張瓊，楊金平，楊科，彭剛，肖波，陳銳

（東方電氣集團(tuán)東方汽輪機(jī)有限公司，四川 德陽(yáng)，618000）

1 前言

核電低壓三四級(jí)隔板是核電重要的靜子部件之一，該隔板為俗稱的“雙胞胎”結(jié)構(gòu)，即三級(jí)隔板直接裝入四級(jí)隔板后再整體總裝，因此，為保證核電汽輪機(jī)非常高的徑向通流間隙要求，三四級(jí)隔板裝配加工時(shí)必須嚴(yán)格保證二者的同軸度。但是，由于低壓三四級(jí)隔板自身直徑大，結(jié)構(gòu)單薄，且裝配方式特殊，加工甚至是起吊過程都可能產(chǎn)生變形（或使二者相對(duì)位置方式變化）導(dǎo)致三四級(jí)隔板同軸度要滿足設(shè)計(jì)要求非常困難，總裝時(shí)屢次發(fā)生三四級(jí)隔板同軸度超出設(shè)計(jì)許可范圍的情況，不得不多次返修。不僅嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的實(shí)物質(zhì)量和制造周期，同時(shí)造成了大量的人力、物力浪費(fèi)。為此，分廠專門成立了核電低壓三四級(jí)隔板同軸度控制攻關(guān)小組，經(jīng)過不斷探索和大量的工藝試驗(yàn)，終于總結(jié)出1套該隔板同軸度控制的有效措施。

2 低壓三四級(jí)隔板制造特點(diǎn)

2.1 工藝簡(jiǎn)介

隔板劃線、打基準(zhǔn)、粗銑中分面留0.5 mm余量—粗車單邊留3 mm余量—精銑中分面—精車（T型槽單邊留1 mm余量）—裝配三四級(jí)隔板—鏜床加工徑向定位銷孔、裝銷—精車三四級(jí)隔板T型槽—裝配汽封圈、立合測(cè)量尺寸—拆開三四級(jí)隔板—清理—噴粉—裝配三四級(jí)隔板、焊接封板—入庫(kù)。

2.2 結(jié)構(gòu)分析

核電低壓三四級(jí)隔板直徑5 760 mm，空心導(dǎo)葉，長(zhǎng)度達(dá)1 276 mm，外環(huán)為鑄件，重達(dá)20 t，內(nèi)環(huán)為拼焊件，重達(dá)10 t，精加工后變形大，而且三四級(jí)隔板中分面隔板上僅四級(jí)有定位銷孔，當(dāng)三級(jí)隔板裝入后僅靠徑向3只定位銷進(jìn)行定位和固定，難以滿足0.03 mm的同軸度控制要求。

2.3 制造工藝難點(diǎn)

（1）三四級(jí)隔板裝配后中分面與肩胛面的垂直度要求0.05 mm。

（2）三四級(jí)隔板二次裝配后同軸度要求0.03 mm（總裝要求不大于0.1 mm），見圖1。

圖1 同軸度技術(shù)要求

（3）機(jī)床工作臺(tái)設(shè)計(jì)偏小，加工徑向銷孔時(shí)裝夾不良。

（4）隔板立放檢查中分面間隙，要求沿水平中分面四周不小于1/4的地方無間隙，而且整個(gè)中分面不能有穿透性間隙。

（5）三四隔板裝配后，要求三四級(jí)隔板出汽側(cè)貼合面為零間隙。

由此可見，保證中分面間隙合格、控制裝配誤差、克服機(jī)床的局限性、減小因隔板自身結(jié)構(gòu)原因等方面引起的同軸度超差，成為解決同軸度問題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。因此，對(duì)于三四級(jí)隔板的制造來說，無論是裝配前的精加工，還是噴粉后的裝配，每個(gè)制造環(huán)節(jié)都必須嚴(yán)格控制。

3 工藝難點(diǎn)分析及質(zhì)量控制對(duì)策

3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

由于三級(jí)隔板重量大，而懸掛銷又沒有分布在整副隔板重量的進(jìn)出汽對(duì)稱中心上，因此，鉗工合中分面間隙時(shí)幾乎都會(huì)發(fā)生四級(jí)隔板外圓錯(cuò)位的情況（靠三級(jí)側(cè)向外，四級(jí)出汽側(cè)向內(nèi)），錯(cuò)位量最大達(dá)0.7 mm，經(jīng)過分析，發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)該情況的主要原因在于四級(jí)隔板進(jìn)汽側(cè)中分面處無定位裝置，由于隔板自重大，變形導(dǎo)致，為了改善該情況，經(jīng)過與技術(shù)部門溝通，在四級(jí)隔板進(jìn)汽側(cè)增加了銷螺栓把緊機(jī)構(gòu)。有效減小了隔板徑向錯(cuò)位，同軸度問題得到了有效改善，從0.2 mm提高到0.1 mm。

3.2 優(yōu)化鏜床加工徑向銷孔工藝

為了保證三四級(jí)隔板裝配后，二者出汽側(cè)貼合面零間隙要求,工件上機(jī)床時(shí)首先讓三級(jí)隔板與等高墊鐵接觸，四級(jí)隔板懸空，然后臨床調(diào)整好中分面并塞上工藝墊片，鏜床再找正，為了避免加工過程中切削力過大使三四級(jí)隔板相對(duì)位置發(fā)生變化，使用壓板將四級(jí)隔板外環(huán)壓緊，最后鉆、擴(kuò)、鉸銷孔。

但當(dāng)松開壓板再次裝銷子時(shí)發(fā)現(xiàn)一側(cè)銷孔有錯(cuò)位現(xiàn)象，使用外力將銷孔對(duì)齊，保證定位銷順利裝入。通過分析發(fā)現(xiàn)：（1）三級(jí)隔板進(jìn)汽測(cè)外環(huán)與等高墊鐵為線接觸，而且向中心傾斜，而四級(jí)隔板外環(huán)上又無法進(jìn)行輔助支撐，且實(shí)物處于懸空壓緊狀態(tài)，違背了壓緊力必須作用于支撐點(diǎn)或支撐點(diǎn)所形成的面上機(jī)械加工裝夾原則，造成銷孔錯(cuò)位，同軸度超差。（2）粗鉆、擴(kuò)銷孔時(shí)余量較大，切削力大產(chǎn)生的應(yīng)力也大，而三四級(jí)隔板加工前水平中分面左右墊有墊片使得切削應(yīng)力無法有效釋放，從而導(dǎo)致銷孔加工完畢，在拆去裝夾工具后，發(fā)生銷孔錯(cuò)位的情況。因此對(duì)原方案進(jìn)行優(yōu)化：（1）讓三級(jí)隔板與等高墊鐵接觸四級(jí)懸空，待調(diào)整好中分面、鏜床找正以后，壓板直接作用于四級(jí)隔板上，然后進(jìn)行鉆、擴(kuò)銷孔（銷孔單邊留1 mm余量）。（2）臨床取出墊片進(jìn)行應(yīng)力釋放，并重新調(diào)整好三四級(jí)隔板中分面并重新塞上工藝墊片。（3）由于銷孔大部分加工余量已去除，精鉸銷孔時(shí)切削力非常小，所以，此時(shí)僅憑四級(jí)隔板的自重足以使其不發(fā)生震動(dòng)或產(chǎn)生位移，因此，可以將原四級(jí)隔板上的壓板作用在三級(jí)隔板上，并在其壓緊位置增加輔助支撐，并注意天地方向不能搭壓板，為檢測(cè)工件是否發(fā)生位移或變形，應(yīng)在加工過程中使用百分表監(jiān)測(cè)T型槽端面和圓跳動(dòng)情況，待銷子裝配完取出中分面左右墊片。優(yōu)化方案有效解決了加工三四級(jí)隔板定位銷孔引起的變形從而影響同軸度的問題。

3.3 規(guī)范鏜床銑削中分面

工藝要求在加工完三四級(jí)隔板徑向定位銷孔并安裝定位銷后，檢查水平中分面平面度，若平面度超差，需鏜床返修水平中分面。根據(jù)設(shè)備自身情況制作輔助工裝增加旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)的工作范圍，來避免由于機(jī)床主軸搭頭、找正點(diǎn)不合理造成的中分面間隙超差，進(jìn)而導(dǎo)致合車后同軸度超差，但是立合時(shí)T型槽軸向仍然存在錯(cuò)位。通過分析造成原因有：（1）工作臺(tái)載重后運(yùn)行不平穩(wěn)。 （2）主軸存在爬坡，而立合時(shí)要將下半中分面找平，并需以一半為基準(zhǔn)修刮中分面，從而導(dǎo)致T型槽錯(cuò)位。（3）鉆、擴(kuò)、鉸完徑向銷孔后三級(jí)隔板中分面導(dǎo)葉與內(nèi)、外環(huán)干涉，從而導(dǎo)致同軸度超差。對(duì)方案進(jìn)行了調(diào)整：（1）定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢測(cè)。（2）臨床取出墊片后要求檢測(cè)兩側(cè)間隙，看是否與裝配前一致，若有少量竄動(dòng)，需反饋給技術(shù)部門。（3）自制輔助水聯(lián)通。

3.4 優(yōu)化立車工藝

由于隔板直徑大，空心導(dǎo)葉片長(zhǎng)，內(nèi)外環(huán)跨距大，平放變形剛性差（葉片為空心導(dǎo)葉），只要稍有干涉，裝夾、支撐和找正基準(zhǔn)不合理都會(huì)導(dǎo)致隔板變形，造成中分面間隙、同軸度超差，因此，在這方面也做了嚴(yán)格要求：

（1）三四級(jí)隔板上機(jī)床前必須去除左右水平中分面處墊片，避免車削時(shí)產(chǎn)生的切削應(yīng)力得不到有效釋放。

（2）三四級(jí)隔板合車T型槽時(shí)必須檢查中分面導(dǎo)葉片與隔板內(nèi)外環(huán)間的間隙以及水平中分面間隙，中分面導(dǎo)葉片不得與隔板內(nèi)外環(huán)發(fā)生干涉。

（3）增加半精加工T型槽工序，按出汽側(cè)加工圖，T型槽各加工面留0．6～0．7 mm精加工余量，半精加工后松開壓板釋放應(yīng)力，以避免因切削應(yīng)力原因造成的中分面間隙、同軸度超差。

（4）外環(huán)千斤頂支撐工件天地、中分面兩側(cè)的位置，共用8個(gè)千斤頂，內(nèi)環(huán)要處于自由狀態(tài)，若要使用輔助支撐時(shí)必須用百分表監(jiān)測(cè)變形情況，以避免由于支撐不合理而引起的間隙超差，進(jìn)而導(dǎo)致同軸度超差。

3.5 規(guī)范裝配工序

經(jīng)多次試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)三四級(jí)隔板裝配也是造成其同軸度超差的重要因素，為了防止了因操作不當(dāng)、裝配不規(guī)范等導(dǎo)致隔板變形、同軸度超差的情況發(fā)生，對(duì)裝配工序也做了詳細(xì)規(guī)范：

（1）首次裝配三四級(jí)隔板徑向銷子前測(cè)量尺寸并對(duì)銷子進(jìn)行編號(hào)，待下次裝配時(shí)與其銷孔對(duì)應(yīng)，防止其受力不均。

（2）徑向定位銷要同時(shí)裝入銷孔，而且要使其受力均勻。

（3）為了保證鉗工立合狀態(tài)與隔板工作狀態(tài)一致，將隔板下半立放，以懸掛銷支撐，且底部懸空，然后用水平儀找平隔板水平中分面，最后用工裝壓板壓牢懸掛銷支撐。

（4）合并隔板上下半，自由狀態(tài)下檢查中分面間隙、T型槽錯(cuò)位情況，嚴(yán)格按照相關(guān)技術(shù)要求修刮，并注意內(nèi)環(huán)不能修刮，避免圓跳動(dòng)超差。

（5）拆開前必須檢查三四級(jí)隔板之間的徑向間隙，以便下次裝配時(shí)調(diào)整，提高裝配效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過改進(jìn)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，優(yōu)化機(jī)加工藝流程，規(guī)范裝配工序，使核電低壓三四級(jí)隔板同軸度得到了有效控制，極大提高了實(shí)物質(zhì)量，同時(shí)也避免了因同軸度超差問題返修帶來的大量人力、物力浪費(fèi)。