CN106767237A - 一种控制涡轮工作叶片榫齿壁厚的加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种控制涡轮工作叶片榫齿壁厚的加工方法，属于涡轮叶片的加工技术领域。方法包括计算榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸的公差值；计算榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸的允许上偏差值和允许下偏差值；测量毛坯榫齿的榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸；进行基准转换；计算毛料基准与方箱基准之间的尺寸的理论公差值；确定毛坯榫齿在回字形方箱内的实际安装位置；将固定了毛坯榫齿的回字形方箱安装到机床中对毛坯榫齿进行加工。本发明降低了由于榫榫齿窗口偏移而导致的榫齿壁厚以及榫齿偏移尺寸不符合要求的问题发生的概率，增加了判断毛坯榫齿是否合格的限定尺寸，避免了人力和物力资源的浪费。
Description
技术领域
本发明涉及涡轮叶片的加工技术领域，特别涉及一种控制涡轮工作叶片榫齿壁厚的加工方法。
背景技术
涡轮工作叶片的榫齿加工是工作叶片加工的重要程序，榫齿加工的技术要求很多，其中一个重要的技术指标为榫齿的壁厚，榫齿的壁厚是由叶片毛坯和后续对毛坯的机加工共同保证的，首先毛坯尺寸需要符合要求，再通过对毛坯进行精加工使榫齿的壁厚达到要求。
在实际加工过程中发现，由于榫齿壁厚尺寸超差而造成的产品报废在涡轮工作叶片榫齿加工废品中的比重最高，榫齿的壁厚尺寸控制是榫齿加工的难点，其难点主要集中在以下几个方面：在通过铸造工艺形成叶片毛坯过程中，由于型芯的位置偏移会导致榫齿窗口发生偏移，影响后续的加工过程中对于榫齿壁厚的控制；榫齿加工过程中，对称榫齿位移公差会影响榫齿的壁厚；机加工进行基准转换的过程中，存在基准转换误差，影响壁厚尺寸。
如图1所示，目前，制作完毛坯后，仅会测量毛坯榫齿1的窗口尺寸E，只要毛坯榫齿1的窗口尺寸E符合要求，即对毛坯榫齿1进行机加工，在机加工过程中，以毛料基准对毛坯榫齿1进行加工，即切削掉毛坯榫齿的余量，通过机加工保证榫齿的壁厚尺寸B以及榫齿偏移尺寸，榫齿偏移尺寸为榫齿齿底与毛料基准之间的距离A，但实际加工过程中发现，毛坯榫齿1的窗口尺寸E符合要求并不能保证毛坯尺寸合格，例如，虽然窗口尺寸E合格，但是由于榫齿窗口的偏移会使得后续加工出的榫齿的壁厚尺寸超差，只要榫齿的壁厚尺寸B超差即判定为废品，因此，只要窗口尺寸E符合要求便对毛坯榫齿进行加工会增加榫齿的报废率，同时由于对毛坯是否合格做出的判断不准确而出现了对不合格的毛坯也进行了机加工的现象，增加了无用功，浪费了人力和物力资源。
发明内容
为了解决现有技术中的由于榫齿窗口偏移导致榫齿的壁厚尺寸超差的问题，本发明提供了一种控制涡轮叶片榫齿壁厚的加工方法，所述控制涡轮叶片榫齿壁厚的加工方法包括：
步骤1、计算榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸的公差值：将所需的榫齿的壁厚尺寸B作为封闭环、所需的榫齿偏移尺寸A作为增环、榫齿窗口与毛料基准之间的距离作为减环，通过尺寸链进行计算得到榫齿窗口与毛料基准之间的基本尺寸F、F的上偏差值f1和下偏差值f2；
步骤2、计算榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸的允许上偏差值f3和允许下偏差值f4：f3＝f1+a1，f4＝f2+a2，a1为所述榫齿偏移尺寸A的上偏差值，a2为所述榫齿偏移尺寸A的下偏差值；
步骤3、测量毛坯榫齿的榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸F1：若(F+f1)＜F1≤(F+f3)，或(F－f4)≤尺寸F1＜(F－f2)，则进行步骤4，其中，(F+f1)为榫齿窗口与毛料基准之间的距离的理论最大值Fmax，(F－f2)为榫齿窗口与毛料基准之间的距离的理论最小值Fmin，(F+f3)为榫齿窗口与毛料基准之间的距离的允许最大值，(F－f4)为榫齿窗口与毛料基准之间的距离的允许最小值；
步骤4、进行基准转换：将回字形方箱的底面作为方箱基准，将毛坯榫齿的叶片放置在回字形方箱内；
步骤5、计算毛料基准与方箱基准之间的尺寸的理论公差值：测量方箱基准距离榫齿齿底的尺寸C，给定尺寸C的上偏差值c1和下偏差值c2，将所需的榫齿偏移尺寸A作为封闭环、所述尺寸C作为增环、毛料基准与方箱基准之间的距离作为减环，通过尺寸链进行计算得到毛料基准与方箱基准之间的基本尺寸D、D的上偏差值d1和下偏差值d2，所述榫齿齿底为毛坯榫齿安装在回字形方箱内后，远离回字形方箱基准的榫齿齿底；
步骤6、确定毛坯榫齿在回字形方箱内的实际安装位置：
若(F+f1)＜F1≤(F+f3)，则计算F1与Fmax的差值X1，即X1＝F1－Fmax＝F1－(F+f1)：
若X1≤d2，则将毛料基准与方箱基准之间的基本尺寸D减去X1，即得到D1＝D－X1，调整毛坯榫齿的叶片在回字形方箱内的位置，使毛坯榫齿的毛料基准与方箱基准之间的尺寸在(D－d2)～(D－X1)的范围内，并用低熔点合金浇注叶片与回字形方箱之间的缝隙；
若X1＞d2，则调整毛坯榫齿的叶片在回字形方箱内的位置，使毛坯榫齿的毛料基准与方箱基准之间的尺寸为(D－d2)，用低熔点合金浇注叶片与回字形方箱之间的缝隙；
若(F－f4)≤尺寸F1＜(F－f2)，则计算Fmin与F1的差值X2，即X2＝Fmin－F1＝(F－f2)－F1：
若X2≤d1，则将毛料基准与方箱基准之间的基本尺寸D加上X2，即得到D2＝D+X2，调整毛坯榫齿的叶片在回字形方箱内的位置，使毛坯榫齿的毛料基准与方箱基准之间的尺寸在(D+X2)～(D+d1)的范围内，并用低熔点合金浇注叶片与回字形方箱之间的缝隙；
若X2＞d1，则调整毛坯榫齿的叶片在回字形方箱内的位置，使毛坯榫齿的毛料基准与方箱基准之间的尺寸为(D+d1)，用低熔点合金浇注叶片与回字形方箱之间的缝隙；
步骤7、将固定了毛坯榫齿的回字形方箱安装到机床中，对于X1≤d2的毛坯榫齿，按照步骤5中计算得出的尺寸C对毛坯榫齿进行加工；
对于X1＞d2的毛坯榫齿，计算X1与d2的差值Y1，即Y1＝X1－d2，并将方箱基准距离榫齿齿底的尺寸C设定在(C+Y1)～(C+c1)的范围内对毛坯榫齿进行加工；
对于X2≤d1的毛坯榫齿，按照步骤5中计算得出的尺寸C对毛坯榫齿进行加工；
对于X2＞d1的毛坯榫齿，计算X1与d1的差值Y2，即Y2＝X1－d1，并将方箱基准距离榫齿齿底的尺寸C设定在(C－c2)～(C－Y2)的范围内对毛坯榫齿进行加工。
步骤5中的方箱基准距离榫齿齿底的尺寸C的上偏差值和下偏差值的数值相同，且数值大小在0.02～0.04mm的范围内。
在本发明中，通过计算出榫齿窗口与毛料基准之间的基本尺寸F、以及允许上偏差值f3和允许下偏差值f4，并测量毛坯榫齿的榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸F1，对于尺寸F1超差但是在允许偏差范围内的毛坯榫齿，可以将其固定在回字形方箱内，进行基准转换，将回字形方箱的底面作为方箱基准，并通过调整方箱基准与毛料基准之间的距离D以及榫齿齿底与方箱基准之间的距离C来控制榫齿壁厚以及榫齿偏移尺寸，使其符合要求，降低了由于榫榫齿窗口偏移而导致的榫齿壁厚以及榫齿偏移尺寸不符合要求的问题发生的概率；对于窗口尺寸E合格，但是毛坯榫齿的榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸F1超出了允许偏差范围的毛坯榫齿，可以判定为毛坯不符合机加工要求，增加了一个判断毛坯榫齿是否合格的限定尺寸，若F1不符合要求则将其返回毛料单位进行返修，无需对其进行机加工，避免了人力和物力资源的浪费。
附图说明
图1是本发明提供的榫齿结构示意图；
图2是本发明的控制涡轮叶片榫齿壁厚的加工方法流程图；
图3是本发明提供的回字形方向的结构示意图；
图4是本发明提供的毛坯榫齿安装在回字形方向内的结构示意图。
其中，
1毛坯榫齿；2回字形方箱；3叶片；4低熔点浇注合金。
具体实施方式
为了解决现有技术存在的问题，如图2所示，本发明提供了一种控制涡轮叶片榫齿壁厚的加工方法，该方法包括：
步骤1、计算榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸的公差值：将所需的榫齿的壁厚尺寸B作为封闭环、所需的榫齿偏移尺寸A作为增环、榫齿窗口与毛料基准之间的距离作为减环，通过尺寸链进行计算得到榫齿窗口与毛料基准之间的基本尺寸F、F的上偏差值f1和下偏差值f2；
如图1所示，在制造好毛坯榫齿1后，窗口尺寸符合要求的毛坯榫齿1会进入机加工工序，在机加工工序中，设计图纸上会给出所需的榫齿壁厚尺寸B、尺寸B的上偏差值b1和下偏差值b2、所需的榫齿偏移尺寸A、尺寸A的上偏差值a1和下偏差值a2，因此，榫齿壁厚尺寸的范围在(B－b2)～(B+b1)之间，榫齿偏移尺寸的范围在(A－a2)～(A+a1)之间；
将尺寸A作为增环，尺寸B为封闭环，榫齿窗口与毛料基准之间的距离作为减环，因此通过尺寸链进行计算可以得出榫齿窗口与毛料基准之间的基本尺寸F、F的上偏差值f1和下偏差值f2，则榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸在(F－f2)～(F+f1)的范围内。
步骤2、计算榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸的允许上偏差值f3和允许下偏差值f4：f3＝f1+a1，f4＝f2+a2，a1为榫齿偏移尺寸A的上偏差值，a2为榫齿偏移尺寸A的下偏差值；
若榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸超出了(F－f2)～(F+f1)的范围，则证明在铸造的过程中，榫齿窗口发生了偏移，若不进行任何调整而直接采用毛料基准对毛坯榫齿进行机加工，会出现榫齿壁厚尺寸不合格的现象，但在一定的允许偏差范围内时，能够通过后续的加工方法的调整而加工出符合壁厚尺寸要求的榫齿，该允许上偏差值为f3，允许下偏差值为f4，即毛坯榫齿的榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸在(F－f4)～(F+f3)的范围内时，通过机加工可以加工出符合壁厚尺寸要求以及符合榫齿偏移尺寸要求的榫齿。
步骤3、测量毛坯榫齿1的榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸F1：若(F+f1)＜F1≤(F+f3)，或(F－f4)≤尺寸F1＜(F－f2)，则进行步骤4，其中，(F+f1)为榫齿窗口与毛料基准之间的距离的理论最大值Fmax，(F－f2)为榫齿窗口与毛料基准之间的距离的理论最小值Fmin，(F+f3)为榫齿窗口与毛料基准之间的距离的允许最大值，(F－f4)为榫齿窗口与毛料基准之间的距离的允许最小值；
测量毛坯榫齿的榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸F1，若(F－f2)≤F1≤(F+f1)，则直接按照现有的方法对毛坯榫齿进行机加工即可，若(F+f1)＜F1≤(F+f3)或者(F－f4)≤尺寸F1＜(F－f2)，则利用本发明中的方法进行基准转换，如图3所示，此时可以引入回字形方箱2，以回字形方箱2的底面作为方箱基准，以方箱基准对毛坯榫齿进行加工，并且在以方箱基准对毛坯榫齿进行加工时，控制毛坯榫齿的榫齿壁厚尺寸B以及榫齿偏移尺寸A。
步骤4、进行基准转换：将回字形方箱2的底面作为方箱基准，将毛坯榫齿1的叶片3放置在回字形方箱2内；
将毛坯榫齿的叶片3放置在回字形方箱2内后，可以使用支撑块支撑毛坯榫齿，并使毛坯榫齿的中心线与水平面平行。
步骤5、计算毛料基准与方箱基准之间的尺寸的理论公差值：测量方箱基准距离榫齿齿底的尺寸C，给定尺寸C的上偏差值c1和下偏差值c2，将所需的榫齿偏移尺寸A作为封闭环、所述尺寸C作为增环、毛料基准与方箱基准之间的距离作为减环，通过尺寸链进行计算得到毛料基准与方箱基准之间的基本尺寸D、D的上偏差值d1和下偏差值d2，所述榫齿齿底为毛坯榫齿安装在回字形方箱内后，远离回字形方箱基准的榫齿齿底；
如图4所示，使用现有测具测出方箱基准距离榫齿齿底的尺寸C，可以根据加工经验给出尺寸C的上偏差值和下偏差值，在本发明中，上偏差值和下偏差值的数值大小相同，数值可以在0.02～0.04mm的范围内，例如可以上偏差值和下偏差值可以均为0.02mm，或者均为0.03mm，或者均为0.04mm；
将A作为封闭环、C作为增环、毛料基准与方箱基准之间的距离作为减环，根据尺寸链计算可以得出毛料基准与方箱基准之间的基本尺寸D、D的上偏差d1和下偏差d2，即理论的毛料基准与方箱基准之间的基本尺寸D的范围为(D－d2)～(D+d1)。
步骤6、确定毛坯榫齿在回字形方箱内的实际安装位置：
对于毛坯榫齿的榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸F1超差但是在允许的偏差范围内时，即F1超出了(F－f2)～(F+f1)的范围，但(F+f1)＜F1≤(F+f3)或者(F－f4)≤F1＜(F－f2)时，可以根据F1的大小以及步骤5中得出的毛料基准与方箱基准之间的尺寸的理论公差值，对毛坯榫齿在回字形方箱内的安装位置进行调节，加工出符合尺寸要求的榫齿：
若(F+f1)＜F1≤(F+f3)，则计算F1与Fmax的差值X1，即X1＝F1－Fmax＝F1－(F+f1)：
若X1≤d2，即F1的超差值小于毛料基准与方箱基准的下偏差值，则将毛料基准与方箱基准之间的基本尺寸D减去X1，即得到D1＝D－X1，调整毛坯榫齿的叶片在回字形方箱内的位置，使毛坯榫齿的毛料基准与方箱基准之间的尺寸在(D－d2)～(D－X1)的范围内，并用低熔点合金4浇注叶片3与回字形方箱2之间的缝隙；
若X1＞d2，即F1的超差值大于毛料基准与方箱基准的下偏差值，则调整毛坯榫齿的叶片在回字形方箱内的位置，使毛坯榫齿的毛料基准与方箱基准之间的尺寸为(D－d2)，用低熔点合金4浇注叶片3与回字形方箱2之间的缝隙；
若(F－f4)≤尺寸F1＜(F－f2)，则计算Fmin与F1的差值X2，即X2＝Fmin－F1＝(F－f2)－F1：
若X2≤d1，即F1的超差值小于毛料基准与方箱基准的上偏差值，则将毛料基准与方箱基准之间的基本尺寸D加上X2，即得到D2＝D+X2，调整毛坯榫齿的叶片在回字形方箱内的位置，使毛坯榫齿的毛料基准与方箱基准之间的尺寸在(D+X2)～(D+d1)的范围内，并用低熔点合金4浇注叶片3与回字形方箱2之间的缝隙；
若X2＞d1，即F1的超差值大于毛料基准与方箱基准的上偏差值，则调整毛坯榫齿的叶片在回字形方箱内的位置，使毛坯榫齿的毛料基准与方箱基准之间的尺寸为(D+d1)，用低熔点合金4浇注叶片3与回字形方箱2之间的缝隙；
在将低熔点合金4浇注到叶片3与回字形方箱2之间的缝隙后，可以防止毛坯榫齿1与回字形方箱2之间产生相对移动。
步骤7、将固定了毛坯榫齿的回字形方箱安装到机床中，如图4所示，对于F1的尺寸在(F+f1)＜F1≤(F+f3)的范围内的毛坯榫齿，虽然榫齿的窗口尺寸E符合要求，但是在铸造的过程中型芯发生了偏移，使得榫齿的窗口发生了偏移，因此出现了F1的尺寸大于(F+f1)的现象，即榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸在铸造的过程中做大了，因此可以将F1的尺寸在(F+f1)＜F1≤(F+f3)的范围内的毛坯榫齿1在回字形方箱2内的安装位置下移，如此在加工榫齿时，刀具会对位于榫齿窗口与毛料基准之间的榫齿齿底多切掉一些，对于远离方箱基准的榫齿齿底少切一些，使榫齿壁厚尺寸以及榫齿偏移尺寸符合要求，具体分析如下：
对于X1≤d2的毛坯榫齿，即F1的超差值小于尺寸D的下偏差值d2，因此即使向下移动了毛坯榫齿的安装位置，尺寸D也仍然在公差范围内，因此可以直接按照步骤5中计算得出的尺寸C对毛坯榫齿进行加工；
对于X1＞d2的毛坯榫齿，即F1的超差值大于尺寸D的下偏差值d2，因此在向下移动毛坯榫齿在回字形方箱内的位置时，为了保证尺寸D不超出下偏差值d2，毛坯榫齿向下移动的距离只能为尺寸D的下偏差值d2，此时毛坯榫齿的毛料基准与方箱基准之间的尺寸为(D－d2)，刀具会对位于榫齿窗口与毛料基准之间的榫齿齿底多切d2的厚度，但此时F1仍然较大，而尺寸C对应的为刀具的切削位置，因此可以修改尺寸C的大小，使刀具将多余的余量切削掉，此时可以计算X1与d2的差值Y1，即Y1＝X1－d2，并将方箱基准距离榫齿齿底的尺寸C设定在(C+Y1)～(C+c1)的范围内对毛坯榫齿进行加工，例如若将尺寸C设定为(C+Y1)，尺寸C对应的为刀具的切削位置，因此，刀具的切削位置抬高了尺寸Y1，使得刀具对位于榫齿窗口与毛料基准之间的榫齿齿底多切Y1的厚度，对于远离方箱基准的榫齿齿底少切Y1的厚度，如此保证了榫齿壁厚尺寸以及榫齿偏移尺寸；
如图4所示，对于F1的尺寸在(F－f4)≤尺寸F1＜(F－f2)的范围内的毛坯榫齿，虽然榫齿的窗口尺寸E符合要求，但是在铸造的过程中型芯发生了偏移，因此出现了F1的尺寸小于(F－f2)的现象，即榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸在铸造的过程中做小了，因此可以将F1的尺寸在(F－f4)≤尺寸F1＜(F－f2)的范围内的毛坯榫齿1在回字形方箱2内的安装位置上移，如此在加工榫齿时，刀具会对位于榫齿窗口与毛料基准之间的榫齿齿底少切掉一些，对于远离方箱基准的榫齿齿底多切一些，使榫齿壁厚尺寸以及榫齿偏移尺寸符合要求，具体分析如下：
对于X2≤d1的毛坯榫齿，即使向上移动了毛坯榫齿的安装位置，尺寸D也仍然在公差范围内，因此可以直接按照步骤5中计算得出的尺寸C对毛坯榫齿进行加工；
对于X2＞d1的毛坯榫齿，在向上移动毛坯榫齿固定在回字形方箱内的位置时，为了保证尺寸D不超出上偏差值d1，毛坯榫齿向上移动的距离只能为尺寸D的上偏差值d1，此时毛坯榫齿的毛料基准与方箱基准之间的尺寸为(D+d1)，刀具会对位于榫齿窗口与毛料基准之间的榫齿齿底少切d1的厚度，但此时F1仍然较小，此时计算X1与d1的差值Y2，即Y2＝X2－d1，并将方箱基准距离榫齿齿底的尺寸C设定在(C－c2)～(C－Y2)的范围内对毛坯榫齿进行加工，例如若将尺寸C设定为(C－Y2)，尺寸C对应的为刀具的切削位置，因此，刀具的切削位置降低了尺寸Y2，使得刀具对位于榫齿窗口与毛料基准之间的榫齿齿底少切Y2的厚度，对于远离方箱基准的榫齿齿底多切Y2的厚度，如此保证了榫齿壁厚尺寸以及榫齿偏移尺寸。
在本发明中，通过计算出榫齿窗口与毛料基准之间的基本尺寸F、以及允许上偏差值f3和允许下偏差值f4，并测量毛坯榫齿的榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸F1，对于尺寸F1超差但是在允许偏差范围内的毛坯榫齿，可以将其固定在回字形方箱内，进行基准转换，将回字形方箱的底面作为方箱基准，并通过调整方箱基准与毛料基准之间的距离D以及榫齿齿底与方箱基准之间的距离C来控制榫齿壁厚以及榫齿偏移尺寸，使其符合要求，降低了由于榫榫齿窗口偏移而导致的榫齿壁厚以及榫齿偏移尺寸不符合要求的问题发生的概率；对于窗口尺寸E合格，但是毛坯榫齿的榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸F1超出了允许偏差范围的毛坯榫齿，可以判定为毛坯不符合机加工要求，增加了一个判断毛坯榫齿是否合格的限定尺寸，若F1不符合要求则将其返回毛料单位进行返修，无需对其进行机加工，避免了人力和物力资源的浪费。
下面对本发明中的方法进行举例说明：
步骤1：如图1所示，若图纸上给出的所需的榫齿壁厚尺寸B＝2mm，尺寸B的上偏差值b1＝0.2，下偏差值b2＝0.2，则榫齿壁厚尺寸的范围在1.8～2.2mm之间，图纸给出的所需的榫齿偏移尺寸A＝8mm，尺寸A的上偏差值a1＝0.1mm，下偏差值a2＝0.1mm，则榫齿偏移尺寸的范围在7.9～8.1mm之间；
将尺寸A作为增环，尺寸B为封闭环，榫齿窗口与毛料基准之间的距离作为减环，则榫齿窗口与毛料基准之间的基本尺寸F＝A－B＝(8－2)mm＝6mm，由于：
封闭环上偏差＝增环上偏差－减环下偏差，封闭环下偏差＝增环下偏差－减环上偏差；
因此可以得到0.2＝0.1－减环下偏差，﹣0.2＝﹣0.1－减环上偏差，因此，减环下偏差＝﹣0.1，减环上偏差＝0.1，即尺寸榫齿窗口与毛料基准之间的基本尺寸F的上偏差为0.1，下偏差为﹣0.1，即上偏差值f1＝0.1，下偏差值f2＝0.1。
步骤2：计算榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸的允许上偏差值f3和允许下偏差值f4：
f3＝f1+a1＝(0.1+0.1)mm＝0.2mm，f4＝f2+a2＝(0.1+0.1)mm＝0.2mm，即毛坯榫齿的榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸在(6－0.2)～(6+0.2)mm的范围内时，即尺寸在5.8～6.2mm的范围内时，通过机加工可以加工出符合壁厚尺寸要求以及符合榫齿偏移尺寸要求的榫齿。
步骤3、测量毛坯榫齿的榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸F1，若5.9mm≤F1≤6.1mm，则该毛坯榫齿可以直接进入机加工阶段进行机加工，若6.1mm＜F1≤6.2mm或者5.8mm≤F1＜5.9mm，则进行步骤4，其中，6.1mm为榫齿窗口与毛料基准之间的距离的理论最大值Fmax，5.9mm为榫齿窗口与毛料基准之间的距离的理论最小值Fmin，6.2mm为榫齿窗口与毛料基准之间的距离的允许最大值，5.8mm为榫齿窗口与毛料基准之间的距离的允许最小值；
步骤4、进行基准转换：将回字形方箱的底面作为方箱基准，将毛坯榫齿的叶片放置在回字形方箱内；
将毛坯榫齿的叶片放置在回字形方箱内后，可以使用支撑块支撑毛坯榫齿，并使毛坯榫齿的中心线与水平面平行。
步骤5、计算毛料基准与方箱基准之间的尺寸的理论公差值：测量方箱基准距离榫齿齿底的尺寸C＝32mm，给定尺寸C的上偏差为0.04mm，下偏差为﹣0.04mm，即上偏差值c1＝0.04mm，下偏差值c2＝0.04mm，将榫齿偏移尺寸A作为封闭环、所述尺寸C作为增环、毛料基准与方箱基准之间的距离作为减环，通过尺寸链进行计算，则毛料基准与方箱基准之间的距离的基本尺寸D＝C－A＝(32－8)mm＝24mm，由于：
封闭环上偏差＝增环上偏差－减环下偏差，封闭环下偏差＝增环下偏差－减环上偏差；
因此可以得到0.1＝0.04－减环下偏差，﹣0.1＝﹣0.04－减环上偏差，因此，减环下偏差＝﹣0.06，减环上偏差＝0.06，即尺寸榫齿窗口与毛料基准之间的基本尺寸D的上偏差为0.06，下偏差为﹣0.06，即上偏差值d1＝0.06，下偏差值d2＝0.06，因此理论的毛料基准与方箱基准之间的基本尺寸D的范围为(24－0.06)～(24+0.06)mm，即23.94mm～24.06mm。
步骤6、确定毛坯榫齿在回字形方箱内的实际安装位置：
若测量的毛坯榫齿的榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸F1＝6.14mm，即6.1mm＜F1≤6.2mm，即F1尺寸在铸造过程中由于型芯的偏移而做大了，而X1＝F1－Fmax＝F1－(F+f1)＝6.14－(6+0.1)＝0.04mm，其中尺寸D的下偏差值d2＝0.06mm，0.04mm＜0.06mm，即0.04mm小于尺寸D的下偏差值，因此将毛料基准与方箱基准之间的基本尺寸D减去X1，即得到D1＝D－X1＝24－0.04＝23.96mm，如图4所示，向下调整毛坯榫齿的叶片在回字形方箱内的位置，使毛坯榫齿的毛料基准与方箱基准之间的尺寸在23.94～23.96mm的范围内，并用低熔点合金浇注叶片与回字形方箱之间的缝隙。
步骤7、将固定了毛坯榫齿的回字形方箱安装到机床中，对毛坯榫齿进行机加工，可以在加工机床上设定方箱基准距离榫齿齿底的尺寸C的值，尺寸C对应的为刀具的切削位置，若将尺寸C的设定值减小，则刀具对位于榫齿窗口与毛料基准之间的榫齿齿底的切削余量会减小，同时对于远离方箱基准的榫齿齿底的切削余量会增大；若将尺寸C的设定值增大，则刀具对位于榫齿窗口与毛料基准之间的榫齿齿底的切削余量会增大，同时对于远离方箱基准的榫齿齿底的切削余量会减小。
对于步骤6中的F1的尺寸为6.14mm的榫齿，由于下调了其在回字形方箱内的位置，尺寸D也仍然在公差范围内，如此在加工榫齿时，无需调整尺寸C，可以直接按照步骤5中计算得出的尺寸C对毛坯榫齿进行加工，即可以保证榫齿壁厚尺寸以及榫齿偏移尺寸。
若在步骤6中测量的毛坯榫齿的榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸F1＝6.17mm，即6.1mm＜F1≤6.2mm，即F1尺寸在铸造过程中由于型芯的偏移而做大了，而X1＝F1－Fmax＝F1－(F+f1)＝6.17－(6+0.1)＝0.07mm，其中尺寸D的下偏差值d2＝0.06，0.07mm＞0.06mm，即0.07mm大于尺寸D的下偏差值，如图4所示，向下调整毛坯榫齿的叶片在回字形方箱内的位置，使毛坯榫齿的毛料基准与方箱基准之间的尺寸为(D－d2)＝(24－0.06)＝23.94mm，并用低熔点合金浇注叶片与回字形方箱之间的缝隙；
由于X1＝0.07mm大于尺寸D的下偏差值0.06，因此在向下移动毛坯榫齿固定在回字形方箱内的位置时，为了保证尺寸D不超差，毛坯榫齿向下移动的距离只能为0.06mm，此时毛坯榫齿的毛料基准与方箱基准之间的尺寸为23.94mm，此时刀具对位于榫齿窗口与毛料基准之间的榫齿齿底多切0.06mm的厚度，但此时F1仍然有0.01mm的余量，即Y1＝X1－d2＝(0.07－0.06)＝0.01mm，因此可以将方箱基准距离榫齿齿底的尺寸C设定在32.01～32.04mm的范围内对毛坯榫齿进行加工，即增大尺寸C的设定值，例如若将尺寸C设定为32.01mm，则刀具的切削位置抬高了0.01mm，使得刀具对位于榫齿窗口与毛料基准之间的榫齿齿底多切0.01mm的厚度，对于远离方箱基准的榫齿齿底少切0.01mm的厚度，如此可以保证榫齿壁厚尺寸以及榫齿偏移尺寸。
若在步骤6中测量的毛坯榫齿的榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸F1＝5.85mm，即5.8mm≤F1＜5.9mm，即F1尺寸在铸造过程中由于型芯的偏移而做小了，而X2＝Fmin－F1＝(F－f2)－F1＝(6－0.1)－5.85＝0.05mm，其中尺寸D的上偏差值d1＝0.06，0.05mm小于尺寸D的上偏差值，因此将毛料基准与方箱基准之间的基本尺寸D加上X2，即得到D2＝D+X2＝24+0.05＝24.05mm，如图4所示，向上调整毛坯榫齿的叶片在回字形方箱内的位置，使毛坯榫齿的毛料基准与方箱基准之间的尺寸在24.05～24.06mm的范围内，并用低熔点合金浇注叶片与回字形方箱之间的缝隙；
由于上调了毛坯榫齿在回字形方箱内的安装位置，尺寸D也仍然在公差范围内，如此在加工榫齿时，可以直接按照步骤5中计算得出的尺寸C对毛坯榫齿进行加工，即可以保证榫齿壁厚尺寸以及榫齿偏移尺寸。
若在步骤6中测量的毛坯榫齿的榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸F1＝5.83mm，即5.8mm≤F1＜5.9mm，即F1尺寸在铸造过程中由于型芯的偏移而做小了，则X2＝Fmin－F1＝(F－f2)－F1＝(6－0.1)－5.83＝0.07mm，其中尺寸D的上偏差值d1＝0.06，0.07mm大于尺寸D的上偏差值，如图4所示，向上调整毛坯榫齿的叶片在回字形方箱内的位置，使毛坯榫齿的毛料基准与方箱基准之间的尺寸为(D+d1)＝(24+0.06)＝24.06mm，并用低熔点合金浇注叶片与回字形方箱之间的缝隙。
由于X2＝0.07mm大于尺寸D的上偏差值0.06，因此在向上移动毛坯榫齿固定在回字形方箱内的位置时，为了保证尺寸D不超差，毛坯榫齿向上移动的距离只能为0.06mm，此时毛坯榫齿的毛料基准与方箱基准之间的尺寸为24.06mm，此时刀具对位于榫齿窗口与毛料基准之间的榫齿齿底少切0.06mm的厚度，但Y2＝X2－d1＝(0.07－0.06)＝0.01mm，因此可以将方箱基准距离榫齿齿底的尺寸C设定在31.94～31.99mm的范围内对毛坯榫齿进行加工，例如若将尺寸C设定为31.99mm，则刀具的切削位置降低了0.01mm，使得刀具对位于榫齿窗口与毛料基准之间的榫齿齿底少切0.01mm的厚度，对于远离方箱基准的榫齿齿底多切0.01mm的厚度，如此保证了榫齿壁厚尺寸以及榫齿偏移尺寸。
Claims (2)
1.一种控制涡轮叶片榫齿壁厚的加工方法，其特征在于，所述控制涡轮叶片榫齿壁厚的加工方法包括：
步骤1、计算榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸的公差值：将所需的榫齿的壁厚尺寸B作为封闭环、所需的榫齿偏移尺寸A作为增环、榫齿窗口与毛料基准之间的距离作为减环，通过尺寸链进行计算得到榫齿窗口与毛料基准之间的基本尺寸F、F的上偏差值f1和下偏差值f2；
步骤2、计算榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸的允许上偏差值f3和允许下偏差值f4：f3＝f1+a1，f4＝f2+a2，a1为所述榫齿偏移尺寸A的上偏差值，a2为所述榫齿偏移尺寸A的下偏差值；
步骤3、测量毛坯榫齿的榫齿窗口与毛料基准之间的尺寸F1：若(F+f1)＜F1≤(F+f3)，或(F－f4)≤尺寸F1＜(F－f2)，则进行步骤4，其中，(F+f1)为榫齿窗口与毛料基准之间的距离的理论最大值Fmax，(F－f2)为榫齿窗口与毛料基准之间的距离的理论最小值Fmin，(F+f3)为榫齿窗口与毛料基准之间的距离的允许最大值，(F－f4)为榫齿窗口与毛料基准之间的距离的允许最小值；
步骤4、进行基准转换：将回字形方箱的底面作为方箱基准，将毛坯榫齿的叶片放置在回字形方箱内；
步骤5、计算毛料基准与方箱基准之间的尺寸的理论公差值：测量方箱基准距离榫齿齿底的尺寸C，给定尺寸C的上偏差值c1和下偏差值c2，将所需的榫齿偏移尺寸A作为封闭环、所述尺寸C作为增环、毛料基准与方箱基准之间的距离作为减环，通过尺寸链进行计算得到毛料基准与方箱基准之间的基本尺寸D、D的上偏差值d1和下偏差值d2，所述榫齿齿底为毛坯榫齿安装在回字形方箱内后，远离回字形方箱基准的榫齿齿底；
步骤6、确定毛坯榫齿在回字形方箱内的实际安装位置：
若(F+f1)＜F1≤(F+f3)，则计算F1与Fmax的差值X1，即X1＝F1－Fmax＝F1－(F+f1)：
若X1≤d2，则将毛料基准与方箱基准之间的基本尺寸D减去X1，即得到D1＝D－X1，调整毛坯榫齿的叶片在回字形方箱内的位置，使毛坯榫齿的毛料基准与方箱基准之间的尺寸在(D－d2)～(D－X1)的范围内，并用低熔点合金浇注叶片与回字形方箱之间的缝隙；
若X1＞d2，则调整毛坯榫齿的叶片在回字形方箱内的位置，使毛坯榫齿的毛料基准与方箱基准之间的尺寸为(D－d2)，用低熔点合金浇注叶片与回字形方箱之间的缝隙；
若(F－f4)≤尺寸F1＜(F－f2)，则计算Fmin与F1的差值X2，即X2＝Fmin－F1＝(F－f2)－F1：
若X2≤d1，则将毛料基准与方箱基准之间的基本尺寸D加上X2，即得到D2＝D+X2，调整毛坯榫齿的叶片在回字形方箱内的位置，使毛坯榫齿的毛料基准与方箱基准之间的尺寸在(D+X2)～(D+d1)的范围内，并用低熔点合金浇注叶片与回字形方箱之间的缝隙；
若X2＞d1，则调整毛坯榫齿的叶片在回字形方箱内的位置，使毛坯榫齿的毛料基准与方箱基准之间的尺寸为(D+d1)，用低熔点合金浇注叶片与回字形方箱之间的缝隙；
步骤7、将固定了毛坯榫齿的回字形方箱安装到机床中，对于X1≤d2的毛坯榫齿，按照步骤5中计算得出的尺寸C对毛坯榫齿进行加工；
对于X1＞d2的毛坯榫齿，计算X1与d2的差值Y1，即Y1＝X1－d2，并将方箱基准距离榫齿齿底的尺寸C设定在(C+Y1)～(C+c1)的范围内对毛坯榫齿进行加工；
对于X2≤d1的毛坯榫齿，按照步骤5中计算得出的尺寸C对毛坯榫齿进行加工；
对于X2＞d1的毛坯榫齿，计算X1与d1的差值Y2，即Y2＝X1－d1，并将方箱基准距离榫齿齿底的尺寸C设定在(C－c2)～(C－Y2)的范围内对毛坯榫齿进行加工。
2.根据权利要求1所述的控制涡轮叶片榫齿壁厚的加工方法，其特征在于，步骤5中的方箱基准距离榫齿齿底的尺寸C的上偏差值和下偏差值的数值相同，且数值大小在0.02～0.04mm的范围内。
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