книги из ГПНТБ / Бауман, Н. Я. Технология производства паровых и газовых турбин

Продолжение табл. 11

Наименование и эскиз операции

Готовая лопатка

Наименование и эскиз операции

100

1 0 1

Продолжение табл. 12

Наименование и эскиз операции

Опилить заисенцы 1-2

19. Окончательный контроль рабо­ 20. Фрезерование торца хвоста чей части по профилю и по размерам радиальной и аксиальной установки

АЛА^ф

102

обработки пера. Поэтому в таком случае обработку лопаток надо начать с пера и, уже базируясь на него, обработать ради­ альные поверхности хвоста, а может быть, и весь посадочный профиль, что определяется опытным путем. Эти соображения следует учитывать и при использовании точных штампованных заготовок, имеющих припуск по перу только на шлифование.

8. Виды заготовок и их влияние на технологические процессы обработки лопаток

Для изготовления лопаток применяются следующие виды заготовок: полосовая сталь, листовая сталь, поковки, штампов­ ки, горячекатаные профильные полосы, холоднокатаные про­ фильные полосы (так называемый светлокатаный профиль) и точное литье по выплавляемым моделям. Наиболее распростра­ ненными заготовками для лопаток являются светлокатаный про­ филь и штамповки. .

Вид заготовки оказывает большое влияние на последующий технологический процесс обработки, поэтому при выборе рацио­ нальных заготовок следует учитывать все конкретные условия производства и, в частности, форму лопаток, их количество и сроки выполнения заказов. Например, при изготовлении лопа­ ток типа 1111 из полосовой стали (из бруска) необходимо вы­ полнить 15 операций (см. табл. 5). При изготовлении тех же ло­ паток из светлокатаного профиля количество операций значи­ тельно сокращается: выпадают первые девять операций, связанные с получением профильной заготовки, и отделочная операция, так как светлокатаные профильные заготовки имеют готовый профиль, не требующий ни шлифовки, ни полировки. Однако применение светлокатаного профильного материала рентабельно только при больших количествах заготовок одно­ го профиля. Условие, при котором становится целесообразным применение светлокатаного профиля, состоит в том, чтобы пол­ ная стоимость погонного метра проката была меньше стоимос­ ти такого же количества фрезерованной заготовки. С целью увеличения рентабельности при использовании светлокатаного профиля, в некоторых конструкциях турбин один и тот же про­ филь лопаток применяется на большом количестве ступеней. Кроме того, этот же профиль применяется и на ряде ступеней в других турбинах.

Штампованные заготовки применяются для изготовления крупных и мелких лопаток. Современные методы штамповки позволяют получить заготовки с весьма малыми припусками: 1—3 мм на сторону для крупных лопаток и 0,3 мм — для мел­ ких. Применение штампованных заготовок сокращает расход металла и затраты труда. Чем длиннее рабочая часть лопатки и чем больше закрутка профиля, тем больше экономия. Коэф­ фициент использования металла при штампованных заготовках

104

Рис. 28. Многоместное приспособление для точе­ ния литых заготовок ло­ паток диафрагм:

/ — основание; 2 — подуш­ ки; 3 — прижимы; 4 — об­

нальной заготовкой для направляющих лопаток типов, указан­ ных на рис. 19, 20 и 22, является точное литье по выплавляемым, моделям.

105

При единичном изготовлении лопаток диафрагм типа, пока­ занного в табл. 10, рациональными заготовками являются по­ ковки в виде полуколец, загнутых из прямоугольных полос. Полукольца после загибки в горячем виде стыкуются и прота­ чиваются на карусельном станке по форме продольного сечения готовой лопатки. После обработки на станке полукольца прини­ мают окончательные чертежные размеры по ширине, хвостово­

ки лопаток в многоместное приспособление (рис. 28). После за­ крепления заготовок в приспособлении точить торцовые поверх­ ности В, Г и боковую сторону Б аналогично кольцевой заготов­ ке. Дальнейшая обработка может производиться в порядке, указанном в табл. 6—8. С производством светлокатаных профи­ лей, штампованных заготовок, литья по выплавляемым моде­ лям можно познакомиться по отраслевой литературе [4].

9. Выбор и подготовка основных баз

Как видно из схем, приведенных в табл. 5—12, для изготов­ ления лопаток в зависимости от сложности их формы требуется выполнить 10—26 операций на различных металлорежущих станках. В турбинах используются и еще более сложные ло­ патки, требующие применения и более сложных технологиче­ ских процессов.

Обработка лопаток, производимая по всем четырем сторо­ нам заготовки, обязательно сопровождается сменой баз, т. е. необходимостью устанавливать заготовки под обработку на различные поверхности. Основными являются те из базовых по­ верхностей лопаток, которые, создаются в самом начале обра­ ботки заготовки и используются в качестве установочных при выполнении большинства последующих операций.

Для достижения высокого качества лопаток следует стре­ миться к тому, чтобы основные элементы лопаток (хвосты, ра­ бочие части, головки) были обработаны без смены баз. Если же этого достигнуть нельзя и смена баз является неизбежной, то правильному выбору и подготовке основных баз должно быть уделено особое внимание..

Операции, относящиеся к подготовке основных баз, долж­ ны выполняться наиболее тщательно. Важнейшим требованием является строгая перпендикулярность и паралллельность базо­ вых плоскостей между собой, что обеспечивается определенной очередностью операций с выдерживанием норм точности, ука­ занных для примера в операционных эскизах табл. 8.

106

Обработку прямоугольной горячекатаной заготовки начина­ ют всегда с более широкой поверхности. В операции 3 (см. табл. 8) создается первая исходная плоскость. В операции 4 шлифованием на магнитной плите достигается параллельность между двумя плоскостями — исходной и противолежащей с точностью около 0,01 мм. Выдерживается также толщина заго­ товки с точностью 0,05 мм. В операции 5 производится одновре­ менное фрезерование боковых сторон заготовки ,с выдержива­ нием перпендикулярности одной из сторон, указанной в эскизе, к шлифованной плоскости. При этом вследствие неточности оборудования вторая сторона может оказаться и не параллель­ ной к первой, указанной в эскизе, а следовательно, и не перпен­ дикулярной к шлифованной. Для исключения этого явления в операции 6 — «шлифование боковой плоскости в размер по ши­ рине», выполняемой на магнитной плите и предусмотренной не только для достижения размера по ширине, но и для обеспече­ ния паралллельности боковых сторрн между собой, заготовки надо укладывать на магнитную плиту обязательно стороной с меткой.

При точном соблюдении указанного порядка все четыре по­ верхности обработанной заготовки окажутся взаимно перпен­ дикулярными и любая из них сможет служить базой, что край­ не необходимо для правильного положения заготовок в при­ способлениях для обработки хвостов, рабочих частей и головок, с целью обеспечения необходимой точности взаимного располо­ жения и относительных поворотов этих элементов между собой. При несоблюдении указанных выше требований в процессе об­ работки будут нарушены размеры и формы лопаток, что приве­ дет к дополнительным затратам рабочего времени на их слесар­ ную пригонку при облопачивании турбин.

В производстве лопаток применяется несколько типов тех­ нологических баз. Способы базирования определяются классом лопаток. На рис. 29 показаны способы базирования лопаток наиболее распространенных форм. Обозначение баз на рисунке выполнено в виде открытых равносторонних треугольников. Цифры указывают число опорных точек. При одной точке циф­ ра не ставится. Типы условно обозначены римскими цифрами.

В качестве базовых поверхностей используются как плоско­ сти, так и профильные поверхности, однако наилучшими из них являются плоскости. Профильные поверхности могут служить надежными базами только при постоянном сечении и в сочета­ нии с плоскостями (типы I, II, IV, X). При переменном сечении профильные поверхности не могут служить надежными базами

буквой а. Из приведенных способов базирования нашли отраже­ ние в схемах: тип I (см. табл. 5), тип II (см. табл. 6), тип III

.107

(см. табл. 8), тип VII (см. табл. 9), тип X (см. табл. 10), тип V

(см.табл. 12).

Все приведенные на рис. 29 типы базирования обеспечивают единство баз для большинства операций механической обра­ ботки соответствующего типа лопаток. Наиболее полно прин­ цип единства баз выдерживается при использовании в качестве установочных баз центровых отверстий (типы V, VI, IX). Этот способ наиболее целесообразен при обработке лопаток сложной формы.

Хорошие результаты были получены на Турбомоторном за­ воде при обработке в центрах направляющих лопаток сложной пространственной формы длиной 1070 мм (тип IX, рис. 29). Центровые отверстия на торцах заготовки сверлились в райо­ не, соответствующем максимальной толщине наибольшего сече­ ния. Осевая линия центровых отверстий располагалась парал­ лельно базовой линии сечений профиля лопатки. Со стороны малого сечения для возможности размещения центрового от­ верстия предусматривался технологический припуск.

Наличие центров лишает заготовку пяти степеней свободы. Опорная точка, лишающая заготовку шестой степени свободы— возможности вращения вокруг оси центров, располагается на одной из других поверхностей лопатки. В примере обработки направляющих лопаток типа IX на ТМЗ эта точка располага­ лась на технологическом припуске шириной 10 мм, предусмот­ ренном на всей длине выходной кромки.

108

Хорошо зарекомендовал себя способ (тип VIII) для обра­ ботки коротких лопаток сложного профиля. Отверстие, выпол­ ненное по второму классу точности-, достаточно надежно лиша­ ет заготовку двух степеней свободы.

10. Типовые операции. Оборудование и оснащение лопаточного производства

Обработка заготовок. Разрезка материала на заготовки вы­ полняется на прессах, дисковыми пилами, механическими но­ жовками и на станках для анодно-механической резки металла. Для разрезания листовой стали применяются гильотинные нож­ ницы.

Наиболее производительным способом разрезания является рубка на прессе. Размеры поперечного сечения полос ограничи­ ваются мощностью пресса. В настоящее время существуют прессы такой мощности, при которой полосы всех размеров, применяемые в производстве лопаток, могут подвергаться руб­ ке. Припуск по длине заготовки оставляется равным 3—6 мм, в зависимости от поперечного сечения полосы. Такой припуск не­ обходим для последующего фрезерования торцов заготовки, ко­ торые после рубки на прессе имеют вмятины и часто получают­ ся косыми. Рубка материала светлокатаного профиля произво­ дится в специальных штампах, имеющих профильные пуансон и матрицу, предохраняющие профиль от деформирования при рубке. Небольшая вмятина, образующаяся на профиле от на­ жимания пуансоном, снимается при закруглении шипа.

При разрезке дисковыми пилами или ножовочными станка­ ми припуск по длине заготовки оставляется не более 1 мм на сторону.

Разрезка заготовок из труднообрабатываемых высокотвердых сталей может производиться на анодно-механических станках, так как применение дисковых пил в этом случае крайне затруд­ нительно. Припуск по длине лопатки при анодно-механической резке, так же как и при резке дисковыми пилами, дается не­ большой. Торцы после анодно-механической резки получаются правильными.

После разрезки проверяются размеры заготовок по длине и на кривизну. Искривленные заготовки выправляются при помощи пресса. Операция правки должна обязательно вноситься в тех­ нологический процесс изготовления заготовок, так как их кри­ визна существенно затрудняет дальнейшую обработку лопаток и может привести к браку. Допустимая величина кривизны оп­ ределяется размером стрелки дуги прогиба заготовки, которая должна быть не больше ‘/з припуска на механическую' обра­ ботку.

Фрезерование плоскостей заготовки производится нормаль­ ными цилиндрическими фрезами на горизонтально-фрезерных

109