汽轮机低压外缸接合面错牙消除加工方法

2013-03-25孙治丰

机械工程师 2013年3期

孙治丰

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046）

1 引言

汽轮机主机部分一般分为高压、低压两部分，汽轮机低压外缸传统结构分为电端上、下半，中部上、下半，调端上、下半共六部分组成；而超超临界空冷汽轮机组低压外缸CHK01A.021Z设计优化了结构，仅由电、调两端上、下半四部分组成，这就使结合部位加工面分别在两个部件上，用传统方法加工，装配合缸时这些加工面会产生错牙，难以解决。

2 存在的加工难点

难点一：顶部排汽口法兰环型密封槽（如图2）由电、调两个半圆合成，由于低压缸体外型尺寸大等原因无法合缸加工，两半缸分开加工时易产生轴向和径向错牙。难点二：电、调端的锥形导流板和波纹节安装平面（如图1），被水平中分面分为两个半环型，分别位于低压缸的上、下半，加工时要求表面粗糙度低，合缸无法加工，而所有加工面分开加工又会产生错牙。

图1

图2

3 原因分析

难点一的根源在于两半的找正基准存在误差，因为以往加工基准为划线或距离很远的基准面（例如：加工后的水平中分面），由于低压缸为大尺寸的焊接件，电、调端在不同工位变形量很大，距离越远变形越大。难点二与难点一的共同点是加工基准距离远，低压缸为大尺寸的钢板焊接件，上、下半结构不同造成不同工位变形不同且变形大。

4 解决方案

4.1 难点一的解决方案

图3

图4

以距离顶部法兰最近的垂直面销孔作为基准(是顶部法兰最近的自由度限制点)，并自制阶梯销（销与销孔有0.01～0.02mm间隙）进行找正使用：（1）先用机床主轴端面分别对两侧的阶梯销（如图3），找工件 Z轴位置，再加工法兰面即可并保证环槽深度；这样不需要以几米远的水平中分面作为基准进行加工，就消除了合半后环槽的径向错牙。（2）用机床主轴外圆分别对两侧的阶梯销左右位置（如图4），再将机床的坐标值取中，确定工件X轴中心，结合垂直面基准（Y轴中心），即为环槽中心（工件零点），定完零点后加工环槽，就消除了合半后的轴向错牙。在加工低压缸的另一半时也按同样方法进行找正加工，这样就保证了两半缸合起后环槽不产生错牙。

4.2 难点二的解决方案

图5

采用先在加工合缸工序时将波纹节安装平面的背部R995止口加工准（如图5），作为拆缸加工的基准；然后采用拆缸单半加工。工件垂直中分面向上，工作台上放置四个等高垫箱，将工件放置于四个垫箱上，悬空处利用液压千斤顶作为辅助支撑。以水平中分面为基准找左右，以波纹节安装面背部止口（合缸序加工的找正基准）调水平，使工件在自由状态下保证在0.03mm内；在悬空部位的波纹节安装面用百分表测量，监视压板压紧后百分表的变化，适当调解千斤顶使百分表的读数恢复到自由状态下的数值，这样做不但避免了加工后松开压板时缸体产生的变形，合缸时产生的轴向错牙，而且还可以保证在加工过程中不容易产生振颤，从而保证锥形导流板安装面的表面粗糙度。加工完电（调）端锥形导流板安装平面后，以波纹节安装面为基准用百分表测量并记录尺寸。在用同样的方法加工另一半时以此尺寸照配加工。实验加工时采用了多次模拟加工，确定合理的切削参数，减少了加工过程中的人为误差和机床误差，使锥形导流板的加工完全满足了图纸的要求。