汽封环车削优化加工研究应用

哈尔滨汽轮机厂有限责任公司 （黑龙江 150046） 孙述军 顾祖慰

汽封环通常是各种型号汽轮机组成部件之一，每圈汽封环由多个弧段组成（见图1），汽封环弧段的端面间隙设计要求m，该精度要求是个加工难点，研制合理的工艺方案，高效、高精度地完成汽封环部件的加工，是一个值得研究的课题。

难点：①汽封环弧段加工中的应力变形。②保证汽封环弧段端面间隙m尺寸精度。③研制最佳工艺方案，缩短汽封环部件加工制造周期。

图1 汽封环外形

图2 磨削汽封环弧段端面夹具

1. 加工过程

认真分析汽封环的结构特点，针对汽封环部件的3个加工难点，改进工艺方案，由整圈车削→切为单个弧段，改进为单个弧段下料→车削的加工方式，从而大大减小了应力变形，采用最佳工艺方案保证该部件的加工精度；自行研制了专用磨削汽封环弧段端面夹具和车削汽封环专用夹具，利用磨削汽封环弧段端面夹具（见图2），可将汽封环弧段端面精确定位到辐射线位置，保证磨削后汽封环弧段端面间隙m的尺寸精度。利用车削汽封环专用夹具（见图3），高效、高精度地完成汽封环部件外圆、内孔及汽封槽的车削加工，该夹具具有两大突出优点：①利用定位环形凸台可快速找正汽封环弧段的外圆及内孔，提高找正精度及加工效率。②定位环形凸台可将汽封环弧段托起，使得切屑下排，避免了切屑刮伤已加工表面，保证加工质量。

（1）原工艺方案（见图4a）。气割下料（长方形板料）→滚压、焊接成圆筒、复滚圆筒→回火去应力→粗车外圆内孔放量2～2.5mm→车为单件、厚度放量0.3～0.4mm→划内外圆线及两端辐射线→线切割为单个弧段→回火去应力→平磨磨两平面准→划内外圆线及两端辐射线→铣两端辐射线面→磨两端辐射线面→车内外圆及汽封槽准、打印每圈汽封环连接序号→配磨两端辐射线面准→镗台阶孔准→标记图号、入库，加工完毕。

该工艺方案缺点：工序多、需焊接、滚压成圆，并进行焊后去应力。

（2）现工艺方案（见图4b）。气割下料（见图5）→铣两平面放量0.3～0.4mm→回火去应力→平磨磨两平面准→粗车内孔外圆、单面留量2～2.5mm→划内外圆线及两端辐射线→铣两端辐射线面→磨两端辐射线面→车内外圆及汽封槽准（见图6）、打印每圈汽封环连接序号→镗台阶孔准→标记图号、入库，加工完毕。

该工艺方案优点：由于改进了下料方式，改进为下料弧形板料，去除了滚筒、去应力工序和工件的周转，缩短了该部件的加工周期，一般采用新工艺，每圈汽封环节省加工时间30h以上。

图3 车削汽封环专用夹具

图5 气割下料图

图6 精车汽封环内孔、外圆及汽封槽图

2. 结语

通过汽封环车削加工优化研究，按设计精度要求完成该部件的加工。改进原加工方案，一方面大大减小了加工中的应力变形，提高了该部件加工精度；另一方面减少了滚筒、焊接、复滚筒及去应力工序，缩短了该部件的加工周期。采用新工艺每圈汽封环节省加工时间30h以上。