1 前言（yán）
 
      D600B由東方汽輪（lún）機廠引進國（guó）外某公司600MW大型火力發電機組，它是實現（xiàn）600MW大型發電設備國產化的（de）一個重要步（bù）驟（zhòu），而噴嘴室的國產化（huà）是該機組實現（xiàn）國產化的重要內容之一。噴嘴室是高溫高壓蒸汽進入熱力（lì）循環的重要通道，在（zài）製造過程中保證設（shè）計（jì）的要求是保（bǎo）證（zhèng）機組（zǔ）熱（rè）循環效率的一個（gè）重要條件。
 
      東（dōng）汽廠首先采用了此結構（gòu）設計，在（zài）設計的300MW機組中（zhōng）借鑒了國外某公（gōng）司亞臨界600MW機組噴（pēn）嘴室的結構，它主要由噴嘴室、噴嘴加強環、噴嘴葉柵三部分組成。但是D600B機（jī）組噴嘴（zuǐ）室的結（jié）構與東汽300MW機組噴嘴室相比較，在（zài）噴嘴加強環的結（jié）構上有了很大（dà）的改變，它采用的是國外某公司超臨（lín）界機組和超超（chāo）臨界機組噴嘴加強環的結構（gòu），其結構的改（gǎi）變大大地增加了（le）加工的難度。
 
      2 D600B噴嘴室及噴嘴加強環的結（jié）構特點
 
      D600B噴嘴室的結構簡圖如圖1所（suǒ）示，主要由三部分組成：噴（pēn）嘴室、噴嘴加強環及噴嘴葉柵，三部分通過焊（hàn）接方式連接為（wéi）一個整體。

      噴嘴加強環是連接噴嘴室和噴（pēn）嘴葉柵（shān）的過渡結構，圖2是根據設計（jì）要求通過（guò）PRO/E三維造型建模（mó）生（shēng）成的噴嘴加強環三（sān）維立體圖。由於噴嘴加（jiā）強環是高溫高壓蒸汽進入熱循環的重要通道（dào），耐高溫高壓和可靠的連接強度就成為設計的必要條件（jiàn），因此采用了高溫合金鋼材2Crl2NiMolW1V作為（wéi）加強環本體的材料，毛坯為鍛（duàn）造毛坯。在噴（pēn）嘴加強環180度半環上設計了81個窄汽（qì）道和兩端各（gè）&個複雜（zá）結構的型腔。這種結構設計一方（fāng）麵可以最大限度地減少汽流在流動（dòng）過程中的能量損（sǔn）失，另一方麵也大大地增加（jiā）了加工的難度。

      3 噴嘴加強環結構工藝性（xìng）分析
 
      該結構在具備良好的設計性能的同時，犧牲了其良好的機械加工工藝（yì）性，給機械加工工藝方案的設計和如何（hé）實現其經濟高效加工留下了一個（gè）很（hěn）大的難題（tí），主要體現在以下幾個方麵：
 
      （1）零件材料選用2Crl2NiMolW1V，高溫合金鋼，鍛（duàn）件毛坯。這種材（cái）料具有很高的機械強度，加工性能較差，加工時斷屑為帶狀，並容易出現燒刀、粘刀現象（xiàng），給車削加工和銑削（xuē）加工的刀具材料（liào）和切削參數選擇帶來很大困難。
 
      （2）零件汽道型腔的尺寸小，加工深度大，銑削加工（gōng）刀具的（de）加工長度直徑之比較大（dà），刀具的（de）切削狀態很不理想，給銑削加工的切削參（cān）數選擇造成（chéng）較大困難（nán）。
 
      （3）汽（qì）道型（xíng）腔形狀（zhuàng）很不規則，結構（gòu）複雜，其數控（kòng）加工利用手工編程（chéng）的方法無法（fǎ）完成加工程序的（de）設計，必（bì）須借助於具有三維立體造型和加工程序自動生成及程序後值處理功能的程序設計軟件才能完成其數控加（jiā）工（gōng）程序設計。
 
      4 噴嘴加強環（huán）機械加（jiā）工工藝（yì）方案設計
 
      4.1工藝方案的選擇
 
      通過對噴嘴加強（qiáng）環結（jié）構特點及機加工工藝性分析，並結合東汽（qì）在$00+-機組（zǔ）噴嘴室（shì）加工取得的（de）成功經（jīng）驗，發現12003噴嘴室機（jī）械加（jiā）工的難（nán）點主要（yào）集中在噴嘴加（jiā）強環的加工，而噴嘴加強環（huán）的加（jiā）工難（nán）度主要集中在噴嘴汽道型腔的加工上。由於其前所未有的加工難度，在其總體加工方案的製定上必（bì）須采取科學的態度，為（wéi）此東汽廠進行了（le）大量的前期方案論（lùn）證工作。可供選（xuǎn）擇的主要（yào）方案有：
 
      （1）全（quán）部采用機械加工的方式（shì）；
 
      （2）汽道型腔采用電火花加工，其餘部（bù）位采用機械加工；
 
      （3）加強環整體外購。
 
      4.2總體加工方案的製（zhì）定
 
      在對噴嘴加強環多（duō）種（zhǒng）製造方案的（de）比較，並進行嚴格論證的基礎上，製定了如下的總體加工方案：以數控加工為主，輔（fǔ）以其它普通加工（gōng）方式進（jìn）行（háng）噴嘴加強（qiáng）環工藝設計。加強環出汽側（cè）的（de）焊接坡口及進汽側焊接坡口（kǒu）除環狀型線外的其它結構尺寸用C516立車加工，進汽（qì）側環狀焊接坡口的（de）型線和通（tōng）流（liú）部位的型（xíng）腔全部在數控滑枕床身數控銑床（XK7710A）上進行。
 
      5噴嘴加強環數（shù）控加工刀具設計及關鍵工藝試驗的實施
 
      5.1數控加工刀具的設計
 
      數控加工刀具的選擇和設計是噴嘴（zuǐ）加強環數控（kòng）加（jiā）工工（gōng）藝設計的一個（gè）重要環節，全周81個（gè）狹窄汽道的（de）結構尺寸較小，加工深度深，加工時刀具切削接觸麵積大（dà），刀具的切削加工條件較為（wéi）惡劣。
 
      經過本項目工藝試（shì）驗第一階段成（chéng）果的總（zǒng）結，對噴嘴加強環的設計提出了改進意見，並對數控加工刀具進行了（le）設計。對刀（dāo）具材（cái）料選用了韌性及抗粘刀效（xiào）果較好（hǎo）的鋁高速鋼，考慮到粗加工和精加工分開進行；在刀具結構（gòu）上，設（shè）計了刀尖帶R1的立銑刀和球頭銑刀兩種結（jié）構（gòu），粗加工采用（yòng）帶R1的立（lì）銑刀，精加工（gōng）采用球頭銑刀，圖3所示是（shì）立銑刀和球頭銑刀的結構簡圖。

      5.2噴（pēn）嘴加強環（huán）汽道加工工藝試驗的實施
 
      通過對噴嘴加強環（huán）結構工藝性的分析及在數控加工刀（dāo）具的選擇和設計上（shàng）所遇到的巨（jù）大困難，發（fā）現噴嘴加強環汽道型腔的數控加工方案是否可行，如何在程序設計過程中通過建立準確的數學模型體現設計特（tè）點（diǎn），以及如何實現噴嘴加強環的高效、經濟加工是本（běn）項目能否取（qǔ）得成功的（de）關（guān）鍵，所有這些都需要通過嚴格的科學試驗來驗證，東汽廠（chǎng）通過實施以下的工藝試驗對工藝方（fāng）案的可行性（xìng）進行（háng）了驗（yàn）證。
 
      5.2.1試驗目的
 
      (1)驗證噴（pēn）嘴加（jiā）強環（huán）噴嘴數控加工工藝的可行性（xìng）；
 
      (2)驗證噴嘴加強環數（shù）學模型建立、加工程（chéng）序（xù）自動生成、程序（xù）後值處理與設（shè）計要求的一致性；
 
      (3)選擇合理的（de）切削參數，提高加工效率，力爭實現噴嘴加強環的高效經濟加工；
 
      (4)確定刀具的結構尺寸。
 
      5.2.2試驗結果
 
      兩個階段（duàn）的試驗，進行了（le）設計結構的工藝性（xìng）改進（jìn），加工程序的（de）精（jīng）確設計，加工刀具結構設計的改（gǎi）進，驗證了600MW噴嘴加強環汽道數控加工工藝方案設計、數控加工程（chéng）序的設計（jì）是切實可行的，並且通過試驗（yàn）總結出了實現其經濟、高效加工的（de）刀（dāo）具材料和合理的切削（xuē）參數（shù），達到了（le）試驗的目的，解決（jué）了600MW噴嘴加強環汽道加工的難題。

      6 D600B噴嘴加強環數控加工程序設計
 
      D600B噴嘴加強環結構複雜，汽道部分是由多張曲麵組（zǔ）成，手工（gōng）編製該零件的數控（kòng）加工程序根本無法進行，隻有采用自動編程係統編製程序。使用自動編程係統編製數控加工程序，首先必（bì）須準確地建立被加工零件的三（sān）維實體（tǐ）圖，有了三（sān）維實體圖才（cái）能進行（háng）模擬加工、幹涉（shè）檢（jiǎn）查以（yǐ）及數控加工程序的生成。
 
      6.1模型的建立
 
      由於D600B噴嘴加強環結構複雜，模型的建立困難，特別是加強環兩端的汽道更複雜，設計圖紙（zhǐ）隻給出了三個截麵的型線，見圖（tú）4。

      圖紙給出的信息不足，按照圖紙給定的信息，在01234軟件中無法建立零件的模型，如何利（lì）用01234軟件（jiàn）中基本功能建立出（chū）光滑過渡的汽道（dào），又能滿足設（shè）計的要求是噴嘴加強環數控加工的又一個（gè）難點。
 
      針對上述問題，主要采取以（yǐ）下技術措施：分析加強環的結構，根據設計圖紙給出的信息，由於汽道的進出汽側的結構截然不同，見（jiàn）圖5，結合PRO/E軟件中具有的建模（mó）功能。在建模中，將汽道分為兩部分，分（fèn）別用（yòng）不同（tóng）的建模方式建立，進汽側采用變截麵旋轉方式建模（mó），出汽側采用變截麵拉伸方式建模，兩（liǎng）曲麵的過（guò）渡采用變（biàn）5的倒角方式。通過采（cǎi）取上述措施，完成了模型的建立，所建立的模型（xíng）完全達到了設計（jì）圖紙的（de）要求，而且（qiě）整個汽道是（shì）光滑過渡的。

      6.2NC加工
 
      PRO/E加工模塊提供了常規的加工方法，其加工方式缺乏很大的（de）自由度，01234生成67程序存在的主要（yào）技術難點如下：
 
      （1）自動生（shēng）成的程（chéng）序繁瑣，加工效率低（dī）。如（rú）在精加工汽道時，采用窗口（kǒu）加工方式（shì）自動生成的（de）刀具軌跡見圖6，由於已經過了粗加工（gōng），被加工曲麵的餘量（liàng）隻有1mm，自動生成的刀具軌跡有空（kōng）走刀（dāo）現象。

      (2)自動生成程序的走刀軌跡與實際加工要求差距較大。在加工噴嘴加強環外（wài）側兩端!,9坡口時，由於（yú）加工餘（yú）量大（dà），而且不均勻，實際加工中是（shì）采用Ф100的盤銑刀加工，走刀軌跡要求分層切削，這樣加工效率高，用PRO/E自動生成（chéng）的程序（xù）無法（fǎ）達到上述要求，生成的加工軌（guǐ）跡見圖7。

      7 加工驗證
 
      D600B噴嘴加強環的首件試加工（gōng），在（zài）數控機床上的（de）加工程序全部由PRO/E軟件自動生成，直接用於加工。由於所（suǒ）有加工（gōng）程序都在PRO/E.軟件中進（jìn）行了幹涉計算，提高了加工程序的準確（què）性及可靠性。經檢查，加工的產品完全符合設計（jì）圖紙的加工技術要求。
 
      8 技術經（jīng）濟效果
 
      通（tōng）過對PRO/E軟件的（de）開發，（1）成功（gōng）地完成（chéng）了噴嘴加強環的建模、NC加工、後置處理以及加工程序的生成。由於加工程序在係統中通過了過切檢查計算，因而保證了加工程序的正確性及可靠性（xìng），減少了程序在機床上的調試時間。（2）確定了噴嘴加（jiā）強環數控（kòng）加工方案的可行性。通過工藝試驗，獲（huò）得了合理的切削參數，根據試（shì）驗結（jié）果對加（jiā）工工藝及刀（dāo）具的改進，大大（dà）地提高了噴嘴加強環數控加工的效率達1倍以上（shàng）。
 
      在數控機床上加（jiā）工的噴嘴加強環汽道型麵光滑，修磨量小，大大地減少（shǎo）了鉗工的工作量，且加工效率高、質量好。每生產一副該噴嘴加強環可為工廠節約57.8萬元，因此，該項目的經濟（jì）效益和社會效（xiào）益（yì）是巨大的。
 
      9 結論
 
      D600B噴嘴加強環在XK7710A數控銑床上加工方案是（shì）成功的，已應（yīng）用於D600B-041120A噴嘴加強環的加工工（gōng）藝中（zhōng），加工出的產品完全達到了設計圖（tú）紙的要求，解（jiě）決了600MW噴嘴加強（qiáng）環在機械加工上的難題，實現了600MW機組噴嘴室的（de）全部國產化製造，為實現600MW機（jī）組（zǔ）汽輪機國產化做出了貢獻（xiàn），為東汽進行600MW超臨界、超超（chāo）臨界機組（zǔ）的開發奠定了基（jī）礎。