汽轮机叶片的结构特点与数控加工技术研究
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叶 栅 射 出 的 高 速 汽 流 ， 把 蒸 汽 的 动 能 转 换 为 机 械
叶冠 （ 顶 ）等组 成 ，如 图１ 叶 所示 。 １ ）叶 身 ： 叶 身 是 叶 片 的基 本 工 作 部 分 ，又
称 为 叶 身 型面 ，叶 身结 构 复 杂 ，多 为扭 转 自由 曲
能 ，使 转 子旋 转 。叶 片 装于 转 子上 如 图３ 示 。动 所 叶 片 与 汽 轮机 转 子 相连 接 并 随 转 子 一 起 转 动 ，是 将 汽 流 的动 能 转 换 为 有 用 功 的极 其 重 要 的 零 件 ；
汽轮 机 叶 片 的结 构 特 点 与数 控 加 工 技 术 研 究
Ｒｅｓ ｅａｒ ｈｅ ｓ ｒ ｃｈ ｏｎ ｔ ｔ ｕｃｔ ｅ ｆ ｕｒ ｅａｔ ｅｓ ｏｆ ｔ ｂｉ ｅ ａｄｅ ｕｒ ｕｒ ｎ ｂｌ ａｎｄ ＮＣ ａｃｈｉ ｎｇ ｔ ｍ ｎｉ ｅｃｈｎ ｏｇｙ ｏｌ
力 集 中要 小 。常 见 的 叶 片 的 叶根 结 构形 状 如 图７ 所 示 ， 可 以分 为 ：叉 形 （ 叉 ）、阶 梯 叉 （ 强 直 等
度 ） 、 榫 齿 形 、Ｔ形 、菌 形 和 纵 树 形 （ 图 ６ 如 所 示 ）等 。
汽 边 曲线 四条 曲线组 成 ，型线 的结 构 决定 叶 片 的
１ 汽轮机叶片结构特点分析
１１ 汽 轮机 叶片 结构组 成及 其 作用 ．
汽 轮 机 叶 片 按 功 能 作 用 的 不 同 可 分 为 动 叶
图 ２ 静 叶 片
动 叶 片 的 结 构 主 要 由叶 身 （ 叶型 ） 、叶 根 、
片 （ 图 １ 示 ）和静 叶 片 （ 如 所 如图２ 示 ）两种 。 所 动 叶 片 安 装 在 转子 叶轮 或 转 鼓 上 ， 接 受 喷 嘴
面 。如 图４ 示 为叶 片型 面 ，叶身 型面 分 为 内型面 所 （ 内弧 ）、 背 型 面 （ 背弧 ） 、进 汽 边 圆 角 、 或 或 出汽 边 圆 角 、 叶根 圆 角 、叶 冠 圆 角 、拉 筋 等 几个 部 分 ， 如 图 ｌ 示 。 叶 身 型 面 是 由若 干 个 截 面 型 所
工作情 况 ，有 的型面为 弯扭变截 面或等截 面弯扭 曲
面。
■
图３ 叶片 装 于 转 子
图４ 叶 片 型 面
（直叉 ）
（） ｂ 榫齿形
线 拟 合 而 成 的 光 滑 复 杂 曲 面 ， 由 一 组 等 距 或 不 等 距 平 行 截 面 型 线组 成 的 空 间扭 曲面 ，其 中 叶 身部
静叶片 （ 又称 导 叶 ） 与汽 轮 机 静 子 相 连 接 处 于 不
动 状 态 ，作 导 向 叶 片 ， 其 主 要 作 用 是 改 变 汽 流 的
０ 引 言
叶 片 是 汽 轮 机 的 核 心 关 键 零 件 ，是 汽 轮 机 的 心 脏 ，叶 片 加 工 质 量 的好 坏 直 接 影 响到 汽 轮 机 的
汽 轮 机 中 ，处 于 不 同级 的叶 片 因 工 作 条件 不 同 ， 动 叶 片 与 静 叶 片具 有 各不 相 同的 结 构 、尺 寸 及 固
定 方法 。
工 作 效 率 以及 可 靠 性 。随 着 汽 轮 机 设 计 要 求 的 提 高 ，叶 片形 状 复杂 ，叶 片 加 工 要 求 也 越 来 越 高 ，
特 别 是 叶 片型 面 加 工 一 直 是 汽 轮 机 叶 片 生 产 的 瓶 颈 口， 传统 的 叶 片加 工 方 式 加 工 工 艺 原 始 、加 工
陈光 明 ，张旭 阳
ＣＨＥＮ Ｇｕａｎ ｍ ｉ ｇ— ｎｇ． ＺＨＡＮＧ Ｘｕ— ａｎ ｙ ｇ
（ 南京农业大学 工学院 ，南京 ２ ０ ３ ） １ ０ １ 摘 要 ：本文 对汽 轮机 叶片的结 构特点作 了分析 ，介绍 了汽 轮机 叶片ＣＡ ／ ＡＭ技术工作流程 ，分 析了 ＤＣ 汽轮机 叶片的数控加 工工艺 ，探 讨了汽轮机叶片数 控加 工编程技术 。
务ｌ
分 的横截 面 称 为 叶型 ，其 每一 个 横 截 面边 缘 叫 型
线 ， 如 图５ 示 ，一 条 叶 片截 面 型 线 由叶 盆 曲 线 所
（ 弧 ） 、 叶 背 曲 线 （ 弧 ） 、 进 汽 边 曲 线 和 出 内 背
ｌ 化 Ｉ ５
因此 要 求它 与 轮 缘配 合 部 分 要有 足 够 的强 度且 应
手 段 落 后 ，工人 劳 动 负荷 大 ，作 业 环 境 恶 劣 ，生
图 １ 某动 叶 片组 成
产 效 率 很 难提 高 ，加 工 质 量 难 以保 证 。 因此 研 究 汽 轮 机 叶 片 制造 新 技 术 、新 工Hale Waihona Puke Baidu艺 已势 在 必 行 ，本 文 主 要 研 究 汽轮 机 叶 片加 工 的新 的工 艺 方 案 和 加 工 手段 ，探讨 了汽 轮机 叶 片的数 控加 工技 术 。
方 向 ，引 导蒸 汽 进 入 下 一 列 动 叶 片 。不 同功 率 的
收 稿 日 期 ：２ １－０ － ３ ０ １ ２ ２ 作 吉 简 介 ：陈 光 明 （ ９ ７一） ， 男 ，江 苏 泰 兴 人 ，副 教 授 ，硕 士 生 导 师 ，研 究 方 向 为 先 进 制 造 技 术 、 数控 技 术 、模 具 设 １６ 计 与制 造 、计 算 机 辅 助 设 计 和 机 器 人学 基 础 等 。 第３卷 ３ 第９ 期 ２ １ — （ ） ［３ ０１ ９上 ９１
关键 词 ： 汽轮机叶 片 ；数控加 工工艺 ； 数控编程
中 图 分 类 号 ：Ｔ ２ ３ ３ Ｋ ６ ． 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ — １４ ２ １ ） （ ） ０ ３ ５ ９ ０ （ ０ １ ９ 上 一０ ９ ０ ０ ３
Ｄ ｉ１ ．９ ｃ Ｊｉｓ ． ０９ ０ ．０ １ ９ 上 ） ３ ｏ ： ３ ６Ｉ ． ｎ １ ０ － １４ ２ １ ．（ ．０ ０ ／ ｓ ３
叶冠 （ 顶 ）等组 成 ，如 图１ 叶 所示 。 １ ）叶 身 ： 叶 身 是 叶 片 的基 本 工 作 部 分 ，又
称 为 叶 身 型面 ，叶 身结 构 复 杂 ，多 为扭 转 自由 曲
能 ，使 转 子旋 转 。叶 片 装于 转 子上 如 图３ 示 。动 所 叶 片 与 汽 轮机 转 子 相连 接 并 随 转 子 一 起 转 动 ，是 将 汽 流 的动 能 转 换 为 有 用 功 的极 其 重 要 的 零 件 ；
汽轮 机 叶 片 的结 构 特 点 与数 控 加 工 技 术 研 究
Ｒｅｓ ｅａｒ ｈｅ ｓ ｒ ｃｈ ｏｎ ｔ ｔ ｕｃｔ ｅ ｆ ｕｒ ｅａｔ ｅｓ ｏｆ ｔ ｂｉ ｅ ａｄｅ ｕｒ ｕｒ ｎ ｂｌ ａｎｄ ＮＣ ａｃｈｉ ｎｇ ｔ ｍ ｎｉ ｅｃｈｎ ｏｇｙ ｏｌ
力 集 中要 小 。常 见 的 叶 片 的 叶根 结 构形 状 如 图７ 所 示 ， 可 以分 为 ：叉 形 （ 叉 ）、阶 梯 叉 （ 强 直 等
度 ） 、 榫 齿 形 、Ｔ形 、菌 形 和 纵 树 形 （ 图 ６ 如 所 示 ）等 。
汽 边 曲线 四条 曲线组 成 ，型线 的结 构 决定 叶 片 的
１ 汽轮机叶片结构特点分析
１１ 汽 轮机 叶片 结构组 成及 其 作用 ．
汽 轮 机 叶 片 按 功 能 作 用 的 不 同 可 分 为 动 叶
图 ２ 静 叶 片
动 叶 片 的 结 构 主 要 由叶 身 （ 叶型 ） 、叶 根 、
片 （ 图 １ 示 ）和静 叶 片 （ 如 所 如图２ 示 ）两种 。 所 动 叶 片 安 装 在 转子 叶轮 或 转 鼓 上 ， 接 受 喷 嘴
面 。如 图４ 示 为叶 片型 面 ，叶身 型面 分 为 内型面 所 （ 内弧 ）、 背 型 面 （ 背弧 ） 、进 汽 边 圆 角 、 或 或 出汽 边 圆 角 、 叶根 圆 角 、叶 冠 圆 角 、拉 筋 等 几个 部 分 ， 如 图 ｌ 示 。 叶 身 型 面 是 由若 干 个 截 面 型 所
工作情 况 ，有 的型面为 弯扭变截 面或等截 面弯扭 曲
面。
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图３ 叶片 装 于 转 子
图４ 叶 片 型 面
（直叉 ）
（） ｂ 榫齿形
线 拟 合 而 成 的 光 滑 复 杂 曲 面 ， 由 一 组 等 距 或 不 等 距 平 行 截 面 型 线组 成 的 空 间扭 曲面 ，其 中 叶 身部
静叶片 （ 又称 导 叶 ） 与汽 轮 机 静 子 相 连 接 处 于 不
动 状 态 ，作 导 向 叶 片 ， 其 主 要 作 用 是 改 变 汽 流 的
０ 引 言
叶 片 是 汽 轮 机 的 核 心 关 键 零 件 ，是 汽 轮 机 的 心 脏 ，叶 片 加 工 质 量 的好 坏 直 接 影 响到 汽 轮 机 的
汽 轮 机 中 ，处 于 不 同级 的叶 片 因 工 作 条件 不 同 ， 动 叶 片 与 静 叶 片具 有 各不 相 同的 结 构 、尺 寸 及 固
定 方法 。
工 作 效 率 以及 可 靠 性 。随 着 汽 轮 机 设 计 要 求 的 提 高 ，叶 片形 状 复杂 ，叶 片 加 工 要 求 也 越 来 越 高 ，
特 别 是 叶 片型 面 加 工 一 直 是 汽 轮 机 叶 片 生 产 的 瓶 颈 口， 传统 的 叶 片加 工 方 式 加 工 工 艺 原 始 、加 工
陈光 明 ，张旭 阳
ＣＨＥＮ Ｇｕａｎ ｍ ｉ ｇ— ｎｇ． ＺＨＡＮＧ Ｘｕ— ａｎ ｙ ｇ
（ 南京农业大学 工学院 ，南京 ２ ０ ３ ） １ ０ １ 摘 要 ：本文 对汽 轮机 叶片的结 构特点作 了分析 ，介绍 了汽 轮机 叶片ＣＡ ／ ＡＭ技术工作流程 ，分 析了 ＤＣ 汽轮机 叶片的数控加 工工艺 ，探 讨了汽轮机叶片数 控加 工编程技术 。
务ｌ
分 的横截 面 称 为 叶型 ，其 每一 个 横 截 面边 缘 叫 型
线 ， 如 图５ 示 ，一 条 叶 片截 面 型 线 由叶 盆 曲 线 所
（ 弧 ） 、 叶 背 曲 线 （ 弧 ） 、 进 汽 边 曲 线 和 出 内 背
ｌ 化 Ｉ ５
因此 要 求它 与 轮 缘配 合 部 分 要有 足 够 的强 度且 应
手 段 落 后 ，工人 劳 动 负荷 大 ，作 业 环 境 恶 劣 ，生
图 １ 某动 叶 片组 成
产 效 率 很 难提 高 ，加 工 质 量 难 以保 证 。 因此 研 究 汽 轮 机 叶 片 制造 新 技 术 、新 工Hale Waihona Puke Baidu艺 已势 在 必 行 ，本 文 主 要 研 究 汽轮 机 叶 片加 工 的新 的工 艺 方 案 和 加 工 手段 ，探讨 了汽 轮机 叶 片的数 控加 工技 术 。
方 向 ，引 导蒸 汽 进 入 下 一 列 动 叶 片 。不 同功 率 的
收 稿 日 期 ：２ １－０ － ３ ０ １ ２ ２ 作 吉 简 介 ：陈 光 明 （ ９ ７一） ， 男 ，江 苏 泰 兴 人 ，副 教 授 ，硕 士 生 导 师 ，研 究 方 向 为 先 进 制 造 技 术 、 数控 技 术 、模 具 设 １６ 计 与制 造 、计 算 机 辅 助 设 计 和 机 器 人学 基 础 等 。 第３卷 ３ 第９ 期 ２ １ — （ ） ［３ ０１ ９上 ９１
关键 词 ： 汽轮机叶 片 ；数控加 工工艺 ； 数控编程
中 图 分 类 号 ：Ｔ ２ ３ ３ Ｋ ６ ． 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１ ０ — １４ ２ １ ） （ ） ０ ３ ５ ９ ０ （ ０ １ ９ 上 一０ ９ ０ ０ ３
Ｄ ｉ１ ．９ ｃ Ｊｉｓ ． ０９ ０ ．０ １ ９ 上 ） ３ ｏ ： ３ ６Ｉ ． ｎ １ ０ － １４ ２ １ ．（ ．０ ０ ／ ｓ ３