【正文】 片和靜葉片。靜葉隔板用于固定靜葉片，并將汽缸分成若干個(gè)汽室。葉根的作用是將葉片固定在轉(zhuǎn)子，它的結(jié)構(gòu)應(yīng)該在保證任何運(yùn)行條件下葉片都能可靠地固定在轉(zhuǎn)子上的條件下，同時(shí)力求制造簡(jiǎn)單、裝配方便。葉根通常有以下幾種類(lèi)型：（1）T型：如圖4a，此種葉根結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工裝配方便，工作可靠。（2）外包凸肩T型：如圖4b所示為帶凸肩的單T型葉根，其外包凸肩能阻止輪緣張開(kāi)，減小輪緣兩側(cè)截面上的應(yīng)力。此種葉根的加工精度要求較高，特別是兩承載面之間的尺寸誤差大時(shí)受力不均勻，葉根強(qiáng)度大幅下降。這種葉根和輪緣的載荷分布比T型合理，因而其強(qiáng)度較高，但加工復(fù)雜，故不如T型葉根應(yīng)用廣泛。叉尾數(shù)可根據(jù)葉片離心力大小選擇，被大功率汽輪機(jī)末級(jí)葉片廣泛采用。 圖4 葉根類(lèi)型汽輪機(jī)同一級(jí)中，用圍帶、拉筋連在一起的數(shù)個(gè)短葉片或中長(zhǎng)葉片稱(chēng)之為葉片組（成組葉片）；用圍帶、拉筋將全部葉片連接在一起的稱(chēng)之為整圈連接葉片；不用圍帶、拉筋連接的葉片稱(chēng)自由葉片。圍帶的作用：增加葉片剛性，改變?nèi)~片的自振頻率，以避開(kāi)共振，從而提高了葉片的振動(dòng)安全性；減小汽流產(chǎn)生的彎應(yīng)力；可使葉片構(gòu)成封閉通道，并可裝置圍帶汽封，減小葉片頂部的漏氣損失。但是拉筋增加了蒸汽流動(dòng)損失，同時(shí)拉筋還會(huì)削弱葉片的強(qiáng)度，因此應(yīng)盡量避免采用拉筋，有的長(zhǎng)葉片就設(shè)計(jì)成自由葉片（如圖6）。葉型（型面）是指葉身部分的橫截面形狀。按葉型沿葉高是否變化可把葉片分成等截面葉片（圖7a）和變截面葉片（圖7b）。變截面的葉片高度增大后可提高葉片的工作效率，同時(shí)為了改善葉片的強(qiáng)度條件，自下而上葉片的截面積逐漸縮小，如圖8是一種典型的彎扭葉片實(shí)體圖。處于濕燕汽區(qū)的 葉片，特別是末級(jí)， 葉片還要承受很復(fù)雜的激振力。但在某些工作溫度簇400℃和要求抗腐蝕 性不高的過(guò)熱燕汽區(qū)工作的葉片，可用一些低合金鋼 制作葉片以降低造價(jià)，如ZoerMo、ZsMnZv及15MnMoVCu等強(qiáng)化型鉻不銹鋼。 Icr12Cr13等可用于工作溫度簇450176。溫度 超過(guò)500℃，需在ICr13型的基礎(chǔ)上，加入多元合金 元素Mo、W、Nb、B、Ni等強(qiáng)化的鋼。在整個(gè)汽輪機(jī)的發(fā)展歷程中，汽輪機(jī)葉片的發(fā)展占據(jù)著相當(dāng)重要的地位。葉片的加工工藝也在不斷地與時(shí)俱進(jìn)，而葉片的數(shù)控加工工藝一直是機(jī)械制造領(lǐng)域中的一個(gè)研究熱點(diǎn)。本文以無(wú)錫天時(shí)達(dá)葉片有限公司的某型號(hào)葉片為例，介紹了如何運(yùn)用PRO/E軟件對(duì)汽輪機(jī)葉片進(jìn)行精確造型和數(shù)控加工。同時(shí)也設(shè)計(jì)了葉片型面數(shù)控加工的專(zhuān)用檢測(cè)工具。是一款集CAD/CAM/CAE功能一體化的綜合性三維軟件，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，并作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一。其N(xiāo)C加工模塊具有強(qiáng)大的加工、后置處理功能。表1 PRO/E NC模塊模塊名稱(chēng)執(zhí)行功能Pro/E NCMILL3軸銑削和孔加工Pro/E NCTURN2軸車(chē)削和中心線(xiàn)鉆孔4軸車(chē)削和中心線(xiàn)鉆孔Pro/E NCWEDM2軸車(chē)削和4軸線(xiàn)切割數(shù)控加工Pro/E NCADVANCED2軸到5軸銑削和孔加工2軸到4軸車(chē)削及孔加工車(chē)銑加工中心上的車(chē)削、銑削和孔加工2軸車(chē)削和4軸線(xiàn)切割 汽輪機(jī)葉片的建模主要分為三部分，即葉身型面建模、葉根建模和葉冠建模。若葉身建模完成后可以以葉身兩端面為基準(zhǔn)進(jìn)行葉根和葉身的建模。首先，必須要具備葉身型面的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)。在建模是可以直接導(dǎo)入型面的型線(xiàn)，也可以提取出型線(xiàn)上的坐標(biāo)點(diǎn)再導(dǎo)入到PRO/E中。本文則以第二種方法為例，介紹葉根建模的整個(gè)過(guò)程。直接導(dǎo)入工程圖到PRO/E的做法應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在葉片建模的中也不失為一種方法。型線(xiàn)的工程圖導(dǎo)入指定的基準(zhǔn)面后有兩種后續(xù)的處理方法。若給定的型面較少，工作量不大，若給定的界面很多，則每個(gè)界面都需重新草繪，工作量相當(dāng)大。這對(duì)后續(xù)的曲面加工來(lái)說(shuō)是致命的。而且在繪圖的時(shí)候沒(méi)有多余的線(xiàn)條，相當(dāng)?shù)睾?jiǎn)潔。 由于給定的葉身型面通常不是由單一的樣條曲線(xiàn)組成，若完全按照給定的型線(xiàn)設(shè)計(jì)會(huì)比較麻煩。提取數(shù)據(jù)點(diǎn)工作的第一步都是把所要提取的型面型線(xiàn)的坐標(biāo)原點(diǎn)（中心點(diǎn)）移動(dòng)到和AUTO CAD世界坐標(biāo)系重合（如圖9）。（1）樣條曲線(xiàn)擬合點(diǎn)的提取圖11 葉片型面數(shù)據(jù)點(diǎn)選中目標(biāo)曲線(xiàn)，輸入“l(fā)ist”命令在按回車(chē)鍵（如圖11所示），就可看到AUTO CAD出現(xiàn)文本框（如圖12所示）。若控制點(diǎn)過(guò)多，無(wú)法再一個(gè)頁(yè)面顯示完全，可根據(jù)提示按回車(chē)鍵知道列出所有的控制點(diǎn)。如圖所示。除此之外，也可以使用Office中宏的功能來(lái)處理數(shù)據(jù)達(dá)到制定格式的要求。 圖12 數(shù)據(jù)點(diǎn)窗口 圖13 ibl格式的文件(2)直線(xiàn)和圓弧數(shù)據(jù)點(diǎn)的提取直線(xiàn)和圓弧數(shù)據(jù)點(diǎn)提取的操作基本和以上樣條曲線(xiàn)數(shù)據(jù)提取的步驟類(lèi)似，在此相同部分就不再贅述，就不同的部分作如下說(shuō)明。但是僅僅這兩個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)在導(dǎo)入PRO/E生成曲線(xiàn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。由于型面中型線(xiàn)的直線(xiàn)段通常很短，只有2mm左右，20個(gè)等分點(diǎn)完全可以滿(mǎn)足精度要求。圓弧段通常也相當(dāng)?shù)亩?，在此等分?0段。具體的操作步驟如下所示：?jiǎn)螕舸翱谟疫叢藛螜谥械摹厩€(xiàn)】【自文件】【完成】后如圖12所示，PRO/E要求選取坐標(biāo)系，然后選擇PRO/E中的原坐標(biāo)系，出現(xiàn)如圖13所示的打開(kāi)對(duì)話(huà)框。PRO/E立即自動(dòng)建立好如圖14所示的空間曲線(xiàn)。若上述步驟中定義的不是閉合曲線(xiàn)，則需要連接所各個(gè)曲線(xiàn)段然后再混合造型。 圖17 編輯定義 圖18 合并曲線(xiàn)接下來(lái)，使用邊界混合命令，按住Ctrl鍵一次選擇從AA到KK界面的型線(xiàn)，如圖19所示。再對(duì)葉身兩端的截面進(jìn)行填充。如圖20所示。圖21 合并曲面 再對(duì)選中左邊模型樹(shù)中的“合并”，進(jìn)行【編輯】\【實(shí)體化】。葉根的造型相對(duì)來(lái)說(shuō)比較簡(jiǎn)單。再以葉根內(nèi)面或者背面為基準(zhǔn)，【拉伸】\【實(shí)體】\【切除材 圖23 葉根造型料】【定義】草繪葉根槽，如圖24所示。如圖25所示。 圖26 葉根拔模 圖27 葉根效果圖【拉伸】\【實(shí)體】\【切除材料】\【定義】進(jìn)入草繪界面，繪制好鉚釘孔截面，完成后如圖27所示。在拉伸葉冠之前，先以葉根為基準(zhǔn)建立葉根的草繪基準(zhǔn)面。接著以葉根端面為基準(zhǔn)，【拉伸】【實(shí)體】【去除材料】【定義】，草繪如圖28所示圖28 葉冠草繪 圖29 葉冠拔模最后對(duì)所得的葉冠上下兩型面進(jìn)行拔模，【插入】【斜度】，選擇好【拔模樞軸】和【拔模曲面】，完成后完成葉冠型面的構(gòu)建，如圖29。此外，還必須根據(jù)設(shè)計(jì)對(duì)葉片根冠和葉身交接處倒圓角，以及葉根兩側(cè)面的圓弧段切除。 圖30 葉片效果圖3 葉片加工工藝分析及方案制訂工藝的最高原則是在保證加工質(zhì)量的前提下，取得最高的經(jīng)濟(jì)效益?，F(xiàn)給定的生產(chǎn)條件如下（只列出了相關(guān)的加工設(shè)備，不適合加工此種葉片的設(shè)備未列出）：（1）一臺(tái)四軸數(shù)控加工中心（2）4臺(tái)立式升降臺(tái)銑床XA5032（3）10臺(tái)萬(wàn)能升降臺(tái)銑床XA6132（4）兩臺(tái)數(shù)控線(xiàn)切割DK7740（5）一臺(tái)專(zhuān)用銑床汽輪機(jī)葉片加工總的分為兩個(gè)階段：毛坯和機(jī)加工階段。然后進(jìn)行一些熱處理步驟，再運(yùn)到葉片廠(chǎng)進(jìn)行機(jī)加工的階段。本例中選用的材料為2Cr13。但是也是一種較難加工的材料，因此在安排工藝時(shí)要特別注意刀具的散熱和磨損，在某些工序中要加入切削液防止刀具燒壞。一般葉片不用鑄造，因?yàn)槿~片工作條件的緣故，葉片對(duì)材料的韌性、強(qiáng)度等力學(xué)性能要求較高，鑄件通常不可避免地含有縮孔、疏松等鑄造缺陷，不適合做為葉片的加工方法。葉片的毛坯的形狀尺寸較為復(fù)雜，不同表面所確定的余量也不盡相同，如葉身曲面的余量為3mm。在葉片的加工過(guò)程中，合理地選擇工藝基準(zhǔn)顯得至關(guān)重要，因?yàn)槿~片的結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，而且葉根和葉冠之間的相對(duì)位置精度要求較高，尤其是葉根和葉根的裝配表面。因此，盡早優(yōu)先加工此面。在加工葉根和葉冠等體現(xiàn)不出數(shù)控機(jī)床高柔性、高精度、高效率的優(yōu)點(diǎn)。采用一些專(zhuān)用的銑床有利于提高加工效率。葉根和葉冠的加工通?；煸谝黄穑?yàn)樗鼈冎g有裝配位置的要求。理論上葉身曲面的要求較高，加工起來(lái)難度也是最大的。完成葉根基準(zhǔn)的精加工后，就能進(jìn)行葉身曲面的加工。葉身除了用數(shù)控銑床的加工外，還可考慮用仿形銑床，因仿形銑床的成本較數(shù)控銑床低。葉身曲面的數(shù)控銑削完成以后安排一道葉身磨削的工序。而去除加工刀痕必須通過(guò)磨削的工序來(lái)實(shí)現(xiàn)，知識(shí)五軸銑削加工出來(lái)的磨削余量可能相對(duì)來(lái)說(shuō)少一些。鑒于目前五軸高速銑還未普遍流行，采用五軸銑的方法必須采用外加工的形式，這無(wú)疑會(huì)增加工廠(chǎng)的生產(chǎn)成本?，F(xiàn)就上述工藝流程做詳細(xì)說(shuō)明：（1）線(xiàn)切割葉根：之所以采用線(xiàn)切割葉根的方法，是因?yàn)檫@種叉形葉根若用常規(guī)的銑削加工，工序顯得繁雜，工時(shí)耗費(fèi)得較多。（2）線(xiàn)切割葉冠：線(xiàn)切割葉冠同時(shí)加工了葉根的兩側(cè)和總長(zhǎng)。若葉片更大，達(dá)到500mm以上，甚至600mm的話(huà)在加工過(guò)程中就不得不考慮搬運(yùn)的問(wèn)題了。采用線(xiàn)切割可一步到位地解決這些問(wèn)題。在此基準(zhǔn)下可以很方便地加工根冠的其他平面。在前面步驟中若發(fā)現(xiàn)工件有不可修正的缺陷就直