CN102581581B - 一种汽轮机高压喷嘴组的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽轮机高压喷嘴组的加工方法，所述高压喷嘴组的外形结构为一内圆半径为r、外圆半径为R、弧角为θ的扇形环，在靠近高压喷嘴组两端的出汽端的表面上分别与两端面平行地开设一密封槽，在该两密封槽之间均布地设有十二组汽流通道，每组汽流通道的型腔结构为在喷嘴组的进汽端开设的是直盲孔，在喷嘴组的出汽端开设的是斜盲孔，该斜盲孔的中心线与所述出汽端的表面的夹角为α，整个斜盲孔由头尾连接的沉孔、锥形孔、连接圆弧构成，所述直盲孔的尾部与所述斜盲孔的尾部接通。所述加工方法包括下列步骤：喷嘴组外形的粗加工；进汽端直盲孔的加工；出汽端斜盲孔的加工；进汽端的密封槽的加工；喷嘴组外形的精加工。

Description

一种汽轮机高压喷嘴组的加工方法

技术领域

本发明涉及一种汽轮机高压喷嘴组的加工方法。

背景技术

汽轮机高压喷嘴组(参见图1)是使蒸汽室的热能有效地转换为动能并对汽流起到一定导向作用的重要部件。同时由于高压喷嘴组是汽轮机通流部分中承受汽温最高的部件，也是汽轮机做功的主要部件，这将对汽轮机高压喷嘴组汽流通道面积的要求特别高，高压喷嘴组的密封要求也特别高。本汽轮机高压喷嘴组是驱动给水泵用变速凝汽式汽轮机中全新结构形式的喷嘴组。其结构的特别之处在于：高压喷嘴组的外形结构为一扇形环，在靠近高压喷嘴组两端的出汽端的表面2上分别径向开设一密封槽3，在该两密封槽3之间均布地设有十二组汽流通道。每组汽流通道的型腔结构有多段构成，即在喷嘴组的进汽端的表面1上开设的是直盲孔10，该直盲孔10的深度、节圆角及底部倒角的要求都非常高，在喷嘴组的出汽端的表面2上开设的是斜盲孔20，该斜盲孔20的轴线与出汽端2表面的夹角为α，整个斜盲孔20由三段孔构成，即由沉孔21、锥形孔22、连接圆弧23组成，孔径公差、节圆角等分要求特别高；进汽端的直盲孔10尾部与出汽端的斜盲孔20的尾部接通，形成一组汽流通道；相邻两组汽流通道在直盲孔10与斜盲孔20的连接处的最小间距仅为2.48mm，不得钻穿。因此有一定的加工难度。

现有的高压喷嘴组的汽流通道的型腔结构为整体结构，可以采用电脉冲的方法来加工，而本高压喷嘴组的汽流通道的结构完全不同于现有的高压喷嘴组的汽流通道的结构，不能采用电脉冲的方法加工。因此亟待研制一种适应本高压喷嘴组的加工方法。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种汽轮机高压喷嘴组的加工方法，它能使高压喷嘴组的加工质量得到可靠保证。

实现上述目的的技术方案是：一种汽轮机高压喷嘴组的加工方法，所述高压喷嘴组的外形结构为一内圆半径为r、外圆半径为R、弧角为θ的扇形环，在靠近高压喷嘴组两端的出汽端的表面上分别与两端面平行地开设一密封槽，在该两密封槽之间均布地设有十二组汽流通道，每组汽流通道的型腔结构为在喷嘴组的进汽端开设的是直盲孔，在喷嘴组的出汽端开设的是斜盲孔，该斜盲孔的中心线与所述出汽端的表面的夹角为α，整个斜盲孔由头尾连接的沉孔、锥形孔、连接圆弧构成，所述直盲孔的尾部与所述斜盲孔的尾部接通。所述加工方法包括下列步骤：

步骤一，喷嘴组外形的粗加工，包括：

a.在一个扇形坯件上粗加工喷嘴组的内、外圆面、两端面、进汽端的表面及出汽端的表面，在加工外圆面、进汽端的表面和出汽端的表面时放出精加工余量即可，在加工内圆面时径向放出一有效宽度为ε的扇形余量环，在加工两端面时，分别向外扩放出一有效弧角为δ的余量弧段，形成一内圆半径为r-ε、外圆半径为R、弧角为θ+2δ的喷嘴组的预成型坯件；

b.在所述预成型坯件的进汽端的表面上按照设计图纸划出十二根等分角度的直盲孔辐射线，该十二根直盲孔辐射线的节圆角等于两相邻直盲孔之间的节圆角，在所述余量环的表面上刻出一定位孔节圆线，在进汽端的表面刻出一直盲孔节圆线，在出汽端的表面上按照设计图纸划出十二根等分角度的斜盲孔辐射线及一根斜盲孔节圆线，该十二根斜盲孔辐射线的节圆角等于两相邻斜盲孔之间的节圆角；

C.在所述定位孔节圆线与十二根直盲孔辐射线的相交点上分别钻出一定位孔，并在所述预成型坯件的两端面与内圆面相交的角上分别铣削一段与所述预成型坯件的角平分线垂直的校调平面，以形成一喷嘴组的次成型坯件；

步骤二，进汽端直盲孔的加工，包括：

a.把所述次成型坯件竖立安装在一具有定位销孔的专用工装中，用销子分别插入所述次成型坯件上的定位孔与所述专用工装的定位销孔中安装定位，必须保证加工机床的主轴与所述次成型坯件的进汽端的表面的夹角为90°；

b.在所述直盲孔节圆线与一根所述直盲孔辐射线的相交点偏移一有效距离L后钻一小直盲孔，该小直盲孔的直径是所述直盲孔的直径的三分之二而深度比所述直盲孔的深度深h；

C.在所述直盲孔节圆线与所述直盲孔辐射线的相交点上按所述直盲孔的直径钻、铰所述直盲孔，该直盲孔应内切于所述小直盲孔，以完成一个直盲孔；

d.将完成上述加工步骤的次成型坯件旋转一个节圆角，再重复步骤二a至步骤二c加工下一个直盲孔，直至完成十二个直盲孔的加工；

步骤三，出汽端斜盲孔的加工，包括：

a.先将已完成直盲孔加工的次成型坯件翻面并重新竖立安装在所述专用工装中装夹定位；

b.旋转加工机床的工作台面，使加工机床的主轴与所述次成型坯件的出汽端的表面的夹角为α；

C.在所述斜盲孔节圆线与所述斜盲孔辐射线的相交点上铣出所述斜盲孔的沉孔；

d.钻、扩所述斜盲孔的锥形孔，放出0.2mm的余量；

e.倒刮准所述沉孔及所述斜盲孔的连接圆弧，使进汽端的所述直盲孔的尾部侧面与出汽端的连接圆弧的尾部接通并光滑连接；

f.铰准所述斜盲孔的锥形孔，形成完整的一组汽流通道；

g.将完成上述加工步骤的次成型坯件旋转一个节圆角，再重复步骤三c至步骤三f加工下一个斜盲孔，直至完成十二个斜盲孔的加工，并完成十二组汽流通道的加工；

步骤四，进汽端的密封槽的加工，在已完成十二组汽流通道加工的次成型坯件上按图纸要求在出汽端的表面上铣准两条密封槽，以形成一喷嘴组的再成型坯件；

步骤五，喷嘴组外形的精加工，包括：

a.以所述再成型坯件的进汽端的表面为基准，磨准进汽端的表面和出汽端的表面，以保证进汽端的表面和出汽端的表面之间平行度的要求；

b.精削所述喷嘴组的内、外圆及两端面。

本发明的汽轮机高压喷嘴组的加工方法的技术方案，适用于所有喷嘴型腔的制造定位、节圆角等分高要求、分别从两端面加工直盲孔和斜盲孔并且外形为扇形结构的零件制造。完全保证每个喷嘴型腔的加工精确定位在孔中心线、孔节圆线、通过圆心的辐射线等三线交点上，成功地解决了该类高压喷嘴组零件的工艺制造精度和制造质量。本发明的加工方法，完全具有合理性、可操作性和创新性，是一种非常实用的加工方法，能使高压喷嘴组的加工质量得到可靠保证，并能有效地提高企业的生产效率。

附图说明

图1为汽轮机高压喷嘴组的结构示意图；

图2为汽轮机高压喷嘴组中汽流通道的放大图；

图3为汽轮机高压喷嘴组中汽流通道的型腔剖面图；

图4为图1中的F-F向视图；

图5a为汽轮机高压喷嘴组再成型坯件进汽端的表面结构示意图；

图5b为汽轮机高压喷嘴组再成型坯件出汽端的表面结构示意图。

具体实施方式

为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例并结合附图进行详细地说明：

本发明的一种汽轮机高压喷嘴组的加工方法，所加工的高压喷嘴组(见图1至图3)的外形结构为一内圆半径为r、外圆半径为R、弧角为θ的扇形环，在靠近高压喷嘴组两端的出汽端的表面2上分别与两端面平行地开设一密封槽3，在该两密封槽3之间均布地设有十二组汽流通道4，每组汽流通道的型腔结构为在喷嘴组的进汽端开设的是直盲孔10，在喷嘴组的出汽端开设的是斜盲孔20，该斜盲孔20的轴线与出汽端表面2的夹角为α，整个斜盲孔20由头尾连接的沉孔21、锥形孔22、连接圆弧23构成，并且直盲孔10的尾部与斜盲孔20的尾部接通。

本发明的一种汽轮机高压喷嘴组的加工方法包括下列步骤：

步骤一，喷嘴组外形的粗加工，包括：

a.在一个扇形坯件上粗加工喷嘴组的内、外圆面、两端面、进汽端的表面及出汽端的表面，在加工外圆面、进汽端的表面和出汽端的表面时放出精加工余量即可，在加工内圆面时径向放出一有效宽度为ε的扇形余量环5，在加工两端面时，分别向外扩放出一有效弧角为δ的余量弧段6，形成一内圆半径为r-ε、外圆半径为R、弧角为θ+2δ的喷嘴组的预成型坯件；

b.在预成型坯件的进汽端的表面上按照设计图纸划出十二根等分角度的直盲孔辐射线101，该十二根直盲孔辐射线101的节圆角等于两相邻直盲孔之间的节圆角β，在余量环5的表面上刻出一定位孔节圆线90，在进汽端的表面刻出一直盲孔节圆线102，在出汽端的表面上按照设计图纸划出十二根等分角度的斜盲孔辐射线201及一根斜盲孔节圆线202，该十二根斜盲孔辐射线201的节圆角等于两相邻斜盲孔之间的节圆角γ；

C.在定位孔节圆线90与十二根直盲孔辐射线101的相交点上分别钻出一定位孔9，其作用是保证下道工序节圆角分度、翻身后再加工的定位精确性，并在预成型坯件的两端面与内圆面相交的角上分别铣削一段与预成型坯件的角平分线100垂直的校调平面7，方便下道工序中校调及找正，以形成一喷嘴组的次成型坯件；

步骤二，进汽端直盲孔的加工，包括：

a.把所述次成型坯件竖立安装在一具有定位销孔的专用工装中，用销子分别插入次成型坯件上的定位孔9与专用工装的定位销孔中安装定位，必须保证加工机床的主轴与次成型坯件的进汽端的表面的夹角为90°；

b.在直盲孔节圆线102与一根直盲孔辐射线101的相交点偏移一有效距离L后钻一小直盲孔11，该小直盲孔11的直径是直盲孔10的直径的三分之二，而深度比直盲孔10的深度深h，既方便与出汽端的斜盲孔20接通，又可以防止相邻两组汽流通道最小间距仅为ρ＝2.48mm相互接穿(见图4)；

C.在直盲孔节圆线102与直盲孔辐射线101的相交点上，按直盲孔10的直径钻、铰直盲孔10，该直盲孔10应内切于小直盲孔11，以完成一个直盲孔10的加工；

d.将完成上述加工步骤的次成型坯件旋转一个节圆角，再重复步骤二a至步骤二c加工下一个直盲孔，直至完成十二个直盲孔的加工；

步骤三，出汽端斜盲孔的加工，包括：

a.先将已完成直盲孔加工的次成型坯件翻面并重新竖立安装在专用工装中装夹定位；

b.旋转加工机床的工作台面，使加工机床的主轴与次成型坯件的出汽端的表面的夹角为α；

C.在斜盲孔节圆线202与斜盲孔辐射线201的相交点上铣准出汽端沉孔21，防止在斜面上钻孔时偏心；

d.钻、扩锥形孔22，放出0.2mm的余量；

e.倒刮准沉孔21及连接圆弧23，使进汽端的直盲孔10的尾部侧面与出汽端的连接圆弧23的尾部接通并光滑连接；

f.铰准锥形孔22，形成完整的一组汽流通道；

g.将完成上述加工步骤的次成型坯件旋转一个节圆角，再重复步骤三c至步骤三f加工下一个斜盲孔，直至完成十二个斜盲孔20的加工，并完成十二组汽流通道4的加工；

步骤四，进汽端的密封槽的加工，在已完成十二组汽流通道加工的次成型坯件上按图纸要求在出汽端的表面上铣准两条密封槽3，以形成一喷嘴组的再成型坯件(见图5a和图5b)；

步骤五，喷嘴组外形的精加工，包括：

a.以再成型坯件的进汽端的表面为基准，磨准进汽端的表面1和出汽端的表面2，以保证进汽端的表面1和出汽端的表面2之间平行度的要求；

b.精削喷嘴组的内、外圆及两端面。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (1)

1.一种汽轮机高压喷嘴组的加工方法，所述高压喷嘴组的外形结构为一内圆半径为r、外圆半径为R、弧角为θ的扇形环，在靠近高压喷嘴组两端的出汽端的表面上分别与两端面平行地开设一密封槽，在该两密封槽之间均布地设有十二组汽流通道，每组汽流通道的型腔结构为在喷嘴组的进汽端开设的是直盲孔，在喷嘴组的出汽端开设的是斜盲孔，该斜盲孔的中心线与所述出汽端的表面的夹角为α，整个斜盲孔由头尾连接的沉孔、锥形孔、连接圆弧构成，所述直盲孔的尾部与所述斜盲孔的尾部接通，其特征在于，所述加工方法包括下列步骤：

步骤一，喷嘴组外形的粗加工，包括：

a.在一个扇形坯件上粗加工喷嘴组的内、外圆面、两端面、进汽端的表面及出汽端的表面，在加工外圆面、进汽端的表面和出汽端的表面时放出精加工余量即可，在加工内圆面时径向放出一有效宽度为ε的扇形余量环，在加工两端面时，分别向外扩放出一有效弧角为δ的余量弧段，形成一内圆半径为r-ε、外圆半径为R、弧角为θ+2δ的喷嘴组的预成型坯件；

b.在所述预成型坯件的进汽端的表面上按照设计图纸划出十二根等分角度的直盲孔辐射线，该十二根直盲孔辐射线的节圆角等于两相邻直盲孔之间的节圆角，在所述余量环的表面上刻出一定位孔节圆线，在进汽端的表面刻出一直盲孔节圆线，在出汽端的表面上按照设计图纸划出十二根等分角度的斜盲孔辐射线及一根斜盲孔节圆线，该十二根斜盲孔辐射线的节圆角等于两相邻斜盲孔之间的节圆角；

C.在所述定位孔节圆线与十二根直盲孔辐射线的相交点上分别钻出一定位孔，并在所述预成型坯件的两端面与内圆面相交的角上分别铣削一段与所述预成型坯件的角平分线垂直的校调平面，以形成一喷嘴组的次成型坯件；

步骤二，进汽端直盲孔的加工，包括：

a.把所述次成型坯件竖立安装在一具有定位销孔的专用工装中，用销子分别插入所述次成型坯件上的定位孔与所述专用工装的定位销孔中安装定位，必须保证加工机床的主轴与所述次成型坯件的进汽端的表面的夹角为90°；

b.在所述直盲孔节圆线与一根所述直盲孔辐射线的相交点偏移一有效距离L后钻一小直盲孔，该小直盲孔的直径是所述直盲孔的直径的三分之二而深度比所述直盲孔的深度深h；

C.在所述直盲孔节圆线与所述直盲孔辐射线的相交点上按所述直盲孔的直径钻、铰所述直盲孔，该直盲孔应内切于所述小直盲孔，以完成一个直盲孔；

d.将完成上述加工步骤的次成型坯件旋转一个节圆角，再重复步骤二a至步骤二c加工下一个直盲孔，直至完成十二个直盲孔的加工；

步骤三，出汽端斜盲孔的加工，包括：

a.先将已完成直盲孔加工的次成型坯件翻面并重新竖立安装在所述专用工装中装夹定位；

b.旋转加工机床的工作台面，使加工机床的主轴与所述次成型坯件的出汽端的表面的夹角为α；

C.在所述斜盲孔节圆线与所述斜盲孔辐射线的相交点上铣出所述斜盲孔的沉孔；

d.钻、扩所述斜盲孔的锥形孔，放出0.2mm的余量；

e.倒刮准所述沉孔及所述斜盲孔的连接圆弧，使进汽端的所述直盲孔的尾部侧面与出汽端的连接圆弧的尾部接通并光滑连接；

f.铰准所述斜盲孔的锥形孔，形成完整的一组汽流通道；

g.将完成上述加工步骤的次成型坯件旋转一个节圆角，再重复步骤三c至步骤三f加工下一个斜盲孔，直至完成十二个斜盲孔的加工，并完成十二组汽流通道的加工；

步骤四，进汽端的密封槽的加工，在已完成十二组汽流通道加工的次成型坯件上按图纸要求在出汽端的表面上铣准两条密封槽，以形成一喷嘴组的再成型坯件；

步骤五，喷嘴组外形的精加工，包括：

a.以所述再成型坯件的进汽端的表面为基准，磨准进汽端的表面和出汽端的表面，以保证进汽端的表面和出汽端的表面之间平行度的要求；

b.精削所述喷嘴组的内、外圆及两端面。

Images