第2-11章 葉片制造

1、11.1 11.1 離心式葉片的制造離心式葉片的制造11.2 11.2 軸流式葉片的制造軸流式葉片的制造動(dòng)力機(jī)械中的葉片動(dòng)力機(jī)械中的葉片燃?xì)廨啓C(jī)葉片燃?xì)廨啓C(jī)葉片第第1111章章 葉片的加工葉片的加工 葉片有離心式、軸流式、橫流式與混流葉片有離心式、軸流式、橫流式與混流式等多種型式，離心式葉片多用于離心式等多種型式，離心式葉片多用于離心式風(fēng)機(jī)與離心式壓縮機(jī)，軸流葉片多用式風(fēng)機(jī)與離心式壓縮機(jī)，軸流葉片多用于軸流風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)以及于軸流風(fēng)機(jī)與壓縮機(jī)以及( (氣氣) )汽輪機(jī)，汽輪機(jī)，它們是應(yīng)用最廣泛的兩種葉片的型式。它們是應(yīng)用最廣泛的兩種葉片的型式。離心風(fēng)機(jī)離心風(fēng)機(jī)軸流風(fēng)機(jī)軸流風(fēng)機(jī)左：左：60萬(wàn)千瓦汽

2、輪機(jī)低壓部分葉片萬(wàn)千瓦汽輪機(jī)低壓部分葉片右：右：5-20萬(wàn)千瓦汽輪機(jī)低壓部分葉片萬(wàn)千瓦汽輪機(jī)低壓部分葉片葉片鍛件葉片鍛件2.32.3萬(wàn)萬(wàn)kWkW燃?xì)廨啓C(jī)靜葉片、導(dǎo)葉片燃?xì)廨啓C(jī)靜葉片、導(dǎo)葉片2.32.3萬(wàn)萬(wàn)kWkW燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)葉片、噴嘴燃?xì)廨啓C(jī)動(dòng)葉片、噴嘴( (精鑄精鑄) )( (精鑄精鑄) )11.1 11.1 離心式葉片的制造離心式葉片的制造1.1.離心式葉片結(jié)構(gòu)種類離心式葉片結(jié)構(gòu)種類 離心式風(fēng)機(jī)和離心式壓縮機(jī)的葉片一般離心式風(fēng)機(jī)和離心式壓縮機(jī)的葉片一般有五種型式：榫頭式、貫穿鉚釘式、有五種型式：榫頭式、貫穿鉚釘式、U U型型Z Z型和焊接葉片。型和焊接葉片。11.1 11.1 離心式葉片的制

3、造離心式葉片的制造(1)(1)榫頭式與貫穿鉚釘孔式榫頭式與貫穿鉚釘孔式葉片制造都葉片制造都很復(fù)雜，但氣道平滑無(wú)阻塞，在制冷壓很復(fù)雜，但氣道平滑無(wú)阻塞，在制冷壓縮機(jī)中用得較廣泛。縮機(jī)中用得較廣泛。 (2)U(2)U形或形或Z Z形葉片形葉片都用鋼板熱壓彎成都用鋼板熱壓彎成U U形或形或Z Z形，再用鉚釘與輪盤以及與輪蓋鉚形，再用鉚釘與輪盤以及與輪蓋鉚接；接；U U形形葉片由于制造簡(jiǎn)單，只要很少特葉片由于制造簡(jiǎn)單，只要很少特種設(shè)備，就能滿足加工要求；但如果氣種設(shè)備，就能滿足加工要求；但如果氣道寬度小于道寬度小于2020mmmm或者雙側(cè)進(jìn)氣工作輪，或者雙側(cè)進(jìn)氣工作輪，為了改善氣流和使鉚接葉輪方便，就

4、可為了改善氣流和使鉚接葉輪方便，就可用用Z Z形葉片；當(dāng)葉片高度形葉片；當(dāng)葉片高度77mmmm而葉輪尺寸而葉輪尺寸不大時(shí)，可用榫頭式或貫穿鉚釘孔式。不大時(shí)，可用榫頭式或貫穿鉚釘孔式。11.1 11.1 離心式葉片的制造離心式葉片的制造(3)(3)貫穿鉚釘孔式葉片貫穿鉚釘孔式葉片適合用在通道高適合用在通道高度度1515mmmm的場(chǎng)合，因?yàn)榇藭r(shí)，的場(chǎng)合，因?yàn)榇藭r(shí)，Z Z，U U形葉形葉片的摺邊較困難，片的摺邊較困難，(4)(4)焊接葉片焊接葉片隨著焊接質(zhì)量的提高，也隨著焊接質(zhì)量的提高，也可用焊接葉片，這樣既可縮短機(jī)械加工可用焊接葉片，這樣既可縮短機(jī)械加工工時(shí)；氣道阻塞也小，強(qiáng)度也可增高，工時(shí)；氣道

5、阻塞也小，強(qiáng)度也可增高，特別是高速閉式徑向葉輪，更有采用焊特別是高速閉式徑向葉輪，更有采用焊接葉片的必要，這是目前廣泛運(yùn)用的原接葉片的必要，這是目前廣泛運(yùn)用的原因之一。當(dāng)然，焊接葉片形狀就沒有摺因之一。當(dāng)然，焊接葉片形狀就沒有摺邊必要，上圖可以看出，焊接葉片結(jié)構(gòu)邊必要，上圖可以看出，焊接葉片結(jié)構(gòu)形狀最簡(jiǎn)單。形狀最簡(jiǎn)單。11.1 11.1 離心式葉片的制造離心式葉片的制造2.2.葉片材料葉片材料 葉片一般用低合金鋼的熱軋鋼板制造，對(duì)葉片葉片一般用低合金鋼的熱軋鋼板制造，對(duì)葉片材料的主要要求是：材料的主要要求是：(1)(1)力學(xué)性能高，以便承受工作時(shí)離心力產(chǎn)生的力學(xué)性能高，以便承受工作時(shí)離心力產(chǎn)生

6、的彎曲應(yīng)力。彎曲應(yīng)力。 (2)(2)必須在加熱狀態(tài)下具有很好的塑性，以便模必須在加熱狀態(tài)下具有很好的塑性，以便模壓成形。壓成形。 (3)(3)必須耐磨，以免在與流動(dòng)的工質(zhì)一起存在硬必須耐磨，以免在與流動(dòng)的工質(zhì)一起存在硬質(zhì)微粒的摩擦下產(chǎn)生較大的磨損。質(zhì)微粒的摩擦下產(chǎn)生較大的磨損。 (4)(4)滿足一些其他要求，如耐腐蝕等。滿足一些其他要求，如耐腐蝕等。 (5)(5)材料必須光滑，無(wú)裂縫、剝層、疤痕、夾層材料必須光滑，無(wú)裂縫、剝層、疤痕、夾層及其他影響強(qiáng)度的缺陷。及其他影響強(qiáng)度的缺陷。 11.1 11.1 離心式葉片的制造離心式葉片的制造3.3.葉片制造工藝葉片制造工藝(1)(1)毛坯下毛坯下(

7、(落落) )料料下料即是從鋼板上切割葉片的毛坯，它下料即是從鋼板上切割葉片的毛坯，它是在剪床上按劃線進(jìn)行，而劃線則是按是在剪床上按劃線進(jìn)行，而劃線則是按照毛坯展開的樣板進(jìn)行的。照毛坯展開的樣板進(jìn)行的。(2)(2)葉片的彎曲成形與熱處理葉片的彎曲成形與熱處理葉片的彎曲通常是在熱的狀態(tài)下在專門葉片的彎曲通常是在熱的狀態(tài)下在專門的彎曲模中，利用摩擦壓力機(jī)來(lái)進(jìn)行，的彎曲模中，利用摩擦壓力機(jī)來(lái)進(jìn)行，葉片模壓時(shí)的加熱溫度及其后進(jìn)行的熱葉片模壓時(shí)的加熱溫度及其后進(jìn)行的熱處理見表處理見表11-211-2，11.1 11.1 離心式葉片的制造離心式葉片的制造3.3.葉片制造工藝葉片制造工藝 回火后選取葉片制成試

8、樣，獲取拉伸、沖擊等回火后選取葉片制成試樣，獲取拉伸、沖擊等力學(xué)性能，選取那些硬度最高和最低的葉片，力學(xué)性能，選取那些硬度最高和最低的葉片，占同一次熔煉和同批熱處理葉片總數(shù)的占同一次熔煉和同批熱處理葉片總數(shù)的2 2，但不少于兩個(gè)。試樣沿垂直于熱軋鋼板的方向但不少于兩個(gè)。試樣沿垂直于熱軋鋼板的方向切割。切割。11.1 11.1 離心式葉片的制造離心式葉片的制造3.3.葉片制造工藝葉片制造工藝(3)(3)清理清理 檢驗(yàn)葉片力學(xué)性能之后，清理葉片上檢驗(yàn)葉片力學(xué)性能之后，清理葉片上的氧化鐵屑，這一工序在噴砂機(jī)中進(jìn)行。的氧化鐵屑，這一工序在噴砂機(jī)中進(jìn)行。(4)(4)調(diào)直調(diào)直 模壓后當(dāng)熱處理時(shí)，葉片的尺寸

9、會(huì)發(fā)模壓后當(dāng)熱處理時(shí)，葉片的尺寸會(huì)發(fā)生偏差，有時(shí)很大，因而有些葉片需要重新模生偏差，有時(shí)很大，因而有些葉片需要重新模壓和再度熱處理，但大多數(shù)葉片用手工即可調(diào)壓和再度熱處理，但大多數(shù)葉片用手工即可調(diào)直。調(diào)直了的葉片，應(yīng)檢查葉片尺寸偏差。直。調(diào)直了的葉片，應(yīng)檢查葉片尺寸偏差。(5)(5)葉片進(jìn)、出口的加工葉片進(jìn)、出口的加工葉片進(jìn)、出口的加工是按劃線在銑床上銑切。葉片進(jìn)、出口的加工是按劃線在銑床上銑切。進(jìn)、出口邊的倒角的加工一般是用手工挫削，進(jìn)、出口邊的倒角的加工一般是用手工挫削，或用砂輪磨削，大型葉片也有用銑床銑進(jìn)、出或用砂輪磨削，大型葉片也有用銑床銑進(jìn)、出口的倒角的?？诘牡菇堑摹?1.2 11.

10、2 軸流式葉片的制造軸流式葉片的制造 軸流壓縮機(jī)、汽輪機(jī)的軸流葉片軸流壓縮機(jī)、汽輪機(jī)的軸流葉片: :(1)(1)是一種形狀復(fù)雜、剛度差的精密零件；是一種形狀復(fù)雜、剛度差的精密零件；(2)(2)對(duì)表面完整性要求較高；對(duì)表面完整性要求較高；(3)(3)應(yīng)減少加工變形及表面的殘余應(yīng)力；應(yīng)減少加工變形及表面的殘余應(yīng)力；(4)(4)對(duì)于余量較大的模鍛件毛坯，加工通常要經(jīng)對(duì)于余量較大的模鍛件毛坯，加工通常要經(jīng)過粗、細(xì)與精加工三個(gè)階段；過粗、細(xì)與精加工三個(gè)階段；(5)(5)為了減少切削力及熱的影響，也廣泛應(yīng)用電為了減少切削力及熱的影響，也廣泛應(yīng)用電解加工方法加工葉身。解加工方法加工葉身。 為了便于安裝定位，

11、這種葉片的毛坯預(yù)先制有為了便于安裝定位，這種葉片的毛坯預(yù)先制有工藝凸臺(tái)。加工中在其上鉆、鉸一個(gè)孔做為定工藝凸臺(tái)。加工中在其上鉆、鉸一個(gè)孔做為定位基準(zhǔn)，如圖位基準(zhǔn)，如圖11-211-2所示。加工完成后，葉尖的所示。加工完成后，葉尖的工藝基準(zhǔn)要切去。工藝基準(zhǔn)要切去。11.2 11.2 軸流式葉片的制造軸流式葉片的制造 表表11-311-3中表示一種由模鍛毛坯制成軸流工作葉中表示一種由模鍛毛坯制成軸流工作葉片的加工工藝路線以及各工序所用的定位基準(zhǔn)片的加工工藝路線以及各工序所用的定位基準(zhǔn)面的代號(hào)。面的代號(hào)。11.2 11.2 軸流式葉片的制造軸流式葉片的制造 葉片加工分葉身型面和葉片榫頭加工葉片加工分

12、葉身型面和葉片榫頭加工11.2.1 11.2.1 葉身型面的加工葉身型面的加工1.1.葉身型面的幾何特點(diǎn)葉身型面的幾何特點(diǎn)葉身型面是葉片主要工作表面。葉身型面是葉片主要工作表面。 型面由葉盆與葉背組成，其垂直截面上型面由葉盆與葉背組成，其垂直截面上的形狀稱為葉型。的形狀稱為葉型。一些長(zhǎng)度短小葉片的型面是直紋面。另一些長(zhǎng)度短小葉片的型面是直紋面。另一類直紋面是使葉片的葉盆或葉背逼近一類直紋面是使葉片的葉盆或葉背逼近成為圓錐表面的一部分，如圖成為圓錐表面的一部分，如圖ll-4ll-4所示所示。直紋面的型面便于加工與檢驗(yàn)。直紋面的型面便于加工與檢驗(yàn)。11.2.1 11.2.1 葉身型面的加工葉身型面

13、的加工2.2.葉型的氣動(dòng)設(shè)計(jì)葉型的氣動(dòng)設(shè)計(jì) 長(zhǎng)度較大的葉片為適應(yīng)氣動(dòng)設(shè)計(jì)的要求，沿葉長(zhǎng)度較大的葉片為適應(yīng)氣動(dòng)設(shè)計(jì)的要求，沿葉高的葉型形狀、厚薄與安裝角均不相同。高的葉型形狀、厚薄與安裝角均不相同。 為了保證加工后葉片型面的光順，葉高各截面為了保證加工后葉片型面的光順，葉高各截面上葉盆與葉背的曲線應(yīng)是光順的，同時(shí)各截面上葉盆與葉背的曲線應(yīng)是光順的，同時(shí)各截面之間沿葉高方向也應(yīng)是光順的，為此必須分別之間沿葉高方向也應(yīng)是光順的，為此必須分別對(duì)設(shè)計(jì)給出的曲線上型值點(diǎn)以及對(duì)給出的截面對(duì)設(shè)計(jì)給出的曲線上型值點(diǎn)以及對(duì)給出的截面進(jìn)行加密，這時(shí)就需應(yīng)用各種樣條函數(shù)和曲面進(jìn)行加密，這時(shí)就需應(yīng)用各種樣條函數(shù)和曲面光

14、順的技巧，有時(shí)還必須與葉片的氣動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)光順的技巧，有時(shí)還必須與葉片的氣動(dòng)設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)，通常可用計(jì)算機(jī)輔助幾何造型合起來(lái)，通?？捎糜?jì)算機(jī)輔助幾何造型( (CAGDCAGD) )來(lái)完成。來(lái)完成。11.2.1 11.2.1 葉身型面的加工葉身型面的加工3.3.葉身型面的加工方法葉身型面的加工方法葉身型面的粗、細(xì)加工可以用靠模車或靠模銑葉身型面的粗、細(xì)加工可以用靠模車或靠模銑來(lái)加工。如來(lái)加工。如圖左圖左與與圖右圖右。型面細(xì)、精加工也可。型面細(xì)、精加工也可以用電解加工；成型磨、砂帶磨也可用以精加以用電解加工；成型磨、砂帶磨也可用以精加工型面。最終加工通常用拋光，使表面粗糙度工型面。最終加工通常用拋光，使

15、表面粗糙度為為R Ra a0.40.40.80.8 m m， 型面形狀誤差在型面形狀誤差在 0.1mm0.1mm。通常在。通常在 拋光與精磨工序拋光與精磨工序 中就需要對(duì)型面中就需要對(duì)型面 不斷地檢驗(yàn)以控不斷地檢驗(yàn)以控 制拋光的進(jìn)程。制拋光的進(jìn)程。11.2 11.2 軸流式葉片的制造軸流式葉片的制造11.2.1 11.2.1 葉身型面的加工葉身型面的加工3.3.葉身型面的加工方法葉身型面的加工方法在工作地通常用樣板來(lái)檢驗(yàn)型面。葉片用在工作地通常用樣板來(lái)檢驗(yàn)型面。葉片用榫頭在測(cè)具上定位。榫頭在測(cè)具上定位。 沿葉高截面距離由定沿葉高截面距離由定 距塊確定。用塞尺檢距塊確定。用塞尺檢 查實(shí)際型面上曲

16、線與查實(shí)際型面上曲線與 樣板之間誤差，通常樣板之間誤差，通常 以透光度表示。樣板以透光度表示。樣板 檢驗(yàn)過程如圖檢驗(yàn)過程如圖11-711-7。11.2.2 11.2.2 葉片榫頭的加工葉片榫頭的加工1.1.榫頭粗加工榫頭粗加工 榫頭要經(jīng)過粗、精兩道工序，粗加工用銑，加工榫頭要經(jīng)過粗、精兩道工序，粗加工用銑，加工出榫頭外形。圖右是渦輪工作葉片榫頭銑削。出榫頭外形。圖右是渦輪工作葉片榫頭銑削。 榫頭精加工是加工榫齒，榫頭精加工是加工榫齒， 為了保證均勻接觸以均為了保證均勻接觸以均 勻受力，榫齒尺寸精度勻受力，榫齒尺寸精度 較高，對(duì)形狀位置公差較高，對(duì)形狀位置公差 及表面粗糙度也有嚴(yán)格及表面粗糙度也

17、有嚴(yán)格 要求。榫頭及轉(zhuǎn)接圓弧要求。榫頭及轉(zhuǎn)接圓弧 要求加工到表面粗糙度要求加工到表面粗糙度 R Ra a0.80.8 m m。11.2.2 11.2.2 葉片榫頭的加工葉片榫頭的加工2.2.榫齒精加工榫齒精加工 榫齒精加工可用銑、拉削或磨削。由于耐熱合金榫齒精加工可用銑、拉削或磨削。由于耐熱合金加工性差，用銑削加工松樹型榫頭時(shí)刀具磨削大加工性差，用銑削加工松樹型榫頭時(shí)刀具磨削大，因此進(jìn)給及切削速度都較低，生產(chǎn)率也低。，因此進(jìn)給及切削速度都較低，生產(chǎn)率也低。拉削是通常加工榫齒拉削是通常加工榫齒 方法，可以用臥式或方法，可以用臥式或 側(cè)式拉床來(lái)進(jìn)行。圖側(cè)式拉床來(lái)進(jìn)行。圖 右示出用臥式拉床加右示出用

18、臥式拉床加 工松樹型榫齒的情況。工松樹型榫齒的情況。 這時(shí)，對(duì)拉刀制造材這時(shí)，對(duì)拉刀制造材 料、精度有較高要求。料、精度有較高要求。11.2.2 11.2.2 葉片榫頭的加工葉片榫頭的加工3.3.榫頭加工時(shí)的葉身定位榫頭加工時(shí)的葉身定位(1)(1)點(diǎn)、面定位點(diǎn)、面定位榫頭加工時(shí)要用葉身定位以保榫頭加工時(shí)要用葉身定位以保證葉身與榫頭的相對(duì)位置。由于葉身是空間曲證葉身與榫頭的相對(duì)位置。由于葉身是空間曲面，定位夾緊均比較困難。如果葉身型面在榫面，定位夾緊均比較困難。如果葉身型面在榫頭加工后還要進(jìn)行拋光等工序，則可選用葉身頭加工后還要進(jìn)行拋光等工序，則可選用葉身上幾個(gè)點(diǎn)來(lái)定位夾緊。如圖左和圖右上幾個(gè)點(diǎn)來(lái)定位夾緊。如圖左和圖右11.2.2 11.2.2 葉片榫頭的加工葉片榫頭的加工3.3.榫頭加工時(shí)的葉身定位榫頭加工時(shí)的葉身定位(2)(2)全定位全定位為提高定位的可靠性、避免夾緊