水輪機(jī)典型零部件的制造工藝導(dǎo)水機(jī)構(gòu)底環(huán)頂蓋導(dǎo)葉軸孔

能源與環(huán)境學(xué)院熱能與動(dòng)力工程水輪機(jī)典型零部件的制造工藝第二節(jié)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)主要零部件的加工

導(dǎo)水機(jī)構(gòu)是水輪機(jī)的重要部件，它的作用是調(diào)節(jié)水輪機(jī)的水量和截?cái)嗨鳎檫M(jìn)入水輪機(jī)的水流建立必要的環(huán)量。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)包括頂蓋、活動(dòng)導(dǎo)葉、底環(huán)、控制環(huán)及導(dǎo)葉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。

一、底環(huán)的加工1、底環(huán)加工及裝配圖2、底環(huán)加工主要工序名稱及說(shuō)明1、車1）夾工件右端外圓（底面），以抗磨板端面找平，以已加工內(nèi)孔找圓，夾緊；

車成左端面，注意保證抗磨板厚度；車成端面上環(huán)槽符圖；車成左端外圓，車成抗磨環(huán)內(nèi)孔尺寸，各處倒角符圖；2）配焊在左端外圓均布六塊工藝搭子，按示意圖與頂蓋配車搭子尺寸，保證總間隙為0.1～0.3；3）車一組等高墊塊，工件翻面吊放于等高塊上，找正，夾緊；

車成右端各尺寸符圖；2、劃1）、劃工件X—Y十字中心線，引至四周，作標(biāo)記；2）、劃各螺紋孔，光孔及導(dǎo)葉孔加工線。3、鉆預(yù)鉆各孔4、鉗1）、清理各加工表面，去毛刺；2）、將底環(huán)右端（底部）向下吊放于車床工作臺(tái)上，底部用千斤頂支撐，夾外圓，找正內(nèi)孔及左端面。在底環(huán)左端面上均布幾塊等高塊，厚度不大于10mm，吊頂蓋于底環(huán)工藝搭子止口內(nèi)，注意保證兩工件上X－Y線對(duì)齊，找正頂蓋與底環(huán)同心，同心度控制在0.04mm范圍內(nèi)；（見(jiàn)下圖）3）用6～8組工藝螺桿及搭壓板將頂蓋與底環(huán)把緊，復(fù)查同心度；4）焊牢頂蓋、底環(huán)成一體。5、鏜1）、將頂蓋、底環(huán)組合件吊裝于鏜床彎板上，找正頂蓋導(dǎo)葉孔端面與鏜軸垂直，壓緊；2）、以頂蓋端導(dǎo)葉軸孔找正，逐一配鏜頂蓋、底環(huán)各導(dǎo)葉軸孔符合圖紙要求。6、鉗1）、拆壓板、螺桿；2）、割去工藝搭子，打磨修光焊點(diǎn)。7、鏜1）、按圖逐一鏜底環(huán)上各導(dǎo)葉軸孔止口孔符圖；2）、鏜各光孔符圖；3）、鏜各螺紋孔底孔，鉗配攻絲。8、劃以導(dǎo)葉軸孔為基準(zhǔn)劃與座環(huán)連接的螺孔加工線；9、鉆鉆連接孔。10、鉗1）、攻絲；2）、去毛刺。11、漆按技術(shù)要求涂漆。二、頂蓋的加工一、頂蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)二、材料及毛坯

HT200、ZG20MnSi、Q235、1Cr18Ni9Ti

整體鑄造（小型機(jī)組）

組焊（大、中型）三、工藝分析

背面四、工藝準(zhǔn)備及過(guò)程五、工藝設(shè)計(jì)實(shí)例

1、車

1）、夾工件左端外圓（頂蓋上面），以抗磨板端面及已見(jiàn)光外圓找正，夾緊；車成右端面，保證抗磨板的厚度；車成端面上環(huán)槽；車成外圓及基準(zhǔn)B面；車成內(nèi)孔；車各處倒角符合圖紙要求。2）、工件翻面，按已加工平面、圓面找正，夾緊；車其余各尺寸符合圖紙要求。2、劃1）、劃工件X—Y十字中心線，作標(biāo)記；2）、劃導(dǎo)葉軸孔加工線；3）、劃H向平面加工線，共六處。3、鏜1）、工件用彎板裝夾，按線找正，粗鏜各導(dǎo)葉孔，單邊留5mm余量；2）、工件平放于工作臺(tái)，按線找正，以最小加工量鏜成H向六處平面。4、鉗去各處毛刺。5、配鏜（同底環(huán)加工工序5）1）、將頂蓋、底環(huán)組合件吊裝于鏜床彎板上，找正頂蓋導(dǎo)葉孔端面與鏜軸垂直，壓緊；2）、以頂蓋端導(dǎo)葉軸孔找正，逐一配鏜頂蓋、底環(huán)各導(dǎo)葉軸孔符合圖紙要求。6、鉗（同底環(huán)加工工序6）1）、拆壓板、螺桿；2）、割去工藝搭子，打磨修光焊點(diǎn)。7、劃1）、以X—Y中心線為基準(zhǔn)：劃連接孔加工線；劃螺孔加工線；劃錐銷孔加工線等。2）、分別以各導(dǎo)葉軸孔為基準(zhǔn)：劃導(dǎo)葉套筒連接孔。8、鉆鉆各光孔、螺孔，各孔口倒角符圖。9、鉗1）、鉗鉆攻導(dǎo)葉套筒連接孔符圖；2）、去各處毛刺，對(duì)測(cè)壓孔過(guò)絲；3）、鉗裝各配合件，其中壓環(huán)不得高出頂蓋平面；4）、參與導(dǎo)水機(jī)構(gòu)預(yù)裝，與導(dǎo)葉套筒配銷。10、漆按技術(shù)要求涂漆。六、加工中要注意的問(wèn)題1、防止加工過(guò)程中的變形；2、要用標(biāo)準(zhǔn)平面檢查頂蓋下平面的變形；3、注意異種材料的加工及抗磨板的加工。三、頂蓋與底環(huán)導(dǎo)葉軸孔的加工工藝

導(dǎo)葉軸孔的加工是頂蓋與底環(huán)加工過(guò)程中的重要工序，一般在頂蓋與底環(huán)的平面及圓面精車之后進(jìn)行。其加工的方法有：

1、劃線同鏜法這種方法適用于軸孔位置要求不高，而同軸度要求較高的情況。

1）、鉆床上鏜底環(huán)軸孔要點(diǎn)：先劃出頂蓋上的導(dǎo)葉軸孔線，按孔線在鏜床上精鏜出頂蓋軸孔，然后將頂蓋放在底環(huán)上，按X、Y線和工藝定位止口定位，使頂蓋和底環(huán)同心，以平面找平后，再按頂蓋軸孔找正，鏜或擴(kuò)鉸底環(huán)軸孔。適用：小型機(jī)組的加工

2）、在鏜床上同鏜軸孔2、號(hào)孔、單鏜法

要點(diǎn)：先劃出頂蓋軸孔加工線，在鏜床上單鏜頂蓋軸孔，然后將頂蓋平放在底環(huán)上，找正同心，用專用號(hào)孔工具按頂蓋軸孔號(hào)劃出底環(huán)軸孔線，如圖8－21所示，再將底環(huán)拆成兩半，在鏜床上按平面找正工件，按孔線找正鏜桿，單鏜底環(huán)軸孔。要求：號(hào)孔要準(zhǔn)確，單鏜底環(huán)前按線找正精度要高。

適用：軸孔中心位置和同軸度要求不太高的大中型中低水頭的機(jī)組的加工中。3、鏜模單鏜法

要點(diǎn)：這種方法就是自制一個(gè)鏜孔模，鏜模上孔的中心位置度按頂蓋、底環(huán)軸孔中心位置的設(shè)計(jì)要求加工。鏜模的兩個(gè)平行平面上設(shè)有與頂蓋、底環(huán)配合的止口。頂蓋底環(huán)鏜孔時(shí)，都按規(guī)定方向裝上這個(gè)鏜模，用這個(gè)鏜模找正鏜孔。這種方法的關(guān)鍵是鏜模剛性要好。因此鏜模坯料要用鑄件，并應(yīng)消除應(yīng)力退火，粗加工后需作自然時(shí)效或人工時(shí)效處理方可精加工。至于鏜模上各孔位置精度保證并不十分困難。適用情況：由于鏜模費(fèi)用較高，大鏜模制造困難，因此一般只適用于機(jī)組臺(tái)數(shù)為兩臺(tái)以上，尺寸較小的機(jī)組（D1≤2.5m）。這種方法的最大優(yōu)點(diǎn)是頂蓋、底環(huán)可分別互換。4、立車同鏜或單鏜法工藝要點(diǎn)：1）先精車好頂蓋。2）精車底環(huán)，并車出頂蓋、底環(huán)工藝定位止口。3）吊裝頂蓋疊放在底環(huán)上，按X、Y線和工藝止口定中心、壓緊。4）用帶鏜頭的立刀架或大型立式鏜床同鏜兩件軸孔，如圖8－22所示?；蛑煌M出找正孔，拆開兩半后上鏜床按找正分別打表找正、單鏜。適用：這種方法所鏜孔同軸度精度高，主要適用于大型機(jī)組。條件：立車立刀架必須帶鏜頭附件或有大型立式鏜床。立車花盤應(yīng)具有精密分度裝置，如沒(méi)有，就需自己設(shè)置簡(jiǎn)單精密分度裝置。缺點(diǎn)：是軸孔中心找正困難，找正時(shí)花盤轉(zhuǎn)動(dòng)速度應(yīng)極低，如沒(méi)有極低轉(zhuǎn)速，在只能靠手動(dòng)盤車（花盤如沒(méi)有極低轉(zhuǎn)速，電動(dòng)點(diǎn)車用作微動(dòng)很困難）。5、在頂蓋上裝軸孔定位環(huán)，按定位環(huán)找正同鏜軸孔

要點(diǎn)：其工藝與上述在立車上鏜孔一樣，也需要有帶鏜頭的垂直刀架，只是按定位環(huán)找正鏜孔中心。定位環(huán)事先裝設(shè)于頂蓋每個(gè)軸孔位置，由鉗工調(diào)定好中心位置并固定。定位環(huán)有很高的中心位置度。如操作困難，或刀架剛性差，頂蓋下軸孔和底環(huán)軸孔只鏜出找正孔，拆開后再上鏜床按找正孔打表找正進(jìn)行單鏜。這種方法裝設(shè)定位環(huán)主要是為了提高軸孔中心位置精度。如果立車垂直刀架剛性不足，可只用此法先精鏜頂蓋軸孔，然后在頂蓋軸孔中裝刀桿定位套，加強(qiáng)刀桿穩(wěn)定性，再鏜底環(huán)軸孔找正孔。這個(gè)方法還可作如下改變：先用裝定位環(huán)的方法在立車或鏜床上單鏜出頂蓋軸孔，再將頂蓋底環(huán)平疊在一起，找平工件，裝刀桿定位套，在大型橫臂鉆床上鏜底環(huán)軸孔找正孔，類似如圖8－19所示，再拆開單鏜。必須注意的是頂蓋軸孔、定位套和刀桿三者之間的配合精度必須很高，所用刀桿與鏜頭主軸之間應(yīng)用萬(wàn)向接頭連接。6、在花盤可精密分度的立車上單鏜

條件：該方法所用立車的花盤必須具有高精度的大型分度裝置，垂直刀架應(yīng)可附裝鏜頭。要點(diǎn)：頂蓋、底環(huán)中的任一件在精車后即在平面上確定第一個(gè)孔的中心，用立刀架鏜頭鏜孔，鏜完第一個(gè)孔后刀架不動(dòng)，由花盤精密分度裝置控制第二個(gè)至最后一個(gè)孔的位置。依次精鏜全部軸孔以后，刀架仍然不動(dòng)，換另一件吊到花盤上找平找正，就可用同法精鏜全部軸孔。

優(yōu)點(diǎn)：由于精鏜頂蓋、底環(huán)時(shí)刀架在同一位置，刀架鏜頭旋轉(zhuǎn)中心至工件中心距離一致，分度精度又高，所以單鏜后的軸孔中心位置是一致的。

適用：任何機(jī)組的頂蓋底環(huán)。如果連續(xù)加工數(shù)臺(tái)機(jī)組的頂蓋、底環(huán)，則頂蓋底環(huán)還可分別實(shí)現(xiàn)互換。7、在立式鏜床上同鏜或單鏜

要點(diǎn)：將回轉(zhuǎn)工作臺(tái)吊放在立式鏜床工作臺(tái)上，找平。再將頂蓋或底環(huán)吊放在回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，找平工件，找正工件與轉(zhuǎn)臺(tái)同心，就可鏜孔了（圖8－23）。軸孔中心位置可由劃線確定。如精度要求高，可用分度定位套定位并同鏜，或用具有高精度分度機(jī)構(gòu)的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。如回轉(zhuǎn)工作臺(tái)沒(méi)有分度裝置，在可設(shè)置分度工藝塊或分度銷。

優(yōu)點(diǎn)：這種方法所鏜軸孔同軸度和中心位置都比較高，同鏜、單鏜均可。

條件：必須具備立車鏜床和尺寸相當(dāng)?shù)幕剞D(zhuǎn)工作臺(tái)。

適用：這種方法只適用于小機(jī)組的加工中。8、用大型兩坐標(biāo)或三坐標(biāo)數(shù)控聯(lián)動(dòng)鏜床精鏜

優(yōu)點(diǎn)：用此方法所鏜孔的位置精度高；

條件：需要X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)數(shù)控聯(lián)動(dòng)的大型鏜床，加工費(fèi)用高。

適用：一般只用于軸孔位置精度要求很高的機(jī)組。這種鏜床可以是臥式的，也可以是立式的。四、圓柱形導(dǎo)水機(jī)構(gòu)導(dǎo)葉的制造1、導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)A、由導(dǎo)葉體、上軸和下軸三部分組成。B、毛坯：整體鑄造，鑄焊結(jié)構(gòu)，鑄鍛焊結(jié)構(gòu)，焊鍛焊結(jié)構(gòu)。C、導(dǎo)葉結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：幾何形狀不成軸對(duì)稱，偏重較大，導(dǎo)葉瓣體在水平和垂直方向時(shí)所具有的剛性相差較大。2、導(dǎo)葉的制造要求

材質(zhì)、加工精度和表面粗糙度。3、導(dǎo)葉的加工方法（1）尺寸精度：用試切法；（2）葉型精度：（3）導(dǎo)葉軸心線正確位置的保證措施：（4）導(dǎo)葉軸頸和瓣體端面加工方法：

a、普通車削方法

b、旋風(fēng)切削

（5）導(dǎo)葉頭尾部密封立面的加工方法及精度保證措施：（6）導(dǎo)葉和導(dǎo)葉臂結(jié)合面銷孔的加工：

五、圓柱形導(dǎo)水機(jī)構(gòu)導(dǎo)葉加工實(shí)例1、供導(dǎo)葉體組焊坯2、劃線：以導(dǎo)葉體的型線為基準(zhǔn)劃葉型中心線及兩端軸的十字中心線，并檢查兩端軸的加工余量3、鏜：打兩端的中心孔4、粗車：采用一夾兩頂車成導(dǎo)葉的軸頸及導(dǎo)葉體的兩端軸5、劃線：以兩端軸頸中心為精基準(zhǔn)，劃導(dǎo)葉體型線加工線，并檢查導(dǎo)葉體型線的加工余量6、刨：按劃線找正，壓緊工件，刨出導(dǎo)葉體型線兩端部位7、粗打磨退刀部位8、刨：按劃線找正，壓緊工件，刨