【正文】 Southwest university of science and technology 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ）汽輪機(jī)動(dòng)葉片五軸數(shù)控工藝設(shè)計(jì)汽輪機(jī)動(dòng)葉片五軸數(shù)控工藝設(shè)計(jì)摘要：汽輪機(jī)葉片汽道型面數(shù)控加工是汽輪機(jī)葉片加工的關(guān)鍵工序之一。系統(tǒng)分析了汽輪機(jī)葉片的結(jié)構(gòu)，葉片從毛坯到最終成為產(chǎn)品的工藝過(guò)程和加工過(guò)程中使用到的機(jī)床和檢測(cè)方法。應(yīng)用數(shù)控原理與五軸數(shù)控加工技術(shù)，設(shè)計(jì)分析汽道型面加工定位原理、夾具的結(jié)構(gòu)及夾緊原理、加工運(yùn)動(dòng)軌跡。在 Proe 軟件環(huán)境下，編制對(duì)動(dòng)葉片汽道型面加工五軸數(shù)控代碼，并利用自帶仿真功能進(jìn)行仿真分析，滿足動(dòng)葉片汽道型面五軸數(shù)控加工質(zhì)量需求。關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；動(dòng)葉片；計(jì)算機(jī)輔助編程（CAM） ；汽道數(shù)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 blade 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 builtsimulation capabilities for simulation, then meets the quality requirements of the blade surface,Keywords: turbine 。 blade 。 CAM 。 airway NC Machining目 錄第 1 章 緒論 ..........................................................................................................................1 課題背景 ..........................................................1 汽輪機(jī)葉片相關(guān)發(fā)展 ................................................2 汽輪機(jī)葉片介紹 ................................................2 葉片毛坯制造相關(guān)發(fā)展 ..........................................4第 2 章葉片的機(jī)械加工工藝過(guò)程 ........................................................................................5 葉片工藝特點(diǎn) ......................................................5 動(dòng)葉片加工工藝過(guò)程 ................................................5 動(dòng)葉片加工工序內(nèi)容 ................................................7第 3 章葉片汽道型面五軸數(shù)控加工工序設(shè)計(jì) ..................................................................18 汽道加工方法分類 .................................................18 等截面直葉片加工 ..............................................18 有成型規(guī)律葉片汽道加工 ........................................19 自由成型葉片加工 ..............................................1汽道型面加工工序內(nèi)容 ............................................1汽道型面加工定位原理分析 ........................................汽道型面加工夾具的結(jié)構(gòu)及夾緊工作原理 ............................2汽道型面加工運(yùn)動(dòng)軌跡分析 ........................................2汽道型面加工編程及加工代碼分析 ..................................25 汽道型面加工編程 ..............................................26 汽道型面數(shù)控代碼及分析 ........................................29結(jié)束語(yǔ) ..................................................................................................................................36致謝 ......................................................................................................................................37參考文獻(xiàn) ..............................................................................................................................38第 1 章 緒論 課題背景隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展迅猛。到 2022 年底，我國(guó)發(fā)電設(shè)備總裝機(jī)容量為 億 Kw，其中，火電裝機(jī)容量占了 億 Kw，占到總?cè)萘康?。目前，我國(guó)的發(fā)電總裝機(jī)容量和總發(fā)電量均為世界第二位。根據(jù)我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展的總目標(biāo)：2022 年發(fā)電裝機(jī)容量將達(dá)到 億 Kw，2050 年我國(guó)裝機(jī)容量將達(dá)到 16 億 Kw，其中，火力發(fā)電仍將占總裝機(jī)容量比例超過(guò) 60％?；鹆Πl(fā)電是將一次能源轉(zhuǎn)化為二次能源，是消耗一次能源的大戶。但是我國(guó)能源的現(xiàn)狀卻不容樂(lè)觀，人均能源占有量?jī)H為世界人均量的 36%左右。同時(shí)我國(guó)的能源利用率較低，目前僅為 32%左右，與發(fā)達(dá)國(guó)家的能源利用率 40%～50%有著較大差距。我國(guó)政府十分重視能源問(wèn)題，提出了“節(jié)約與開(kāi)發(fā)并重，近期把節(jié)約放在優(yōu)先發(fā)展的地位”的方針政策，同時(shí)加強(qiáng)節(jié)能工作的法制建設(shè)，大力推進(jìn)節(jié)能降耗的技術(shù)進(jìn)步，使我國(guó)節(jié)能工作走向科學(xué)化、法制化的軌道。在當(dāng)前能源十分緊缺的矛盾下，提高火電行業(yè)的能量利用率，具有十分重要的意義。葉片廣泛應(yīng)用于汽輪機(jī)、壓縮機(jī)和燃汽輪機(jī)等，起能量轉(zhuǎn)換的作用，被認(rèn)為是汽輪機(jī)的“心臟” 。汽輪機(jī)中使用最多的一種零件就是葉片，一臺(tái)汽輪機(jī)有數(shù)千件葉片，葉片的質(zhì)量直接關(guān)系到汽輪機(jī)的工作效率。葉片制造的所需時(shí)間約占汽輪機(jī)整機(jī)的 1/3，夾具量占整機(jī)的 1/2 左右，成本占總機(jī)的 20％～25％，因此葉片在汽輪機(jī)中的重要性是不可言語(yǔ)。故，提高葉片的設(shè)計(jì)水平和制造水平是一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)工作。為了保證汽輪機(jī)的效率以及葉片在使過(guò)程用中的安全性，葉片的材料都非常特殊，一般材料中含 V、Ni、N 等成分，硬度在 360HB 以上，強(qiáng)度 為 800MPa 以上，加工性較差，同時(shí)葉片汽道部分(通流部分)是一個(gè)光滑的空間曲面，其精度要求高，加工難度大。特別是大型汽輪機(jī)末級(jí)葉片，其結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，葉型扭轉(zhuǎn)接近90176。角，葉身中部有兩個(gè)空間的凸臺(tái)，葉根圓角部分由幾個(gè)變直半徑圓弧構(gòu)成，以往的普通的三坐標(biāo)或四坐標(biāo)銑床都不能滿足加工要求。目前葉片的加工一般使用五軸加工中心代替?zhèn)鹘y(tǒng)的加工方法, 新型五軸機(jī)床可以加工一般三軸數(shù)控機(jī)床所不能加工或很難一次裝夾完成加工的連續(xù)、平滑，這使得汽輪機(jī)葉片的數(shù)控加工形成了新的飛越, 使得擁有更多的加工手段加工復(fù)雜形狀的葉片, 同時(shí)葉片型面加工工藝也得到了相當(dāng)大的提高,工藝方法更加方便, 提高了葉片加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率, 減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。 汽輪機(jī)葉片相關(guān)發(fā)展 汽輪機(jī)葉片介紹汽輪機(jī)葉片按功能作用的不同可分為靜葉片（如圖 所示）和動(dòng)葉片（如圖 所示）兩種。靜葉片與汽輪機(jī)靜子相連接處于不動(dòng)狀態(tài)，作導(dǎo)向葉片，其作用是改變汽流的方向，引導(dǎo)蒸汽進(jìn)入下一列動(dòng)葉片；動(dòng)葉片安裝在轉(zhuǎn)子葉輪上，接受噴嘴葉柵射出的高速汽流，把蒸汽的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。葉片裝于轉(zhuǎn)子上，如圖 所示。動(dòng)葉片與汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子相連接，并隨轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動(dòng)，是將汽流的動(dòng)能轉(zhuǎn)換為有用功的極為重要的零件。 圖 靜葉片 圖 動(dòng)葉片組成動(dòng)葉片的結(jié)構(gòu)主要由葉根、葉身、葉冠（葉頂）等組成，如圖 所示。1）葉身：葉身是葉片的基本工作部分，又被稱為葉身型面，葉身結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多為扭轉(zhuǎn)自由曲面。如圖 所示為葉片型面，葉身型面分為背型面（或背弧） 、內(nèi)型面（或內(nèi)?。?、出汽邊圓角、進(jìn)汽邊圓角、葉冠圓角、葉根圓角、拉筋等幾個(gè)部分，如圖 所示。葉身型面是由若干個(gè)截面型線擬合而成的光滑復(fù)雜曲面，由一組等距或不等距平行截面型線組成的空間扭曲面，其中葉身部分的橫截面稱為葉型，其每一個(gè)橫截面邊緣叫型線，如圖 所示。 圖 葉片裝于轉(zhuǎn)子 圖 葉片型面葉身可分為扭葉片（如圖 所示）和直葉片。扭葉片是葉根到葉冠的型線不規(guī)則，是變截面葉片。直葉片是葉根到葉冠的型線不變化，是