁地更換刀具不僅占去了大量裝夾和校準時間，且換刀后加工的首件又必須重新進行首件鑒定，這樣一來就造成生產(chǎn)效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定、刀具成本過高；三、外環(huán)上的靜葉槽數(shù)量多，且以斜槽的方式存在，屬于不等分度，即上半的靜葉槽和下半的靜葉槽分度度數(shù)不相等且是奇數(shù)。這些因素3.3.2加工方案設(shè)計由于靜葉槽尺寸精度要求高，受到材料、制造技術(shù)、機床等方面因素的限制，目前在燃氣輪機的國產(chǎn)化制造過程中無法實現(xiàn)靜葉槽的直接加工成型，所以，通過對現(xiàn)有加工刀具、機床的合理運用，在原有加工工藝基礎(chǔ)上進行改進，我們可以采用四步成型的方法來加工，進而滿足靜葉槽的加工精度要求，保證加工質(zhì)量。具體的操作過程如下：一、用帶分屑槽的硬質(zhì)合金粗立銑刀預(yù)銑所有葉根直槽，放0.4mm加工余量；二、用帶分屑槽的高速鋼成型粗銑刀預(yù)銑所有靜葉槽型線，放0.2mm加工余量；三、用硬質(zhì)合金精立銑刀精銑所有軸徑尺寸；四、用高速鋼成型精銑刀精銑所有靜葉槽的型線。a)b)c）d)圖3.6靜葉槽加工刀具燃氣輪機壓氣機靜葉環(huán)產(chǎn)品的外形尺寸大、結(jié)構(gòu)剛性小、靜葉環(huán)內(nèi)外環(huán)靜葉槽數(shù)量多（最多有81條靜葉槽，最少的也有53條），加工時非常容易使零件產(chǎn)生變形，影響靜葉槽的加工精度。因此，我們在選擇加工刀具的時候，必須充分考慮多方面的因素，包括工件的光潔度以及刀具的使用壽命（刀具前角、后角的設(shè)計和刀具的磨削方式）等的選擇，在保證靜葉槽型線尺寸精度和加工質(zhì)量的同時，盡量延長刀具的使用壽命。一般情況下，刀具磨損嚴重主要是因為毛料余量大且材料熱傳導(dǎo)性能較差，切削加工時產(chǎn)生的熱量來不及擴散，會導(dǎo)致刀具溫度過高，刀尖和切削刃受到的影響最為明顯。這種影響有可能導(dǎo)致刀具材料中粘結(jié)劑的粘結(jié)強度降低，碳化鎢（WC）等粒子會分離出去，使得刀具磨損情況更加嚴重。另外，毛料中的成分在高溫條件下與刀具材料發(fā)生反應(yīng)，出現(xiàn)成分析出、脫落或生成化合物等情況，也會縮短刀具的使用壽命。因此，我們在嚴格保證加工刀具制造質(zhì)量的前提下，應(yīng)該盡量采用更為合理的加工工藝方案，選擇合適的切削參數(shù)，使得主軸轉(zhuǎn)速、切削時的進給速度、進給量達到最理想狀態(tài)，確保產(chǎn)品的加工質(zhì)量。在實際的加工過程中，我們可以通過現(xiàn)場的操作人員及時觀察已經(jīng)加工完成的工件表面以及切屑形狀，結(jié)合切削時產(chǎn)生的噪音和工件的振動情況，從而判斷刀具狀態(tài)，如果發(fā)現(xiàn)問題，要及時更換。表3.1葉根槽銑削切削參數(shù)表（SN8為例）刀具類型刀具材料性質(zhì)加工內(nèi)容主軸轉(zhuǎn)速N（r/min）進給速度Vf(mm/min)備注五軸加工中心數(shù)控龍門銑五軸加工中心數(shù)控龍門銑粗立銑刀硬質(zhì)合金銑直槽1200600120100確保加工時工件、刀具不顫動，不發(fā)出異樣的聲音，并取得較好的表面粗糙度。葉根槽底部留放0.4mm切削余量成型粗銑刀高速鋼粗銑葉根槽型線3002001810型線周邊均勻放0.2mm余量精立銑刀硬質(zhì)合金精銑葉根槽軸徑1500800150120成型精銑刀高速鋼精銑葉根槽型線3503502525同時，選擇合適的冷卻液也能降低刀具切削加工時的溫度，減少工件受熱變形和刀具的磨損，更好的保證工件加工表面質(zhì)量以達到設(shè)計時的要求。這里，我們使用的是一種化學(xué)合成的冷卻液，其具有非常好的潤滑性。使用冷卻液時，應(yīng)采用與刀具側(cè)面各方位充分供切削液的方法，這樣既可以使切削液很容易達到刀具與工件接觸的切削區(qū)，同時又能使刀具在銑削工件之后得到及時的冷卻和清洗，從而延長刀具的使用壽命、保持刀具的幾何形狀，并在銑削時，使工件保持較低的溫度，提高工件的形狀與位置精度。值得注意的是，為了確保加工刀具的質(zhì)量，保證工件的尺寸精度，每一把新的刀具在上機床對工件進行正式切削加工之前，都必須先在試塊上試切削，通過三坐標(biāo)測量儀檢測加工出的靜葉槽型線及表面質(zhì)量符合設(shè)計要求之后，才能在工件上進行切削。由于靜葉環(huán)的內(nèi)外環(huán)都屬于大尺寸、薄壁類零件，加工時的變形光靠夾具也很難完全消除，因此，我們可以采用間隔式的加工工藝方案來盡量減少工件變形。例如，靜葉環(huán)外環(huán)加工時可以按順時針方向每隔一個靜葉槽進行銑削，內(nèi)環(huán)的靜葉槽在加工時根據(jù)其尺寸可以選擇按順時針方向每隔三個靜葉槽進行銑削。為了滿足靜葉環(huán)在設(shè)計時的不等分分度要求，在不同的加工機床上所采用的分度方法也不盡相同：在橫梁移動式龍門加工機床上，采用的是五軸聯(lián)動數(shù)控萬向銑頭，并通過編程來實現(xiàn)不等分度要求，分度精度高；在動龍門數(shù)控鏜銑床上則是采用了自主設(shè)計的水平分度轉(zhuǎn)臺，利用18000條光柵作反饋信號，手工分度，分度十分直觀，但是勞動強度大；在130數(shù)控刨臺臥式鏜銑床則是采用數(shù)控轉(zhuǎn)臺和專用的芯座，通過編程來實現(xiàn)圖紙要求的不等分分度。3.4靜葉槽加工對刀及測量難度大3.4.1加工難點分析表3.2靜葉環(huán)外環(huán)內(nèi)腔錐面角度第1級第2級第3級第4級第5級第6級第7級第8級外環(huán)內(nèi)錐面角度2.321°1.423°1.878°2.809°5.190°7.747°9.515°9.752°第9級第10級第11級第12級第13級第14級第15級外環(huán)內(nèi)錐面角度8.794°8.631°8.243°7.853°6.947°4.887°2.282°根據(jù)壓氣機設(shè)計的圖紙要求，第1~15級靜葉環(huán)外環(huán)的內(nèi)腔是內(nèi)錐面，且錐面的角度各不相同，由表3.2可以看出，第2級外環(huán)內(nèi)錐面角度最小，為1.423°，第8級外環(huán)內(nèi)錐面角度最大，為9．752°。這就使得外環(huán)靜葉槽在加工時，從進氣端面到出氣端面刀具的銑削深度尺寸是持續(xù)變化的，而且，不同級的靜葉環(huán)的變化規(guī)律也不盡相同。同時，靜葉槽在加工的時候，要求某個指定位置的點必須通過輻射線。由于上述因素的影響，靜葉槽在正式加工之前的對刀和加工之后的測量時都存在著很大的難度。圖3.7通過輻射線的定位點3.4.2加工方案靜葉環(huán)外環(huán)加工時應(yīng)根據(jù)不同的加工機床采取不同的對刀方式，充分考慮產(chǎn)品的設(shè)計參數(shù)要求及現(xiàn)有加工條件，盡量以最簡單的對刀方式達到加工要求，確保對刀的精確性和合理性，從而保證加工出來的靜葉環(huán)外環(huán)的質(zhì)量精度達到要求。在實際的加工生產(chǎn)過程中，由于不同的機床性能不同，加工方式各具特色，因此，結(jié)合生產(chǎn)實踐，我們可以分別采用下面幾種對刀方式：一、對于橫梁移動式龍門加工中心來說，因為其本身的功能非常強大，因此，對刀方式也相對而言比較簡單。其Z軸0點可以設(shè)置在工件的指定位置，只要找到工件的X軸和Y軸中心，設(shè)置為X0、Y0即可，操作方便，對刀精確，外環(huán)的內(nèi)錐面的結(jié)構(gòu)形式對于對刀不會產(chǎn)生太大的影響。圖3.8用橫梁移動式龍門加工中心加工外環(huán)二、外環(huán)內(nèi)錐面的結(jié)構(gòu)形式對于動龍門數(shù)控鏜銑床的影響較對橫梁移動式龍門加工中心要大的多，由于受到機床本身的性能條件制約，在實際加工時，我們需要專門設(shè)計專用的對刀塊，利用其確定Y軸的0點，再通過靠表拐出X軸的0點，和橫梁移動式龍門加工機床一樣，Z軸的0點可以設(shè)置在工件的指定位置，對刀方式比較復(fù)雜。圖3.9用動龍門數(shù)控鏜銑床加工外環(huán)三、對于130數(shù)控刨臺臥式銑鏜床，可以將工件的中心位置設(shè)置為X軸的0點，再將Z軸的0點設(shè)置在工件內(nèi)圓上，設(shè)置Y軸的0點時，需要先將角尺銑頭的角度調(diào)整到設(shè)計圖紙要求的傾斜度數(shù)之后，再在工件加工平面上設(shè)置Y軸0點。其中，在設(shè)置Y軸0點時精確度要求高，因為Y軸對刀的精確度將直接影響靜葉槽的加工深度。由此可以看出，用130數(shù)控刨臺臥式鏜銑床加工內(nèi)環(huán)靜葉槽，對刀比較麻煩，操作要求高，勞動強度大。圖3.10用130數(shù)控刨臺臥式鏜銑床加工內(nèi)環(huán)由于靜葉環(huán)外環(huán)的靜葉槽型線特殊，最終的加工尺寸測量比較麻煩，因此需要用到專用的量具來進行測量。如圖3.11所示，是外環(huán)靜葉槽專用的型線量規(guī)。此量具通過合理設(shè)計，在靜葉槽加工完成之后測量時只要測量圖6中的h1即可，如果h1的尺寸在圖紙允許的公差范圍之內(nèi)，那么靜葉槽型線的加工就符合設(shè)計要求了，否則則說明型線加工沒有達到設(shè)計要求?？梢钥闯觯肆烤卟粌H操作方便，而且可以大大簡化靜葉槽的實際加工時的測量難度，節(jié)省了時間，提高了操作人員的工作效率。圖3.11SN8型線量規(guī)原理圖3.5葉片T型葉根加工3.5.1加工難點分析圖3.12靜葉與內(nèi)環(huán)裝配形式如圖3.12所示，壓氣機靜葉與內(nèi)環(huán)通過T型槽的形式連接。每級靜葉環(huán)最少有53片靜葉，最多有81片，因此，必須保證葉片裝配成靜葉環(huán)之后T型槽的同軸度要求，否則將會影響內(nèi)環(huán)的裝配，根據(jù)圖紙要求，T型槽的同軸度要求小于0.1mm。這就要求我們需要將葉片與外環(huán)裝配在一起，再進行葉片T型槽的加工。但是，在切削加工過程中，由于葉片本身的剛性差，如果不注意對葉片的保護，那么，不僅會導(dǎo)致加工出來的T型槽精度達不到要求，甚至?xí)谷~片產(chǎn)生變形。而且，葉片的振動對于加工精度也會產(chǎn)生影響。在實際的加工過程中，如圖3.13所示，SGT5-4000F燃氣輪機壓氣機靜葉片T型槽的機構(gòu)形式主要有三種，所以，在加工過程中車削的工藝會有所變化，但大體相同。圖3.13T型槽的三種結(jié)構(gòu)形式3.5.2加工方案設(shè)計以第三級靜葉環(huán)為例，為保證葉片裝配后的外環(huán)的形狀精度要求，裝配后要復(fù)測外圓圓度，保證小于0.50mm，否則拆掉重裝。采用融蠟車削加工的方式，蠟對靜葉片起到保護的作用，同時可以固定靜葉片，降低加工過程中由于葉片變形等因素引起的加工誤差。此處所用的成品蠟由片狀石蠟和松香混合而成，松香除了可以提高成品蠟的熔點之外還可以賦予其一定的硬度。片狀石蠟的凝點需在50~58攝氏度，而松香的軟化點需為70~80攝氏度。成品蠟的熔點應(yīng)達到52~58攝氏度。這兩種成分將在約80攝氏度的時候融于一個熔蠟爐中并通過徹底的攪拌進行混合。制成的蠟需在相同溫度下維持在液態(tài)。而澆鑄前的溫度需在70攝氏度4靜葉環(huán)加工工藝設(shè)計以SGT5-4000F燃氣輪機壓氣機第一級靜葉環(huán)為例，根據(jù)前文對靜葉環(huán)加工難點及重點控制尺寸的分析，結(jié)合上述加工方案，對靜葉環(huán)的加工工藝進行優(yōu)化設(shè)計。4.1外環(huán)加工：1)立車（4m）——為防止零件加工變形，壓板數(shù)量盡量多，找正。先粗車、半精車、精車準φ2422.49mm內(nèi)圓（公差車為+0.05mm），車準左端面1mm深肩胛內(nèi)、外圓及平面，R圓角，倒角。翻壓板，壓住，精車準φ2549mm外圓、肩胛外圓及平面，R圓角，倒角。翻壓板，壓住，車準內(nèi)錐面（注意：角度車為中間公差）。反身，壓住，找正，車準另一端各外圓及平面、厚度，R圓角，倒角。翻壓板，壓住，車準內(nèi)肩胛及平面。（粗車時：根據(jù)各級外環(huán)的不同，大致需要4~6班次，單面各留2mm，進給量為0.3mm2)五軸加工中心——上水平式工作臺，在工作臺上光出一肩胛平面，吊上外環(huán)加工零件，找正（校調(diào)圓度控制在0.05mm之內(nèi)，使用外環(huán)專用的工裝夾具壓緊，并用V形塊支緊。劃出水平中心線，并延伸至外圓。利用萬向銑頭分別銑準55個靜葉槽）。圖4.1外環(huán)靜葉槽加工工藝路線一、采用新刀具加工前，在試塊上加工靜葉槽型線，用三坐標(biāo)測量儀檢驗靜葉槽的型線(包括光潔度)合格后，方可在產(chǎn)品上切削，所有刀具必須檢驗合格后方可使用；二、預(yù)銑并銑削成形第一個靜葉槽，并測量；三、預(yù)銑其他靜葉槽直到55個靜葉槽銑過兩輪（加工時按順時針方向每間隔一個靜葉槽進行銑削），即用粗直銑刀預(yù)銑預(yù)銑所有葉根直槽，底部放0.4mm余量；四、用型線粗銑刀預(yù)銑預(yù)銑所有靜葉槽型線，放0.2mm余量，加工順序同上；五、用精直銑刀精銑所有軸徑尺寸，加工順序同上；六、用精成型銑刀精銑所有靜葉槽的型線，加工順序同上。根據(jù)圖紙要求在上半第1、2個靜葉槽處敲鋼?。环謩e銑準25*16mm鍵槽4條；分別鉆準8-φ16mm孔，鉆準4-M163)鉗工——攻準4-M16螺紋。靜葉槽處倒角，修去各處毛刺，清潔。4)檢驗——檢驗之后入庫，注意安防方式，防止變形。所使用的量具：三坐標(biāo)測量儀、量塊、（SN7、SN8、SN9…）型線量規(guī)注意事項：加工時按順時針方向每間隔三個靜葉槽進行銑削，測量同一把刀具第一和最后一個槽4.2內(nèi)環(huán)Ⅰ加工：1)立車（2.5M）——利用專用夾具裝夾，精車準φ1334.9內(nèi)圓、φ1419內(nèi)錐面及平面，R2焊接坡口，R圓角，倒角。翻壓板，壓住，精車準右端面、φ1458.9外圓、內(nèi)肩胛及平面，R圓角，倒角。反身，壓住，找正，精車準φ1375.4內(nèi)圓及平面，內(nèi)肩胛及平面，R圓角，倒角。翻壓板，壓住，精車準左端面、外肩胛及平面，車準外錐面，倒角。2)數(shù)控鏜銑床——劃出水平中心十字線，并延伸至外圓。利用分度轉(zhuǎn)臺、萬能銑頭分別銑準55個葉頂槽。（加工時按順時針方向每間隔三個葉頂槽進行銑削）3)劃線——復(fù)驗水平中心線，劃出中心十字線。領(lǐng)出內(nèi)環(huán)Ⅱ，與內(nèi)環(huán)Ⅰ同劃出水平中分面處4mm寬切割中心線及兩端面線。中分面處4mm寬切割中心線及兩端面線。4)可傾鋸——領(lǐng)出內(nèi)環(huán)Ⅱ；根據(jù)劃線，壓住，找正，同內(nèi)環(huán)Ⅱ一起，將內(nèi)環(huán)Ⅰ、內(nèi)環(huán)Ⅱ切割成兩半。5)鏜床——根據(jù)劃線分別銑準上、下兩半水平中分面處平面。6)鉗工——葉頂槽處倒角，修去各處毛刺，清潔。7)檢驗——檢驗之后入庫。4.3內(nèi)環(huán)Ⅱ加工：1）立車（2.5M）——利用專用裝夾工具裝夾，精車準φ1296.8內(nèi)圓，車準右端面，倒角。翻壓板，壓住，光出φ1404.5外圓，精車準φ1317、φ1334.9外圓及平面，割準φ1375.4/φ1334.9平面槽，4.1mm寬平面槽，R2焊接坡口，R圓角，倒角。車準1.25*1.5mm2）劃線——劃出中心十字線，8-M10mm3）大鉆——鉆準8-M10mm4）中分面劃線、鋸開，詳見內(nèi)環(huán)Ⅰ劃線和可傾鋸兩道工序。5）鏜床——根據(jù)劃線分別銑準上、下兩半中分面處平面。6）鉗工——攻準8-M10mm7）檢驗——檢驗合格后入庫。（注意：內(nèi)環(huán)Ⅰ、內(nèi)環(huán)Ⅱ一起劃中心線，一起切割成兩半，并打印同付配對號）4.4靜葉環(huán)加工：1）鉗工——按圖領(lǐng)出外環(huán)、第一級靜葉片各零件，清點、檢查，確保所有零件沒有損傷。零件清潔（包括靜葉槽的清潔）、去毛刺、倒角。將外環(huán)平放于裝配工作臺上，進汽邊朝上，測量外環(huán)的圓度，確定最大的外圓直徑，并在外環(huán)端面上作記錄，最大的一點即是第一片靜葉的安裝位置，依次類推確定第2、3……點和靜葉片的安裝順序（即安裝順序為直徑由大到?。┻^程如下：A：通過測量，先確定一部分（約1/5）靜葉片安裝位置，裝好部分靜葉片，完成第一輪裝配；B：再繼續(xù)測量外環(huán)的圓度，確定接下去（約2/5）的靜葉片安裝順序并安裝靜葉片，完成第二輪裝配；C：依次類推測量并安裝剩余3/5乃至全部的靜葉片（可以再分兩輪）（或者從第一個靜葉槽開始，均勻?qū)Π腴_始分配葉片的安裝順序，具體過程為：A:將第1、2、5、8、9、12、15、16、19、22、23、26、29、32、35、36、39、42、43、46、49、50、53靜葉槽涂藍，作為第一輪葉片裝配（注意：裝配葉片前在此幾處靜葉槽處復(fù)測圓度，如果圓度偏差不大，則從第1、2條槽開始裝配，否則從直徑最大處開始安裝，接著90度、45度方向……即對角處交叉安裝）B:將剩余靜葉槽按順時針方向跳空裝配直至全部結(jié)束。）各靜葉槽內(nèi)涂上潤滑油；在帶狀砂輪機上，將葉根由出汽邊向進汽邊方向手工磨去約0.05~0.1mm的斜面（磨時需要水冷卻），便于引導(dǎo)靜葉片裝入外環(huán)靜葉槽中，確保靜葉片2/3裝入靜葉槽內(nèi)，1/3露于靜葉槽外，并用塑料榔頭將靜葉片敲入，與外環(huán)表面持平（若塑料榔頭無法敲入，可用銅制榔頭或銅棒敲）。依次按靜葉片安裝順序重復(fù)此道工序，使所有的靜葉片裝入外環(huán)。）注意事項：裝配過程中在葉根處寫上安裝的順序號，并記錄相應(yīng)靜葉槽的葉片編號。靜葉片安裝完畢，復(fù)測外環(huán)各處的外圓圓度，要求小于0.50mm，否則，將個別葉片拆除，重新磨削葉根并裝配，最終達到圓度要求為止。測量靜葉片葉根進汽端端面至外環(huán)進汽邊端面的距離，并記錄，保證立車有足夠的車削余量。2）鉗工——熔臘，固定靜葉（進汽邊向上，靜葉葉根內(nèi)圓處用不銹鋼墊片擋住，防止臘從底部流出，澆臘過程中用木棍或其他工具在個別地方攪拌，使其均勻分布，若凝固后，產(chǎn)生空心現(xiàn)象，則應(yīng)重新澆臘，蠟層應(yīng)高出進汽邊以保護車削時葉片不受損壞）。3）立車（4M）——上芯座，墊16塊標(biāo)準墊塊（具體看壓板數(shù),保證每塊壓板底下有一塊標(biāo)準塊，若工件不平，用塞尺墊平），找正，壓?。ù?塊壓板，壓在外環(huán)外圓定位孔內(nèi)）。一、精車準左端進汽端0.2mm平面，光出進氣端一段外圓作為翻身找正用；二、精車準76.4厚度平面。車進氣端T型槽處30.8mm平面，進給量0.05mm，切削深度0.10~0.15mm左右，放0.5mm余量。粗割進氣端T型槽底平面，參數(shù)同前，放0.5mm余量，車T型槽內(nèi)外圓，每面放0.75mm余量。光出進氣端平面，粗精車準三、用成型刀具精車準進氣端T型槽，車準T型槽處其余各尺寸；四、粗精車準內(nèi)外圓，記錄校調(diào)時尺寸及各尺寸；五、翻身，找正（若橢圓，校圓，保證圓度誤差小于0.10mm），壓住（搭16塊壓板），精車準進氣端T六、精車準進氣端外圓，記錄各尺寸，松掉壓板，再記錄各尺寸。圖4.2融蠟車削T型槽加工工藝路線圖4）鉗工——放入熔臘爐將臘熔化（用榔頭將臘敲下也可），并徹底清潔外環(huán)和靜葉片組件，去毛刺。5）劃線——復(fù)驗水平方向中心線，劃出垂直方向中心線；劃出外環(huán)和靜葉片組件水平、垂直中分面處4mm寬切割中心線及兩端面線6）可傾鋸——根據(jù)劃線，壓住，找正，將外環(huán)和靜葉片組件在水平中分面處切割成兩半；打印同付配對號。7）鏜床——根據(jù)劃線分別銑準上、下兩半水平中分面處平面。8）鉗工——手工修磨R向水平中分面處四塊靜葉環(huán)處45°倒角；若有涂層的話，磨去葉片涂層；將外環(huán)和靜葉片組件（已切割成兩半）平放于工作臺上，出汽邊朝上，壓住，清潔后，將＃4內(nèi)環(huán)I分別壓入相應(yīng)的T型槽中；將組件進汽邊朝上，壓住，清潔內(nèi)環(huán)I和內(nèi)環(huán)II配合面后，分別滑入＃7內(nèi)環(huán)II，用榔頭調(diào)整內(nèi)環(huán)I和內(nèi)環(huán)II在中分面處平齊，并用塞尺檢查兩內(nèi)環(huán)之配合間隙為0，用壓板壓緊；用塞尺測量靜葉與內(nèi)環(huán)之間的間隙，保證內(nèi)弧側(cè)和背弧側(cè)間隙之和小于0.4mm，并作記錄。9）電焊工——將內(nèi)環(huán)I、內(nèi)環(huán)II焊接，焊后清除焊渣，并打磨（注意保護靜葉）。10）檢驗——檢驗配合，焊縫作著色滲透檢查。11）鉗工——沖鉚，首先在內(nèi)弧側(cè)沖鉚填隙、然后在背弧側(cè)沖鉚填隙。12）可傾鋸——根據(jù)劃線，壓住，找正，分別將上、下半靜葉環(huán)切割成兩半（即在垂直中分面處切割）。13）鏜床——根據(jù)劃線分別銑準靜葉環(huán)垂直中分面切割處平面。14）鉗工/電焊工——去毛刺，清潔；領(lǐng)出密封片，去毛刺，清潔按圖裝入靜葉環(huán)中；按圖紙焊接，焊后清除焊渣，并打磨；領(lǐng)出密封條、嵌條，按圖鑲?cè)肫獠壑?，并修平密封條（注意：裝配起始和結(jié)束處離端面為2mm，密封鍵處不裝密封片）。15）檢驗/著色——檢驗，焊縫作著色滲透檢查，合格后入庫。5關(guān)鍵尺寸測量結(jié)果與分析5.1外環(huán)加工質(zhì)量檢測5.1.1外環(huán)尺寸數(shù)據(jù)統(tǒng)計外環(huán)尺寸測量所示用的量具為游標(biāo)卡尺和內(nèi)徑千分尺。現(xiàn)場對于15級靜葉環(huán)外環(huán)的內(nèi)外圓直徑尺寸進行了測量，結(jié)果如表5.1所示。發(fā)現(xiàn)改進之前，外環(huán)加工變形造成實際尺寸與理論尺寸偏差非常大，外徑最大加工誤差為第1級的2.5mm，最小為第15級0.6mm；內(nèi)徑最大加工誤差為第2級2.78mm，最小為第15級的0.79mm。表5.1靜葉環(huán)外環(huán)直徑加工尺寸級別理論尺寸改進前尺寸改進后尺寸誤差外徑D內(nèi)徑dD0d0D1D1△D0/△D1△d0/△d1125492422.492546.52425.172548.852422.65-2.5/-0.152.68/0.16225212399.652518.82302.432520.902399.75-2.2/-0.12.78/0.1325022379.992500.12382.122501.902380.15-1.9/-0.12.13/0.16424662355.782464.32357.792466.002356.00-1.7/02.01/0.22524322326.042430.32328.412432.012326.10-1.7/0.012.37/0.06623852271.72383.12273.892384.902271.80-1.9/-0.12.19/0.1723312215.42329.42217.552330.802215.50-1.6/-0.22.15/0.1822732156.032271.62157.762273.002156.10-1.4/01.73/0.07922182103.562216.72105.532217.702103.70-1.3/-0.31.97/0.141021522040.512150.72041.892151.502040.30-1.3/-0.51.38/-0.211121001988.072098.91989.192100.001988.00-1.1/01.12/-0.071220501938.872049.01939.982049.801939.00-1.0/-0.21.11/0.131319991890.041998.11890.991998.851890.16-0.9/-0.150.95/0.121419551852.881954.21853.751954.851853.00-0.8/-0.150.87/0.121519161837.91915.41838.691915.901838.05-0.6/0.10.79/數(shù)據(jù)處理與分析對表3中的數(shù)據(jù)進行處理，可以發(fā)現(xiàn)，在靜葉環(huán)加工工藝改進前，實際加工因為變形而引起的加工誤差的絕對值|△D0|、|△d0|隨著級數(shù)的上升而呈現(xiàn)下降的趨勢，誤差和級別之間存在明顯的線性關(guān)系，這是因為靜葉環(huán)級數(shù)越大，其直徑尺寸越小，壁厚與直徑的比值越大，加工中越不容易產(chǎn)生加工變形。而外環(huán)內(nèi)徑尺寸誤差絕對值比外徑的誤差絕對值要大，根據(jù)外環(huán)結(jié)構(gòu)，分析得出是由于外環(huán)的內(nèi)腔是錐面的形式造成的。對外環(huán)的加工工藝進行改進后，可以明顯的看到，靜葉環(huán)的加工變形量大大降低，圖5.1中△D1、△d1已經(jīng)非常接近坐標(biāo)軸，并且，實際加工誤差與級別之間已無明顯的線性關(guān)系。因此，我們可以得出結(jié)論，重新設(shè)計之后的靜葉環(huán)外環(huán)的加工工藝，能夠有效地控制外環(huán)在加工過程中的變形量，實際加工尺寸更加接近理論數(shù)據(jù)，加工結(jié)果完全符合設(shè)計要求。圖5.1靜葉環(huán)外環(huán)加工尺寸誤差數(shù)據(jù)圖5.2外環(huán)靜葉槽加工質(zhì)量檢測5.2.1外環(huán)靜葉槽數(shù)據(jù)統(tǒng)計外環(huán)靜葉槽加工測量時做使用的量具為三坐標(biāo)測量機和型線量規(guī)。三坐標(biāo)測量機工作原理：在幾何學(xué)原理中，所有的幾何要素都是由空間的點組成，所以對幾何要素的測量可以歸納為對空間點的測量，因此精確采集空間點坐標(biāo)，是評定任何幾何要素的基礎(chǔ)。三坐標(biāo)測量機的基本原理是基于坐標(biāo)測量的方法，將被測零件放入它允許的測量空間中，依據(jù)零件上的設(shè)計基準，建立一個空間坐標(biāo)系，精確地測量出組成被測要素空間點的坐標(biāo)值，將這些點的坐標(biāo)數(shù)值經(jīng)過測量軟件處理，擬和形成測量元素，如直線、平面、圓、球、圓柱、圓錐、曲面等，再經(jīng)過測量軟件得出其形狀、位置公差及其他幾何量的數(shù)據(jù)。在外環(huán)的靜葉槽加工過程中，每一次更換刀具都要先在試塊上進行試切削，然后用三坐標(biāo)測量機測量試塊型線是否合格，表5.2就是1~15級靜葉環(huán)在靜葉槽加工之前試塊的三坐標(biāo)測量數(shù)據(jù)。表5.2外環(huán)靜葉槽三坐標(biāo)測量數(shù)據(jù)級別型線類型A1A2B1B2規(guī)定尺寸實測尺寸規(guī)定尺寸實測尺寸規(guī)定尺寸實測尺寸規(guī)定尺寸實測尺寸1SN11-WIDE5.85.735.85.74029.8+0.24+0.1129.9441.4041.412SN11-WIDE5.85.755.85.72029.8+0.24+0.1129.9441.4041.423SN5.24023.79+0.24+0.1124.0134.3934.484SN94.6354.6194.6354.61121.45+0.24+0.1121.61730.7230.775SN8-WIDE4.1454.0324.1454.05224.93+0.24+0.1125.1033.2233.246SN84.1454.0164.1454.06918.93+0.24+0.1119.08527.2227.227SN84.1454.0694.1454.06118.93+0.24+0.1119.08527.2227.218SN84.1454.0794.1454.07718.93+0.24+0.1119.09727.2227.059SN84.1454.0014.1454.08018.93+0.24+0.1119.15027.2227.2410SN84.1454.0694.1454.08018.93+0.24+0.1119.09027.2227.2411SN84.1454.0014.1454.10018.93+0.24+0.1119.15027.2227.2512SN84.1454.0304.1454.03018.93+0.24+0.1119.16027.2227.2413SN84.1454.0704.1454.08018.93+0.24+0.1119.09027.2227.2514SN84.1454.0674.1454.07918.93+0.24+0.1119.10527.2227.2315SN73.313.253.313.2214.75+0.205+0.09514.9421.3721.40（接上表格5.2）L1L2R1R2W1規(guī)定尺寸實測尺寸規(guī)定尺寸實測尺寸規(guī)定尺寸實測尺寸規(guī)定尺寸實測尺寸規(guī)定尺寸實測尺寸46.0546.1914+0.043014.01570-0.16.9570-0.16.9545:00:0044:59:0046.0546.1914+0.043014.01970-0.16.9370-0.16.9345:00:0044:59:0038.6438.7812.8+0.043012.836.40-0.16.386.40-0.16.4045:00:0044:52:3234.4434.59711.2+0.043011.2025.60-0.15.5495.60-0.15.55945:00:0044:59:5936.5436.6410+0.036010.05250-0.14.9650-0.14.9945:00:0044:54:3630.5430.6310+0.036010.0050-0.14.9550-0.14.9945:00:0044:59:5930.5430.6210+0.036010.0050-0.14.95350-0.14.95645:00:0044:59:5930.5430.7110+0.036010.03550-0.14.92450-0.14.99345:00:0045:03:0030.5430.6610+0.036010.02350-0.14.93050-0.14.9945:00:0044:58:1130.5430.6510+0.036010.02050-0.14.97050-0.14.9945:00:0045:02:0030.5430.6710+0.036010.03650-0.14.9550-0.14.9845:00:0044:58:0030.5430.6410+0.036010.02450-0.14.9550-0.14.9945:00:0044:57:0030.5430.6810+0.036010.03050-0.14.9450-0.14.9545:00:0044:59:0030.5430.6710+0.036010.02650-0.14.9550-0.14.9745:00:0044:58:0024.0323.998+0.03608.0240-0.13.9640-0.13.9845:00:0044:58:00在實際加工過程時，需要對同一套刀具加工的第一和最后一根槽進行測量，利用型線量規(guī)，可以只測量圖中的h1（即三坐標(biāo)測量中的L2）即可，如果h1在圖紙允許的公差范圍內(nèi)，則葉根槽的型線精度合格。用型線量規(guī)測量的各級h1尺寸數(shù)據(jù)見表5.3。表5.3外環(huán)靜葉槽實際加工時h1（L2）測量數(shù)據(jù)級別型線量規(guī)測量數(shù)據(jù)（h1）/mm試塊三坐標(biāo)測量數(shù)據(jù)（L2）/mm規(guī)定尺寸第一個最后一個114+0.043014.03514.02014.015214+0.043014.03014.01014.019312.8+0.043012.82512.81012.830411.2+0.043011.20511.22511.202510+0.036010.01010.02510.052610+0.036010.02010.03010.000710+0.036010.01010.02010.000810+0.036010.03510.02510.035910+0.036010.01510.02510.0231010+0.036010.02010.01510.0201110+0.036010.01010.02010.0361210+0.036010.01510.02510.0241310+0.036010.03610.01010.0301410+0.036010.03010.02010.026158+0.03608.0158.028.0305