CN107674959B - 一种用于大叶片热处理定型工具 - Google Patents
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Abstract
一种用于大叶片热处理定型工具。汽轮机大叶片在加工气道型线及司太立合金片焊接时会产生变形且存在内应力，难以满足叶片的质量要求，导致精加工时叶片出现汽道没有加工余量，叶片内部的内应力导致叶片装配时发生回弹以至叶片装配时无法满足叶冠装配要求。本发明中大叶片的叶冠部顶紧在叶冠顶针座处，大叶片的型线段与型线定位座相配合，大叶片的气道型线段设在L档型线定位块上，大叶片的叶根部夹持在叶根定位座处；A号型线压紧端面、B号型线压紧端面、C号型线压紧端面、D号型线压紧端面、G号型线压紧端面、J号型线压紧端面和中分定位端面之间形成有与大叶片的拉筋型线段相配合的型线定位端面。本发明用于定位大叶片。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种用于大叶片热处理定型工具。
背景技术
汽轮机叶片种类多，其中气道长度为1375mm的大叶片在加工气道型线及司太立合金片焊接时会产生较大变形且存在内应力，特别是拉筋凸台及整个司太立合金片焊接部位变形较大，叶片检测时不满足叶片的质量要求，并且导致精加工时叶片出现汽道没有加工余量，由于叶片内部存有内应力，在叶片装配时发生回弹以至叶片装配时无法满足叶冠装配要求。这就需要叶片校型并且去除内应力。因此，解决叶片加工后变形并且去除内应力是解决叶片满足叶片质量的关键，是解决加工精准叶片质量的关键因素，至今尚未有效解决。
发明内容
本发明目的是为了解决汽轮机大叶片在加工气道型线及司太立合金片焊接时会产生变形且存在内应力，难以满足叶片的质量要求，导致精加工时叶片出现汽道没有加工余量，叶片内部的内应力导致叶片装配时发生回弹以至叶片装配时无法满足叶冠装配要求的问题，进而提供一种用于大叶片热处理定型工具。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
一种用于大叶片热处理定型工具，它包括底板、叶根定位座、L档型线定位块、型线定位座和叶冠顶针座，所述底板水平设置，所述叶根定位座、L档型线定位块、型线定位座和叶冠顶针座沿底板的长度方向依次设置在底板上，大叶片设置在叶根定位座、L档型线定位块、型线定位座和叶冠顶针座之间，大叶片的叶冠部顶紧在叶冠顶针座处，大叶片的拉筋型线段与型线定位座相配合设置，大叶片的气道型线段设置在L档型线定位块上，大叶片的叶根部夹持在叶根定位座处；
型线定位座包括块本体，所述块本体沿其长度方向依次加工有A号型线压紧端面、B号型线压紧端面、第一过渡端面、C号型线压紧端面、第二过渡端面、D号型线压紧端面、第三过渡端面、G号型线压紧端面、第四过渡端面和J号型线压紧端面，所述B号型线压紧端面、第一过渡端面、C号型线压紧端面、第二过渡端面、D号型线压紧端面、第三过渡端面、G号型线压紧端面、第四过渡端面和J号型线压紧端面之间依次加工有中分定位端面，中分定位端面的宽度小于B号型线压紧端面、第一过渡端面、C号型线压紧端面、第二过渡端面、D号型线压紧端面、第三过渡端面、G号型线压紧端面、第四过渡端面或J号型线压紧端面的宽度，所述A号型线压紧端面、B号型线压紧端面、C号型线压紧端面、D号型线压紧端面、G号型线压紧端面、J号型线压紧端面和中分定位端面之间形成有与大叶片的拉筋型线段相配合的型线定位端面。
一种用于大叶片热处理定型工具，作为优选方案：叶根定位座通过叶根定位组件可拆卸连接在底板上，叶根定位组件包括进气侧定位块、出气侧压板、叶根出气侧楔块和叶根出气侧夹紧轴，叶根定位座朝向L档型线定位块的一端加工有叶根用放置槽，叶根定位座的底部通过进气侧定位块与底板可拆卸连接，叶根定位座的顶部从上至下依次设置有叶根出气侧楔块和出气侧压板，叶根出气侧夹紧轴穿过叶根出气侧楔块顶紧在出气侧压板上。
一种用于大叶片热处理定型工具，作为优选方案：L档型线定位块的底部通过固定压块与底板相连接，固定压块上加工有与L档型线定位块的底部相配合的T型槽，L档型线定位块的底部与T型槽滑动配合，L档型线定位块的一侧为弧形侧，L档型线定位块的弧形侧可拆卸连接有L号型线压板，L档型线定位块的弧形侧与L号型线压板分别夹持在大叶片的气道型线段的两侧。
一种用于大叶片热处理定型工具，作为优选方案：固定压块的两端分别设置有顶紧块和端部定位块，端部定位块靠近L档型线定位块的弧形侧设置，L档型线定位块的顶部和L号型线压板的顶部通过第一夹紧阶梯轴可拆卸连接，L档型线定位块的底部和L号型线压板的底部通过第二夹紧阶梯轴可拆卸连接。
一种用于大叶片热处理定型工具，作为优选方案：A号型线压紧端面与底板的顶面之间形成夹角为0°；B号型线压紧端面与底板的顶面之间形成夹角的取值范围为15～25°；C号型线压紧端面与底板的顶面之间形成夹角的取值范围为25～35°；D号型线压紧端面与底板的顶面之间形成夹角的取值范围为35～45°；G号型线压紧端面与底板的顶面之间形成夹角的取值范围为35～45°；J号型线压紧端面与底板的顶面之间形成夹角的取值范围为35～45°。
一种用于大叶片热处理定型工具，作为优选方案：中分定位端面上加工有与大叶片的拉筋凸台相配合的拉筋孔。
一种用于大叶片热处理定型工具，作为优选方案：叶冠顶针座包括座本体和顶针本体，所述座本体设置在底板上，顶针本体穿过座本体且其旋进端与大叶片的叶冠部相贴紧。
本发明与现有技术相比的有益效果：
1、本发明是针对汽轮机叶片中气道长度为1375mm的大叶片而专门设计的一种热处理定型夹具，本发明使大叶片在加工汽道型线和司太立合金片焊接时会无变形或变形量小，本发明协助大叶片在经过校型检测后再经过热处理有效消除大叶片的内应力且大叶片无变形，提高了大叶片的加工质量，确保了大叶片装配要求。
2、本发明中叶根定位座、L档型线定位块、型线定位座、叶冠顶针座和底板相互配合能够有效实现对大叶片的多点定位夹紧的效果，叶根定位座、L档型线定位块、型线定位座和叶冠顶针座与大叶片相接触的夹紧处均根据大叶片自身结构进行相应的配合，夹持效果稳定持久。
附图说明
图1是大叶片36的主视结构示意图；
图2是大叶片36的俯视结构示意图；
图3是本发明处于工作状态的主视结构示意图，图中双点划线组成的图形为大叶片36；
图4是本发明处于工作状态的俯视结构示意图，图中双点划线组成的图形为大叶片36；
图5是图3中A-A处的剖面示意图；
图6是图3中B-B处的剖面示意图；
图7是图3中C-C处的剖面示意图；
图8是图3中D-D处的剖面示意图；
图9是图3中G-G处的剖面示意图；
图10是图3中J-J处的剖面示意图；
图11是图3中L-L处的剖面示意图；
图12是本发明处于工作状态的右视结构示意图；
图13是底板1的俯视结构示意图；
图14是型线定位座12的立体结构示意图；
图15是型线定位座12的主视结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1至图15说明本实施方式，本实施方式包括底板1、叶根定位座2、L档型线定位块27、型线定位座12和叶冠顶针座35，所述底板1水平设置，所述叶根定位座2、L档型线定位块27、型线定位座12和叶冠顶针座35沿底板1的长度方向依次设置在底板1上，大叶片36设置在叶根定位座2、L档型线定位块27、型线定位座12和叶冠顶针座35之间，大叶片36的叶冠部46顶紧在叶冠顶针座35处，大叶片36的拉筋型线段47与型线定位座12相配合设置，大叶片36的气道型线段48设置在L档型线定位块27上，大叶片36的叶根部49夹持在叶根定位座2处；
型线定位座12包括块本体，所述块本体沿其长度方向依次加工有A号型线压紧端面37、B号型线压紧端面17、第一过渡端面38、C号型线压紧端面20、第二过渡端面39、D号型线压紧端面22、第三过渡端面40、G号型线压紧端面23、第四过渡端面41和J号型线压紧端面24，所述B号型线压紧端面17、第一过渡端面38、C号型线压紧端面20、第二过渡端面39、D号型线压紧端面22、第三过渡端面40、G号型线压紧端面23、第四过渡端面41和J号型线压紧端面24之间依次加工有中分定位端面42，中分定位端面42的宽度小于B号型线压紧端面17、第一过渡端面38、C号型线压紧端面20、第二过渡端面39、D号型线压紧端面22、第三过渡端面40、G号型线压紧端面23、第四过渡端面41或J号型线压紧端面24的宽度，所述A号型线压紧端面37、B号型线压紧端面17、C号型线压紧端面20、D号型线压紧端面22、G号型线压紧端面23、J号型线压紧端面24和中分定位端面42之间形成有与大叶片36的拉筋型线段47相配合的型线定位端面。
本实施方式中大叶片36上焊接有司太立合金片45。
本实施方式中叶根定位座2通过叶根端楔块5和叶根顶紧轴6相配合夹持在大叶片36的叶根部49处。
本实施方式中型线定位座12的结构复杂，型线定位座12中A号型线压紧端面37、B号型线压紧端面17、C号型线压紧端面20、D号型线压紧端面22、G号型线压紧端面23、J号型线压紧端面24和中分定位端面42中各个端面的结构以及倾斜程度确定是经过在中分定位端面42处建立坐标系后计算推导出来的，中分定位端面42为外凸圆弧面，该外凸圆弧面的中点为坐标原点，以L档型线定位块27的高度方向为X向，其宽度方向为Y向，大叶片36的长度方向为Z向，且坐标系与大叶片36的坐标系相一致。
本实施方式中A号型线压紧端面37、B号型线压紧端面17、C号型线压紧端面20、D号型线压紧端面22、G号型线压紧端面23、J号型线压紧端面24和中分定位端面42各自对应有一个截面夹紧螺纹轴和一个型线压紧楔块，用于配合各个型线压紧端面对大叶片36的拉筋型线段47进行有效夹紧的过程，每个型线压紧楔块通过一个截面夹紧螺纹轴与其对应的型线压紧端面之间可拆卸连接。
具体实施方式二：结合图3、图4和图12说明本实施方式，叶根定位座2通过叶根定位组件可拆卸连接在底板1上，叶根定位组件包括进气侧定位块8、出气侧压板9、叶根出气侧楔块10和叶根出气侧夹紧轴11，叶根定位座2朝向档型线定位块27的一端加工有叶根用放置槽，叶根定位座2的底部通过进气侧定位块8与底板1可拆卸连接，叶根定位座2的顶部从上至下依次设置有叶根出气侧楔块10和出气侧压板9，叶根出气侧夹紧轴11穿过叶根出气侧楔块10顶紧在出气侧压板9上。
本实施方式中叶根定位座2的结构设计合理，进气侧定位块8、出气侧压板9、叶根出气侧楔块10和叶根出气侧夹紧轴11通过对叶根定位座2的配合，能够对大叶片36的叶根部49实现多处定位，其他未提及的结构及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图3、图4和图12说明本实施方式，L档型线定位块27的底部通过固定压块28与底板1相连接，固定压块28上加工有与L档型线定位块27的底部相配合的T型槽，L档型线定位块27的底部与T型槽滑动配合，L档型线定位块27的一侧为弧形侧，L档型线定位块27的弧形侧可拆卸连接有L号型线压板31，L档型线定位块27的弧形侧与L号型线压板31分别夹持在大叶片36的气道型线段48的两侧。
本实施方式中L档型线定位块27的底部与固定压块28上的T型槽滑动配合，如此设置能够增强L档型线定位块27的灵活性，从而使L档型线定位块27选定对夹持大叶片36的气道型线段48的最佳夹持位置，从而有效增强本发明整体的灵活夹持的效果。其他未提及的结构及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：本实施方式为具体实施方式一、二或三的进一步限定，固定压块28的两端分别设置有顶紧块29和端部定位块30，端部定位块30靠近L档型线定位块27的弧形侧设置，L档型线定位块27的顶部和L号型线压板31的顶部通过第一夹紧阶梯轴32可拆卸连接，L档型线定位块27的底部和L号型线压板31的底部通过第二夹紧阶梯轴26可拆卸连接。
本实施方式中型线压紧楔块34靠近L档型线定位块27设置，型线压紧楔块34配合端部定位块30和顶紧块29对L档型线定位块27进行定位。
具体实施方式五：本实施方式为具体实施方式一、二、三或四的进一步限定，A号型线压紧端面37与底板1的顶面之间形成夹角为0°；B号型线压紧端面17与底板1的顶面之间形成夹角的取值范围为15～25°；C号型线压紧端面20与底板1的顶面之间形成夹角的取值范围为25～35°；D号型线压紧端面22与底板1的顶面之间形成夹角的取值范围为35～45°；G号型线压紧端面23与底板1的顶面之间形成夹角的取值范围为35～45°；J号型线压紧端面24与底板1的顶面之间形成夹角的取值范围为35～45°。
本实施方式中A号型线压紧端面37与底板1的顶面之间形成夹角为0°指的是A号型线压紧端面37与块本体的底面相平行。通过计算推导以及样品多次试验得出，B号型线压紧端面17与块本体的底面之间形成夹角的最佳值为19°、C号型线压紧端面20与块本体的底面之间形成夹角的最佳值为30°，D号型线压紧端面22与块本体的底面之间形成夹角的最佳值为40°，G号型线压紧端面23与块本体的底面之间形成夹角的最佳值为40°，J号型线压紧端面24与块本体的底面之间形成夹角的最佳值为40°。
具体实施方式六：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四或五的进一步限定，中分定位端面42上加工有与大叶片36的拉筋凸台43相配合的拉筋孔44。
具体实施方式七：本实施方式为具体实施方式一、二、三、四、五或六的进一步限定，叶冠顶针座35包括座本体35-1和顶针本体35-2，所述座本体35-1设置在底板1上，顶针本体35-2穿过座本体35-1且其旋进端与大叶片36的叶冠部46相贴紧。
工作过程：
当大叶片36除叶冠留有带顶针孔的工艺头50，且汽道为精加工留0.2mm的加工余量其余已全部加工完成的前提下，本发明是以大叶片36的纵树型叶根部49为主定位，针对大叶片36易变形部位，易变形部位指的是拉筋凸台43处至叶冠部46，利用型线定位座12及其上设置的A号型线压紧端面37、B号型线压紧端面17、C号型线压紧端面20、D号型线压紧端面22、G号型线压紧端面23、J号型线压紧端面24和中分定位端面42相配合对大叶片36的拉筋型线段47进行夹紧，达到了定型目的。考虑热处理时温度变化很大，本发明材质与大叶片36的线膨胀系数相近或相同。首先叶根定位座2、型线定位座12、L档型线定位块27和叶冠顶针座35依次通过多个定位销3及多个内六角螺钉4固定安装在底板1上，型线定位座12的结构以大叶片36的拉筋型线段47到叶冠部46的内弧型线定位，B号型线压紧端面17、C号型线压紧端面20、D号型线压紧端面22、G号型线压紧端面23、J号型线压紧端面24和中分定位端面42相配合对拉筋型线段47到叶冠部46夹紧，型线定位座12按大叶片36实体法向放量0.2mm，型线压板法向放量0.2mm且只压紧大叶片36的进出汽侧两端，中分定位端面42留1mm间隙。为方便大叶片36的装卸L档型线定位块27在固定压块28上的T型槽中滑动，使用时由端部定位块30限位固定、顶紧块29和型线压紧楔块34共同作用顶紧L档型线定位块27。大叶片36放入叶根定位座2时，大叶片的进汽侧由进气侧定位块8定位，并通过出气侧压板9、叶根出气侧楔块10和叶根出气侧夹紧轴11夹紧大叶片36的叶根部49完成主定位。型线定位座12的压紧工作通过其上设置的各个号型线压紧端面实现，每个号型线压紧端面通过其对应的截面夹紧螺纹轴和型线压紧楔块固定夹紧大叶片36。最后在叶片热处理去应力前后用测量棒检测大叶片36是否达到定型和去除应力的效果。
Claims (6)
1.一种用于大叶片热处理定型工具，其特征在于：它包括底板(1)、叶根定位座(2)、L档型线定位块(27)、型线定位座(12)和叶冠顶针座(35)，所述底板(1)水平设置，所述叶根定位座(2)、L档型线定位块(27)、型线定位座(12)和叶冠顶针座(35)沿底板(1)的长度方向依次设置在底板(1)上，大叶片(36)设置在叶根定位座(2)、L档型线定位块(27)、型线定位座(12)和叶冠顶针座(35)之间，大叶片(36)的叶冠部(46)顶紧在叶冠顶针座(35)处，大叶片(36)的拉筋型线段(47)与型线定位座(12)相配合设置，大叶片(36)的气道型线段(48)设置在L档型线定位块(27)上，大叶片(36)的叶根部(49)夹持在叶根定位座(2)处；
型线定位座(12)包括块本体，所述块本体沿其长度方向依次加工有A号型线压紧端面(37)、B号型线压紧端面(17)、第一过渡端面(38)、C号型线压紧端面(20)、第二过渡端面(39)、D号型线压紧端面(22)、第三过渡端面(40)、G号型线压紧端面(23)、第四过渡端面(41)和J号型线压紧端面(24)，所述B号型线压紧端面(17)、第一过渡端面(38)、C号型线压紧端面(20)、第二过渡端面(39)、D号型线压紧端面(22)、第三过渡端面(40)、G号型线压紧端面(23)、第四过渡端面(41)和J号型线压紧端面(24)之间依次加工有中分定位端面(42)，中分定位端面(42)的宽度小于B号型线压紧端面(17)、第一过渡端面(38)、C号型线压紧端面(20)、第二过渡端面(39)、D号型线压紧端面(22)、第三过渡端面(40)、G号型线压紧端面(23)、第四过渡端面(41)或J号型线压紧端面(24)的宽度，所述A号型线压紧端面(37)、B号型线压紧端面(17)、C号型线压紧端面(20)、D号型线压紧端面(22)、G号型线压紧端面(23)、J号型线压紧端面(24)和中分定位端面(42)之间形成有与大叶片(36)的拉筋型线段(47)相配合的型线定位端面；
A号型线压紧端面(37)与底板(1)的顶面之间形成夹角为0°；B号型线压紧端面(17)与底板(1)的顶面之间形成夹角的取值范围为15～25°；C号型线压紧端面(20)与底板(1)的顶面之间形成夹角的取值范围为25～35°；D号型线压紧端面(22)与底板(1)的顶面之间形成夹角的取值范围为35～45°；G号型线压紧端面(23)与底板(1)的顶面之间形成夹角的取值范围为35～45°；J号型线压紧端面(24)与底板(1)的顶面之间形成夹角的取值范围为35～45°。
2.根据权利要求1所述的一种用于大叶片热处理定型工具，其特征在于：叶根定位座(2)通过叶根定位组件可拆卸连接在底板(1)上，叶根定位组件包括进气侧定位块(8)、出气侧压板(9)、叶根出气侧楔块(10)和叶根出气侧夹紧轴(11)，叶根定位座(2)朝向L档型线定位块(27)的一端加工有叶根用放置槽，叶根定位座(2)的底部通过进气侧定位块(8)与底板(1)可拆卸连接，叶根定位座(2)的顶部从上至下依次设置有叶根出气侧楔块(10)和出气侧压板(9)，叶根出气侧夹紧轴(11)穿过叶根出气侧楔块(10)顶紧在出气侧压板(9)上。
3.根据权利要求1或2所述的一种用于大叶片热处理定型工具，其特征在于：L档型线定位块(27)的底部通过固定压块(28)与底板(1)相连接，固定压块(28)上加工有与L档型线定位块(27)的底部相配合的T型槽，L档型线定位块(27)的底部与T型槽滑动配合，L档型线定位块(27)的一侧为弧形侧，L档型线定位块(27)的弧形侧可拆卸连接有L号型线压板(31)，L档型线定位块(27)的弧形侧与L号型线压板(31)分别夹持在大叶片(36)的气道型线段(48)的两侧。
4.根据权利要求3所述的一种用于大叶片热处理定型工具，其特征在于：固定压块(28)的两端分别设置有顶紧块(29)和端部定位块(30)，端部定位块(30)靠近L档型线定位块(27)的弧形侧设置，L档型线定位块(27)的顶部和L号型线压板(31)的顶部通过第一夹紧阶梯轴(32)可拆卸连接，L档型线定位块(27)的底部和L号型线压板(31)的底部通过第二夹紧阶梯轴(26)可拆卸连接。
5.根据权利要求1所述的一种用于大叶片热处理定型工具，其特征在于：中分定位端面(42)上加工有与大叶片(36)的拉筋凸台(43)相配合的拉筋孔(44)。
6.根据权利要求1、2、4或5所述的一种用于大叶片热处理定型工具，其特征在于：叶冠顶针座(35)包括座本体(35-1)和顶针本体(35-2)，所述座本体(35-1)设置在底板(1)上，顶针本体(35-2)穿过座本体(35-1)且其旋进端与大叶片(36)的叶冠部(46)相贴紧。
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