CN113878309A - 燃气轮机接管扩散器接管固定环组合加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了燃气轮机接管扩散器接管固定环组合加工工艺，步骤一：工件拆分；步骤二：对步骤一中拆分完成之后的毛坯件进行下料；步骤三：对毛坯件进行初加工，并对毛坯件预留加工量；步骤四：制作接管固定环加工工装，并将待加工的毛坯件与接管固定环加工工装相固定；步骤五：将步骤四中加工完成的零件本体与焊接部件毛坯件进行拼焊；步骤六：制作用于L型槽口加工的刀具；步骤七：采用刀具对L型槽口进行加工；步骤八：整个接管固定环加工完成之后，进行接管固定环加工工装的拆除。通过制作装夹工装、修改焊接工艺、制作特殊刀具以及采用分散‑再组合加工方式，解决了固定环加工难题。
Description
技术领域
本发明涉及燃气轮机接管扩散器接管固定环组合加工工艺，属于纸板生产设备领域。
背景技术
燃气轮机是一个涉及国家能源和国防安全的战略性产业，是能源动力装备领域的最高端产品，代表了装备制造业的最高水平；“接管固定环”是H100-110接管扩散器上的重要组成部分之一，其特点为壁厚薄、材质特殊、易变形、结构复杂，而且零件因上端面为圆弧面，下端无稳定支撑，致使其装夹困难，无法进行固定。该零件主体壁厚仅为6mm不锈钢薄板，在加工部分尺寸时，工件会跟随刀刃发生形变，使工件达不到图纸要求；接管扩散器原始设计的焊接坡口会导致L型槽加工后会留下台阶，因为在槽内，刀具无法伸入且后期无法进行人工打磨。具体参见图1，接管固定环原始焊接坡口布置图，该设计存在一定的风险，即拼焊时，焊剂会向坡口靠内槽处流动，会有残留焊剂附着于L型槽中，由于坡口与L槽入口共线，后期机加工的刀具无法清除残留焊剂，并且该槽口窄、深，也无法进行人工打磨。
要解决以上多种难题，就要从材质、工艺顺序、焊接特性等多个方面进行研究整合，制定可行性方案，在达到图纸要求的情况下，采用高质高效的方式进行加工。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃气轮机接管扩散器接管固定环组合加工工艺，通过制作装夹工装、修改焊接工艺、制作特殊刀具以及采用分散-再组合加工方式，解决了固定环加工难题。
为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：燃气轮机接管扩散器接管固定环组合加工工艺，它包括以下步骤：
步骤一：工件拆分；
步骤二：对步骤一中拆分完成之后的毛坯件进行下料；
步骤三：对毛坯件进行初加工，并对毛坯件预留加工量；
步骤四：制作接管固定环加工工装，并将待加工的毛坯件与接管固定环加工工装相固定；
步骤五：将步骤四中加工完成的零件本体与焊接部件毛坯件进行拼焊；
步骤六：制作用于L型槽口加工的刀具；
步骤七：采用刀具对L型槽口进行加工；
步骤八：整个接管固定环加工完成之后，进行接管固定环加工工装的拆除。
所述步骤一中工件拆分具体操作过程为，将整个标准的接管固定环沿着L型槽口以及坡口焊缝划分为零件本体和焊接部件。
所述步骤一中坡口焊缝与零件本体上所在的L型槽口的内侧壁之间偏离距离A；并保证坡口焊缝正对L型槽口的入口槽部位。
所述步骤二中拆分完成之后的毛坯件分为零件本体毛坯件和焊接部件毛坯件；所述零件本体毛坯件上加工有第一焊接坡口，所述零件本体毛坯件的内部设置有用于形成L型槽口的环形槽，所述零件本体毛坯件的中心部位加工形成第一贴合面；所述焊接部件毛坯件的外顶部加工有用于和第一焊接坡口相配合的第二焊接坡口；所述第一焊接坡口和第二焊接坡口之间配合焊接形成后续的坡口焊缝；所述焊接部件毛坯件的外壁加工有用于和第一贴合面相配合的第二贴合面。
所述步骤四中对毛坯件加工过程中接管固定环加工工装采用剖分结构，包括第一弧形箍和第二弧形箍；第一弧形箍和第二弧形箍的两个结合端面通过耳板固定相连；所述耳板上加工有对称布置的铰接螺栓孔；所述耳板的内侧壁上加工有用于对第一弧形箍和第二弧形箍进行定位的定位销孔。
所述步骤四中对零件本体毛坯件和接管固定环加工工装组装过程中，将第一弧形箍和第二弧形箍箍紧在零件本体毛坯件的外壁上，并通过铰接螺栓将零件本体毛坯件进行固定，固定完成之后，用环绕点焊将零件本体毛坯件和接管固定环加工工装进行焊接固定；通过接管固定环加工工装将整个零件本体毛坯件装夹固定在机床上，然后对零件本体毛坯件上的内孔圆弧、止口以及凹槽进行加工，并最终加工形成零件本体。
所述步骤五中具体操作过程中，将步骤四中所加工完成的零件本体作为焊接基准，并将焊接部件毛坯件与零件本体之间拼装之后，在第一焊接坡口和第二焊接坡口之间焊接形成坡口焊缝，实现两者的焊接。
所述步骤六中具体操作过程中刀具包括位于头部的刀头，在刀具的刀柄外壁上加工有退让阶梯；所述刀头与L型槽口的入口槽宽度保持一致。
所述步骤七中具体操作过程为，在机床上安装刀具，采用刀具对拼焊完成的零件本体和焊接部件毛坯件进行L型槽口的加工，待其加工完成之后进行预留加工量的加工，至此产品顺利加工完成，无质量问题。
所述步骤八中具体操作过程为，拆除接管固定环加工工装上的连接螺栓，并将环绕点焊清除，完成接管固定环加工工装与接管固定环之间的拆除。
本发明有如下有益效果：
1、通过制作装夹工装、修改焊接工艺、制作特殊刀具以及采用分散-再组合加工方式，解决了固定环加工难题。
2、通过改进现有的坡口焊缝的工艺位置，有效的克服了现有的坡口焊接过程中焊剂会向坡口靠内槽处流动，会有残留焊剂附着于L型槽中，形成残留台阶，且由于坡口与L槽入口共线，后期机加工的刀具无法清除残留焊剂，并且该槽口窄、深，也无法进行人工打磨的问题。通过改进坡口焊缝的工艺位置，既保证了焊接强度不变、又保证了L形槽的质量。
3、通过采用拆分，再进行组装焊接和再加工的工艺过程，保证了零件的加工质量，简化了加工工艺过程，提高了加工质量。
4、本发明按照零件拆分加工、组合拼焊、组合加工的方式来进行加工，此工艺不仅能保证L槽内腔的尺寸要求，还能显著减少刀具的损坏数量和加工时长。
5、由于本发明的零件上下为全加工面，结合不锈钢材质的壁厚薄、易变形、易变形的特点，使得在车床工序上不能使用压板和盘爪，为解决这一难题，经技术分析，兼顾现阶段以及后续加工内容，设计了接管固定环加工工装，该工装是用加工其它产品的工装经过改造而成，控制成本，一式两用。
6、本发明中由于L型槽槽口公差紧、有同心度1.5mm要求、且上端有圆弧挡害，因此将现有刀具进行了改制，可保证L型槽一刀成品，不留质量隐患，至此产品顺利加工完成，无质量问题。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1为本发明的接管固定环半剖视图。
图2为原始坡口焊缝设计位置图。
图3为本发明的改进之后的坡口焊缝设计位置图。
图4为本发明的零件本体毛坯件剖视图。
图5为本发明的焊接部件毛坯件剖视图。
图6为本发明的零件本体毛坯件和焊接部件毛坯件组合时的状态图。
图7为本发明的零件本体毛坯件和焊接部件毛坯件焊接之后的状态图。
图8为本发明的接管固定环加工工装俯视图。
图9为本发明的第一弧形箍半主视图。
图10为本发明的第二弧形箍半主视图。
图11为本发明的零件本体毛坯件和接管固定环加工工装固定装配之后的剖视图。
图12为本发明的刀具主视图。
图13为本发明的刀具具体加工过程图。
图中：接管固定环1、L型槽口2、残留台阶3、坡口焊缝4、焊接部件5、零件本体6、第一焊接坡口7、环形槽8、零件本体毛坯件9、第二焊接坡口10、焊接部件毛坯件11、第二贴合面12、环绕点焊13、接管固定环加工工装14、第一弧形箍15、耳板16、第二弧形箍17、定位销孔18、铰接螺栓孔19、刀具20、刀头21、退让阶梯22。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。
参见图1-13，燃气轮机接管扩散器接管固定环组合加工工艺，它包括以下步骤：
步骤一：工件拆分；
工件拆分具体操作过程为，将整个标准的接管固定环1沿着L型槽口2以及坡口焊缝4划分为零件本体6和焊接部件5。
其中，坡口焊缝4与零件本体6上所在的L型槽口2的内侧壁之间偏离距离A；并保证坡口焊缝4正对L型槽口2的入口槽部位。
之所采用对工件进行拆分，是因为按照原始图纸要求，该设计存在一定的风险，即拼焊时，焊剂会向坡口靠L型槽口2的内槽处流动，会有残留焊剂附着于L型槽中，由于坡口与L槽入口共线，后期机加工的刀具无法清除残留焊剂，形成残留台阶3，并且该槽口窄、深，也无法进行人工打磨。
为避免以上问题的发生，公司内部商榷之后确定了新的技术方案，即按照图3移动坡口位置，既保证了焊接强度不变、又保证了L形槽的质量。
步骤二：对步骤一中拆分完成之后的毛坯件进行下料；
拆分完成之后的毛坯件分为零件本体毛坯件9和焊接部件毛坯件11；所述零件本体毛坯件9上加工有第一焊接坡口7，所述零件本体毛坯件9的内部设置有用于形成L型槽口2的环形槽8，所述零件本体毛坯件9的中心部位加工形成第一贴合面10；所述焊接部件毛坯件11的外顶部加工有用于和第一焊接坡口7相配合的第二焊接坡口10；所述第一焊接坡口7和第二焊接坡口10之间配合焊接形成后续的坡口焊缝4；所述焊接部件毛坯件11的外壁加工有用于和第一贴合面10相配合的第二贴合面12。通过采用上述的零部件拆分方法方便了后续的焊接拼装和组合加工。
步骤三：对毛坯件进行初加工，并对毛坯件预留加工量；通过上述的预留加工量，保证了后续的精加工量。
步骤四：制作接管固定环加工工装14，并将待加工的毛坯件与接管固定环加工工装14相固定；
所述步骤四中对毛坯件加工过程中接管固定环加工工装14采用剖分结构，包括第一弧形箍15和第二弧形箍17；第一弧形箍15和第二弧形箍17的两个结合端面通过耳板16固定相连；所述耳板16上加工有对称布置的铰接螺栓孔19；所述耳板16的内侧壁上加工有用于对第一弧形箍15和第二弧形箍17进行定位的定位销孔18。
对零件本体毛坯件9和接管固定环加工工装14组装过程中，将第一弧形箍15和第二弧形箍17箍紧在零件本体毛坯件9的外壁上，并通过铰接螺栓将零件本体毛坯件9进行固定，固定完成之后，用环绕点焊13将零件本体毛坯件9和接管固定环加工工装14进行焊接固定；通过接管固定环加工工装14将整个零件本体毛坯件9装夹固定在机床上，然后对零件本体毛坯件9上的内孔圆弧、止口以及凹槽进行加工，并最终加工形成零件本体6。
本申请中之所采用上述的接管固定环加工工装14，是因为经过拆分之后，该零件的加工难度大大降低，该零件上下为全加工面，结合不锈钢材质的壁厚薄、易变形、易变形的特点，使得在车床工序上不能使用压板和盘爪，为解决这一难题，经技术分析，兼顾现阶段以及后续加工内容，设计了专用工装，该工装是用加工其他产品的工装经过改造而成，控制成本，一式两用。
步骤五：将步骤四中加工完成的零件本体6与焊接部件毛坯件11进行拼焊；
具体操作过程中，将步骤四中所加工完成的零件本体6作为焊接基准，并将焊接部件毛坯件11与零件本体6之间拼装之后，在第一焊接坡口7和第二焊接坡口10之间焊接形成坡口焊缝4，实现两者的焊接。通过采用焊接和紧箍的连接方式，保证了对焊接部件毛坯件11固定的可靠性。
步骤六：制作用于L型槽口2加工的刀具20；
所述步骤六中具体操作过程中刀具20包括位于头部的刀头21，在刀具20的刀柄外壁上加工有退让阶梯22；所述刀头21与L型槽口2的入口槽宽度保持一致。
本申请中之所以采用上述的刀具20是由于L型槽槽口公差紧、有同心度1.5mm要求、且上端有圆弧挡害，因此将现有刀具进行了改制，可保证L型槽一刀成品，不留质量隐患，至此产品顺利加工完成，无质量问题。
步骤七：采用刀具20对L型槽口2进行加工；
具体操作过程为，在机床上安装刀具20，采用刀具20对拼焊完成的零件本体6和焊接部件毛坯件11进行L型槽口2的加工，待其加工完成之后进行预留加工量的加工，至此产品顺利加工完成，无质量问题。
步骤八：整个接管固定环1加工完成之后，进行接管固定环加工工装14的拆除。
步骤八中具体操作过程为，拆除接管固定环加工工装14上的连接螺栓，并将环绕点焊13清除，完成接管固定环加工工装14与接管固定环1之间的拆除。
本发明具体工艺过程的效果对比：
该产品有两件，在接管固定环的加工制造中，分别按照常规加工工艺和改进工艺对固定环进行加工，在加工过程中对两件固定环进行时长、操作性、质量等方面进行全方面对比，并形成对比数据如下：
表1：两种加工工艺相关数据对比
| 接管固定环 | 加工时长 | 刀具损耗 | 操作难度 | 质量隐患 |
| 常规加工工艺 | 25h | 6 | 高 | 槽内可能有残留焊渣、台阶 |
| 改进加工工艺 | 15h | 2 | 中 | 无 |
按照此工艺方案，本车间顺利完成了首台H100-110接管扩散器的整体加工，加工完毕后，加工专检人员对产品尺寸及加工内容进行了检查，检验结果满足三菱公司的图纸规范要求，通过了三菱公司的工艺更新鉴定认证。
Claims (10)
1.燃气轮机接管扩散器接管固定环组合加工工艺，其特征在于，它包括以下步骤：
步骤一：工件拆分；
步骤二：对步骤一中拆分完成之后的毛坯件进行下料；
步骤三：对毛坯件进行初加工，并对毛坯件预留加工量；
步骤四：制作接管固定环加工工装（14），并将待加工的毛坯件与接管固定环加工工装（14）相固定；
步骤五：将步骤四中加工完成的零件本体（6）与焊接部件毛坯件（11）进行拼焊；
步骤六：制作用于L型槽口（2）加工的刀具（20）；
步骤七： 采用刀具（20）对L型槽口（2）进行加工；
步骤八：整个接管固定环（1）加工完成之后，进行接管固定环加工工装（14）的拆除。
2.根据权利要求1所述燃气轮机接管扩散器接管固定环组合加工工艺，其特征在于：所述步骤一中工件拆分具体操作过程为，将整个标准的接管固定环（1）沿着L型槽口（2）以及坡口焊缝（4）划分为零件本体（6）和焊接部件（5）。
3.根据权利要求2所述燃气轮机接管扩散器接管固定环组合加工工艺，其特征在于：所述步骤一中坡口焊缝（4）与零件本体（6）上所在的L型槽口（2）的内侧壁之间偏离距离A；并保证坡口焊缝（4）正对L型槽口（2）的入口槽部位。
4.根据权利要求1所述燃气轮机接管扩散器接管固定环组合加工工艺，其特征在于：所述步骤二中拆分完成之后的毛坯件分为零件本体毛坯件（9）和焊接部件毛坯件（11）；所述零件本体毛坯件（9）上加工有第一焊接坡口（7），所述零件本体毛坯件（9）的内部设置有用于形成L型槽口（2）的环形槽（8），所述零件本体毛坯件（9）的中心部位加工形成第一贴合面（10）；所述焊接部件毛坯件（11）的外顶部加工有用于和第一焊接坡口（7）相配合的第二焊接坡口（10）；所述第一焊接坡口（7）和第二焊接坡口（10）之间配合焊接形成后续的坡口焊缝（4）；所述焊接部件毛坯件（11）的外壁加工有用于和第一贴合面（10）相配合的第二贴合面（12）。
5.根据权利要求1所述燃气轮机接管扩散器接管固定环组合加工工艺，其特征在于：所述步骤四中对毛坯件加工过程中接管固定环加工工装（14）采用剖分结构，包括第一弧形箍（15）和第二弧形箍（17）；第一弧形箍（15）和第二弧形箍（17）的两个结合端面通过耳板（16）固定相连；所述耳板（16）上加工有对称布置的铰接螺栓孔（19）；所述耳板（16）的内侧壁上加工有用于对第一弧形箍（15）和第二弧形箍（17）进行定位的定位销孔（18）。
6.根据权利要求5所述燃气轮机接管扩散器接管固定环组合加工工艺，其特征在于：所述步骤四中对零件本体毛坯件（9）和接管固定环加工工装（14）组装过程中，将第一弧形箍（15）和第二弧形箍（17）箍紧在零件本体毛坯件（9）的外壁上，并通过铰接螺栓将零件本体毛坯件（9）进行固定，固定完成之后，用环绕点焊（13）将零件本体毛坯件（9）和接管固定环加工工装（14）进行焊接固定；通过接管固定环加工工装（14）将整个零件本体毛坯件（9）装夹固定在机床上，然后对零件本体毛坯件（9）上的内孔圆弧、止口以及凹槽进行加工，并最终加工形成零件本体（6）。
7.根据权利要求1所述燃气轮机接管扩散器接管固定环组合加工工艺，其特征在于：所述步骤五中具体操作过程中，将步骤四中所加工完成的零件本体（6）作为焊接基准，并将焊接部件毛坯件（11）与零件本体（6）之间拼装之后，在第一焊接坡口（7）和第二焊接坡口（10）之间焊接形成坡口焊缝（4），实现两者的焊接。
8.根据权利要求1所述燃气轮机接管扩散器接管固定环组合加工工艺，其特征在于：所述步骤六中具体操作过程中刀具（20）包括位于头部的刀头（21），在刀具（20）的刀柄外壁上加工有退让阶梯（22）；所述刀头（21）与L型槽口（2）的入口槽宽度保持一致。
9.根据权利要求1所述燃气轮机接管扩散器接管固定环组合加工工艺，其特征在于：所述步骤七中具体操作过程为，在机床上安装刀具（20），采用刀具（20）对拼焊完成的零件本体（6）和焊接部件毛坯件（11）进行L型槽口（2）的加工，待其加工完成之后进行预留加工量的加工，完成产品加工。
10.根据权利要求1所述燃气轮机接管扩散器接管固定环组合加工工艺，其特征在于：所述步骤八中具体操作过程为，拆除接管固定环加工工装（14）上的连接螺栓，并将环绕点焊（13）清除，完成接管固定环加工工装（14）与接管固定环（1）之间的拆除。
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