负荷分配在控制低压外缸加工变形时的应用研究

高楠楠

（哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，哈尔滨150046）

0 引言

低压外缸为钢板焊接的单层整体结构，外形尺寸大，重量大，精度要求高，由于其自身结构的特点在加工过程中极易出现变形。机械加工时通过负荷分配保证整个低压缸的重力合理地分配到各个承力面，加工状态符合现场装配状态，各部分加工基准统一，从而避免因载荷不均而导致加工变形。

1 加工出现的变形问题及原因分析

1）垂直中分面与水平中分面不垂直问题。主要原因为镗床主轴与工作台不平行，回转工作台转位后，2个工位的工作台平面出现夹角；其次是采用的工装垫箱不等高，工件安装摆放后，其支撑平面与所加工平面出现不垂直现象，从而导致中分面与垂直面不垂直。

2）缸体中分面或垂直面间隙局部超差，或超差面积呈不规则分布。主要因为缸体装夹不正确。装夹没有按照支撑位置与压紧位置统一的原则，或者支撑位置为缸体薄弱部位，导致缸体在外力的作用下出现变形。

3）缸体前、后部与汽缸中部接配时，垂直面孔出现“偏孔”问题。垂直面孔全部为数控机床加工，理论上不存在偏差，但低压外缸一般由6半组成，如加工时各自采用的基准不完全相同，则导致部分孔位出现相对位移。

综上所述，主要原因还是加工时的装夹方式误差、载荷分布不均、基准不统一造成的。

2 低压外缸防变形加工工艺控制方案

1）设备精度确认：主轴与工作台平行度确认，X、Y轴重复定位精度确认，工作台回转精度确认，角铣头轴与主轴垂直状态确认。

2）工装检测及确认：确保支撑用垫箱的高度一致，工艺垫铁厚度一致。

3）镗床进行缸体负荷分配。

a.粗加工垂直面，见光即可；垂直面平放于垫箱上，粗铣水平中分面留5 mm余量；中分面向下加工台板面，粗铣台板面留量5 mm。

b.台板面支撑，见图1。

c.在A、D连线的中点F布置千斤顶，C、B位置布置千分表，用于监视读数。

图1 负荷分配图

d.顶起F，使A、D脱离接触，记录A、D读数，计算AD，若为负值，则在B点增加略大于A-D数值一半的垫片，否则在C点增加略大于A-D数值一半的垫片。

e.重新调整千分表为“0”，顶起 F，使 A、D 位置均脱离接触。记录A、D两点读数。计算A-D数值，若A-D绝对值小于0.05 mm，负荷分配完毕，否则重新进行调整。

f.负荷分配完毕后，粗加工垂直面留5 mm余量。

g.重新装卡，垂直面平放于垫箱上，加工中分面。

4）精加工水平中分面时，垂直面安放于等高垫铁上，压紧与支撑位置必须位于同一位置。中分面加工采取分量切削，留有1 mm余量时，松压板一次，再次压紧后进行精加工。

5）精加工垂直面时，要上、下半合缸加工。低压缸下半支撑采用台板面支撑，支撑位置位于每个台板面的中心部位，压板着力点，位于支撑平面的中心位置。

6）加工后拆开上、下半，复查下半中分面水平，允许变化在0.10 mm以内。

3结语

负荷分配在低压缸加工时的应用解决了低压外缸的加工变形的缺陷。该方法考虑了低压缸刚性差、易变形的结构特点，保证了工件装夹定位的准确性与可靠性，减少了机械加工的累积误差，提高了产品加工质量。此方法已广泛应用于汽轮机低压缸的实际加工中，有效解决了生产中的实际问题。

［1］ 刘力岩.300MW汽轮机高中压缸负荷分配［J］.甘肃电力技术，2007（3）：31-34.