汽轮机转子叉型叶轮销孔的钻模及其加工销孔方法.pdf

本发明公开了用于加工汽轮机转子叉型叶轮销孔的钻模，该钻模包括一个整圈钻模和一个弧段钻模，所述整圈钻模上有周向均布的若干基准孔，基准孔的数量少于叉型叶轮相应部分的销孔数量；所述弧段钻模上有若干基准孔，基准孔的数量等于叉型叶轮相应部分的销孔数量；整圈钻模和弧段钻模上基准孔的位置度与叉型叶轮销孔的位置度一致。它的有益效果：整圈钻模与弧段钻模配套使用，利用整圈钻模在叶轮上钻出一圈孔，作为弧段钻模的定位孔，再用弧段钻模逐个弧段地加工出叶轮销孔，这样，叶轮上所有的销孔的位置度都是一致的。

1.  一种用于加工汽轮机转子叉型叶轮销孔的钻模，其特征在于：该钻模包括一个整圈钻模和一个弧段钻模，所述整圈钻模上有周向均布的若干基准孔，基准孔的数量少于叉型叶轮相应部分的销孔数量；所述弧段钻模上有若干基准孔，基准孔的数量等于叉型叶轮相应部分的销孔数量；整圈钻模和弧段钻模上基准孔的位置度与叉型叶轮销孔的位置度一致。

2.  根据权利要求1所述的用于加工汽轮机转子叉型叶轮销孔的钻模，其特征在于：所述整圈钻模具有一块环形钻模体，该钻模体配有一套拉紧装置，用于将整圈模固定在叶轮上，所述拉紧装置由螺栓、压板、压块组成，螺栓固接在压板的一端，呈“丁”字垂直连接，压块铰接在压板的另一端，钻模体上设有拉紧装置的装配孔，拉紧装置的螺栓穿进该孔内，将拉紧装置固定在钻模体上；钻模体的基准孔内设有衬套，衬套内装有钻套，由螺钉将钻套固定在钻模体上，钻套内装有定位销。

3.  根据权利要求2所述的用于加工汽轮机转子叉型叶轮销孔的钻模，其特征在于：所述钻模体是分半结构，两半钻模体由螺栓连接为整体。

4.  根据权利要求2所述的用于加工汽轮机转子叉型叶轮销孔的钻模，其特征在于：所述钻模体的外周面上设有起吊环。

5.  根据权利要求1所述的用于加工汽轮机转子叉型叶轮销孔的钻模，其特征在于：所述弧段钻模呈扇形，具有一块主钻模板和多块叉形钻模板，叉形钻模板的数量等于叶轮叉形槽的数量，该叉形钻模板具有整体结构的板根部分和型线部分；所有钻模板重叠布置，设有定位销孔，孔内装有定位销，还设有连接螺栓孔，孔内穿入螺栓，将所有模板连接为整体，主钻模板位于外侧，对应机床主轴；该弧段钻模配有一套拉紧装置，用于将弧段钻模固定在叶轮上，所述拉紧装置由螺栓、压板、压块组成，螺栓固接在压板的一端，呈“丁”字垂直连接，压块铰接在压板的另一端，钻模板上设有拉紧装置的装配孔，拉紧装置的螺栓穿进该孔内，将拉紧装置固定在钻模板上；主钻模板的基准孔内装有定位销。

6.  根据权利要求5所述的用于加工汽轮机转子叉型叶轮销孔的钻模，其特征在于：所述弧段钻模设有起吊环。

7.  根据权利要求5所述的用于加工汽轮机转子叉型叶轮销孔的钻模，其特征在于：所述叉形钻模板有两种结构，一种是全结构，既有板根部分，又有型线部分，另一种是缺结构，只有板根部分，没有型线部分；缺结构叉形钻模板间隔布置在弧段钻模内。

8.  根据权利要求7所述的用于加工汽轮机转子叉型叶轮销孔的钻模，其特征在于：所述缺结构叉形钻模板的板根部分的宽度尺寸小于全结构叉形钻模板的板根部分的弧宽尺寸。

9.  用权利要求1所述钻模加工汽轮机转子叉型叶轮销孔的方法，包括步骤：
(1).将整圈钻模安装在叶轮上，依据整圈钻模上的基准孔钻出叶轮的销孔，作为后序安装弧段钻模的定位孔；
(2).拆下整圈钻模，将弧段钻模安装在叶轮上，在对应上述定位孔的基准孔中插入定位销，依据弧段钻模上的基准孔钻出叶轮上对应该弧段的其余销孔；
(3).一个弧段的销孔钻完后，将弧段钻模卸下，安装在叶轮的另一个弧段，钻出该弧段的销孔；依此类推，直至加工完叶轮上的所有销孔；
(4).卸下钻模，将叶片装入叶轮轮槽内，收紧叶片，使叶片的销孔与叶轮的销孔一一对应，位置度一致；用铰刀对叶片、叶轮的销孔进行整体扩孔，使其直径符合设计要求，扩孔之前，在同一叶片的其余销孔中插入定位销；所有销孔扩好之后，插入永久性销钉。

汽轮机转子叉型叶轮销孔的钻模及其加工销孔方法
技术领域
本发明涉及一种汽轮机转子叉型叶轮的销孔加工钻模及用该钻模加工销孔的工艺。
背景技术
汽轮机转子叉型叶轮厚度一般在100～350mm左右，沿圆周方向均布叶轮销孔，叶轮销孔的中心线为过圆心的辐射线，叶轮销孔一般直径较小，在Ф6～Ф18左右，孔深和直径比大于6，叶轮销孔数量多，对位置的精度要求很高，叶轮销孔的位置精度直接影响到最终叶片装配。
将叶片的叉型叶根装入叉型叶轮，使叶根上的销孔与叶轮上的销孔对齐，再收紧叶片，保证每只叶片装入时均在辐射线位置上，起到定位叶片的作用；待整圈叶片装入完毕后，进行扩、铰销孔，装入销钉，使叶片固定。
如何提高叉形叶轮销孔位置精度，保证汽轮的机装配质量，一直是业内关心的重要课题。
中国专利文献公开了一种“汽轮机转子叉型叶根销孔分体叉间定位钻模”(公开号：CN201070687)，该钻模是扇形弧段钻模，分多次逐弧段加工叶轮销孔，其缺点是：将钻模安装在叶轮不同的弧段时，没有一个共同参照的基准，同一弧段内的销孔的位置度固然很高，但不同弧段的销孔的相对位置精度则难于保证。
此外，它还有以下缺陷：钻模型线与叶轮轮槽型线完全一致，钻模装入后，几乎成镶嵌式结构，形成一个封闭的钻削环境，使得冷却液流量很小，钻头冷却不良，并且铁屑排出不畅，造成堵塞，钻头容易断裂，又无法观察钻削过程，不能及时发现加工异常情况，容易产生质量事故。
发明内容
本发明的目的，是克服上述现有技术不足，提供一种汽轮机转子叉型叶轮销孔的钻模及其加工销孔方法。
本发明是采用以下技术方案来实现：
一种用于加工汽轮机转子叉型叶轮销孔的钻模，该钻模包括一个整圈钻模和一个弧段钻模，所述整圈钻模上有周向均布的若干基准孔，基准孔的数量少于叉型叶轮相应部分的销孔数量；所述弧段钻模上有若干基准孔，基准孔的数量等于叉型叶轮相应部分的销孔数量；整圈钻模和弧段钻模上基准孔的位置度与叉型叶轮销孔的位置度一致。
所述整圈钻模具有一个环形钻模体，该钻模体配有一套拉紧装置，用于将整圈模固定在叶轮上，所述拉紧装置由螺栓、压板、压块组成，螺栓固接在压板的一端，呈“丁”字垂直连接，压块铰接在压板的另一端，钻模体上设有拉紧装置的装配孔，拉紧装置的螺栓穿进该孔内，将拉紧装置固定在钻模体上；钻模体的基准孔内设有衬套，衬套内装有钻套，由螺钉将钻套固定在钻模体上，钻套内装有定位销。
所述钻模体是分半结构，两半钻模体由螺栓连接为整体。
所述钻模体的外周面上设有起吊环。
所述弧段钻模呈扇形，具有一块主钻模板和多块叉形钻模板，叉形钻模板的数量等于叶轮叉形槽的数量，该叉形钻模板具有整体结构的板根部分和型线部分；所有钻模板重叠布置，设有定位销孔，孔内装有定位销，还设有连接螺栓孔，孔内穿入螺栓，将所有模板连接为整体，主钻模板位于外侧，对应机床主轴；该弧段钻模配有一套拉紧装置，用于将弧段钻模固定在叶轮上，所述拉紧装置由螺栓、压板、压块组成，螺栓固接在压板的一端，呈“丁”字垂直连接，压块铰接在压板的另一端，钻模板上设有拉紧装置的装配孔，拉紧装置的螺栓穿进该孔内，将拉紧装置固定在钻模板上；主钻模板的基准孔内装有定位销。
所述弧段钻模设有起吊环。
所述叉形钻模板有两种结构，一种是全结构，既有板根部分，又有型线部分，另一种是缺结构，只有板根部分，没有型线部分；缺结构叉形钻模板间隔布置在弧段钻模内。
所述缺结构叉形钻模板的板根部分的宽度尺寸小于全结构叉形钻模板的板根部分的弧宽尺寸。
用上述钻模加工汽轮机转子叉型叶轮销孔的方法，包括步骤：
(1).将整圈钻模安装在叶轮上，依据整圈钻模上的基准孔钻出叶轮的销孔，作为后序安装弧段钻模的定位孔；
(2).拆下整圈钻模，将弧段钻模安装在叶轮上，在对应上述定位孔的基准孔中插入定位销，依据弧段钻模上的基准孔钻出叶轮上对应该弧段的其余销孔；
(3).一个弧段的销孔钻完后，将弧段钻模卸下，安装在叶轮的另一个弧段，钻出该弧段的销孔；依此类推，直至加工完叶轮上的所有销孔；
(4).卸下钻模，将叶片装入叶轮轮槽内，收紧叶片，使叶片的销孔与叶轮的销孔一一对应，位置度一致；用铰刀对叶片、叶轮的销孔进行整体扩孔，使其直径符合设计要求，扩孔之前，在同一叶片的其余销孔中插入定位销；所有销孔扩好之后，插入永久性销钉。
本发明的有益效果是：
整圈钻模与弧段钻模配套使用，利用整圈钻模在叶轮上钻出一圈孔，作为弧段钻模的定位孔，再用弧段钻模逐个弧段地加工出叶轮销孔，这样，不仅同一弧段上的销孔位置度一致，各弧段销孔的相对位置度也是一致的，也就是说，叶轮上所有的销孔的位置度都是一致的。
另外，由于弧段钻模中的叉形钻模板有几块是缺结构，没有型线部分，钻模内形成空间，便于冷却液冷却钻头，也便于排出钻屑；同时，由于该缺结构模板的板根也不是一个完整的弧段，其宽度小于全结构叉形钻模板弧宽，仅仅是一个垫块，这样，在弧段钻模上形成一些窗口，可以观察钻削过程，及时发现并处理加工异常情况，避免发生质量事故。
附图说明：
图1是本发明整圈钻模的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图。
图3是本发明弧段钻模的一种结构示意图；
图4是图3的B-B剖视图。
图5是配有缺结构叉形钻模板的弧段钻模结构示意图；
图6是图5的C-C剖视图；
图7是图5的D向视图。
图8是缺结构叉形钻模板与全结构叉形钻模板的轮廓形状对照图，其中：图8-1是全结构叉形钻模板的形状图；图8-2是缺结构叉形钻模板的形状图，虚线表示缺省部分。
图中代号含义：1-钻模体左半；2-钻模体右半；3-螺栓；4-拉紧装置；4.4-螺母；4.3-螺栓；4.2-压板；4.1-压块；5-起吊环；6-钻套；7-定位销；8-钻套螺钉；9-钻套衬套；10-拉紧装置；10.4-螺栓；10.3-螺母；10.2-压板；10.1-压块；11-叉形钻模板；12-主钻模板；13-钻套；14-销孔定位销；15-钻模定位销；16-起吊环；17-钻模板连接螺栓；18-全结构叉形钻模板；19-缺结构叉形钻模板；20-窗口。
具体实施方式
本汽轮机转子叉型叶轮销孔的钻模，包括一个整圈钻模和一个弧段钻模，所述整圈钻模上有周向均布的若干基准孔，基准孔的数量少于叉型叶轮相应部分的销孔数量；所述弧段钻模上有若干基准孔，基准孔的数量等于叉型叶轮相应部分的销孔数量；整圈钻模和弧段钻模上基准孔的位置度与叉型叶轮销孔的位置度一致。所述基准孔的孔径小于叉型叶轮销孔的孔径。
参见图1、图2：整圈钻模具有一个环形钻模体，为便于装拆，钻模体设计成分半结构，由左半1和右半2组合构成，两半钻模体1、2由螺栓3连接为整体。该钻模体配有一套拉紧装置4，用于将整圈钻模固定在叶轮上，所述拉紧装置4由螺栓4.3、螺母4.4、压板4.2、压块4.1组成，螺栓4.3固接在压板4.2的一端，呈“丁”字垂直连接，压块4.1铰接在压板4.2的另一端，钻模体上设有拉紧装置4的装配孔，拉紧装置4的螺栓4.3穿进该孔内，将拉紧装置4固定在钻模体上；钻模体的基准孔内设有衬套9，衬套9内装有钻套6，由螺钉8将钻套6固定在钻模体上，钻套6内装有定位销7。钻模体1、2的外周面上设有起吊环5，以便装拆时起吊。
参见图3、图4：弧段钻模呈扇形，具有一块主钻模板12和多块叉形钻模板11，叉形钻模板11的数量等于叶轮叉形槽的数量，该叉形钻模板11具有整体结构的板根部分和型线部分；所有钻模板重叠布置，设有定位销孔，孔内装有定位销15，还设有连接螺栓孔，孔内穿入螺栓17，将所有模板连接为整体，主钻模板12位于外侧，对应机床主轴；该弧段钻模配有一套拉紧装置10，用于将弧段钻模固定在叶轮上，所述拉紧装置10由螺栓10.4、螺母10.3、压板10.2、压块10.1组成，螺栓固接在压板10.2的一端，呈“丁”字垂直连接，压块10.1铰接在压板10.2的另一端，钻模板上设有拉紧装置10的装配孔，拉紧装置10的螺栓10.4穿进该孔内，将拉紧装置10固定在钻模板上；主钻模板12的基准孔内有钻套13，钻套内装有定位销14；弧段钻模设有起吊环16。
参见图5、图6、图7，为了改善钻头冷却和排屑状况，将叉形钻模板11设计成两种结构：一种是全结构，既有板根部分，又有型线部分；另一种是缺结构，只有板根部分，没有型线部分；缺结构叉形钻模板19间隔布置在弧段钻模内，钻模内形成空间(即窗口20)，便于冷却液冷却钻头，也便于排出钻屑。
同时，缺结构叉形钻模板19的板根部分的宽度尺寸小于全结构叉形钻模板18的板根部分的弧宽尺寸。图8(即图8-1、图8-2)是缺结构叉形钻模板与全结构叉形钻模板的轮廓形状对照图，图8-2是缺结构叉形钻模板的轮廓图，其中，虚线表示全结构叉形钻模板18轮廓，实线表示缺结构叉形钻模板19轮廓，由于该缺结构模板的板根也不是一个完整的弧段，其宽度小于全结构叉形钻模板弧宽，仅仅是一个垫块，这样，在弧段钻模上形成一些窗口20，可以观察钻削过程，及时发现并处理加工异常情况，避免发生质量事故。
用上述钻模加工汽轮机转子叉型叶轮销孔的方法，包括如下步骤进行：
①.将整圈钻模安装在叶轮上，依据整圈钻模上的基准孔钻出叶轮的销孔，作为后序安装弧段钻模的定位孔。
②.拆下整圈钻模，将弧段钻模安装在叶轮上，在对应上述定位孔的基准孔中插入定位销，依据弧段钻模上的基准孔钻出叶轮上对应该弧段的其余销孔。
③.一个弧段的销孔钻完后，将弧段钻模卸下，安装在叶轮的另一个弧段，钻出该弧段的销孔；依此类推，直至加工完叶轮上的所有销孔。
④.卸下钻模，将叶片装入叶轮轮槽内，收紧叶片，使叶片的销孔与叶轮的销孔一一对应，位置度一致；用铰刀对叶片、叶轮的销孔进行整体扩孔，使其直径符合设计要求；扩孔之前，在同一叶片的其余销孔中插入定位销；所有销孔扩好之后，插入永久性销钉。