Southwest university of science and technology
本科毕业设计（论文）
汽轮机动叶片五轴数控工艺设计
学院名称 专业名称 学生姓名 学
号
制造科学与工程学院 机械设计及自动化
二〇一二年六月
指导教师
西南科技大学本科毕业论文 I
汽轮机动叶片五轴数控工艺设计
摘要：汽轮机叶片汽道型面数控加工是汽轮机叶片加工的关键工序之一。系统分析了汽轮机叶片的结构，叶片从毛坯到最终成为产品的工艺过程和加工过程中使用到的机床和检测方法。应用数控原理与五轴数控加工技术，设计分析汽道型面加工定位原理、夹具的结构及夹紧原理、加工运动轨迹。
在Proe软件环境下，编制对动叶片汽道型面加工五轴数控代码，并利用自带仿真功能进行仿真分析，满足动叶片汽道型面五轴数控加工质量需求。
关键词：汽轮机；动叶片；计算机辅助编程（CAM）；汽道数控加工
西南科技大学本科毕业论文 II
NC Process Design of 5 Axis on Steam Turbine Blades
Abstract: The blade surface NC Machining of the steam turbine is the key procedure of steam turbine blade processing. This paper introduces the structure of the turbine blade and the manufacturing process of blades from blank to products and machines and detection methods which are used in the process. And this paper also introduces and the procedure of finish milling airway is designed in detail in the thesis, including blade machining process localization, NC code writing and movement locus of cutting tool.
On the basis of Proe, this paper introduces the process of NC code writing, and uses the built-simulation capabilities for simulation, then meets the quality requirements of the
blade surface,
Keywords: turbine ; blade ; CAM ; airway NC Machining
西南科技大学本科毕业论文 III
目 录
第1章 绪论 ......................................................................................................................... 1 1.1 课题背景 .......................................................... 1 1.2 汽轮机叶片相关发展 ................................................ 2 1.2.1 汽轮机叶片介绍 ................................................ 2 1.2.2 叶片毛坯制造相关发展 .......................................... 4 第2章叶片的机械加工工艺过程 ....................................................................................... 5 2.1 叶片工艺特点 ...................................................... 5 2.2动叶片加工工艺过程 ................................................ 5 2.3动叶片加工工序内容 ................................................ 7 第3章叶片汽道型面五轴数控加工工序设计 ................................................................. 18 3.1汽道加工方法分类 ................................................. 18 3.1.1等截面直叶片加工 ............................................. 18 3.1.2有成型规律叶片汽道加工 ....................................... 19 3.1.3自由成型叶片加工 ............................................. 19 3.2、汽道型面加工工序内容 ............................................ 19 3.3、汽道型面加工定位原理分析 ........................................ 20 3.4、汽道型面加工夹具的结构及夹紧工作原理 ............................ 21 3.5、汽道型面加工运动轨迹分析 ........................................ 23 3.6、汽道型面加工编程及加工代码分析 .................................. 25 3.6.1汽道型面加工编程 ............................................. 26 3.6.2汽道型面数控代码及分析 ....................................... 29 结束语 ................................................................................................................................. 36 致谢 ..................................................................................................................................... 37 参考文献 ............................................................................................................................. 38
西南科技大学本科毕业论文
第1章 绪论
1.1 课题背景
随着我国经济的快速发展，我国电力工业发展迅猛。到2000年底，我国发电设备总装机容量为3.19亿Kw，其中，火电装机容量占了2.375亿Kw，占到总容量的74.4%。目前，我国的发电总装机容量和总发电量均为世界第二位。根据我国电力工业发展的总目标：2011年发电装机容量将达到4.5亿Kw，2050年我国装机容量将达到16亿Kw，其中，火力发电仍将占总装机容量比例超过60％。
火力发电是将一次能源转化为二次能源，是消耗一次能源的大户。但是我国能源的现状却不容乐观，人均能源占有量仅为世界人均量的36%左右。同时我国的能源利用率较低，目前仅为32%左右，与发达国家的能源利用率40%～50%有着较大差距。我国政府十分重视能源问题，提出了“节约与开发并重，近期把节约放在优先发展的地位”的方针政策，同时加强节能工作的法制建设，大力推进节能降耗的技术进步，使我国节能工作走向科学化、法制化的轨道。在当前能源十分紧缺的矛盾下，提高火电行业的能量利用率，具有十分重要的意义。
叶片广泛应用于汽轮机、压缩机和燃汽轮机等，起能量转换的作用，被认为是汽轮机的“心脏”。汽轮机中使用最多的一种零件就是叶片，一台汽轮机有数千件叶片，叶片的质量直接关系到汽轮机的工作效率。叶片制造的所需时间约占汽轮机整机的1/3，夹具量占整机的1/2左右，成本占总机的20％～25％，因此叶片在汽轮机中的重要性是不可言语。故，提高叶片的设计水平和制造水平是一项重要的基础工作。
为了保证汽轮机的效率以及叶片在使过程用中的安全性，叶片的材料都非常特殊，一般材料中含V、Ni、N等成分，硬度在360HB以上，强度s0.02为800MPa以上，加工性较差，同时叶片汽道部分(通流部分)是一个光滑的空间曲面，其精度要求高，加工难度大。特别是大型汽轮机末级叶片，其结构更为复杂，叶型扭转接近90°角，叶身中部有两个空间的凸台，叶根圆角部分由几个变直半径圆弧构成，以往的普通的三坐标或四坐标铣床都不能满足加工要求。目前叶片的加工一般使用五轴加工中心代替传统的加工方法, 新型五轴机床可以加工一般三轴数控机床所不能加工或很难一次装夹完成加工的连续、平滑，这使得汽轮机叶片的数控加工形成了新的飞越, 使得拥有更多的加工手段加工复杂形状的叶片, 同时叶片型面加工工艺也得到了相当大
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