CN115788596A - 减小锻压扭矩抗力的动叶片、动叶片模具及模具设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减小锻压扭矩抗力的动叶片、动叶片模具及模具设计方法，包括：根据动叶片锻件造型和模具尺寸设计要求确定模具零件轮廓的尺寸；在垂直锻造方向的平面上测量出动叶片叶根轮廓到模具两侧面的距离G1和G2、叶顶轮廓到模具两侧面的距离D1和D2以及动叶片的长度H，并按照公式计算出旋转角度α、高度系数K；在模具对称轴上从叶根端面向叶顶方向的偏移距离为KH处创建一个点R，过点R沿锻造方向创建一条直线L；将动叶片锻件造型以直线L为转轴在垂直锻造方向的平面内转动角度α；按旋转后的动叶片锻件造型设计出最终的动叶片模具。本发明使动叶片锻件的内应力和锻压扭矩抗力减小，提高产品性能、质量，延长模具使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及动叶片模具的技术领域，特别是涉及一种减小锻压扭矩抗力的动叶片、动叶片模具及模具设计方法。
背景技术
动叶片是汽轮机的关键零件，也是汽轮机的心脏，又分为动动叶片和静动叶片，工作时蒸汽通过静动叶片喷向动动叶片，将汽体的动能传递到转子上，带动汽轮机转子旋转，从而通过联轴器带动发电机发电。动动叶片通常叶根与叶顶存在70°～110°扭角，叶身从叶根至叶顶扭曲变化，叶身截面形状是前窄后粗，前面窄的部分是出汽侧，后面粗的部分是进汽侧，横截面的具体形状就像很厚的勺子。
通常在设计模具时采用预扭设计方法，根据动叶片在经过锻造和热处理后的扭转变形趋势，采用反扭转变形设计模具，解决动叶片扭转变形问题，但仍然无法没有从根本上解决动叶片的变形，依然存在以下问题：局部成型困难、所需打击次数多、所需打击能量大、模具使用寿命短、从锻造成型到热处理完成仍然存在较大变形。
发明内容
本发明的目的是提供一种减小锻压扭矩抗力的动叶片、动叶片模具及模具设计方法，以解决上述现有技术存在的问题，使动叶片从锻造成型到热处理完成存在的变形问题减小，延长模具的使用寿命。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供了一种减小锻压扭矩抗力的动叶片模具设计方法，具体包括如下步骤：
S1，根据动叶片锻件造型和模具尺寸设计要求确定模具零件轮廓的尺寸；
S2，在垂直锻造方向的平面上测量出动叶片叶根轮廓到模具两侧面的距离G1和G2、叶顶轮廓到模具两侧面的距离D1和D2以及动叶片的长度H，并按照下列公式计算出α和K的数值：
|（G1+ D1）-（G2+ D2）|/2H=tanα，
|（G1-G2）|/2|（G1+ D1）-（G2+ D2）|=K，
其中，α为旋转角度，K为高度系数；
S3，在模具对称轴上创建一个点R，所述点R从叶根端面向叶顶方向的偏移距离为KH，过点R沿锻造方向创建一条直线L；
S4，将所述动叶片锻件造型以直线L为转轴在垂直锻造方向的平面内转动角度α；
S5，按旋转后的所述动叶片锻件造型设计出最终的动叶片模具。
优选的，所述S1中的动叶片锻件造型是根据动叶片毛坯图纸和设计平衡角进行设计的。
优选的，当D1+G2<D2+G1时，所述S4中的角度α为顺时针转动，当D1+G2>D2+G1时，所述S4中的角度α为逆时针转动。
本发明还涉及一种减小锻压扭矩抗力的动叶片模具，利用上述的减小锻压扭矩抗力的动叶片模具设计方法设计出的动叶片模具。
本发明还涉及一种减小锻压扭矩抗力的动叶片，所述动叶片是利用上述的减小锻压扭矩抗力的动叶片模具锻造出的动叶片。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
本发明可以使动叶片锻件的内应力降低，减小锻压扭矩抗力，性能提高，后工序变形减小，提高后续纠正变形的工作效率；减少模具打击次数，降低打击能量，延长动叶片模具的使用寿命；同时由于叶根和叶顶局部尖角靠近型腔中心，使其成型容易，减少了成型缺陷，提高了产品质量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明减小锻压扭矩抗力的动叶片模具的计算用尺寸示意图；
图2为本发明减小锻压扭矩抗力的动叶片模具的旋转后设计示意图；
图3为本发明减小锻压扭矩抗力的动叶片模具的设计计算原理示意图；
图4为本发明减小锻压扭矩抗力的动叶片模具的俯视结构示意图；
图5为本发明减小锻压扭矩抗力的动叶片模具的三维结构示意图；
图6为本发明减小锻压扭矩抗力的动叶片的形成扭矩抗力示意图；
其中：1-模具，2-动叶片锻件造型，3-叶根，4-叶顶。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种减小锻压扭矩抗力的动叶片、动叶片模具及模具设计方法，以解决现有技术存在的问题，使动叶片从锻造成型到热处理完成存在的变形问题减小，延长模具的使用寿命。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1至图3所示：本实施例提供了一种减小锻压扭矩抗力的动叶片模具设计方法，具体包括如下步骤：
S1，根据动叶片锻件造型2和模具1尺寸设计要求确定模具1零件轮廓的尺寸；优选的，动叶片锻件造型2是根据动叶片毛坯图纸和设计平衡角进行设计的。
S2，在垂直锻造方向的平面上测量出动叶片叶根3轮廓到模具两侧面的距离G1和G2、叶顶4轮廓到模具两侧面的距离D1和D2以及动叶片的长度H，并按照下列公式计算出α和K的数值：
|（G1+ D1）-（G2+ D2）|/2H=tanα，
|（G1-G2）|/2|（G1+ D1）-（G2+ D2）|=K，
其中，α为旋转角度，K为高度系数。
S3，在模具对称轴上创建一个点R，点R从叶根3端面向叶顶4方向的偏移距离为KH，过点R沿锻造方向创建一条直线L。
S4，将动叶片锻件造型2以直线L为转轴在垂直锻造方向的平面内转动角度α；优选的，当D1+G2<D2+G1时，所述S4中的角度α为顺时针转动，当D1+G2>D2+G1时，所述S4中的角度α为逆时针转动。
S5，按旋转后的动叶片锻件造型2设计出最终的动叶片模具。
下面以一具体实例对本发明作进一步说明：
S1，根据动叶片锻件造型2所确定的模具轮廓尺寸为700mm*800mm，动叶片锻件造型2如图6所示，在垂直锻造方向平面测量叶根3轮廓到模具两侧面距离G1=244mm，G2=268mm，叶顶4到模具两侧面距离D1=288mm，D2=292mm，动叶片长度H=608mm，如图1所示。
S2，将步骤S1所得尺寸值代入公式：|（G1+ D1）-（G2+ D2）|/2H=tanα，求得α=1.32°；
代入公式：|（G1-G2）|/2|（G1+ D1）-（G2+ D2）|=K，求得K=0.43。
S3，如图3所示，在模具对称轴上从叶根3端面向叶顶4方向偏移KH距离创建一个点R，过点R沿锻造方向创建一条直线L。
S4，由于D1+G2（=556）> D2+G1（=536），将动叶片锻件造型2绕直线L在垂直锻造方向平面内逆时针旋转角度1.32°，旋转后如图2所示。
S5，按旋转后的动叶片锻件造型2设计模具1，最终模具设计完成如图4和图5所示。
本实施例减小锻压扭矩抗力的动叶片模具设计方法，可以从根本上减小动叶片从锻造成型到热处理完成存在的变形问题，同时解决了动叶片局部成型困难问题，减少了锻压打击次数，所需打击能量变小，延长了模具1的使用寿命。
实施例二
如图4至图5所示：本实施例涉及一种减小锻压扭矩抗力的动叶片模具，利用实施例一的减小锻压扭矩抗力的动叶片模具设计方法设计出的动叶片模具。
使用本实施例的动叶片模具，可以使动叶片锻件的内应力降低，减小锻压扭矩抗力，性能提高，后工序变形减小，提高后续纠正变形的工作效率；减少模具1打击次数，降低打击能量，延长动叶片模具的使用寿命；同时由于叶根3和叶顶4局部尖角靠近型腔中心，使其成型容易，减少了成型缺陷，提高了产品质量。
实施例三
如图6所示：本实施例涉及一种减小锻压扭矩抗力的动叶片，动叶片是利用实施例二的减小锻压扭矩抗力的动叶片模具锻造出的动叶片，该叶片的成型质量高，内应力降低，锻压扭矩抗力减小。
本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (5)
1.一种减小锻压扭矩抗力的动叶片模具设计方法，其特征在于：具体包括如下步骤，
S1，根据动叶片锻件造型和模具尺寸设计要求确定模具零件轮廓的尺寸；
S2，在垂直锻造方向的平面上测量出动叶片叶根轮廓到模具两侧面的距离G1和G2、叶顶轮廓到模具两侧面的距离D1和D2以及动叶片的长度H，并按照下列公式计算出α和K的数值：
|（G1+ D1）-（G2+ D2）|/2H=tanα，
|（G1-G2）|/2|（G1+ D1）-（G2+ D2）|=K，
其中，α为旋转角度，K为高度系数；
S3，在模具对称轴上创建一个点R，所述点R从叶根端面向叶顶方向的偏移距离为KH，过点R沿锻造方向创建一条直线L；
S4，将所述动叶片锻件造型以直线L为转轴在垂直锻造方向的平面内转动角度α；
S5，按旋转后的所述动叶片锻件造型设计出最终的动叶片模具。
2.根据权利要求1所述的减小锻压扭矩抗力的动叶片模具设计方法，其特征在于：所述S1中的动叶片锻件造型是根据动叶片毛坯图纸和设计平衡角进行设计的。
3.根据权利要求1所述的减小锻压扭矩抗力的动叶片模具设计方法，其特征在于：当D1+G2<D2+G1时，所述S4中的角度α为顺时针转动，当D1+G2>D2+G1时，所述S4中的角度α为逆时针转动。
4.一种减小锻压扭矩抗力的动叶片模具，其特征在于：利用权利要求1-3中任意一项所述的减小锻压扭矩抗力的动叶片模具设计方法设计出的动叶片模具。
5.一种减小锻压扭矩抗力的动叶片，其特征在于：所述动叶片是利用权利要求4所述的减小锻压扭矩抗力的动叶片模具锻造出的动叶片。
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