结构设计--轮机叶片数控砂带磨床的结构设计推荐.doc

第一章绪论 自改革开放以来，随着我国国民经济的迅速发展，社会对电力的需求 可谓突飞猛进，而电力生产的主要工具是汽轮机，因而汽轮机的相关技术 也就成为电力工业的核心技术之一。汽轮机叶片是汽轮机的关键零件，它 起着将蒸汽的动能转换为机械能的作用，汽轮机性能的优劣和效率的高 低，很大程度上取决于叶片型面的设计和制造水平。因此，对汽轮机叶片 制造技术的研究具有重要的战略意义和广阔的产业化前景。 本论文针对汽轮机叶片形状、材质特点以及加工精度要求，应用先进 的数控技术和砂带高效磨削的特点，在对汽轮机叶片砂带磨削工艺和磨削 运动分析研究的基础上，进行了汽轮机叶片数。控砂带磨床的总体结构设 计，对主要机械部件利用有限元分析软件进行了结构受力分析和优化，进 行了机床控制系统设计、安装和调试，最终完成了汽轮机叶片数控砂带磨 床样机的研制，并进行了相关磨削性能试验，对所确定的叶片砂带磨削工 艺、机床结构和控制系统的功能进行了验证和改进。 第二章汽轮机叶片砂带磨削工艺性研究 砂带磨削是一种古老而又新兴的高效磨削工艺，由于其独特的磨削 性能，近二一三十年来在国内外己被得到广泛应用，特别是在难加工 以及复杂型面的加工方面，其优势尤为明显阳3。为了进行叶片数控砂 床设计需要，本章在对砂带磨削特点分析的基础上，首先对叶片砂带 工艺进行了的研究。 砂带磨削特点及其应用阳叫卯 ．1砂带磨削特点 砂带是一种将磨料粘结在带状柔性基体上的涂附磨具，而砂带磨削 一种高效、经济、应用广泛的磨削工艺，有“万能磨削”之称。与砂 削相比，砂带磨削具有如下的特点： 1)磨削效率高 由于砂带磨削在工件磨削区同时投入磨削的磨粒多 利，故砂带磨削的材料磨除率远远高于砂轮，它是砂轮磨削效率的 倍，能与车、铣切削效率相当。 2)磨削烧伤小 由于砂带采用静电植砂，故磨粒之间存在空隙且磨 空气接触时间较长，易于磨削热的扩散，所以磨削温度较低，这对工 面磨削烧伤现象大大降少。因而，砂带磨削又被称之为冷态磨削。 3)磨削质量好 由于砂带具有柔软性且磨削速度稳定，易实现高速 性加工。实践表明，砂带磨削的加工精度达到、表面质量优于砂轮磨 平，故砂带磨削又被称之为弹性磨削。 )磨削适应性强 砂带磨削钝化了就进行更换，其磨削过程中不象 削需要修整，所以砂带磨床结构简单、适应性强、操作辅助时间少。 于砂带柔曲性好，适用于各种材料、各种不同形状零件以及异形复杂 的磨削加工。 5)磨削加工成本低 砂带磨削设备以及砂带自身的制造成本均较低， 砂带磨削加工成本也较低。 2．1．2 砂带磨削应用 在过去的二、三年内，随着国民经济的快速发展，人们对制造业产 品的加工质量、生产效率以及劳动环境提出了越来越高的要求。由于砂带 磨削具有自身卓越的特点，导致砂带磨削得到越来越广泛的应用，它不仅 用于粗磨．、精磨、抛光等常规的磨削加工，还被用于去毛刺、无心磨、成 形磨等等一些特殊的磨削加工工艺。 在现代工业化生产中，砂带磨削技术已被当作与砂轮磨削具有同等重 要的一种不可缺少的加工工艺方法。随着砂带制造技术水平的提高以及新 的高强度磨料的出现，砂带磨削效率、磨削精度和使用寿命都得到了显著 的提高，而随着数控技术的迅猛发展与应用，又使这种多刀多刃连续切削 的砂带磨削技术如虎添翼，目前砂带磨床的应用范围不仅遍及各行各业， 而且可以对几乎所有材料进行磨削加工，包括难加工材料和复杂型面的加 工，从而使砂带磨削进入了一个新的发展阶段。 ． 在工业发达国家，砂带磨削的应用已十分普遍，各种高精度、高效率 和高自动化程度的砂带磨床被广泛应用于航天、航空、舰船、汽车、冶金、 化工及能源设备等行业，并成为国际上名牌机床公司竞争的一个领域。目 前，一些工业发达国家的砂带磨床拥有量己逐步接近砂轮磨床数量，如美 国、日本、德国、俄罗斯等国家早已采用先进的数控砂带磨削技术进行磨 削加工，大大地提高了磨削加工质量和效率。 目前，国内外都非常重视砂带磨削的基础理论研究和应用研究，并出 现了一些新的发展方向，如电解复合砂带磨削、机器人砂带磨削、超声砂 带磨削以及电镀金刚石金属带砂带磨削等，使砂带磨削技术继续不断地向 新的方向发展，充分显示了砂带磨削在未来制造业中的强大生命力。 2．2 汽轮机叶片砂带磨削工艺分析与设计 叶片是汽轮机上数量最多的零件，一台汽轮机叶片的数量可达3000 片左右，其制造工作量占整台汽轮机制造工作量的25—40％。由于叶片型 面多是复杂的空间自由曲面，所以叶片一直是汽轮机中最难加工的零件之 一，叶片型面的加工质量直接影响汽轮机整机的工作性能。 叶片的传统加工多用铣削加手工抛磨来完成，其中有近40％加工工作 量是由熟练操作工在抛光机上用手工完成。在叶片手工抛磨过程中每抛磨 一次都要经过一次样板透光检查，对工人的技术要求较高，劳动强度较大。