热能与动力机械制造工艺学第5章 汽轮机叶片制造工艺
汽轮机叶片设计_0
汽轮机叶片设计叶片广泛应用于航空发动机、汽轮机、燃汽轮机和压缩机等，起能量转换的关键作用，本文研究精密锻造和普通模锻叶片型线修整的规律，得出了型线修整的通用方法，规范了型线修整的过程。
汽轮机的主要用途是在热力发电厂中做驱动发电机的原动机。
叶片把汽轮机中的蒸汽热能转化为机械能，叶片主要应用于汽轮机、燃汽轮机和压缩机等，是汽轮机的心脏，叶片制造的工时约占汽轮机整机的1/3，成本是整机的20%左右。
叶片事故时有发生。
叶片损伤是汽轮机发生故障的主要原因，由于叶片的品种多，高质量的要求以及加工难度，设计水平也是决定汽轮机组性能的重要因素。
叶片的成型技术，提高叶片抵抗振动疲劳的能力是我们重点研究对象。
叶片的曲面型面是比较复杂的，所用的材料为不锈钢，韧性大，强度高。
叶片三维参数化设计主要以UG，PROE等平台，开发叶片修正GRIP程序。
标签：汽轮机叶；设计；修正1 國内外研究现状汽轮机叶片设计时的最重要参数是强度和振动特性，采用二叉树法，计算时采用的有限元分析，早期采用的是能量法和矩阵法来计算叶片的振动频率，叶片参数化造型程序开发可以采用UG、PROE等软件。
德国宝马发动机公司和Attech Gmbh engineering software technology 开发的基于ACIS 的参数化叶片设计CAD 系统。
美国NASA和依阿华州立大学联合开发叶片造型CAD系统，在ANSYS 的基础上开发的汽轮机叶片寿命分析软件BLADE，采用了三维8节点等参实体单元模化叶片。
国内目前很少有自己开发出的造型系统，大多是基于商用CAD软件二次开发，如同哈工大和沈阳黎明发动机制造公司的基于AUTOCAD二次开发的叶片叶身表面造型系统，采用8节点非协调元。
2 二叶片参数化设计理论叶片由叶型、叶根、和叶顶三部分组成。
每一个横截面边缘叫型线，断面型线及其叶高等参数要符合气体动力学要求，满足结构强度和加工工艺的要求。
受载荷而成为多轴应力状态，须采用三维实体单元来模化。
汽轮机叶片制造工艺过程
轴流式蒸汽轮机动叶片制造工艺简述摘要：介绍了汽轮机等截面直叶片、自由成型叶片、有成型规律叶片汽道加工的毛坯制造、型面加工工艺过程，并介绍了五联动加工中心的基本特点，简单说明了汽轮机叶片几种特种加工方法的基本原理。
关键字：汽轮机动叶片毛坯制造加工工艺特种加工一：汽轮机简介汽轮机是将蒸汽的能量转换为机械功的旋转式动力机械，是蒸汽动力装置的主要设备之一。
主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。
还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。
汽轮机是一种高温高压高速旋转的机械，尤其对于发电用汽轮机来说，又是大功率输出地原动力机械，所以设计要求汽轮机具有高效率，高安全可靠性，而且可调性要好。
目前我国发电用汽轮机以300～600MW居多，体积庞大，结构精细复杂。
由于多级轴流式汽轮机绝热焓降大，能够充分利用蒸汽的热能，因此绝大多数为发电用汽轮机均为多级轴流式汽轮机。
汽轮机本体主要由转动部分和静止部分两个方面组成。
转子包括主轴、叶轮、动叶片和联轴器等。
静子包括进汽部分、汽缸、隔板和静叶栅、汽封及轴承等。
因此汽轮机的制造工艺主要为上述部件的制造工艺。
汽轮机制造工艺的特点为：属单件生产，生产期长，材料品种多，材料性能要求高，零件种类多，加工精度高，设备要求高，操作技能要求高，机械加工工种齐全，设计冷热工艺且面广，检测手段齐备要求高，计量设备、测量工具齐全而且要求高采用专门工装多。
二：轴流式蒸汽轮机动叶片制造工艺1：叶片的结构静叶片一般由工作部分和安装部分组成动叶片一般由叶根、叶型部分和叶顶三部分组成2：叶片的工作条件及材料选择叶片的工作条件复杂，除因高速旋转和气流作用而承受较高的静应力和动应力外，还因其分别处在过热蒸汽区、两相过渡区、和湿蒸汽区段内工作而承受高温、高压、腐蚀和冲蚀作用。
因此叶片的材料要满足以下要求：良好的常温和高温机械性能、良好的抗蚀性、良好的减震性、和一定的耐磨性良好的冷热加工性能。
热能与动力机械制造工艺学第5章 汽轮机叶片制造工艺
汽轮机装置在电厂中的应用
化学能 (燃料)
锅炉 蒸汽
热能
发电机 机械能
电能
Power Plant
2. 汽轮机加工工艺的特点
单件生产(除叶片为小批生产外) 生产周期长 材料品种多，材料性能要求高 零件种类多 加工精度高 设备要求高，工人操作技能要求高 机械加工工种齐全 涉及冷、热工艺且面广 检测手段齐备，要求高 计量设备，测量工具齐全而且要求高 采用专用工装多
本章讲述以下几个问题：
5.1 叶片的结构和分类 5.2 叶片的工作条件及材料要求 5.3 叶片的毛坯制造 5.4 叶片汽道型面的加工工艺 5.5 叶根的机械加工工艺 5.6 叶片叶型测量
5.1 叶片的结构和分类
汽轮机的级是汽轮机作功的最基本的单元， 在级中蒸汽的热能转换为转子旋转的动能。它 由喷嘴和叶片组成，可分为纯冲动级、带反动 度的冲动级和反动级。蒸汽在喷嘴中膨胀加速， 压力、温度降低，把热能转换为动能，然后蒸 汽进入叶片之间的流道中冲动叶片（纯冲动级） 或在叶片之间的流道中继续膨胀（带反动度的 级），使叶片带动叶轮、转子转动。
1 进一步开发利用计算机技术，充分发挥计 算机在工艺工作中的作用
计算机技术的快速发展及广泛应用为企业提 高工作效率及质量、缩短整个生产周期提供了 可靠的保证。
2 完善工艺文件标准化、规范化工作 跟踪国内外先进的工艺技术，进行原有工艺 的持续改进。 为新产品的开发制造提供新工艺、新装备。
第5章 汽轮机叶片制造工艺
5.4.6 三联叶片的加工工艺
三联叶片(TRI-PINS)工艺简介
基准面加工：加工六面体作 为基准面
叶根加工：由数控平铣加工 出叉型叶根
中间体加工：由卧式数控加 工中心加工斜面及各个倒角
汽轮机生产工艺
汽轮机生产工艺
汽轮机是一种将燃气燃料转化为动力能源的设备，广泛应用于电力和工业领域。
汽轮机的生产工艺主要包括以下几个步骤。
首先是材料准备阶段，汽轮机的主要材料包括高温合金和钢材。
这些材料需要经过原材料选择、加工和质检等步骤，以保证其质量和性能符合要求。
接下来是焊接工艺。
汽轮机的组装和制造涉及到大量的焊接工艺，包括气体保护焊、电弧焊和激光焊等。
焊接工艺需要根据不同的部件和要求选择合适的焊接方法，并严格控制焊接参数，以确保焊接质量达到标准。
然后是机械加工阶段。
汽轮机的零部件需要经过数控机床、车床和磨床等机械加工设备的加工。
机械加工工艺包括车削、铣削、钻孔和磨削等，通过这些工艺可以使零部件达到规定的尺寸和形状要求。
再者是热处理工艺。
汽轮机的部分零部件需要进行热处理，以提高其硬度和强度。
热处理工艺包括退火、正火、淬火和固溶处理等，通过这些工艺可以改变材料的组织结构和性能。
最后是装配和调试阶段。
完成所有零部件的加工和热处理后，需要进行总装和调试。
总装包括零部件的组装和连接，调试包括机械调试和电气调试。
通过装配和调试可以确保汽轮机的各项指标和功能符合设计要求。
总之，汽轮机的生产工艺涉及到材料准备、焊接、机械加工、热处理、装配和调试等多个环节。
每个环节都需要严格控制和操作，以确保最终产品的质量和性能。
热能与动力机械制造工艺学总结
热能与动力机械制造工艺学总结第一篇：热能与动力机械制造工艺学总结1.成品和半成品是可以相互转换的2.生产过程：由原材料或半成品制成产品的全部过程3.设计制造机械产品所需过程：产品设计、工艺准备、毛坯制造、机械加工、装配调试4.机械加工工艺过程：利用机械加工方法逐步改变毛胚的形态的工艺过程5.工序的组成：安装、工位、工步、走刀 6.工序：一名（或一组）工人在一台机床（或其他设备及工作地点）上，对一个（或同时几个）工件连续完成的那部分工艺过程7.基准：在确定零件上其他面、线或点的位置准确度时所依据该零件上的面、线或点8.基准分类：设计基准、工艺基准9.工艺基准：工序基准、定位基准、度量基准、装配基准。
10.系统所具有的属性：集合性、相关性、目的性、环境适应性、整体性 11.工厂（产品）的生产纲领：包括备品和废品在内的该产品的年产量 12.批量：将生产纲领所确定的零件数量，在一年中分批报产，其每批投产的数量13.生产类型：单件生产、大量生产、成批生产14.铸造工艺分为：砂型铸造、特种铸造 15.型砂的基本性能要求：强度、透气性、耐火度、退让性、可塑性 16.铸造合金性能：流动性、收编性、氧化性、吸气性、偏析性17.碳存在形式不同铸铁可分为：白口铸铁、麻口铸铁、灰铸铁 18.灰铸铁中石墨形态不同可分为：普通灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁 19.互换性：同一规格的一批零件或部件中，任意其一不经任何挑选或附加修配，装在机器上就能达到规定的功能要求20.配合的种类：间隙配合、过盈配合、过渡配合21.间隙配合：孔的公差带在轴的公差带之上 22.过盈配合：孔的公差带在轴的公差带之下 23.过渡配合：孔、轴的公差带相互交叠 24.基孔制：以孔的公差带位置确定（下偏差为零）25.基轴制：以轴的公差带位置确定（上偏差为零）26.国标将标准公差分为20级IT01、IT0、IT1-IT1827.IT01-IT18等级依次降低，而公差等级系数依次相应的标准公差值也依次增大28.基准制的选用：优先选用基孔制、与标准件配合时，基准制选定常依标准件而定、为满足配合特殊需要，允许采用任一孔、轴公差带组成的配合29.配合选用的方法：计算法、实验法、类比法 30.公差等级的选用：满足使用要求的前提下，尽量选用较低的公差等级31.表面粗糙度度（Ra≦0.157）＜形状公差＜＜＜位置公差＜尺寸公差32.表面粗糙度参数值的选择：1）满足表面功能的要求下，尽量选择较大的表面粗糙度参数值。
航空发动机叶轮叶片制造工艺研究
航空发动机叶轮叶片制造工艺研究随着航空业的不断发展，航空发动机的性能和质量要求越来越高，而发动机叶轮叶片作为发动机的核心部件之一，其制造工艺对发动机的性能和寿命有着至关重要的影响。
本文旨在探究航空发动机叶轮叶片的制造工艺。
一、叶轮叶片的材料选择叶轮叶片是承受高温高压气流冲刷和疲劳循环作用的重要部件，因此材料的选择至关重要。
目前常用的叶片材料包括镍基合金、钛合金、镁合金等。
镍基合金是叶片材料的主要选择，主要因为其具有出色的高温性能和良好的耐腐蚀性能。
二、叶轮叶片的制造工艺1.锻造工艺锻造是叶片制造的主要工艺之一，常用的锻造工艺包括自由锻造、闭式锻造和等轴锻造。
自由锻造工艺适用于大型叶片的生产，闭式锻造适用于小型叶片的生产，而等轴锻造则可以获得均匀的组织结构和较高的材料性能。
2.热等静压成型工艺热等静压成型技术是近年来发展的新工艺，它可以通过热压技术实现叶片的无缝成型，获得均匀细致的组织结构，具有较高的材料性能和较好的抗疲劳性能。
3.精密铸造工艺精密铸造技术可以获得高精度、高韧性的铸造件，其制造工艺相对简单，适用于复杂形状的叶片。
但需要注意的是，精密铸造的准确性和一致性对材料性能有很大的影响，需要进行严格控制。
三、叶片表面处理为了提高叶片的耐腐蚀性能和抗疲劳性能，需要对叶片进行表面处理。
常用的处理方法包括电火花加工、仿形磨削、化学抛光等。
其中，电火花加工可以获得复杂的形状和高精度，而仿形磨削则可以获得更好的表面粗糙度和平滑度。
四、结语航空发动机叶轮叶片的制造工艺是一个复杂而又重要的环节，需要各种工艺和技术的协同配合，才能获得高品质的叶片产品。
随着制造技术的不断发展，相信未来将会出现更加优秀的叶片制造工艺和材料，为航空发动机的性能提升提供更好的支持。
汽轮机叶片加工新技术分析
汽轮机叶片加工新技术分析摘要：本文首先阐述了叶片的加工，接着分析了叶片汽道及相关加工程序的特点及叶片加工程序中的错误，最后对叶片加工程序验证方法及计算机仿真验证显示方法进行了探讨。
希望能够为相关人员提供有益的参考和借鉴。
关键词：汽轮机；叶片；加工；新技术引言：汽轮机（蒸汽透平发动机）是一种旋转蒸汽动力装置。
通过固定的喷嘴加速后，高温高压蒸汽喷洒在汽轮机叶片上，用叶片旋转汽轮机转子并进行外部工作。
汽轮机是现代火力发电、冶金工业、化工、舰船动力等领域的重要设备。
汽轮机叶片是汽轮机的核心部件，它们的精度和表面粗糙度直接影响叶片的空气动力学性能，以及汽轮机的整机效率、力学性能和质量。
1 叶片的加工1.1 叶片的结构图1所示为叶片的基本结构，叶片由叶根和叶身组成。
叶根用于将叶片固定在汽轮机的叶轮上，叶根需要有足够的强度。
叶身由复杂曲面拟合而成，叶身的截面包括进气边、出气边、叶盆、叶背。
高压蒸汽由进气边吹入，在作用力和反作用力的驱动下，推动叶片并带动汽轮机的转子旋转，实现热能向机械能及后续电能的转化。
1.2 典型加工工艺叶片的材料一般为1Cr13、2Cr13、2Cr12MoV等难加工的不锈钢材料，外形主要采用四轴联动或五轴联动的铣床加工，为了保证叶片表面的表面粗糙度，还需要对叶身表面进行抛光加工。
图2（a）所示为叶片的铣削加工，采用球头刀在四轴/五轴加工中心铣削叶片叶身。
其中粗加工的切削参数可选：主轴转速1600r/min，进给率1200mm/min，下切进给率500mm/min，行距15mm。
精加工的切削参数可选：主轴转速3000r/min，进给率800mm/min，下切进给率200mm/min，行距0.6mm。
图2（b）所示为叶片的抛光加工，采用砂带抛光。
抛光分为粗抛光、半精抛光、精抛光，预留余量为0.08~0.12mm。
图1叶片的基本结构1.叶根2.叶身3.进气边4.出气边5.叶盆边6.叶背边图2叶片的铣削加工与抛光2 叶片汽道及相关加工程序的特点叶片汽道呈现为空间设计，是三维体系下形成的数据。
汽轮机-热动制造工艺学PPT题(自填答案)
一、汽轮机叶片制造工艺1.汽轮机加工工艺的特点有哪些？①单件生产(除叶片为小批生产）；②生产周期长；③材料品种多，材料性能要求高；④零件种类多；⑤加工精度高⑥设备要求高，工人操作技能要求高；⑦机械加工工种齐全⑧设计冷热工艺且面广；⑨检测手段齐备，要求高；⑩计量设备，测量工具齐全而且要求高；⑪采用专用工装多。
2.叶片常用的毛坯形式有哪些？为什么叶片制造要采用多种毛坯形式？(1)毛坯形式：①方钢(扁钢)、异型钢毛坯、钢板冷作成形；②砂型铸造、精密铸造(失蜡铸造、熔模铸造）毛坯；③粗模锻、半精锻、精锻、高速锻、滚锻毛坯；④轧制、钢板冷作成形毛坯；⑤爆炸成形毛坯。
(2)原因：①设计要求：计部门根据各种叶片的工作状况的不同，要求不同的毛坯形式。
如：强度等级要求高的多采用锻件毛坯。
强度等级要求低的可以采用精铸毛坯。
②工艺要求：为了提高材料利用率，多采用成型锻造或铸造。
对于采用难加工材料的叶片，如：钛合金，镍基耐热高温合金。
采用成型锻造或精密铸造，将汽道型面做准可减少机械加工工作量。
3.简述动叶片的工作条件？为什么说叶片的结构、材料和加工、装配质量对汽轮机的安全经济运行有极大的影响？(1)动叶片工作条件：叶片的工作条件很复杂，除因高速旋转和汽流作用而承受较高的静应力和动应力外，还因其分别处在过热蒸汽区、两相过渡区和湿蒸汽区段内工作而承受高温、高压、腐蚀和冲蚀作用。
(2)原因：动叶片在工作过程中，承受着复杂的动、静应力，而且有的还承受着高温、高压或湿蒸汽的冲刷，工作环境十分恶劣。
因此，动叶片的设计、制造、安装既要保证足够高的工作效率，又要保证具有足够的安全性，包括在动、静应力作用下的强度、抗振性能和抗腐蚀性能。
4.对叶片材料的性能有哪些要求？①良好的常温和高温机械性能；②良好的抗蚀性；③良好的减振性；④一定的耐磨性；5.叶片型面加工的技术要求有哪些？①保证型面本身的型线精度及各截面相对位置的精度；②保证型面与叶根相对位置的精度。
汽轮机叶片型面加工
汽轮机叶片型面加工叶片是透平机械中的核心零件，叶片一般都处在高温、高压和腐蚀的介质下工作。
叶片的加工质量和寿命直接影响到机组的运行效率和可靠性，而叶片的质量和寿命与叶片的加工方式有着密切关系。
一、叶片加工的相关知识1、叶片加工工艺叶片加工按照工艺区分一般分为方钢、方箱工艺，其中小型叶片一般采用方钢工艺，整体长方形材料采用大余量去除材料方法加工，一般材料去除率大于70%；大型叶片采用锻造毛坯后方箱工艺加工。
2、叶片加工内容叶片加工主要包括叶根、叶身、叶冠、气道、过渡R加工。
叶根主要起安装、定位作用，所以定位处精度、光洁度要求较高。
叶身是主要工作部位，一般采用型面加工后精抛光来达到要求。
3、叶片毛坯种类叶片的毛坯形式可分为：模锻叶片毛坯，方刚叶片毛坯、精铸叶片毛坯。
模锻叶片毛坯叶身部分单面延法向方向放量4-5mm，叶冠和叶根放量7mm左右，锻成方刚形式。
4、叶片加工特点及难点1）一般先加工叶根，后以叶根作为定位基准装夹，叶冠顶针支撑，型面加工为剩余工序。
2）由于叶片加工要求高材料去除率，但叶片材料一般为钛合金与高温合金材料，所以切削线速度一般都很低，且刀具磨损较快，要求刀具既锋利又要耐磨损。
3）叶片刚性较差，装夹困难，加工过程中工件变形量大，尤其在型面加工过程中刀具经过出气边时，工件严重变形，刀具振刀，工件被加工表面有振纹。
5、加工方法下面以汽轮机叶片叶身和气道型面的加工为例，简单介绍叶片型面加工的粗、半精、精加工的方式和刀具及刀具参数选择。
该叶片为小型叶片，总长270mm，叶根长80mm，叶根厚40mm。
零件对加工后的表面粗糙度和轮廓精度要求较高，其叶身较长、叶片壁薄。
1）传统数控加工方法对于叶盆、叶背、叶缘圆弧的加工利用球刀或鼓型刀分别进行区域加工、插铣等加工，有接刀痕，同时加工效率低。
2）现代四轴联动加工方法四轴联动加工则是介于在三座标与五座标加工的一种数控加工方式。
它是在三座标(X、Y、Z)基础上为某一轴(X轴或Y轴)增加一个回转轴(A轴或B轴)，这样在加工时不仅可以在X、Y、Z、三个方向上联动同时也能绕回转轴作回转运动。
汽轮机叶片集成加工工艺研究与实践
汽轮机叶片集成加工工艺研究与实践摘要：汽轮机叶片是一种典型的复杂自由曲面，是汽轮机中的关键部件。
其结构设计复杂，加工质量直接影响到机组的运行效率和可靠性。
为提高叶片加工质量和效率,提出一种集成数控加工工艺方案,并设计和仿真刀具轨迹。
分别采用传统工艺和集成工艺加工叶片,其检测结果表明：采用集成工艺加工叶片时切削力小,加工精度高,加工成本低。
关键词：汽轮机叶片；集成数控；集成工艺加工一、汽轮机与叶片的概况汽轮机是用具有一定温度和压力的过热蒸汽为动力，并将蒸汽的热能转换为转子旋转的机械能的动力机械，是现代火力发电厂中应用最广泛的原动机，也可用来直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。
叶片是汽轮机、航空发动机、鼓风机等设备的核心零部件之一,它的主要作用是将动能转换为机械能,叶片型面的设计和制造水平与汽轮机等设备的效率有紧密联系。
二、叶轮加工工艺分析1、叶轮材料与毛坯特点由于其结构复杂，一般采用铸钢件毛坯。
铸件毛坯切削余量比较多，若毛坯尺寸为4,1250～4,2000mm时，余量(单边)为23mm；若毛坯尺寸为4,800—4,1250mm时，余量(单边)为21mm。
叶轮的材料为奥氏体不锈钢，含有Ni元素，而Ni的韧性很大，影响切削性能，刀具易因粘刀而损坏。
奥氏体不锈钢还要进行10500C的固溶处理，其硬度一般在360～400HB之间，再加上奥氏体不锈钢铸造时产生的黑皮，所以其硬度较高，而且由于叶片的切削是不连续的，因此切削时易造成崩刀，所以叶轮加工对刀具要求比较高。
2、叶轮加工存在的问题由于叶轮形状复杂，硬度高，所以其加工难度大。
加工方法也纷繁多样，一般而言，叶轮加工存在如下问题。
（1）找正时间过长。
切削时对工件的径向(指向工件回转轴的方向)作用力极容易使工件产生振动，发生位移，这时需要第二次找正。
（2）精度和工艺尺寸很难保证。
叶轮叶片是外球形，精度要求比较高，再加上机床本身误差的影响，叶轮加工的精度很难保证。
汽轮机动叶片五轴数控工艺设计
Southwest university of science and technology本科毕业设计（论文）汽轮机动叶片五轴数控工艺设计学院名称制造科学与工程学院专业名称机械设计及自动化学生姓名学号指导教师二〇一二年六月汽轮机动叶片五轴数控工艺设计摘要：汽轮机叶片汽道型面数控加工是汽轮机叶片加工的关键工序之一。
系统分析了汽轮机叶片的结构，叶片从毛坯到最终成为产品的工艺过程和加工过程中使用到的机床和检测方法。
应用数控原理与五轴数控加工技术，设计分析汽道型面加工定位原理、夹具的结构及夹紧原理、加工运动轨迹。
在Proe软件环境下，编制对动叶片汽道型面加工五轴数控代码，并利用自带仿真功能进行仿真分析，满足动叶片汽道型面五轴数控加工质量需求。
关键词：汽轮机；动叶片；计算机辅助编程（CAM）；汽道数控加工NC Process Design of 5 Axis on Steam Turbine BladesAbstract: The blade surface NC Machining of the steam turbine is the key procedure of steam turbine blade processing. This paper introduces the structure of the turbine blade and the manufacturing process of blades from blank to products and machines and detection methods which are used in the process. And this paper also introduces and the procedure of finish milling airway is designed in detail in the thesis, including b lade machining process localization, NC code writing and movement locus of cutting tool.On the basis of Proe, this paper introduces the process of NC code writing, and uses the built-simulation capabilities for simulation, then meets the quality requirements of the blade surface,Keywords:turbine ; blade ; CAM ; airway NC Machining目录第1章绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2汽轮机叶片相关发展 (2)1.2.1 汽轮机叶片介绍 (2)1.2.2 叶片毛坯制造相关发展 (4)第2章叶片的机械加工工艺过程 (5)2.1叶片工艺特点 (5)2.2动叶片加工工艺过程 (5)2.3动叶片加工工序内容 (7)第3章叶片汽道型面五轴数控加工工序设计 (18)3.1汽道加工方法分类 (18)3.1.1等截面直叶片加工 (18)3.1.2有成型规律叶片汽道加工 (19)3.1.3自由成型叶片加工 (19)3.2、汽道型面加工工序内容 (19)3.3、汽道型面加工定位原理分析 (20)3.4、汽道型面加工夹具的结构及夹紧工作原理 (21)3.5、汽道型面加工运动轨迹分析 (23)3.6、汽道型面加工编程及加工代码分析 (25)3.6.1汽道型面加工编程 (26)3.6.2汽道型面数控代码及分析 (29)结束语 (36)致谢 (37)参考文献 (38)第1章绪论1.1 课题背景随着我国经济的快速发展，我国电力工业发展迅猛。
汽轮机叶片制造工艺过程
轴流式蒸汽轮机动叶片制造工艺简述摘要：介绍了汽轮机等截面直叶片、自由成型叶片、有成型规律叶片汽道加工的毛坯制造、型面加工工艺过程，并介绍了五联动加工中心的基本特点，简单说明了汽轮机叶片几种特种加工方法的基本原理。
关键字：汽轮机动叶片毛坯制造加工工艺特种加工一：汽轮机简介汽轮机是将蒸汽的能量转换为机械功的旋转式动力机械，是蒸汽动力装置的主要设备之一。
主要用作发电用的原动机，也可直接驱动各种泵、风机、压缩机和船舶螺旋桨等。
还可以利用汽轮机的排汽或中间抽汽满足生产和生活上的供热需要。
汽轮机是一种高温高压高速旋转的机械，尤其对于发电用汽轮机来说，又是大功率输出地原动力机械，所以设计要求汽轮机具有高效率，高安全可靠性，而且可调性要好。
目前我国发电用汽轮机以300～600MW居多，体积庞大，结构精细复杂。
由于多级轴流式汽轮机绝热焓降大，能够充分利用蒸汽的热能，因此绝大多数为发电用汽轮机均为多级轴流式汽轮机。
汽轮机本体主要由转动部分和静止部分两个方面组成。
转子包括主轴、叶轮、动叶片和联轴器等。
静子包括进汽部分、汽缸、隔板和静叶栅、汽封及轴承等。
因此汽轮机的制造工艺主要为上述部件的制造工艺。
汽轮机制造工艺的特点为：属单件生产，生产期长，材料品种多，材料性能要求高，零件种类多，加工精度高，设备要求高，操作技能要求高，机械加工工种齐全，设计冷热工艺且面广，检测手段齐备要求高，计量设备、测量工具齐全而且要求高采用专门工装多。
二：轴流式蒸汽轮机动叶片制造工艺1：叶片的结构静叶片一般由工作部分和安装部分组成动叶片一般由叶根、叶型部分和叶顶三部分组成2：叶片的工作条件及材料选择叶片的工作条件复杂，除因高速旋转和气流作用而承受较高的静应力和动应力外，还因其分别处在过热蒸汽区、两相过渡区、和湿蒸汽区段内工作而承受高温、高压、腐蚀和冲蚀作用。
因此叶片的材料要满足以下要求：良好的常温和高温机械性能、良好的抗蚀性、良好的减震性、和一定的耐磨性良好的冷热加工性能。
发动机叶片加工工序
发动机叶片加工工序发动机叶片是发动机的重要组成部分，它的制造需要经过一系列的加工工序。
本文将从原料准备、铸造、精密铸造、热处理、机械加工、表面处理等方面介绍发动机叶片的加工工序。
首先是原料准备阶段。
发动机叶片通常采用高温合金材料，如镍基合金、钛合金等。
在原料准备阶段，需要对这些合金材料进行化学成分分析和物理性能测试，确保其符合相关的标准要求。
同时，还需要根据叶片的设计要求，制定合适的材料配比和加工工艺。
接下来是铸造工序。
铸造是制造发动机叶片的重要工艺之一。
传统的铸造方法包括砂型铸造和金属型铸造。
在砂型铸造中，首先制作出叶片的砂型，然后在砂型中浇注熔融金属，待金属凝固后，脱模得到叶片。
而金属型铸造则是通过制作金属模具，直接浇注熔融金属，得到叶片。
近年来，精密铸造技术在发动机叶片的生产中得到广泛应用。
精密铸造能够获得更高的铸造精度和更好的表面质量，提高叶片的性能和寿命。
在铸造完成后，还需要进行热处理工艺。
热处理是指通过控制材料的加热、保温和冷却过程，改变其组织结构和性能的工艺。
发动机叶片经过热处理后，能够获得更高的强度、硬度和耐热性。
常用的热处理方法包括固溶处理、时效处理和淬火处理等。
这些处理方法能够使叶片的金相组织得到优化，提高其力学性能和耐久性。
接下来是机械加工工序。
机械加工是指通过机械设备对叶片进行加工和修整的工艺。
常见的机械加工方法包括切削加工、磨削加工和抛光加工等。
在机械加工过程中，需要根据叶片的设计要求，进行尺寸的精确控制和表面的加工处理，以保证叶片的几何形状和表面质量符合要求。
此外，还需要对叶片进行平衡加工，以减小叶片的振动和噪音。
最后是表面处理工序。
表面处理是指对叶片表面进行一系列物理和化学处理的工艺。
常用的表面处理方法包括阳极氧化、电镀、喷涂和涂覆等。
这些处理方法能够提高叶片的耐腐蚀性和抗磨损性，延长其使用寿命。
同时，还可以对叶片进行其他特殊处理，如陶瓷涂层和涂覆材料的选择，以满足不同工作条件下的要求。
汽轮机叶片加工方法
汽轮机叶片的加工方法一、汽轮机叶片的介绍汽轮机是以高温、高压的水蒸汽作为工作介质的流体机械，其最基本的做功单元是由喷嘴叶片(静叶片)和转子叶片(动叶片)组成。
通常将这基本的做功单元称之为汽轮机的级。
叶片是汽轮机关键零件之一，工作于高温、高压、易腐蚀的环境，特别是动叶片还要承受离心力、蒸汽弯曲应力以及复杂的振动应力。
因此，叶片多采用lCr 1 3、2Cr l 3、1 Cr ll MoV及l Crl 2wMoV 等不锈钢材料，其强度高、韧性大、热硬性好，但机械加工困难。
典型的汽轮机叶片如图1-1 所示。
叶片的种类较多，根据功能作用和结构形状的不同，按叶片的功能作用分，可以将叶片分为动叶片和静叶片：所谓动叶片是安装在汽轮机的转子，随转子一同旋转，将蒸汽流的动能转化为转子的机械能。
而静叶片则安装在汽轮机的壳体上，处于静止状态，主要起着改变汽流方向的作用，动叶片和静叶片一般都是成对作用的，也就是一级动叶片对应于一级静叶片，动叶片的结构要比静叶片复杂得多。
就汽轮机的动叶片而言，也有各种不同的结构形式，但就其整体结构可将之分为叶身、叶顶和叶根三个组成部分：1)叶身是汽轮机叶片的工作部分。
叶身型面是根据空气动力学方法所设计的复杂自由曲面，从叶身某个截面轮廓可见，叶身型面是由进汽边、出汽边、盆弧和背弧几个部分组成，如2)叶根叶根是叶片与叶轮相连接的部分。
叶根结构要求在任何运行条件下都要保证叶片牢牢地固定在叶轮上，同时力求结构简单，便于制造和装配。
叶根的结构有多种，常见的有直叉型、阶梯叉型、T型、菌型、榫齿型、纵树型等3)叶顶是叶身以上的叶片结构，又叫叶冠。
叶项也有不同的结构，有的叶片在叶顶部分装有围带，以增强叶片刚度，调整叶片的自震频率，此外还有防止漏汽的作用。
图1-1 典型的汽轮机叶片二、精锻的优点锻造是叶片制造的主要成形加工工艺，汽轮机中相当一部分叶片几乎全部采用锻造方法生产。
精密模锻是在一般模锻基础上逐步发展起来的一种少无切削加工新工艺，与一般模锻相比，它能获得表面质量好，机械加工余量少和尺寸精度高的锻件，取消或部分取消了切削加工工序，从而提高材料利用率。
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汽轮机装置在电厂中的应用
化学能 (燃料)
锅炉 蒸汽
热能
发电机 机械能
电能
Power Plant
2. 汽轮机加工工艺的特点
单件生产(除叶片为小批生产外) 生产周期长 材料品种多，材料性能要求高 零件种类多 加工精度高 设备要求高，工人操作技能要求高 机械加工工种齐全 涉及冷、热工艺且面广 检测手段齐备，要求高 计量设备，测量工具齐全而且要求高 采用专用工装多
内外围带环焊接
自带冠焊接 铣制静叶焊为整圈 浇铸隔板 铸造静叶焊接内外环
常静叶片(隔板)结构形式
1. 叶根
(a)六叉形；(b)菌形；(c)、(d)、(e)T型； (f)枞树形；(e)两排T型；(h)三叉形
2. 工作部分（或称叶身、叶型部分）
叶型部分是叶片 的基本部分，它构 成汽流通道。叶型 部分的横截面形状 称为叶型，其周线 称为型线。
第二篇 汽轮机制造工艺
1. 汽轮机制造工艺
汽轮机是将蒸汽的能量转换为机械功的旋 转式动力机械，是蒸汽动力装置的主要设备 之一。汽轮机是一种透平机械，又称蒸汽透 平。
汽轮机的制造中应用多种工艺方法（锻、 铸、冲压、热轧、冷作、焊接、机床、钳工 等）和检验方法（原材料、毛坯、工序间、 成品、装配、特殊检验等）。
5.3 叶片的毛坯制造
叶片的毛坯制造方法对于叶片加工工艺路线 及叶片本身的质量影响很大，采用先进的少、 无切削的精化毛坯工艺，不仅大大地缩减了机 械加工工时，更重要的是材料利用系数显著提 高，能够节约大量价格昂贵的不锈钢材和高温 合金。
5.3.1 叶片常用的毛坯形式
➢ 方钢（扁钢）、异型钢毛坯。 ➢ 沙型铸造、精密铸造（失蜡铸造、熔模铸造） 毛坯。 ➢ 模锻、半精锻、精锻、高速锻、滚锻毛坯。 ➢ 轧制、钢板冷作成形毛坯。 ➢ 爆炸成型毛坯。
3. 汽轮机制造常用加工设备
为满足汽轮机品种多，机组功率范围大的 特点，所配备的冷加工机床种类繁多，几乎 包括所有的冷加工传统机床，机床规格从小 到大，应有尽有。
传统机床： 车、磨、刨、铣、镗、钻等机 床
专用机床(设备) ： 1)电脉冲汽道加工机 2)专用转子叶根槽铣槽机 大型数控机床
4. 汽轮机加工工艺的发展方向
本章讲述以下几个问题：
5.1 叶片的结构和分类 5.2 叶片的工作条件及材料要求 5.3 叶片的毛坯制造 5.4 叶片汽道型面的加工工艺 5.5 叶根的机械加工工艺 5.6 叶片叶型测量
5.1 叶片的结构和分类
汽轮机的级是汽轮机作功的最基本的单元， 在级中蒸汽的热能转换为转子旋转的动能。它 由喷嘴和叶片组成，可分为纯冲动级、带反动 度的冲动级和反动级。蒸汽在喷嘴中膨胀加速， 压力、温度降低，把热能转换为动能，然后蒸 汽进入叶片之间的流道中冲动叶片（纯冲动级） 或在叶片之间的流道中继续膨胀（带反动度的 级），使叶片带动叶轮、转子转动。
汽轮机叶片
作用： 叶片是汽轮机的心脏，直接将蒸汽或燃气的 热能转换为机械能的作用，即在动叶组成的通 道中将喷嘴来的高速气流的动能转换成叶轮旋 转的机械功。 叶片的形状对汽轮机的效率有直接影响； 叶片工作环境恶劣；数量多； 要求叶片具有良好的流动性、足够的强度、 合理的结构和良好的工艺性能。
5.1.1 叶片的分类
3. 叶顶
叶顶的结构有铆钉头、围带，叶片一体及叶顶减 薄三种形式。
1) 铆钉头结构形式。
2) 围带与叶片一体结构形式。 3) 叶顶减薄结构形式
4. 动叶片连接方式
动叶片采用围带或拉筋连接可增加动叶片刚 性和抗振性能，降低动叶片的弯应力，调整动 叶片频率。汽轮机同一级中，用围带、拉筋连 在一起的数个动叶片称之为成组叶片（动叶片 组）；用围带、拉筋将全部动叶片连结在一起 的，则称之为整圈连接叶片；不用围带、拉金 连结的动叶片叫作单个动叶片或自由动叶片 （一般只用于末几级长叶片）。
C、 按叶顶形式分：自由叶片、减薄叶片 和带冠（含围带、铆钉头等）叶片。
D、 按工作状态分：动叶片、静叶片（含 喷嘴和导叶）。
E、按工作原理：冲动式和 反动式；
F、按叶片截面形状：等截面和 变截面（扭曲）叶片；
G、按制造工艺：铣制、轧制、 模锻及精密铸造等类型。
5.1.2 叶片的结构
常用动叶片结构形式
叶片按用途可分为动叶片（又称工作叶片， 简称动叶）和静叶片（又称喷嘴叶片、导向 叶片，简称静叶或导叶）两种。
叶片的组成
A、 按用途分：电站汽轮机叶片、工业汽 轮机叶片、燃气轮机叶片、烟气轮机叶片、 鼓风机叶片、大电机风扇叶片、水轮机叶片 和其它（如各类增压器叶片、压缩机叶片、 给水泵叶片等）
B、 按叶根形式分：枞树型（含圆弧、直 线）叶片、叉型叶片（含直叉、台肩叉等）、 T型（外包T型、双T型）叶片、菌型叶片和 其它叶片。
5.2.2 叶片材料的要求
1)良好的常温和高温机械性能 2)良好的抗蚀性 3)良好的减振性 4)一定的耐磨性 5)良好的冷、热加工工艺性能
5.2.3 汽轮机叶片常用材料
1. 叶片常用材料 1) 铬不锈钢 2) 强化型铬不锈钢 3) 低合金珠光体耐热钢 4) 铝合金和钛合金 2. 叶片连接件材料 1) 拉筋材料 2) 围带材料 3) 末叶片和叉形叶根的销钉材料
1 进一步开发利用计算机技术，充分发挥计 算机在工艺工作中的作用
计算机技术的快速发展及广泛应用为企业提 高工作效率及质量、缩短整个生产周期提供了 可靠的保证。
2 完善工艺文件标准化、规范化工作 跟踪国内外先进的工艺技术，进行原有工艺 的持续改进。 为新产品的开发制造提供新工艺、新装备。
第5章 汽轮机叶片制造工艺
5.2 叶片的工作条件及材料要求
5.2.1 叶片的工作条件 5.2.2 叶片材料的要求 5.2.3 汽轮机叶片常用材料
5.2.1 叶片的工作条件
叶片的工作条件很复杂，除因高速旋转和汽 流作用而承受较高的静应力和动应力外，还因 其分别处在过热蒸汽区、两相过渡区（指从过 热蒸汽区过渡到湿蒸汽区）和湿蒸汽区段内工 作而承受高温．高压、腐蚀和冲蚀作用。因此 它的结构、材料和加工、装配质量对汽轮机的 安全经济运行有极大的影响；所以在设计，制 造叶片时，要考虑到叶片既有足够的强度。又 有良好的型线，以提高汽轮机的效率。