CN108857296A - 一种对开机匣与静叶环组合加工的装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种对开机匣与静叶环组合加工的装置及方法，加工装置包括两部分装夹组件，其中，第一装夹组件具有能够与一侧机匣进行结合的定位板，定位板的侧面加工有能够与各级静叶环分别配合的凹槽，凹槽的深度与静叶环相对于机匣的位置吻合，第二装夹组件具有能够与另一侧机匣进行结合的支承板，支承板上安装有多个压紧螺钉，每个压紧螺钉均通过压块与各级静叶环的切断面进行顶紧。本发明直接通过夹具即能够保证装夹到位，而且可以保证在后续的加工周转中不会出现静叶环位置移动的现象，整个装置保证了在组合加工孔时静叶环的完全固定限制，减小了加工振动，避免了打刀现象，提高了刀具的使用寿命及加工效率。

Description

一种对开机匣与静叶环组合加工的装置及方法

技术领域

本发明属于燃气轮机制造领域，具体涉及一种对开机匣与静叶环组合加工的装置及方法。

背景技术

高压压气机机匣有的外形尺寸较大，主体材料为1Cr12Ni3MoVN，采用锥型对开结构，机匣内共有8级环槽，在8级环槽上装配有相对应的8级静叶环。组合加工静叶环上孔时，静叶环无法有效牢靠的与机匣固定，不易保证静叶环相对于对开机匣结合面的位置尺寸，且加工时易出现静叶环位置窜动，振动严重以及打刀损伤零件等现象，加工难度大。

前期该机匣与静叶环组合加工采用两种方法：一种是整环的组合加工，各级静叶环与机匣按尺寸要求整环装配后，用垫塞尺和涂抹牙脱粉来固定静叶环，这种组合方式有弹性，固定不牢靠。另一种是半部机匣与半部静叶环依靠工艺卡兰固定进行加工。以上两种方法在组合加工时都会出现静叶环窜动及振动的情况，容易打刀损伤零件以及影响孔位正确性，并且难以同时保证8级静叶环与机匣相对位置的正确性。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种对开机匣与静叶环组合加工的装置及方法，能够确保装配位置的正确性，避免在组合加工中出现位置偏移及振动。

为了实现上述目的，本发明对开机匣与静叶环组合加工的装置采用的技术方案为：包括两部分装夹组件，其中，第一装夹组件具有能够与一侧机匣进行结合的定位板，所述定位板的侧面加工有能够与各级静叶环分别配合的凹槽，凹槽的深度与静叶环相对于机匣的位置吻合，第二装夹组件具有能够与另一侧机匣进行结合的支承板，支承板上安装有多个压紧螺钉，每个压紧螺钉均通过压块与各级静叶环的切断面进行顶紧。

所述定位板与支承板均通过连接螺栓分别与拆分开的机匣两侧结合面固定。

所述支承板采用两部分组合而成的L型结构，L型结构的弯折部分臂板上安装有球头螺栓，所述的球头螺栓沿径向对各级静叶环的侧面进行固定。

所述定位板采用45号钢制成，支承板采用铝合金LY12制成，球头螺栓的球头材料为铜。

定位板上加工有8级凹槽，与对开机匣上半部分静叶环对应的凹槽深度分别为(14.1±0.03)mm、(15.3±0.03)mm、(15.2±0.03)mm、(16.9±0.03)mm、(17.1±0.03)mm、(15.7±0.03)mm、(15.8±0.03)mm、(14.9±0.03)mm，与对开机匣下半部分静叶环对应的凹槽深度分别为(10.6±0.03)mm、(11.8±0.03)mm、(12.1±0.03)mm、(13.2±0.03)mm、(13.1±0.03)mm、(11.8±0.03)mm、(11.7±0.03)mm、(11.5±0.03)mm。

本发明对开机匣与静叶环组合加工的方法，包括以下步骤：

a.将整环对开机匣拆分为两部分，使各级静叶环分别装入对应的机匣环槽内；

b.将定位板置于一侧机匣的结合面上，先使各级静叶环的切断面端头分别顶到凹槽当中，再将定位板与机匣进行结合固定；

c.将支承板固定安装在另一侧机匣的结合面上；

d.调节支承板上的压紧螺钉，压紧螺钉通过压块与各级静叶环的切断面进行顶紧，确保各级静叶环的切断面端头贴实在定位板的凹槽底面；

e.将装夹到位的装置固定在加工设备的工作台上找正，使二者中心重合，设置加工角向；

f.在静叶环上选取孔位，按理论值走刀到相应位置，打表检查机匣侧壁上已有的相同位置的孔，确认要加工的孔位置是否与已有的孔位置一致，由此判断找正是否正确；

g.打中心孔，通过中心孔检查静叶环孔与机匣外壁孔的位置偏差；

h.加工首孔，检查加工完的首孔位置是否在静叶环两个叶片的中间位置，确认静叶环装配位置是否正确、静叶环切断位置是否正确以及后续是否需要进行孔位置调整；

i.确认首孔加工到位后，沿首孔依次加工其余各组合孔。

所述的步骤d拧紧各级静叶环侧面的球头螺栓，通过球头螺栓沿径向对各级静叶环的侧面进行固定，限制静叶环在机匣环槽内的径向移动。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：通过加工有凹槽的定位板与一侧机匣的各级静叶环分别配合，通过支承板与另一侧机匣进行结合，支承板上安装有用于对各级静叶环的切断面进行顶紧的压紧螺钉，由于凹槽的深度与静叶环相对于机匣的位置吻合，因此使用该装置在保证各级静叶环相对机匣结合面的位置及尺寸时，不再需要工人测量调整，减轻了装配操作的工作量，直接通过夹具即能够保证装夹到位，而且可以保证在后续的加工周转中不会出现静叶环位置移动的现象，整个装置保证了在组合加工孔时静叶环的完全固定限制，有效的减小了加工振动，避免了以前常出现的打刀现象，大幅提高了刀具的使用寿命及加工效率。本发明的加工装置及方法能够应用于多种型号的对开机匣与静叶环的组合加工。

附图说明

图1对开机匣与静叶环的组合示意图；

图2加工孔示意图；

图3本发明加工装置的整体结构剖视图；

图4本发明装置与静叶环的装配结构俯视图；

图5本发明定位板的结构示意图：(a)正视图；(b)侧视图；

图6本发明支承板第一部分的结构示意图：(a)正视图；(b)俯视图；

图7本发明支承板第二部分的结构示意图：(a)正视图；(b)俯视图；(c)侧视图；

图8本发明压块的结构示意图：(a)正视图；(b)侧视图；

附图中：1-定位板；2-连接螺栓；3-支承板；4-压紧螺钉；5-压块；6-球头螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

参见图1-2，本发明对开机匣与静叶环组合加工的装置是针对高压压气机机匣和静叶环组合加工孔而设计的，加工孔的尺寸为

(一)装置的设计制作

1、材料选用：为保证装夹时半部静叶环相对于对开机匣结合面的位置尺寸要求，本发明的定位板1选用刚性较好的45号钢，能够防止长期使用后磨损、变形等因素造成的装配尺寸不准确。为保证使用快捷和拆装方便，支承板3选用密度较轻的铝合金LY12来制作。为防止压紧时损伤静叶环，球头螺栓6的端头设计为R10的铜球头。

2、参见图3-4，结构设计：工艺装置主要由1个定位板、2个支承板、8个压紧螺钉、8个可活动压块、8个铜头螺栓、6个连接螺栓组成，其余构件按国标选取。

参见图5(a)-图5(b)，该装置的定位板1有8级凹槽，用以同时保证各级静叶环相对于机匣的位置尺寸，其深度分别为(14.1±0.03)mm、(15.3±0.03)mm、(15.2±0.03)mm、(16.9±0.03)mm、(17.1±0.03)mm、(15.7±0.03)mm、(15.8±0.03)mm、(14.9±0.03)mm。定位板1上有3个连接螺栓2，用以将定位板1与对开机匣一边安装边连接固定。

参见图6(a)与图6(b)，支承板第一部分上有8个球头螺栓6，用以限制固定8级静叶环在机匣环槽内径向的移动。参见图7(a)与图7(b)，支承板第二部分上有3个连接螺栓2，用以将支承板1与对开机匣的另一安装边连接固定。支承板第一部分与支承板第二部分连接在一起，组成“L”型结构。参见图8(a)与图8(b)，压紧螺钉4与之相连的压块5采用可活动调节的连接方式，将压块5顶紧在静叶环切断面上，在拧紧螺钉时压块5可根据静叶环实际装配情况进行调节，便于零件的装配装夹。

由于对开机匣分为上、下两半部，以上为上半部机匣装夹装置的基本机构，下半部机匣装夹装置结构与其基本一致，区别在于定位板1，根据设计要求，不同半部机匣的静叶环切断面相对于机匣结合面尺寸不一致，将下半部定位板1上的8级凹槽，深度设计为(10.6±0.03)mm、(11.8±0.03)mm、(12.1±0.03)mm、(13.2±0.03)mm、(13.1±0.03)mm、(11.8±0.03)mm、(11.7±0.03)mm、(11.5±0.03)mm即可，其余机构设计思路一致。

(二)工艺装置的装夹方法

1、将整环对开机匣拆分为两半部，将8级静叶环装入各自对应的8级机匣环槽内。

2、安装定位板1到要求的一侧机匣安装边，使各级静叶环切断面端头分别顶到8个凹槽内，将3个连接螺栓3穿过机匣安装边上的孔，紧固连接螺栓2即可。

3、安装组合成“L”型结构的支承板3到要求的机匣另一侧安装边，将3个连接螺栓2穿过机匣安装边上的孔，紧固连接螺栓2即可。

4、调节、拧紧8级静叶环对应的压紧螺钉4和压块5，确保各级静叶环切断面端头贴实在定位板1的凹槽底面，用以保证其相对于机匣的位置要求。

5、拧紧各级静叶环侧面的球头螺栓6，以限制半部静叶在机匣环槽内的径向移动。

6、检查最终装夹完的组合件，查看工艺装置上的螺栓是否有松动，用塞尺检查各级静叶环一侧切断面端头是否与定位板1的凹槽底部贴实。

(三)组合加工的方法步骤

1、装配：使用装夹装置将半部静叶环与半部机匣装配紧固。

2、装夹：将装配夹紧的半部组合件装夹在加工设备的工作台。

3、找正：找正半部机匣的法兰边外圆，保证零件中心在工作台中心；找正机匣结合面，设置加工角向。

4、校正：选取中间位置的5级静叶环上的3个孔位，按理论值走刀到相应位置，打表检查机匣侧壁上已有的相同位置的孔，确认要加工的孔位置是否与已有的孔位置是否一致，由此判断找正是否正确。

5、打中心钻孔：使用中心钻钻头打中心孔，一是起定心作用，二是可校正静叶环孔位与机匣外壁孔是否有位置偏差。

6、钻首孔：选用直径至少小于孔径1mm的合金钻头(若孔位有误差可有调整的域度)加工首孔，孔深度保证将静叶环全部钻透，检查加工完的首孔位置是否在静叶环两个叶片中间位置，用以确认静叶环装配位置是否正确，静叶环切断位置是否正确，后续是否需要进行孔位置调整。

7、钻孔：直接使用直径为Ф6.75的合金钻将所有静叶环孔加工到尺寸。

8、测量：测量孔径，使用内径千分表或是卡尺测量孔径。

9、按以上步骤重复加工另一半部组合件。

Claims (10)

1.一种对开机匣与静叶环组合加工的装置，其特征在于：包括两部分装夹组件，其中，第一装夹组件具有能够与一侧机匣进行结合的定位板(1)，所述定位板(1)的侧面加工有能够与各级静叶环分别配合的凹槽，凹槽的深度与静叶环相对于机匣的位置吻合，第二装夹组件具有能够与另一侧机匣进行结合的支承板(3)，支承板(3)上安装有多个压紧螺钉(4)，每个压紧螺钉(4)均通过压块(5)与各级静叶环的切断面进行顶紧。

2.根据权利要求1所述对开机匣与静叶环组合加工的装置，其特征在于：所述定位板(1)与支承板(3)均通过连接螺栓(2)分别与拆分开的机匣两侧结合面固定。

3.根据权利要求1所述对开机匣与静叶环组合加工的装置，其特征在于：所述支承板(3)采用两部分组合而成的L型结构，L型结构的弯折部分臂板上安装有球头螺栓(6)。

4.根据权利要求3所述对开机匣与静叶环组合加工的装置，其特征在于：所述的球头螺栓(6)沿径向对各级静叶环的侧面进行固定。

5.根据权利要求3所述对开机匣与静叶环组合加工的装置，其特征在于：所述的球头螺栓(6)的球头材料为铜。

6.根据权利要求1所述对开机匣与静叶环组合加工的装置，其特征在于：所述定位板(1)采用45号钢制成。

7.根据权利要求1所述对开机匣与静叶环组合加工的装置，其特征在于：所述支承板(3)采用铝合金LY12制成。

8.根据权利要求1所述对开机匣与静叶环组合加工的装置，其特征在于：定位板(1)上加工有8级凹槽，与对开机匣上半部分静叶环对应的凹槽深度分别为(14.1±0.03)mm、(15.3±0.03)mm、(15.2±0.03)mm、(16.9±0.03)mm、(17.1±0.03)mm、(15.7±0.03)mm、(15.8±0.03)mm、(14.9±0.03)mm，与对开机匣下半部分静叶环对应的凹槽深度分别为(10.6±0.03)mm、(11.8±0.03)mm、(12.1±0.03)mm、(13.2±0.03)mm、(13.1±0.03)mm、(11.8±0.03)mm、(11.7±0.03)mm、(11.5±0.03)mm。

9.一种使用如权利要求1所述对开机匣与静叶环组合加工的装置的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.将整环对开机匣拆分为两部分，使各级静叶环分别装入对应的机匣环槽内；

b.将定位板(1)置于一侧机匣的结合面上，先使各级静叶环的切断面端头分别顶到凹槽当中，再将定位板(1)与机匣进行结合固定；

c.将支承板(3)固定安装在另一侧机匣的结合面上；

d.调节支承板(3)上的压紧螺钉(4)，压紧螺钉(4)通过压块(5)与各级静叶环的切断面进行顶紧，确保各级静叶环的切断面端头贴实在定位板(1)的凹槽底面；

e.将装夹到位的装置固定在加工设备的工作台上找正，使二者中心重合，设置加工角向；

f.在静叶环上选取孔位，按理论值走刀到相应位置，打表检查机匣侧壁上已有的相同位置的孔，确认要加工的孔位置是否与已有的孔位置一致，由此判断找正是否正确；

g.打中心孔，通过中心孔检查静叶环孔与机匣外壁孔的位置偏差；

h.加工首孔，检查加工完的首孔位置是否在静叶环两个叶片的中间位置，确认静叶环装配位置是否正确、静叶环切断位置是否正确以及后续是否需要进行孔位置调整；

i.确认首孔加工到位后，沿首孔依次加工其余各组合孔。

10.根据权利要求9所述的加工方法，其特征在于：所述的步骤d拧紧各级静叶环侧面的球头螺栓(6)，通过球头螺栓(6)沿径向对各级静叶环的侧面进行固定，限制静叶环在机匣环槽内的径向移动。