1、 德陽廣播電視大學畢業論文核電高壓隔板葉冠工藝改進姓 名: 付 翔 學 號: 20081510040390 專 業: 機械制造及自動化 工作單位: 東方汽輪機有限公司 2010年9月摘 要 核電高壓隔板是核電汽輪機組中的核心部件之一。因此，該隔板的加工效率和加工質量就顯得舉足輕重。由于核電隔板設計要求和技術要求都要比常規機組隔板要高很多。譬如中分面要求加工多個銷螺孔；外內環中分面不在一條直線上；上下半密封鍵槽長度不一樣、寬度不一樣、深度不一樣等。這給加工過程中所要達到的工藝要求帶來不小的難度。經過多次革新加工手段克服了該隔板的一個個加工難題。但葉冠的加工成為該隔板的加工過程的瓶頸，一直不能達到

2、工藝要求及設計要求，因此不斷探索對葉冠加工的有效方法，成為解決工藝問題的一個重要課題。下面將對核電高壓9級隔板在160數控鏜床上對葉冠的加工方法進行重點闡述。并通過零件的實際加工、檢驗，說明該方案是合理的，成功的。關鍵詞： 數控機床、宏程序、刀具切削軌跡、分量逼近切削方式、包絡曲線。主題詞： 用先進且簡單有效的方法持續改進產品的加工方案，提高產品的加工品質和加工效率，降低工人勞動強度。工藝分析及措施： 通過對圖樣的分析發現,隔板外環中分面為理論中分面，內環一側凸出，另一側凹進，葉冠也是如此，葉冠凸出的一側隔板內環凹進。葉冠缺口的一側內環凸出。加工完后要求凸出的葉冠和另一半的凹進葉冠缺口按圖示要

3、求配合。 （查看附圖A）在凸出的一側葉冠有5*45°倒角的地方相對的另一半凹進的葉冠缺口為R5的圓弧，此目的防止配合時發生干涉，并消除應力等。 （查看附圖B、C)外環和內環不在一條直線上，注意控制尺寸a。葉冠與A基準在垂直方向存在角度，（查看附圖A）與之相鄰存在一個5*45°倒角。 （參見附圖A)特別是葉冠缺口的一側在G19平面投影（Y、Z平面）投影與A基準在垂直方向呈110°的拐角而并非R5，此前沒能準確的分析幾何要素及工藝要求，使用10球頭銑刀將其加工成圓弧，結果與圖示不符。（將110°拐角加工成R5往往通過鉗工處理才能勉強達到配合） 綜上要素，構成

4、了在三維空間如附圖A所示的復雜加工幾何要素的形體， 針對以上要求和問題，結合現有設備實際（160數控鏜床)，在制定加工工藝方案是應從以下幾個方面采取措施： 據上述幾何要素確定采用該數控機床的西門子840D宏程序來實施分量逼近切削方式對葉冠進行加工。 葉冠分為粗加工、精加工，兩個階段。粗加工去掉多余金屬，這樣有利于保證在對葉冠實施精加工時尺寸要求和粗糙度要求，為精加工打好基礎。同時這樣也利于防止刀具因多次進行分量逼近切削所帶來的刀具磨損甚至損壞影響加工效率和加工質量。精加工采用較小的切削分量，合適的刀具大小，合理的切削參數對其所要求幾何要素和工藝要求做最后的處理。 在加工之前應當對該形體進行幾何

5、要素拆解才能編制出數控加工程序（對照附圖A、B、C，參見下圖1、圖2） 通過觀察發現圖示1中要讓數控機床加工出此圓弧面，通過R刀具加工可以實現的，但在圖示2中可以發現加工面與A基準在Y方向存在角度，所以排除了R刀具進行切削方法。如果用R刀在X軸方向切削時，結果并非角度而是圓弧。查看附圖A，發現在G17（X、Y平面)平面內葉冠凸出的一側在2個加工面的拐角為5*45°倒角，在葉冠缺口的一側為R5，因此決定了在進行精加工時刀具大小為10乃至更小，為了縮減編程所帶來的工作量在這里采用10的刀具。通過以上條件，說明我們采用數控機床分量逼近切削方式的合理性和可行性及唯一性。因此在要將其加工出來，

6、刀具的走到軌跡必須在其加工面形成包絡曲線。此葉冠的加工難度在于加工圖示1圓弧的同時要將圖示2中的角度切削出來。即采用西門子840D宏程序進行分量逼近切削方式的走刀軌跡所形成的包絡曲線能夠將其輪廓做到準確無誤的描述。圖1中，數控機床要將每次在X，Z的進刀分量做到自動計算其表達式為： Z=5-5*SIN(R2) X=-5+5*COS(R2) （CHR=5）圖2中，數控機床在進行圓弧切削時，當在Y軸運行到拐點時在X軸運行方向對角度進行切削時,要讓數控機床能自動計算出Z軸的每次分量進給在Y軸上所產生的分量結果所帶來Y軸的尺寸變化。其表達式為： Y=80*TAN(20)-(TAN(20)*75+5*SI

7、N(R2)*TAN(20) 圖2中在進行切削時所形成的初始鋸齒計算方法和切削至圓弧起始點位置之后所形成的鋸齒計算方法分別為：Y=TAN20°*(R1)、Y=TAN20°*（5*SIN（R2)）。所以應當注意控制尺寸J（參看附圖3）分量越小，刀具所留下的鋸齒越小，根據工藝要求應選用較小的切削分量把J尺寸控制在中差。（以上表達式中數據為核電隔板高壓9級中采集，根據刀具的補償方向和坐標軸的零點作為參考，不作為唯一標準，其中R1為Z軸初始變量，R2為進行R加工時的角度變量，具體尺寸配合附圖3、查看附圖4）實施過程：將隔板A基準向上，即出氣側向上，中分面朝向主軸，平放在3個等高墊鐵上

8、。按照與葉片葉根直接相關的立車基準找平，做到與鏜床G18（X、Z平面）平面平行，允許誤差0.05mm。在找平過程中由于核電高壓9級徑向尺寸比較大，主軸伸太長搭頭多所帶來的找平假象，應當采用V軸移動（工作臺的前后移動）代替Z軸的移動的辦法來消除。建立工件坐標系，將Y方向零點設置在理論的A基準，把X方向零點設置的理論隔板中心，目的是為了方便程序編制。加工葉冠先要將中分面加工出來，首先要將中分面見光，然后用百分表檢測中分面與立車基準圓的尺寸來考量中分面的加工余量。將中分面加工好后，加工葉冠粗銑可以用20直角合金銑刀，精銑采用10直角合金銑刀。對葉冠進行加工時由于尺寸位置不一致，走刀軌跡方向不一致，針

9、對凸出和凹進的內外環側處葉冠編制4個加工程序。在編制程序時要分別使用數控系統坐標平移指令（TRANS)，將X、Y、Z、W的坐標平移到與葉冠直接相關的尺寸鏈上，目的方便編程和計算尺寸，通常將Z、W零點設置在理論中分面對外環處葉冠進行加工。在加工內環處葉冠注意平移尺寸a，Y向零點在加工內外環葉冠時分別平移到距基準A的Yb和Ys尺寸上，X零點根據位置不同分別平移Fe、Me、Fi、Mi尺寸上。（具體尺寸參見附圖4） 程序的首次試切削應單段執行，當完整的走完一次分量切削軌跡后可連續執行，在加工快接近根部R時應當單段執行，檢查運行位置及余程是否正確，因為在此即將進行圓弧和角度的綜合切削，目的是為防止因細小的疏忽導致質量事故。 經過測量完全符合圖示要求，同時經過上下半配合檢測完全達到配合要求。前面所提到的鋸齒問題，采用較小的分量切削方式粗糙度能達到Ra3.2以上，完全符合圖示要求。編譯此宏程序是充分利用三角形與角度的函數值關系。，此加工程序可實現小切深、高轉速、大進給且連續不斷的走刀方式，可大大提高產品的加工效率和工藝質量，符合當今最新機械加工理念。該方法創造性的采用西門子840D數控系統宏技術解決復雜幾何零件的加工方法。為我國核電機組的研發提供了加工技術支持，實現公司對核電隔板技術的研發目標。具有較高的技術價值和應用價值，同時也降低了工人的勞動強度。附圖: 附圖A中坐標系為在工件在鏜床上建