发动机叶片的制造与应用(毕业设计论文).doc

摘要摘要 题题 目目 D350B 中压 7 级动叶片的加工工 艺分析及编程 C C C Z Z Z I I I L L L I I I 毕业设计毕业设计( (论文论文) )说明书说明书 在一些重工业中，比如燃气发电、核电、航空工业中，汽轮机的使用是很普遍的，而叶片就是 蒸汽机的“心脏” 。叶片一般分为动叶片、静叶片和导叶片。本课题介绍了 D350B 中压 7 级动叶片 的基本结构与功用，详细地讲述了 D350B 中压 7 级动叶片的机械加工工艺过程，制订了加工工艺卡 片；针对叶片的特殊结构及加工工艺，结合公司的设备情况，进行数控加工和编程，满足了该工序 的加工精度，大大的缩短了生产实际需求，提高了生产效率，满足了大批量生产需要。 叶片的加工工序十分复杂，主要有：铣两侧面、磨两侧面、铣另两侧面、磨另两侧面、铣两端 面、铣进汽侧斜度、铣出汽侧斜度、铣出汽侧收缩度、精铣叶根进汽侧，粗铣背径向面、精铣背径 向面、粗铣内径向面、半精铣内径向面、铣叶冠两侧面、仿形内背弧汽导型线、精加工内背弧汽导 型线、精抛内背弧汽导型线、磨内径向面、铣叶根径向面出汽侧倒角、铣叶冠背倒角、铣叶冠阻尼 孔、线切割叶根、铣叶冠围带缺口、钳工修圆等二十多道工序，绝大多道工序采用普通机床进行加 工，本文针对加工难度较高的内背弧和圆角部分进行数控加工，编程采用自动编程方式，设备采用 五轴联动加工中心。 关键词：关键词：汽轮机；动叶片；加工工艺；工序；内背弧；数控加工；编程 毕业论文（设计）原创性声明毕业论文（设计）原创性声明 本人所呈交的本人所呈交的毕业论毕业论文（文（设计设计）是我在）是我在导师导师的指的指导导下下进进行的研究工作及取得的研行的研究工作及取得的研 究成果。据我所知，除文中已究成果。据我所知，除文中已经经注明引用的内容外，本注明引用的内容外，本论论文（文（设计设计）不包含其他个人已）不包含其他个人已经经 发发表或撰写表或撰写过过的研究成果。的研究成果。对对本本论论文（文（设计设计）的研究做出重要）的研究做出重要贡贡献的个人和集体，均已在献的个人和集体，均已在 文中作了明确文中作了明确说说明并表示明并表示谢谢意。意。 作者作者签签名：名： 日期：日期： 毕业论文（设计）授权使用说明毕业论文（设计）授权使用说明 本本论论文（文（设计设计）作者完全了解）作者完全了解*学院有关保留、使用学院有关保留、使用毕业论毕业论文（文（设计设计）的）的规规 定，学校有定，学校有权权保留保留论论文（文（设计设计）并向相关部）并向相关部门门送交送交论论文（文（设计设计）的）的电电子版和子版和纸纸 质质版。有版。有权权将将论论文（文（设计设计）用于非）用于非赢赢利目的的少量复制并允利目的的少量复制并允许论许论文（文（设计设计） ）进进 入学校入学校图书馆图书馆被被查阅查阅。学校可以公布。学校可以公布论论文（文（设计设计）的全部或部分内容。保密的）的全部或部分内容。保密的 论论文（文（设计设计）在解密后适用本）在解密后适用本规规定。定。 作者作者签签名：名： 指指导导教教师签师签名：名： 日期：日期： 日期：日期： 注 意 事 项 1.设计（论文）的内容包括： 1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作） 2）原创性声明 3）中文摘要（300 字左右） 、关键词 4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入） 6）论文主体部分：引言（或绪论） 、正文、结论 7）参考文献 8）致谢 9）附录（对论文支持必要时） 2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于 1 万字（不包括图纸、程序清单等） ，文科 类论文正文字数不少于 1.2 万字。 3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件） 。 4.文字、图表要求： 1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人 代写 2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家 技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画 3）毕业论文须用 A4 单面打印，论文 50 页以上的双面打印 4）图表应绘制于无格子的页面上 5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档 5.装订顺序 1）设计（论文） 2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订 3）其它 目目 录录 前言 4 第一章 D350 中压 7 级动叶片的加工工艺分析过程. .5 1、产品介绍、生产类型及毛坯的选用. 5 2、设备和刀具的选用. . 6 3、夹具的选用 . .6 4、零件工艺的分析 8 5、加工工艺的制定 .8 5.1 加工方案制定. .8 5.2 加工工艺安排 .10 5.3 加工工序分析过程及工序卡的填写 11 第二章 叶片内背弧和圆角部分的数控加工 32 1、D350B 型 7 级动叶片的建模 .32 2、D350B7 级动叶内背弧的曲面加工程序的编制. .32 小结. . .35 致谢 . . 36 参考文献. . 37 附录 A 叶片内背弧加工程序单 .37 前言前言 汽轮机是将蒸汽的能量转换成为机械功的旋转式动力机械。又称蒸汽透平。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。 汽轮机通常在高温高压及高转速的条件下工作，是一种较为精密的重型机械，一 般须与锅炉（或其他蒸汽发生器） 、发电机(或其他被驱动机械)以及凝汽器、加热器、 泵等组成成套设备，一起协调配合工作。 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。 汽轮机在社会经济的各部门中都有广泛的应用。汽轮机种类很多，并有不同的分 类方法。汽轮机的蒸汽从进口膨胀到出口，单位质量蒸汽的容积增大几百倍，甚至上 千倍，因此各级叶片高度必须逐级加长。大功率凝汽式汽轮机所需的排汽面积很大， 末级叶片须做得很长。 汽轮机装置的热经济性用汽轮机热耗率或热效率表示。汽轮机热耗率是每输出单 位机械功所消耗的蒸汽热量，热效率是输出机械功与所耗蒸汽热量之比。对于整个电 站，还需考虑锅炉效率和厂内用电。因此，电站热耗率比单独汽轮机的热耗率高，电 站热效率比单独汽轮机的热效率低。 大型汽轮机组的研制是汽轮机未来发展的一个重要方向，这其中研制更长的末级 叶片，是进一步发展大型汽轮机的一个关键；研究提高热效率是汽轮机发展的另一方 向，采用更高蒸汽参数和二次再热，研制调峰机组，推广供热汽轮机 的应用则是这方 面发展的重要趋势。 第一章第一章 D350D350 中压中压 7 7 级动叶片的加工工艺分析过程级动叶片的加工工艺分析过程 1 1、产品介绍、生产类型及毛坯的选用、产品介绍、生产类型及毛坯的选用 D350B 型 7 级动叶片的立体图如下图所示（图纸尺寸以点坐标形式标注，由于页数 达 60 多页，在此不作说明） 。本叶片分为叶冠、叶根、内背弧三个部分。因为在实际 使用过程中，在同一台汽轮机上，会使用大量的叶片，所以零件的加工模式为大批大 量。叶片表面所受应力较高，所以加工本叶片采用锻件作为加工本叶片的毛坯。由于 工厂规模较小，而大型五轴联动双驱式叶片加工中心和大型五轴联动车铣复合加工中 心无法装配，所以无法对本叶片一次加工成型，故采用多工序加工的方法，即对毛坯 余量大的地方在普通机床(铣床、磨床）进行粗加工，然后再用中型五轴联动加工中心 对叶片内背弧部分进行精加工。 2 2、设备和刀具的选用、设备和刀具的选用 在零件加工过程中多采用普通卧式铣床和平面磨床。尤其是在粗铣面及半精铣的 过程中采用普通卧式铣床加工，刀具采用立铣刀和嵌入式高速钢平面铣刀。精加工面 的时候采用平面磨床加工。在内背弧加工过程中，采用仿形铣床和五轴联动加工中心。 在仿形过程中，铣内弧时使用球形铣刀，铣背弧使用立铣刀。使用五轴加工中心进行 精加工时，使用刀片式硬质合金玉米铣刀进行内背弧型线的粗铣，使用刀片式硬质合 金圆角刀进行精铣，最后使用刀片式硬质合金球头铣刀进行圆角加工。然后再用抛光 机进行抛光。在加工叶根时采用线切割机床。 （机床设备和刀具的选用详细参见机械加机械加 工工艺过程卡工工艺过程卡，具体规格参见每道工序卡工序卡） 3 3、夹具的选用、夹具的选用 D350BD350B 型型 7 7 级动叶片的立体图级动叶片的立体图 在叶片加工过程中，很多工序中都要应用到夹具。其中在铣面的过程中，多采用 机用台虎钳作为夹具。在五轴加工中心的加工过程中，采用专用夹具进行装夹(见下图 所示)。 夹具三视图夹具三视图 夹具立体图夹具立体图 4 4、加工工艺的分析、加工工艺的分析 该叶片由于工艺较为复杂，所以采用多道工序，包括，铣平面，磨平面，抛光等 等。因为余量较大，精度较高，所以对同一平面的加工采用了从粗加工-半精加工-精 夹具俯视图夹具俯视图 夹具主视图夹具主视图 夹具侧视图夹具侧视图 加工的过程。 5 5、加工工艺的制定、加工工艺的制定 5.15.1 加工方案的确定加工方案的确定 因为余量较大，且要多处铣面，所以粗加工多用普通卧式铣床进行平面的铣削， 做内背弧时，因为余量较大，所以粗加工采用仿形铣床进行；精度较高，精加工采用 四轴数控铣床或者五轴加工中心来做，因为要保证成品表面的光滑整洁，所以精加工 完成后要进行抛光操作。 5.25.2 加工工艺的安排加工工艺的安排 加工工艺过程具体参见下列工艺过程卡： 机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡 产品型号D350B零件图号D350B-2020007A001 常州轻工职业技术学院常州轻工职业技术学院机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡 产品名称汽轮机动叶片零件名称中压 7 级动叶片 材料牌号2Cr12NiMoWV毛坯种类锻件毛坯外形尺寸316mm*128mm*99.5备注 工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时 5 铣两侧面机加工车间双柱铣床机用台虎钳1 10 磨两侧面机加工车间平面磨床永磁吸盘1 15 铣另两侧面机加工车间双柱铣床螺柱 压板1 20 磨另两侧面机加工车间平面磨床永磁吸盘1 25 铣两端机加工车间普通卧式铣床机用台虎钳1 30 铣进汽侧斜度机加工车间普通卧式铣床机用台虎钳1 35 铣出汽侧收缩度数控车间数控铣床螺柱 压板2 40 铣出汽侧收缩度连接处机加工车间普通卧式铣床机用台虎钳1 43 铣叶根进汽侧数控车间数控铣床专用夹具2 45 粗铣背径向面机加工车间普通卧式铣床机用台虎钳1 50 精铣背径向面机加工车间普通立式铣床机用台虎钳1 55 粗铣内径向面机加工车间普通卧式铣床机用台虎钳1 60 半精铣内径向面机加工车间普通卧式铣床机用台虎钳1 65 铣叶冠两侧机加工车间普通卧式铣床机用台虎钳1 70 仿型内弧圆弧圆角精铣汽导型线及圆角数控车间 XKH800 型五轴 加工中心 专用夹具30 75 精抛内背弧型线及圆角精抛汽导型线及圆角抛光车间抛光机1 80 磨内径向面机加工车间平面磨床永磁吸盘1 85 铣叶根背径向出汽侧倒角机加工车间 普通卧式铣床 普通卧式铣床 机用台虎钳2 90 铣叶冠背倒角机加工车间普通卧式铣床机用台虎钳1 95 铣叶冠背阻尼孔机加工车间普通立式铣床机用台虎钳1 100 线切割标准片叶根机加工车间线切割螺柱 压板20 105 铣叶冠围带缺口机加工车间普通卧式铣床机用台虎钳1 110 钳工修圆机加工车间钳工1 编制陈朝阳审核批准 5.35.3 加工工序分析过程及工序卡的填写加工工序分析过程及工序卡的填写 本零件的加工十分复杂，有二十三道工序，具体加工工序分析如下： (1)铣两侧面铣两侧面 本工序就是对叶片的两个侧面进行粗加工，因为加工面积较大，所以用卧式铣床 进行铣削。加工毛坯时，将将要加工的一面正对主轴，并与主轴垂直。此时应保证垫 板与工作台面平行，且在垫板各面有定位螺钉，以保证工件切削的精度及平行度。然 后用压板，螺柱固定工件并压紧，拧紧螺母。刀具采用直径为 150mm 的端面铣刀，材 质为高速钢。加工时主轴转速保持在 250300r/min，进给率保持在 F200 左右。将其 中一个面加工完成后就按照图纸上的尺寸要求继续完成与此相对的另一个面，在装夹 是要注意基准面要靠到定位螺丝上。在操作过程中要注意尺寸，要不定时的用游标卡 尺检查尺寸。 （工序卡见下图） （2）磨两侧面磨两侧面： 这个步骤就是对上次加工的精加工过程，先将已经加工过的一个面放在永磁吸盘 上（永磁吸盘固定在平面磨床工作台面上） ，扭动开关，使工件固定在吸盘上，启动磨 床，调整好高度对另一个已加工面进行磨削操作，直至整个面都平整光滑，没有凹点。 在加工另一个面时，要先对没有精加工的一个面进行试磨，然后测量尺寸，然后再调 整磨床上的旋钮，以保证切削精度。在完成本道工序的过程中要及时清洁永磁吸盘表 面，否则就不能保证工件的切削精度和平面度，而且会留有压痕。在调整磨床高度的 过程中，每次向上移动的距离不能超过 0.03mm。在操作过程中要注意尺寸，要不定时 的用游标卡尺检查尺寸。 （工序卡见下图） （3）铣另两侧面铣另两侧面： 本工序和前面的工序 5 一样，就是对工件的前后两个面进行粗加工的过程。在操 作过程中要注意尺寸，要不定时的用游标卡尺检查尺寸。 （工序卡见下图） （4）磨另两侧面磨另两侧面： 本工序和前面的工序 10 一样，就是对工件的前后两个面进行精加工的过程。操作 过程中要注意轻拿轻放，不要让工件表面留有压痕。在操作过程中要注意尺寸，要不 定时的用游标卡尺检查尺寸。做的过程中要保证垂直度公差小于 0.03mm。 （工序卡见下 图） （5）铣两端面铣两端面： 对工件的两个端面进行铣削，铣至工件长度为 316.2mm，公差为上差 0.1mm。而且 要保证垂直度。 （工序卡见下图） (6)铣进汽侧斜度铣进汽侧斜度： 本工序是对叶片进汽侧余量进行铣削的过程。夹具用机用台虎钳，然后在下面垫 上带角度的垫块（作为专用夹具） 。操作时主轴转速 300r/min，进给速度为 F150。做 完后要用高度尺测量每个级别的高度。还要注意刀具的磨损度。 （工序卡见下图） （7）铣出汽侧收缩度铣出汽侧收缩度： 本工序和工序 25 内容基本一样，但是因为工艺方面要求更为严格，且尺寸要求更 精准一些，所以本工序采用数控铣削。在进行铣削过程中，先用 20mm 的高速钢立铣 刀进行粗加工。然后再用 10mm 的硬质合金刀具进行精加工操作。 （工序卡见下图） （8）铣出汽侧收缩度连接处铣出汽侧收缩度连接处： 本工序是对叶片内背弧与叶冠连接部分的铣削。机床采用普通卧式铣床，夹具采 用螺柱和压板，使主轴垂直于两个端面，然后用直径为 150mm 的成型刀具，对叶片进 行铣削，刀具有 8 个刀刃，刀刃与主轴的角度为 30°。加工完成后，要用样板（专用 量具：D350B-202007A-5）测量工件，看尺寸是否一致，然后再调整相应的距离。刀具 转速为 200r/min,进给速率为 F100。 （工序卡见下图） （9）精铣叶根进汽侧精铣叶根进汽侧： 本工序是对叶根部分进汽侧进行精加工的过程，因精度要求较高，所以采用数控 铣削，先用 15mm 的高速钢立铣刀进行粗铣去余量操作，然后用 10mm 的硬质合金 立铣刀进行精加工。夹具采用螺柱和压板、定位螺钉采用六点定位原则将工件固定在 工作台面上。固定时必须要让叶片的加工面位于 YZ 平面上，然后手动输入程序，进行 调试操作。做完后要对已加工部分进行测量。采用量程为 125mm150mm 的千分尺对宽 度进行测量，务必要使公差保持在图纸要求范围之内，最好做到中差。采用量程为 0- 200mm 的游标卡尺，对已加工部分的长度进行测量。测量完成以后，如果有误差，就必 须进行尺寸偏置操作。然后再加工，反复调试，直到尺寸达到要求为止。调试完成后 就是批量生产了。在操作过程中要注意，不要有碰伤、压伤等问题。 （工序卡见下图） (10)粗铣背径向面粗铣背径向面： 因为叶片背径向面与中心线存在角度，所以必须对叶片背径向面进行铣削。采用 普通卧式铣床，夹具采用机用台虎钳和带角度（锥角为 K=4.24/100）的垫块，然后开 始铣削调试，调试时要注意叶根的厚度，以及有无标准片和末叶片的区分，两者要分 开铣削。测量时采用正弦规测量，将正弦规放在在测量台上，在正弦规的一个脚下方 垫固定高度的量块，使正弦规的测量面与水平面所成角度为 K=4.24/100。然后将叶片 下底面放在正弦规测量面上。然后用百分表对背径向面进行测量，看背径向面是否平 行于测量台的测量面。然后再在机床上进行尺寸调整。注意标准片与末叶片在厚度上 的差距。 （工序卡见下图） (11)精铣背径向面精铣背径向面： 本工序就是对工序 45 的精加工过程。采用普通立式铣床铣削，刀具采用直径为 250mm 的端面铣刀。夹具采用机用台虎钳和带角度垫板。测量方法和工序 45 测量方法 一样。机床主轴转速为 250r/min，进给速率 F180。铣削时要注意，不要使加工面留有 压伤。还要用直角尺测量加工后的背径向面，是否与前后两面垂直。 （工序卡见下图） (12)粗铣内径向面粗铣内径向面： 本工序是对叶片内径向面进行粗加工的过程。采用普通卧式铣床进行铣削。夹具 采用机用台虎钳和带角度（锥角为 K=8.48/100）的垫块，然后开始铣削调试，调试时 要注意叶根的厚度，以及有无标准片和末叶片的区分，两者要分开铣削。测量时采用 正弦规测量，将正弦规放在在测量台上，在正弦规的一个脚下方垫固定高度的量块， 使正弦规的测量面与水平面所成角度为 K=8.48/100。然后将叶片下底面放在正弦规测 量面上。然后用百分表对背径向面进行测量，看背径向面是否平行于测量台的测量面。 然后再在机床上进行尺寸调整。注意标准片与末叶片在厚度上的差距。还要用和游标 卡尺测量主轴方向的铣削深度。用高度尺测量铣削后叶冠和叶根的厚度，然后再在机 床上做相对应的调整。因为余量较大，所以要经常注意刀具的磨损情况，和尺寸的变 化。 （工序卡见下图） (13)半精铣内径向面半精铣内径向面： 本工序是对叶片内径向面进行半精加工的过程。采用普通卧式铣床进行铣削。夹 具采用机用台虎钳和带角度（锥角为 K=8.48/100）的垫块，然后开始铣削调试，调试 时要注意叶根的厚度，以及有无标准片和末叶片的区分，两者要分开铣削。测量时采 用正弦规测量，将正弦规放在在测量台上，在正弦规的一个脚下方垫固定高度的量块， 使正弦规的测量面与水平面所成角度为 K=8.48/100。然后将叶片下底面放在正弦规测 量面上。然后用百分表对背径向面进行测量，看背径向面是否平行于测量台的测量面。 然后再在机床上进行尺寸调整。注意标准片与末叶片在厚度上的差距。还要用和游标 卡尺测量主轴方向的铣削深度。用高度尺测量铣削后叶冠和叶根的厚度，然后再在机 床上做相对应的调整。因为余量较大，所以要经常注意刀具的磨损情况，和尺寸的变 化。还要注意标准片、加厚片和末叶片的尺寸区别。 （工序卡见下图） （14）铣叶冠两侧铣叶冠两侧： 本工序是对叶冠部分的两个侧面进行铣削。本工序由两个工步组成，先铣出汽侧， 再铣进汽侧。采用普通卧式铣床铣削。夹具采用螺柱和压板进行固定，然后开始铣削。 刀具采用 20mm 的高速钢立铣刀，转速为 300r/min,进给速率为 F200。做完后要对工 件进行测量，将已加工的叶片出汽侧放在测量台上，用 15mm、4mm、1.55mm 的量块叠 起。垫在叶冠部分出汽侧已加工的面下，然后用百分表测量叶冠进汽侧以加工面和测 量面的平行度，然后用千分尺测量本工序中被加工的两个面的距离是否准确。然后再 用直角尺测量已加工面和背径向面的垂直度。测完后对机床进行误差调试。然后再进 行铣削，再测量，必须要让工件尺寸达到要求为止。 （工序卡见下图） （15）仿形内背弧型线及圆角仿形内背弧型线及圆角： 因为叶片余量很大，所以本工序在实际铣削过程中分两个步骤来完成。先对叶片 内背弧进行仿形加工，也就是去余量的过程，然后再用五轴加工中心对内背弧型线及 元角进行数控精加工（数控加工分析见后面章节） 。在仿形加工过程中，采用仿形铣床 （上海申江 ZF3-3D55B 型三坐标自动仿形铣床）进行加工时，要先在加工前用加工中 心做一个粗加工叶片用做模具。然后，将模具放在仿形铣床上，在仿形仪上安装与刀 具直径相同的仿形头，然后对刀，将刀头与仿形仪对应到叶片的相应位置，再进行铣 削，主轴转速 250r/min,进给速率 F150。铣削完成后进行测量。量具采用专用的样板 （DN.85-EDC 转大 2 度，D350B-202007A-1,D350B-202 07A-2,D350B-202007A-3,D350B- 202007A-3 出汽侧，D350B-20200 7A-3 进汽侧） ，测量内背弧型线及圆角是否合乎尺寸 要求。然后再用百分表测量一下内背弧的高度，看余量是大还是小。接着根据尺寸偏 差在机床上作出相应调整。然后再调试，测量。直至达到要求为止。当仿形操作完成 后，就要对汽导型线及元角进行精加工。因为叶片内背弧曲面较为复杂，所以采用五 轴叶片加工中心（北京机电院 XKH800 型五轴联动式叶片加工中心）进行铣削。在加工 中心上加工时，夹具采用专用夹具（见前面夹具的选用） ，先把夹具固定在叶片的叶冠 上，注意一定要使叶冠与夹具贴合紧密，然后将叶根至于 A 轴上，将叶冠一端夹具的 锥形孔对准 A 轴另一端的顶尖。然后压紧紧固螺栓，装夹就完成了。因为仿形加工不 能将叶片所需加工的所有部位都完全加工，所以加工后的叶片有些部位余量还是很大， 所以先用 32mm 的三刃玉米铣刀（刀片采用三菱 SCMT09T304 US735）进行粗加工，主 轴转速 3000r/min，进给速率 F300，然后用 25mm 的圆角铣刀（刀片 RPMT 10T3MOE- JSVP 15TF）进行内背弧型线的半精加工，主轴转速 3000r/min,进给速率 F2000,最后 用 20mm 的球头铣刀进行元角的精加工,主轴转速 3000r/min,进给速率 F1500。然后 进行测量。量具采用专用的样板（DN.85-EDC 转大 2 度，D350B-202007A -1,D350B- 2020 07A-2,D35 0B-202007A-3,D350B-202007A-3 出汽侧，D350B-20200 7A-3 进汽侧） ， 测量内背弧型线及圆角是否合乎尺寸要求。然后再用百分表测量一下内背弧的高度， 看是否与图纸上的尺寸要求一样。尤其在测量内背弧型线时，使用样板的时候，先用 高度划线尺按照图纸上的尺寸在叶片上划好线，然后用样板在各个级别进行测量，注 意每个级别样板的漏光度。 （工序卡见下图） (16)精抛内背弧型线及圆角精抛内背弧型线及圆角: : 用抛光机对精加工后的内背弧型线及圆角进行抛光增加叶片表面光洁度。试抛后 要用内背弧样板对型线进行测量。 （工序卡见下图） （17）磨内径向面磨内径向面： 用螺栓和压板将叶片（内径向面朝下）固定在垫板（锥角为 K=8.48/100）上，然 后将垫板吸附在平面磨床的永磁吸盘上。在加工工之前先把尺寸量一下，计算所要磨 削的厚度，然后开始加工。磨削完成后进行测量，测量时采用正弦规测量，将正弦规 放在在测量台上，在正弦规的一个脚下方垫固定高度的量块，使正弦规的测量面与水 平面所成角度为 K=8.48/100。然后将叶片下底面放在正弦规测量面上。然后用百分表 对内径向面进行测量，看内径向面是否平行于测量台的测量面。然后再在机床上进行 尺寸调整。注意标准片与末叶片在厚度上的差距。还要注意平行度。 （工序卡见下图） (18)(18)铣叶根径向面出汽侧倒角铣叶根径向面出汽侧倒角： 本工序可分为两个工步。先用普通立式铣床铣内径向面叶根倒角，然后用卧式铣 床铣背径向面叶根倒角。测量时要用专用量具（D350B-202007A-6,D350B-2020 07A- 7）进行测量。注意刀具的磨损度和工件的尺寸变化。 （工序卡见下图） （19）铣叶冠内背倒角铣叶冠内背倒角： 用普通卧式铣床进行铣削，因为背径向面与中心线有夹角，所以要在工件下方放 一个垫块，使叶片中心线和主轴平行。然后开始铣削。主轴转速 300r/min。测量时， 用专用量具（D350B-202007A-8,D350B-202007A-9）进行测量。测量时必须要让样板与 径向面接触。 （工序卡见下图） （20）铣叶冠背阻尼孔铣叶冠背阻尼孔： 用立式万能铣床进行铣削。将主轴旋转 45°。将主轴降至所需高度，然后用压板 和螺柱将叶片固定在工作台面上，然后开始铣削，刀具采用 5mm 的高速钢刀具。装 夹时可以在压板下面垫一张铜片防止出现压伤，碰伤。 （工序卡见下图） （21）线切割标准片叶根线切割标准片叶根： 在线切割机床上对叶根进行线切割操作。目的是将成品叶片能够固定在叶轮上， 且线切割后形成的卡口要与叶轮卡口一致。 （工序卡见下图） （22）铣叶冠围带缺口铣叶冠围带缺口： 本工序对叶冠围带进行铣削。本工序可分为两个工步。先用普通卧式铣床对其中 带有 99°的一边进行铣削，采用带有 99°的成型铣刀进行铣削，主轴转速为 300r/min，进给速率为 F200。铣完后用专用量具（D350B-202007A-11）测量一下，看 看是否与图纸上的尺寸相同然后再铣另一边,铣完后用游标卡尺测量一下，铣过的两个 面之间的距离，看是否与标准相同。 （工序卡见下图） （23）钳工修圆钳工修圆： 由钳工对叶片的部分有圆弧的地方进行精修，要保证叶顶部，进出汽侧斜度与叶 冠连接处平直且圆滑自然。 （工序卡见下图） 第二章第二章 叶片内背弧和圆角部分的数控加工叶片内背弧和圆角部分的数控加工 根据上述工艺分析及工序分析结果，对叶片内背弧和圆角部分的加工，由于精度 高，形状复杂，需对其部分进行数控加工。加工设备选用北京机电院 XKH800 型五轴联 动式叶片加工中心；夹具采用专用夹具（见前面夹具的选用） ；刀具选用 32mm 的三 刃玉米铣刀（刀片采用三菱 SCMT09T304 US735）进行粗加工，主轴转速 3000r/min， 进给速率 F300，然后用 25mm 的圆角铣刀（刀片 RPMT 10T3MOE-JSVP 15TF）进行内 背弧型线的半精加工，主轴转速 3000r/min,进给速率 F2000,最后用 20mm 的球头铣 刀进行元角的精加工,主轴转速 3000r/min,进给速率 F1500。对东汽 D350B7 级动叶的 建模以及对内背弧和元角部分的数控加工工艺的确定和程序的编写如下： 1 1、D350BD350B 型型 7 7 级动叶片的建模级动叶片的建模 先用 MasterCAM9.1 打开 CAD 中的内背弧点坐标（如下图：内背弧点坐标 ag） ， 然后移动坐标，生成叶片的内背弧曲线，再另存为 PRT 格式文件。用 PRO-E 打开，再 生成曲面，并生成实体，然后将叶根部分的实体造型画出来，其次将叶冠部分的实体 造型画出来。 (a) (b) (c) (d) (e) (f) 2 2、D350B7D350B7 级动叶内背弧的曲面加工程序的编制级动叶内背弧的曲面加工程序的编制 将 Pro-E 中的叶片造型、备份，格式转为 IGS 格式。然后用 MasterCAM 档案转换- IGES-读取打开此文件。然后在 MasterCAM 中就出来了一个实体造型（如图上图所示） 。 然后按 Alt-S 将轮廓线框转换成实体（如图上图所示） 。然后点击刀具路径-工作设定， (g) 内背弧点坐标内背弧点坐标 曲面曲面 实体实体 设置边界盒，然后点击多轴加工-曲面五轴，然后直接点确定。软件提示选择样板曲面， 点击内背弧曲面，然后执行。然后出来了刀具参数和切削参数（如下图所示），然后 在空白区域右键-从刀具库选取刀具，选择直径为 15mm 的球刀，再右键设定刀具参数。 点开多轴加工参数补正方式改为关，在多曲面五轴参数里面切削方式改为螺旋切削。 然后确定。这样刀具路线就出来了。然后点开刀具路径管理，看一下实体验证切削， 最后执行后处理，这样叶片内背弧的加工程序也就完成了（编程程序参见附录（编程程序参见附录 A A）。 小结小结 上述就是对 D350B7 级动叶片由材料选择到加工成形的一个详细过程。其中涉及范 围较广，包括毛坯材料选择、机床的选择、刀具选择、加工工艺路线的拟定和最终的 虚拟加工成形等。这是对我所学专业知识的综合应用及初步实践，由于本专业侧重于 机械工艺和机械加工，因此在本设计中涉及的大量叶片知识不能完全明白无误的叙述 和限于专业范围，以致在设计时难免出现这样或是那样的错误或是陷缺之处，在这里 恳请各位老师和广大同学的不吝赐教与指正，在此感激不尽。 参数选择参数选择 随着工业新产品不断向多样化和高性能化的发展，新产品形状复杂、新产品制造 精度要求高、表面质量好和质量稳定。产品生产厂家要求汽轮机叶片制造在短时期内 适应产品的开发和投产。为了适应用户的这一要求，就必将选择一种先进的制造技术 （数控加工技术） ，使叶片加工技术由传统的手工进入到以数控加工为主的新阶段，在 生产过程中越来越广泛地使用 CAD/CAM 设计与 CNC 数控加工相结合的制造方式。如何 使叶片结构更合理，数控加工效率和精度更高，一直是数控技术人员努力研究的方向， 特别是对曲面的造型和加工，传统的造型和加工方法很难实现，即使能够实现效率和 精度也很低，因此将造型设计和数控加工有机的结合起来，对叶片加工将是很好的选 择。本人认为将来的数控技术人员同时也是一个 CAD 建模设计者，向这个方向发展的 人员必将成为社会所需的人才。 在工厂里面，通过半年的实习，我知道了在实际操作中，数控机床应该怎么使用， 通过对叶片的认识，了解到了叶片对于汽轮机的重要作用。还有叶片的加工方法，包 括机床设备的保养和维护。对于我自己在以后工作的过程中提供了很大的帮助。尤其 在工作期间，对 AutoCAD、PRO-E、MasterCAM 的了解和学习，让我在以后工作过程中 的发展充满了信心。 致谢致谢 本设计是在尊敬的导师程畅老师的精心指导下完成的，导师高尚的品德，渊博的 学识，严谨的学风和高度的责任心深深地影响着学生。导师教诲是学生宝贵的精神财 富，并将使学生受益终生。在此，谨向导师表示真诚的感谢和崇高的敬意！ 在这次毕业设计过程中，我的同学陈中凯、徐海洋等均给予了很大的帮助。在课 题的选村与材料的组织过程中，校图书馆、阅览室的工作人员给予了大力的支持和帮 助。对此，我表示深深的感谢！ 最后，我还要深深地感谢默默支持我完成学业的父母，感谢他们为我所做出的无 私奉献和巨大支持，我才能顺利的完成了学业！ 谨向所有轻工学院的与我共处三年给予我关心与帮助，教我学会独立思考，给予 我学习动力的老师、同学与朋友在此致以最诚挚的谢意！对在院领导的关怀与爱护表 示感谢！ 参考文献参考文献 1、劳动部培训司·机械制造工艺与设备·北京：中国劳动出版社，1988； 2、刘友才，肖继德·机床夹具设计·北京: 机械工业出版社，1991； 3、劳动和社会保障部教材办公室·数控加工基础·北京：中国劳动社会保障出版社，2001； 4、劳动部培训司·公差配合与技术测量·北京：中国劳动出版社，1989； 5、华茂发·数控机床加工工艺·北京：机械工业出版社，2002； 6、马占永，副主编，张耀宸·机械加工工艺设计实用手册·航空工业出版社，2001； 7、上网查询有关技术资料。 附录附录 A A 叶片内背弧加工程序单叶片内背弧加工程序单 O0000 N100G21 N102G0G17G40G49G80G90 N104T1M6 N106G0G90G54X64.945Y1.97A80.321S1527M3 N108G43H1Z63.353 N110X37.972Z21.252 N112G1X35.274Z17.042F1000. N114X35.275Y1.969A80.316F394.7 N116G0X37.976Z21.25 N118X64.983Z63.328 N120X11.284Y10.787Z55.069A101.264 N122X-33.009Z31.871 N124G1X-37.438Z29.551F1000. N126X-36.528Y10.436Z27.832A101.209F5.1 N128X-35.603Y10.077Z26.122A101.129 N130X-34.652Y9.637Z24.459A100.84F26.9 N132X-33.646Y9.092Z22.875A100.233F56.5 N134X-32.56Y8.519Z21.359A99.432F74.3 N136X-31.378Y7.97Z19.91A98.547 N138X-30.095Y7.47Z18.534A97.633F85. N140X-28.72Y7.053Z17.217A96.813 N142X-27.283Y6.7Z15.948A96.058F70.6 N144X-25.797Y6.398Z14.72A95.346 N146X-24.27Y6.142Z13.531A94.677 N148X-22.703Y5.923Z12.385A94.035F60. N150X-21.094Y5.74Z11.288A93.419 N152X-19.444Y5.588Z10.248A92.831 N154X-17.751Y5.468Z9.268A92.281 N156X-16.017Y5.375Z8.354A91.774F47.3 N158X-14.243Y5.306Z7.511A91.308 N160X-12.437Y5.256Z6.732A90.879 N162X-10.585Y5.224Z6.055A90.496F35.6 N164X-8.701Y5.205Z5.468A90.148 N166X-6.788Y5.195Z4.974A89.836 N168X-4.851Y5.193Z4.578A89.551 N170X-2.895Y5.195Z4.281A89.287F24.4 N172X-.924Y5.199Z4.087A89.036 N174X1.055Y5.204Z3.992A88.809 N176X3.036Y5.208Z4.001A88.582 N178X5.016Y5.209Z4.111A88.367 N180X6.989Y5.207Z4.316A88.146 N182X8.951Y5.2Z4.616A87.937 N184X10.896Y5.188Z5.008A87.732 N186X12.823Y5.17Z5.487A87.535 N188X13.984Y5.157Z5.821A87.426 N190G0X12.574Z10.618 N192X-1.52Z58.59 N194X65.142Y2.819Z63.22A80.335 N196X37.929Z21.274 N198G1X35.208Z17.079F1000. N200X35.21Y2.817A80.326F431.8 N202G0X37.936Z21.27 N204X65.201Z63.182 N206X11.563Y14.761Z54.512A101.379 N208X-32.725Z31.303 N210G1X-37.153Z28.983F1000. N212X-36.253Y14.405Z27.305A101.308F6.8