汽輪機低壓外缸接合面錯牙消除加工方法

孫治豐

（哈爾濱汽輪機廠有限責(zé)任公司，哈爾濱150046）

1 引言

汽輪機主機部分一般分為高壓、低壓兩部分，汽輪機低壓外缸傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)分為電端上、下半，中部上、下半，調(diào)端上、下半共六部分組成；而超超臨界空冷汽輪機組低壓外缸CHK01A.021Z設(shè)計優(yōu)化了結(jié)構(gòu)，僅由電、調(diào)兩端上、下半四部分組成，這就使結(jié)合部位加工面分別在兩個部件上，用傳統(tǒng)方法加工，裝配合缸時這些加工面會產(chǎn)生錯牙，難以解決。

2 存在的加工難點

難點一：頂部排汽口法蘭環(huán)型密封槽（如圖2）由電、調(diào)兩個半圓合成，由于低壓缸體外型尺寸大等原因無法合缸加工，兩半缸分開加工時易產(chǎn)生軸向和徑向錯牙。難點二：電、調(diào)端的錐形導(dǎo)流板和波紋節(jié)安裝平面（如圖1），被水平中分面分為兩個半環(huán)型，分別位于低壓缸的上、下半，加工時要求表面粗糙度低，合缸無法加工，而所有加工面分開加工又會產(chǎn)生錯牙。

圖1

圖2

3 原因分析

難點一的根源在于兩半的找正基準存在誤差，因為以往加工基準為劃線或距離很遠的基準面（例如：加工后的水平中分面），由于低壓缸為大尺寸的焊接件，電、調(diào)端在不同工位變形量很大，距離越遠變形越大。難點二與難點一的共同點是加工基準距離遠，低壓缸為大尺寸的鋼板焊接件，上、下半結(jié)構(gòu)不同造成不同工位變形不同且變形大。

4 解決方案

4.1 難點一的解決方案

圖3

圖4

以距離頂部法蘭最近的垂直面銷孔作為基準(是頂部法蘭最近的自由度限制點)，并自制階梯銷（銷與銷孔有0.01～0.02mm間隙）進行找正使用：（1）先用機床主軸端面分別對兩側(cè)的階梯銷（如圖3），找工件 Z軸位置，再加工法蘭面即可并保證環(huán)槽深度；這樣不需要以幾米遠的水平中分面作為基準進行加工，就消除了合半后環(huán)槽的徑向錯牙。（2）用機床主軸外圓分別對兩側(cè)的階梯銷左右位置（如圖4），再將機床的坐標值取中，確定工件X軸中心，結(jié)合垂直面基準（Y軸中心），即為環(huán)槽中心（工件零點），定完零點后加工環(huán)槽，就消除了合半后的軸向錯牙。在加工低壓缸的另一半時也按同樣方法進行找正加工，這樣就保證了兩半缸合起后環(huán)槽不產(chǎn)生錯牙。

4.2 難點二的解決方案

圖5

采用先在加工合缸工序時將波紋節(jié)安裝平面的背部R995止口加工準（如圖5），作為拆缸加工的基準；然后采用拆缸單半加工。工件垂直中分面向上，工作臺上放置四個等高墊箱，將工件放置于四個墊箱上，懸空處利用液壓千斤頂作為輔助支撐。以水平中分面為基準找左右，以波紋節(jié)安裝面背部止口（合缸序加工的找正基準）調(diào)水平，使工件在自由狀態(tài)下保證在0.03mm內(nèi)；在懸空部位的波紋節(jié)安裝面用百分表測量，監(jiān)視壓板壓緊后百分表的變化，適當(dāng)調(diào)解千斤頂使百分表的讀數(shù)恢復(fù)到自由狀態(tài)下的數(shù)值，這樣做不但避免了加工后松開壓板時缸體產(chǎn)生的變形，合缸時產(chǎn)生的軸向錯牙，而且還可以保證在加工過程中不容易產(chǎn)生振顫，從而保證錐形導(dǎo)流板安裝面的表面粗糙度。加工完電（調(diào)）端錐形導(dǎo)流板安裝平面后，以波紋節(jié)安裝面為基準用百分表測量并記錄尺寸。在用同樣的方法加工另一半時以此尺寸照配加工。實驗加工時采用了多次模擬加工，確定合理的切削參數(shù)，減少了加工過程中的人為誤差和機床誤差，使錐形導(dǎo)流板的加工完全滿足了圖紙的要求。

圖6

5 結(jié)語

對于加工面合缸錯牙的問題，找正基準的選擇是問題的關(guān)鍵；一定選擇距離近、變形小、精度高的要素作為共同的加工基準。此類分開式加工低壓缸頂部法蘭的工件，可借鑒此方法找正、加工。

［1］ 顧崇銜.機械制造工藝學(xué)［M］.西安：陜西科技出版社，1981.