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摘要：此文介绍了一种新型汽封圈精车夹持方案，该方案实现了汽封圈两侧定位止口在同一定位基准状态下完成加工，从而能更好保证汽封圈进汽侧和出汽侧尺寸的一致性，通过产品制造跟踪，将汽封圈的精车一次合格率提升至95%以上。
关键词：汽封圈 精车 方案 优化
1 引言
汽轮机是一种高速旋转的机械，在运行时，为使动静之间不至于发生摩擦和碰撞，必须在动静之间留有一定的间隙，然而间隙的存在不仅导致漏汽，降低机组效率，还会影响汽轮机组安全运行，位了提高机组效率，减少蒸汽的泄漏和空气的漏入，汽轮机都装有汽封装置。汽封工作原理主要是利用截面变大、蒸汽膨胀，使得压力变小，经过多次截面变大、压力变小，最终使得轴封压力与大气压力相等，不再外漏。而汽封装置中的汽封圈，其质量高低直接影响通流间隙，通过实践证明，高压部分各级隔板汽封间隙每增加0.1mm，级效率将降低0.4%~0.6%，如果隔板汽封漏汽量增加，会造成工质损失、恶化运行环境、增大轴向推力，在一定程度上会影响汽轮机的安全运行。
2 汽封圈结构特点
根据以前的制造经验，常规机组汽封圈结构分为整齿形、镶齿型及两者混合型等几种形式，齿形特点又分为高低齿和斜平齿。目前从考虑材料利用率出发，公司常规机组在制汽封圈大部分已经调整为镶齿结构，其截面结构大概。根据汽封圈截面结构图显示，汽封圈属于薄壁环类零件，该类零件的加工工艺性较差，特别是加工过程中应力释放容易导致汽封圈变形，从而影响汽封圈精加工后的尺寸精度，同时汽封圈精加工的定位装夹也有较大难度。
3 原精车方案
原汽封圈精车方案为：从内孔搭压板，车准一侧端面及外圆（加工部位参见图1-1中工步1点划线） → 工件翻身，从内孔搭压板，车准另一侧端面（加工部位参见图1-1中工步2点划线） → 倒压板至外圆，车准内孔齿形及偏心（加工部位参见图1-1中工步3点划线）。
图1-1 汽封圈原有精车方案及装夹示意图
该种方案汽封圈定位装夹方式为采用压板从汽封圈轴向端面压紧，汽封圈的装夹效果示意图如图1-1所示，这种轴向端面搭压板装夹方式，由于支撑杆上端面与压紧端面很难调整在同一平面上，造成装夹压紧力方向与汽封圈端面不垂直，导致汽封圈向内或向外会发生不同程度的侧倾，倾斜角α，通过对装夹过程进行跟踪测量，该倾斜角约为0.35°。
该方案在精车汽封圈过程中存在如下一些问题：
①汽封圈精车过程需倒一次压板，即从内孔压紧倒至从外圆压紧的操作，这样会导致汽封圈内外圆尺寸不同心。
②为保证汽封圈加工精度，精车前需不断找正并调整压板压紧力和压紧位置，导致辅助找正耗时耗力，效率低下。
③该种精车方案加工的汽封圈两侧颈部定位圆的车削基准不统一，进而影响到最终产品的尺寸精度。
通过对生产现场汽封圈加工的合格率进行统计发现，该方案精车的汽封圈加工一次合格率约在80%，导致汽封圈总装通流间隙超差率超过40%，鉴于该情况，为提升产品质量和生产效率，减少汽封圈通流返修率，急需探索出一套更为简捷、有效的汽封圈精车工艺方案，特别是装夹方案。
4 工艺方案优化
通过多次试验攻关，将汽封圈精车方案优化调整为：内孔搭压板，车准汽封圈一侧端面及外圆，同时见光端面→ 以肩部外圆及端面定位，从径向拉紧汽封圈，车准汽封圈另一侧端面及内孔齿形。该精车方案取消了汽封圈精车内孔齿形时从端面搭压板的装夹方式，从而可避免精车汽封圈齿形时产生倾斜现象，有如下优点：
①精车齿形时以肩部外圆及端面定位，定位精度较高。
②汽封圈装入胎具后，直接从背弧拉紧螺钉，检测定位面间隙满足要求后即可进行精车，辅助装夹时间较短，生产效率高。
③该方案能保证汽封圈轴向两侧各部尺寸车削基准统一，提高了汽封圈两侧的尺寸精度，保证了产品质量。
④本次设计的工装具有较强的通用性，操作也比较简单，整体制作成本比较低。
5 通用车削胎具
根据汽封圈精车方案优化目标及要求，同时也为保证设计工装的合理性和可操作性，针对车削胎具提出了以下要求：
①工装结构要简单，制造难度要低。②胎具要有较强的通用性。③工装要保证汽封圈在同一基准条件下完成两侧定位止口的加工。④胎具利用率要比较高，降低产品制造成本。⑤设计工装要操作简单、使用方便。⑥同时工装使用必须安全，且不能影响到工人的正常工作。
5.1 通用胎具结构设计
根据胎具设计要求，同时也为提升胎具的通用性和使用效率，通过多次试验论证，最终确定了胎具的整体结构，本套胎具主要包含胎具体、径向调整块、I型块及一些紧固件。
5.2 通用胎具操作
根据胎具结构，该胎具使用操作流程如下：将T型块装入胎具体上各T型槽内（注意每个槽放两个T型块） → 以T型槽定位，把径向调整块装入各槽 → 装入垫圈，用螺钉紧固各调整块（注意暂不把紧） → 根据待加工汽封圈外圆尺寸粗调各调整块位置，然后把紧各调整块 → 根据汽封圈外圆实测尺寸配车调整块定位止口 → 清理干净 → 将汽封圈装入止口，从背弧拉紧汽封圈各弧段 → 检查各处间隙满足要求 → 即可开始汽封圈精车加工。
5.3 通用胎具特点
根据工装的使用状况，该车削胎具设计结构比较合理，使用操作比较简单，能很好的保证汽封圈加工精度，有如下一些突出特点：
①胎具通用性比较强，针对相同弧段数汽封圈，基本上1-2套工装即能完成所有汽封圈加工，这样大幅减少了工装数量，降低了产品制造成本。
②径向调整块宽度减少，提高了调整块的使用频次，同时采用一种调整块，即能用于所有胎具体，提升了胎具的利用率。
③当径向调整块上的止口无配车余量后，只更换调整块即可，而胎具本体可重复使用，降低了工装制造周期及成本。
④该胎具可实现汽封圈两侧定位止口均以同一基准完成加工，更好的保证了汽封圈两侧止口的尺寸及形位公差。
⑤胎具体上均布有T型槽，方便径向调整块在径向滑动调整，同时T型槽均布设置，也进一步提升了胎具的通用性。
⑥径向调整块通过胎具本体T型槽定位，粗调以胎具体端面刻线为基准，以便于径向调整方便快速。
⑦径向调整块背弧拉紧通孔设计为腰型孔结构，以适应不同高度的汽封圈精车加工，这也提升了胎具的通用性。
⑧针对不同直径的汽封圈，仅调整径向调整块的径向位置即可。
6 取得效果
优化后的精车工艺方案，通过一定时期的运行和验证，该方案成功实现汽封圈两侧定位止口在同一基准下完成加工，很好的保证汽封圈进汽侧和出汽侧尺寸一致性，提升了汽封圈的密封性能；其中特别是汽封圈专用车削胎具设计，该工装结构设计合理，制造和使用方便，该工装投入使用，提升了汽封圈质量，一定程度降低了产品的生产制造成本。
7 结语
通过本课题研究，大幅度提高了汽封圈的加工质量，根据近段时间的跟踪统计，该精车方案将汽封圈加工一次合格率提升至95%以上，将汽封圈总装通流间隙超差率控制在15%以内，经济效益显著。
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作者简介：李强（1964-），男，工程师，19**年毕业于**专业，主要从事汽轮机制造技术工作。
论文作者:李强
论文发表刊物:《防护工程》2017年第31期
论文发表时间:2018/3/14
标签：胎具论文; 端面论文; 加工论文; 工装论文; 方案论文; 压板论文; 齿形论文; 《防护工程》2017年第31期论文;