CN112719810A - 一种分体式喷嘴环制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种分体式喷嘴环制造方法，制造精度更高。包括：S1、分体铸造半环结构的喷嘴环毛坯；S2、机加工，包括：划线；线切割中分面；热处理去应力；划线；铣平进气端面；线切割；磨中分面；划线；加工两半中分面上的连接用孔，并对接两半零件，形成喷嘴环；粗车削喷嘴环各面；将零件拆分为两半，清理干净毛刺；铣喷嘴环下半中分面上外圆处的两个缺口；对接两半零件，形成喷嘴环；半精车、精车削喷嘴环各面；加工喷嘴环外圆上的螺纹孔；磨削喷嘴环两端面。

Description

一种分体式喷嘴环制造方法

技术领域

本发明涉及汽轮机制造加工技术领域，特别是涉及一种分体式喷嘴环制造方法。

背景技术

分体式喷嘴环是该型汽轮机产品的核心组件，关键零件，如图1所示，图中，A-转子，B-轮盘a，C-级间气封a，D-分体式喷嘴环a，E-轮盘b，F-缸体，G-分体式喷嘴环b，H-级间气封b。

分体式喷嘴环安装在汽轮机缸体上，工作时分体式喷嘴环的叶片控制汽轮机的气流量，分体式喷嘴环与级间气封组合后控制缸体与转子部套之间的气体密封，此零件结构为叶片连接内、外两个圆环，叶片影响其整体强度，其工作环境为高温高压对零件强度有较高要求，同时此零件与周围零件间也有较高的装配及配合要求，特别零件的厚度、直径、同轴度、平面度、平行度等精度要求较高必须保证，否则工作时会导致零件之间碰擦磨损，导致分体式喷嘴环破损影响整机气流量，破坏缸体与转子部套之间的气密性，造成事故。

该零件在现有的制造方案中存在以下问题；1、零件有较多缩孔及裂纹缺陷影响强度。2、加工过程中零件整体变形引起尺寸及形位公差超差，甚至会加工到叶片导致整机气流量达不到设计要求。3、铣削加工过程中叶片出现弯曲变形。4、零件中分面无法达到设计要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种分体式喷嘴环制造方法，制造精度更高。

本发明的目的是这样实现的：

一种分体式喷嘴环制造方法，包括以下步骤：

S1、铸造毛坯

分体铸造半环结构的喷嘴环毛坯；

S2、机加工，包括：

S21、找正中分面缺口处的加工起始面，分别在两半毛坯上按起始尺寸，兼顾进气端叶片处内外环划出中分面加工线，并将划线引至各面上；

S22、靠平端面、校正中分面划线，按划线留余量分别割出两半零件的中分面；

S23、热处理去应力

S24、找正进气端叶片靠外环处最低点，分别在两半毛坯上按起始尺寸划出端面加工线、并将划线引至各面上；

找正中分面的加工起始面，分别在两半毛坯上按起始尺寸，兼顾进气端叶片处内外环重新划出中分面加工线，并将划线引至各面上；

S25、铣平进气端面；

S26、靠平已加工端面、校正划线，分别割出两半零件的中分面至叶片处内环圆弧最高点尺寸的中分面；

S27、找正中分面上四个方向上的四点，控制跳动量，磨中分面；

S28、找平中分面、以叶片衔接处的内外环为基准，划出竖直中心线和连接螺钉孔、销孔位置线；

S29、加工两半中分面上的连接用孔，并对接两半零件，形成喷嘴环；

S30、粗车削喷嘴环各面；

S31、将零件拆分为两半，清理干净毛刺；

S32、找正中分面，铣喷嘴环下半中分面上外圆处的两个缺口；

S33、对接两半零件，形成喷嘴环；

S34、半精车削喷嘴环各面；

S35、精车削喷嘴环各面；

S36、加工喷嘴环外圆上的螺纹孔；

S37、磨削喷嘴环两端面。

优选地，步骤S31、S37后均需进行探伤。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

1、调整零件毛坯结构后可以进行补缩处理，降低铸造难度，极大的提高了毛坯成品率。

2、线切割将零件仅去除中分面大余量未改变零件结构，所以热处理后零件释放内应力产生的变形量极小；

工序先铣削加工出基准面，再进行线切割粗割中分面及精磨中分面，保证中分面加工后达到设计要求。

3、零件加工过程中的变形得到有效控制，提高了重复定位精度，降低了校正难度，很好的保证了零件的尺寸及形位公差要求。

附图说明

图1为汽轮机结构示意图；

图2为零件毛坯图；

图3为工序50示意图；

图4为工序80\90示意图；

图5为工序100\110示意图；

图6为工序120示意图；

图7为工序130示意图；

图8为工序160示意图；

图9为工序180示意图；

图10为工序190示意图；

图11为工序200示意图；

图12为喷嘴环结构示意图；

图13为图12的B-B剖视示意图；

图14为图12的E-E剖视示意图；

图15为图12的F-F剖视示意图。

附图中，1为圆柱销，2为标准型弹簧垫圈，3为内六角圆柱头螺钉，4为喷嘴环上半，5为喷嘴环下半。

具体实施方式

理论依据；

a、金属材料在铸造过程中因零件结构厚薄不一，不同厚度部位的材料冷却收缩速度不一致，需要在冷却过程中进行补缩处理防止产生缩孔、裂纹等铸造缺陷。分体式喷嘴环的毛坯结构为内外两个圆环通过叶片连接成一体，内外环较厚、而叶片极薄，在铸造过程中冷却收缩速度差距极大，但受其结构影响也无法在冷却过程中进行补缩处理，导致出现铸造缺陷。

b、圆环结构零件在破坏其结构完整性时，会改变其整体强度释放材料内部应力，产生变形。分体式喷嘴环的铸造毛坯为圆环结构，加工过程将零件剖开成两个半圆时零件结构发生改变、整体强度降低、材料内部应力急剧释放引起零件变形，导致厚度及形位公差不易保证，甚至会在加工时车削到叶片。

c、铣削加工是通过铣刀强行将零件上的多余材料去除，铣削力及铣削加工所需的较大夹紧力会导致零件变形。分体式喷嘴环的叶片极薄，在铣削加工分体式喷嘴环叶片部分时极易使叶片弯曲变形。

d、任何零件在进行精密加工时，都需要一个平整的装夹基准面，来保证零件精密加工后的尺寸精度。基准面不平零件在装夹过程中会产生弹性变形，待加工完成取下零件后受弹性变形影响，加工尺寸会产生变化导致尺寸及形位公差超差。

根据理论分析，本发明通过多套制造方法验证，为分体式喷嘴环找到了一种可靠、稳定的制造方法，成功解决了上述难题。具体内容是：

1、调整零件铸造毛坯结构

改变分体式喷嘴环铸造毛坯的整体圆环结构，为分成两个半圆结构单独铸造，这样在铸造冷却过程中就能进行补缩处理，防止产生铸造缺陷。同时使用这种毛坯结构在加工过程中也不再需要破坏零件结构，有效减少了材料内部应力释放引起的零件变形。

2、优化零件中分面加工方案

改变分体式喷嘴环先铣削粗加工中分面、再磨削精加工中分面，为先线切割粗加工中分面、再磨削精加工中分面，这样在粗加工中分面时分体式喷嘴环的叶片不再受铣削产生的较大切削力及夹紧力影响，解决了叶片铣削变形问题。

3、重新设计零件加工流程

原分体式喷嘴环加工流程不能保证零件加工质量，且零件铸造毛坯结构改变后已不再适用，所以需要重新设计分体式喷嘴环加工流程，降低该零件制造加工难度，保证其尺寸及形位公差精度要求。

一种分体式喷嘴环制造方法，包括以下步骤：

S1、分别铸造半环结构的喷嘴环毛坯；

S2、机加工：

10划线

按毛坯图找正中分面缺口处的加工起始面，分别在两半毛坯1上按加工图起始尺寸5、兼顾进气端叶片处内外环R257.5、R283.8划出中分面加工线、并将划线引至各面上(划线前联系工艺技术员确认中分面的起始面)。

20线切割

靠平端面、校正中分面划线，按划线留6mm余量(即起始尺寸5+余量6＝11)分别外协割出两半零件的中分面。

30热处理去应力处理。

40划线

按毛坯图E-E视图找正进气端叶片靠外环处最低点(找正均布5片叶片)，分别在两半毛坯上按加工图起始尺寸1.2划出端面加工线、并将划线引至各面上；

按毛坯图找正中分面的加工起始面，分别在两半毛坯上按加工图起始尺寸5、兼顾进气端叶片处内外环R257.5、R283.8重新划出中分面加工线、并将划线引至各面上。

50铣

按工艺附图50铣平进气端面。

60线切割

靠平已加工端面、校正划线，分别割出两半零件的中分面至叶片处内环圆弧最高点尺寸R257.7(中分面留有0.2mm磨削余量)的中分面。

70磨

找正中分面上四个方向上的四点，跳动不大于0.03，磨中分面至R257.5，保证同一副两半零件的中分面在自由状态下配合后0.02塞尺不得通过。

80钳

参考工艺附图80/90，找平中分面、以叶片衔接处的内外环为基准，按图划出竖直中心线和连接螺钉孔、销孔位置线，孔中心距离已加工端面尺寸11.5按14.5加工(该端面有余量3)。

90铣

按工艺附图80/90钻上下两半中分面上2-Φ8.5孔(共四个)，再钻、铰上下两半中分面的2-Φ8₀ ^+0.015(共四个)销孔。

100铣

按工艺附图100/110铣出钻孔用平台。

110钳

1、按工艺附图100/110扩孔、攻丝；

2、孔口倒角1X45°，去尽中分面的毛刺、并打磨光滑叶片分割处；

3、领出两颗内六角圆柱头螺钉M10X30(GB/T70.1-2008)、两个圆柱销8m6X24(GB/T119.1-2000)、两个标准型弹簧垫圈10(GB93-87)，将喷嘴环两半的已加工端面、叶片衔接处的内外环对齐后紧固，并用0.02塞尺检查，不得通过，否则，需铲刮来满足。

120粗车

按工艺附图120车削。

130粗车

按工艺附图130车削。

140钳

拆下螺钉，将零件拆分为两半，清理干净毛刺，转下道工序加工。

150探伤

超声波探伤，技术要求符合GB7233.1-2009，质量验收等级为：Ⅰ级，出具检测报告。

160铣

找正中分面，按工艺附图160铣喷嘴环下半中分面上外圆处的两个缺口R15。

170钳

复检中分面、用0.02塞尺检查，不得通过，否则，需铲刮来满足，再将上、下两半装上销子、螺钉、弹簧垫圈组装妥当。

180半精车

按工艺附图180半精车。

190精车

按工艺附图精车。

200精车

按工艺附图精车。

210数钻

图12中基准D端面朝上，找正中分面线和内孔，按图钻8-M8螺纹底孔至8-Φ6.8通，孔口倒角1X45°后攻出8-M8螺纹孔至通。

220钳

按B-B视图(图13)划出上半大外圆上M8螺纹孔位置线。

230镗

找正划线，按图钻、攻大外圆上M8螺纹孔，钻深16，攻深12，孔口倒角1X45。

240磨

先靠平小端面(台阶侧端面)、光出另一端面，再以已磨端面为基准按图翻磨两端面，保证总厚度尺寸23^-0.02- _0.041及形位公差要求(两大端面各有0.15mm磨削余量)。

250钳

1、8-M8螺纹通孔反面孔口倒角1×45°后回攻螺纹；

2、按技术要求在图示位置激光刻字：图号、流水号；

3、去毛刺，清理干净零件。

260探伤

渗透检测，探伤等级按GB/9443-2007铸钢件渗透检测SR1，出具检测报告。

工艺验证；按优化后的制造方案，加工分体式喷嘴环零件，经过多批次生产验证，通过了工厂专业检验人员的检查、验证，达到图纸设计要求。

发明效果：1、通过制造方案的试验、调整、优化，为此型分体式喷嘴环的加工，确定了一套可靠、稳定的制造方法。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (2)

1.一种分体式喷嘴环制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、铸造毛坯

分体铸造半环结构的喷嘴环毛坯；

S2、机加工，包括：

S21、找正中分面缺口处的加工起始面，分别在两半毛坯上按起始尺寸，兼顾进气端叶片处内外环划出中分面加工线，并将划线引至各面上；

S22、靠平端面、校正中分面划线，按划线留余量分别割出两半零件的中分面；

S23、热处理去应力

S24、找正进气端叶片靠外环处最低点，分别在两半毛坯上按起始尺寸划出端面加工线、并将划线引至各面上；

找正中分面的加工起始面，分别在两半毛坯上按起始尺寸，兼顾进气端叶片处内外环重新划出中分面加工线，并将划线引至各面上；

S25、铣平进气端面；

S26、靠平已加工端面、校正划线，分别割出两半零件的中分面至叶片处内环圆弧最高点尺寸的中分面；

S27、找正中分面上四个方向上的四点，控制跳动量，磨中分面；

S28、找平中分面、以叶片衔接处的内外环为基准，划出竖直中心线和连接螺钉孔、销孔位置线；

S29、加工两半中分面上的连接用孔，并对接两半零件，形成喷嘴环；

S30、粗车削喷嘴环各面；

S31、将零件拆分为两半，清理干净毛刺；

S32、找正中分面，铣喷嘴环下半中分面上外圆处的两个缺口；

S33、对接两半零件，形成喷嘴环；

S34、半精车削喷嘴环各面；

S35、精车削喷嘴环各面；

S36、加工喷嘴环外圆上的螺纹孔；

S37、磨削喷嘴环两端面。

2.根据权利要求1所述的一种分体式喷嘴环制造方法，其特征在于：步骤S31、S37后均需进行探伤。

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