660 MW与600 MW机组叶片毛坯通用设计及试制

2011-09-26邓凌宇龙正建刘明松

大型铸锻件 2011年1期

邓凌宇龙正建刘明松李波

(东方汽轮机有限公司制造技术处，四川618000)

根据公司加快生产进度，缩短零件的制造周期，降低生产成本的生产经营形势，我们需要在合理的范围内，对相似的模锻叶片进行通用毛坯设计，以减少模具数量，缩短模具制造周期，降低模锻叶片的生产成本。

D600P与D660E的第5级动叶片、第6级动叶片、第6级导叶片这六种叶片，按常规思路应该设计六种叶片毛坯及相应的模具、工装。在初步方案制定过程中，发现D600P与D660E机组的第5级动叶片共用一种汽道型线，同时叶根、叶冠的外形尺寸、叶片高度、出口高度也相差不大。第6级动叶片、导叶片也是这种类似的情况。因此，我们考虑对这些叶片采用通用毛坯设计，以减少模具、工装的数量，降低生产周期和成本。

通用毛坯设计需设计通用的毛坯、模具、打孔工装及检查工装，需要对模锻毛坯开坯形式进行研究，并试制首批叶片毛坯，验证通用毛坯是否同时满足两种不同机组叶片的要求。

以上提到的叶片毛坯、模具设计中的问题和解决方法需要以工艺试验的形式来验证其是否合理，是否符合毛坯和模具设计的要求。

1 通用设计和参数确定

1.1 叶片毛坯通用设计

D600P与D660E的第5级动叶片叶身共用型线，叶根、叶冠尺寸形状也比较接近，但两种叶片的叶根坐标系存在1.7 mm的偏移及1.2°的扭角。因此，在设计时考虑两种叶片虽可共用一种毛坯，但需设计两套打孔工装，以保证每种叶片的打孔中心均位于其叶根中心。

如图1所示，XOY为这两种叶片的型线坐标系，同时也是D600P第5级动叶的叶根坐标系。UOV为D660E第5级动叶的叶根坐标系。点划线为D660E第5级动叶的叶根、叶冠轮廓，内侧细实线为D600P第5级动叶的叶根、叶冠的轮廓图。叶片毛坯叶根、叶冠既要保证每种叶片都至少有5 mm加工余量，同时又要取得最小的外轮廓以尽量避免增加额外的机加工余量。图1中的外侧细实线即处理后的叶片毛坯叶根、叶冠轮廓图。根据模锻叶片放量标准，并考虑到两种叶片叶根坐标的偏移及扭角，模锻叶片汽道部分单面放量3 mm。在打孔时，设计两套工装，以保证两种叶片的定位孔均位于其叶根中心上。

D600P与D660E的第6级动、静叶片与第5级类似，但由于通用毛坯的两种叶片的叶根中心重合，因而只需要在处理叶根、叶冠时保证每种叶片均有足够的加工余量即可。根据模锻叶片放量标准，模锻叶片汽道部分单边放量2.5 mm，叶根和叶冠单边放量5 mm。

在模锻叶片汽道型线处理过程中我们采用了直线分模的方法，使得模具能够完全分模，避免分模带来的出汽边余量过大的缺陷，使得整个叶片的余量分布均匀，保证叶片的后续加工。

1.2 锻模设计

图1 第5级动叶片毛坯通用处理Figure 1 General treatment for fifth moving blade block

图2 第6级静叶片毛坯Figure 2 Sixth stationary blade block

为了使叶片毛坯在模膛受到均匀打击，设计锻模时将叶片型线中心线与燕尾中心线重合，并使左右两边投影面积基本对称，保证叶片在模锻时受力均匀。

静叶片为瓦块型叶片(见图2)，整体较薄，为节约模具成本，缩短模具制造周期，锻模采用镶块模结构(见图3所示)。

动叶片为大带冠叶片(见图4和图5)，该叶片的毛坯叶根、叶冠重，同时动叶片叶顶的两个尖点分别位于模锻旋转角度方向的最高和最低点，故模块采用整体模结构，同时该叶片成形打击力也大，需提高模具的制造精度和表面粗糙度，同时模具的错移采用了角锁口结构，锁口尺寸长宽高的比例大致选为3∶2∶1。锻模模膛及锁口见图6和图7。

图3 第6级静叶片锻模模膛结构图Figure 3 Constructional drawing of forging die cavity for sixth stationary blade

图4 第5级动叶片毛坯Figure 4 Fifth moving blade block

图5 第6级动叶片毛坯Figure 5 Sixth moving blade block

图6 第5级动叶片锻模模膛结构图Figure 6 Constructional drawing of forging die cavity for fifth moving blade

图7 第6级动叶片锻模模膛结构图Figure 7 Constructional drawing of forging die cavity for sixth moving blade

1.3 打孔装置设计

D600P与D660E的第5级动叶片虽然通用一种毛坯，但由于这两种叶片的叶根中心坐标存在一定的偏移及扭角，因此需要单独设计打孔装置以保证这两种叶片的定位孔均位于其叶根中心。而D600P与D660E第6级动叶片及静叶片均可分别共用打孔装置。打孔的工作原理为，先把打孔装置安装在三孔钻平台，然后将叶片毛坯按设计的方向放置在打孔装置上，依靠叶根、叶冠定位，用相应的压紧块压紧，并用螺栓紧固，依靠定位条确定好打孔的位置后即可进行打孔。打孔装置如图8～11。

1.4 样板设计

样板设计是在锻件型线的基础上再放一定的外包络量，其中第5级动叶型线单边放3 mm的外包络量，第6级动叶及静叶型线单边放2.5 mm的外包络量，而叶根和叶顶均在锻件基础上单边放10 mm的外包络量。在综合量具上检查时用漏光标准在量具上衡量叶片的漏光，对一种叶片选取3个型线截面加上叶根、叶冠总计5个截面作为检查截面。