張翼， 袁海， 張強(qiáng)， 羅成

（東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司， 四川 德陽(yáng)， 618000）

0 引言

燃?xì)廨啓C(jī)屬于發(fā)電設(shè)備行業(yè)中的高端戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)， 燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組是效率最高的大規(guī)模商業(yè)化發(fā)電方式， 是未來(lái)能源高效轉(zhuǎn)化與潔凈利用的核心動(dòng)力裝備。 為打破國(guó)外技術(shù)壟斷， 公司從2009 年開(kāi)始， 率先在業(yè)內(nèi)開(kāi)展重型燃機(jī)的自主研發(fā)工作， 籌備50 MW 重型燃?xì)廨啓C(jī)的自主研發(fā)項(xiàng)目。 截至目前， 關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)制造已取得了重大突破。

進(jìn)氣缸作為該燃?xì)廨啓C(jī)關(guān)鍵靜止部件， 制造精度非常高， 為保證公司首臺(tái)50 MW 燃?xì)廨啓C(jī)研制的順利完成， 需要對(duì)其制造技術(shù)進(jìn)行深入研究。

1 進(jìn)氣缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及加工難點(diǎn)分析

1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

50 MW 燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣缸材質(zhì)是某合金鋼， 由上下半外環(huán)、 上下半內(nèi)環(huán)和6 只拉筋形成上下半結(jié)構(gòu)， 上下半重約1 800 kg 和3 100 kg， 氣缸通過(guò)中分面螺紋孔和銷(xiāo)螺孔連接定位， 最大回轉(zhuǎn)直徑φ2 722 mm， 內(nèi)腔最小回轉(zhuǎn)直徑φ333 mm， 高1 103 mm， 如圖1 所示。

圖1 50 MW 燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣缸外形

1.2 加工難點(diǎn)分析

（1）進(jìn)氣缸體型較小， 內(nèi)外結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 加工區(qū)域多處干涉。

（2）進(jìn)氣缸外環(huán)30 只IGV 銷(xiāo)孔和注油孔的尺寸和位置精度非常高， 本體材料由常規(guī)進(jìn)氣缸的球墨鑄鐵變?yōu)榱撕辖痄摚?增加了加工難度。

（3）進(jìn)氣缸外環(huán)外側(cè)8 只小于φ1.2 mm 靜壓孔，空間位置狹小， 孔深、 小， 首次加工， 無(wú)可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。

2 工藝方案制定

進(jìn)氣缸的主要技術(shù)要求和結(jié)構(gòu)特性： 中分面自由狀態(tài)間隙小于0.05 mm； 部分尺寸需進(jìn)氣缸上下半和推力軸承箱蓋合并一起加工； 推力軸承箱蓋與進(jìn)氣缸中分面銷(xiāo)孔和垂直定位肩胛過(guò)定位；軸承檔、 油槽和T 型槽為偏心圓； 外圓均布30 只IGV 銷(xiāo)孔； 外側(cè)毛坯空間分布多處?kù)o壓孔。 結(jié)合常規(guī)進(jìn)氣缸加工工藝流程， 經(jīng)過(guò)研究分析， 最終選用數(shù)控加工設(shè)備PAMA180 鏜床和3.5 米立車(chē)，并制定了如下工藝流程：

借正余量，劃線(xiàn)—銑找正基準(zhǔn)面，精銑中分面，加工定位銷(xiāo)孔，點(diǎn)連接孔位—配準(zhǔn)推力軸承箱蓋中分面銷(xiāo)孔和定位肩胛—鉆中分面連接孔—進(jìn)氣缸上半與推力軸承箱蓋試裝—合并進(jìn)氣缸上下半和推力軸承箱蓋—精車(chē)內(nèi)外圓—合鏜IGV 銷(xiāo)孔、靜壓孔和支撐凸臺(tái)—拆開(kāi)上下半精鏜—鉆加工外環(huán)、端面連接孔和油孔—探傷清理—灌水試驗(yàn)—完工清理。

3 關(guān)鍵工序鏜序方案的實(shí)現(xiàn)

3.1 找正裝夾

進(jìn)氣缸進(jìn)氣側(cè)向下置于旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心， 以基準(zhǔn)面A 和外圓φ1 546±0.1 mm 找正0.03 mm 以?xún)?nèi)， 設(shè)X、 Y 零點(diǎn)， 以汽缸下半臺(tái)板面中分面找正， 設(shè)旋轉(zhuǎn)B 軸零點(diǎn)。 為減小變形， 上下半裝夾6 處， 百分表監(jiān)控， 以保證壓緊力基本一致， 如圖2 所示。

圖2 進(jìn)氣缸合鏜裝夾圖

3.2 IGV 銷(xiāo)孔和注油孔尺寸位置控制

3.2.1 加工工藝方法

分別標(biāo)識(shí)30 只IGV 銷(xiāo)孔為1～30 號(hào)孔位（見(jiàn)圖3）， 由于氣缸上下半中分面法蘭和下半中分面處的支撐凸臺(tái)干涉， 8 只孔（孔位分別為8～11 mm、21～24 mm）無(wú)法正常加工， 導(dǎo)致IGV 銷(xiāo)孔深度770 mm （-0.05,0） 和122 mm（-0.05,0）（見(jiàn)圖4）尺寸不易保證。 設(shè)計(jì)了專(zhuān)用刮刀桿， 在試驗(yàn)件模擬反復(fù)加工， 發(fā)現(xiàn)刮刀桿與IGV 銷(xiāo)孔間隙以及加工參數(shù)選用不當(dāng)會(huì)產(chǎn)生3 個(gè)主要問(wèn)題： 刮刀桿容易粘死；刮面產(chǎn)生嚴(yán)重溝槽； 尺寸無(wú)法保證。

圖3 進(jìn)氣缸30 只IGV 銷(xiāo)孔分布圖示

圖4 IGV 銷(xiāo)孔詳圖

經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)， 最終改進(jìn)了專(zhuān)用刮刀桿， 如圖5 所示， 干涉孔和非干涉孔也采用2 種加工方案， 見(jiàn)表1。

圖5 IGV 銷(xiāo)孔加工專(zhuān)用刮刀桿

3.2.2 測(cè)量工裝和方法

因IGV 銷(xiāo)孔122（-0.05,0）沉孔直徑只有φ85.8 mm， 深度卡尺無(wú)法放在122 端面直接測(cè)量， 因此設(shè)計(jì)了φ82×40 測(cè)量專(zhuān)用工裝， 將測(cè)量工裝裝入緊貼122 端面， 讓深度卡尺能有效貼合測(cè)量工裝端面測(cè)量A， 最終計(jì)算IGV 銷(xiāo)孔深度C=A-B，如圖6所示。

表1 2 種類(lèi)別IGV 銷(xiāo)孔加工方案

圖6 IGV 銷(xiāo)孔深度測(cè)量

3.3 靜壓孔位置尺寸控制

3.3.1 角度控制方法

因靜壓孔孔徑最小處φM 小于φ1.2， 有效加工深度約8 mm， 如圖7 所示， 空間孔位， 且角度B 和A 是非整數(shù)， 需要使用萬(wàn)向角銑頭轉(zhuǎn)換角度和加工平面， 為避免毛坯干涉， 刀具接長(zhǎng)后最終長(zhǎng)度達(dá)到250 mm， 如果轉(zhuǎn)換角度和實(shí)際角度偏差0.1°， 加工起始點(diǎn)A 到終點(diǎn)B 距離200 mm， 最終鉆尖位置與實(shí)際位置偏差將達(dá)到0.36 mm， 極易導(dǎo)致鉆頭斷裂，如圖8 所示。 2 種靜壓孔的角度B 和A 驗(yàn)證方法： 調(diào)整萬(wàn)向角銑頭與圖示角度一致，萬(wàn)向角銑頭上裝200 mm 長(zhǎng)芯棒， 旋轉(zhuǎn)角度， 使芯棒的2 條母線(xiàn)直線(xiàn)度控制在0.01 mm 以?xún)?nèi)。

圖7 靜壓孔加工圖

圖8 萬(wàn)向角銑頭轉(zhuǎn)換角度偏差圖

3.3.2 加工工藝方法

試驗(yàn)件模擬試驗(yàn)加工， 確定了靜壓孔的最優(yōu)加工方案和φM 孔加工參數(shù)。 合金鉆頭裝入后， 用杠桿表檢查低轉(zhuǎn)速下的跳動(dòng)值， 跳動(dòng)值控制在0.01 mm 以?xún)?nèi)， 如圖9 所示， 如跳動(dòng)值大于0.01 mm， 需取出鉆頭擦拭裝配面或者更換鉆頭直至合格為止， 加工過(guò)程確保冷卻充分， 并且多次斷屑，退屑及時(shí)清理孔內(nèi)鐵屑。 具體加工流程見(jiàn)表2。

表2 A 靜壓孔加工方案

圖9 鉆頭旋轉(zhuǎn)過(guò)程的跳動(dòng)值示意圖

4 結(jié)束語(yǔ)

本文對(duì)50 MW 燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)氣缸技術(shù)要求和結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行研究分析， 制定了最優(yōu)加工工藝流程，并確定了加工難點(diǎn)， 針對(duì)首次加工合金鋼結(jié)構(gòu)IGV 銷(xiāo)孔、 φM 靜壓孔， 反復(fù)模擬試驗(yàn)， 采用不同方案和加工參數(shù)， 最終取得了最佳成效， 為將來(lái)新型重型燃?xì)廨啓C(jī)靜止部件加工打下了良好基礎(chǔ)。