4894-汽轮机叶片的热锻模设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】
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4894-汽轮机叶片的热锻模设计【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】,汽轮机,叶片,锻模,设计,机械,毕业设计,全套,资料,已经,通过,答辩
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I 摘 要 汽轮机叶片是汽轮机的核心零部件，起能量转换的关键作用。由于使用环境和性能的要求，以及制造成本方面的考虑，越来越多的厂家采用了精锻的生产工艺。本文针对叶片精锻工艺设计的实际要求，在总结了工厂经验的基础上，以用参数化的思想，对叶片精锻模具 维建模做了系统的研究。 本文对 叶片模锻 进行了详细 设计 ，锻模的主要设计内容有：锻件图的设计，锻件的主要参数计算，确定锻锤吨位，终锻模膛设计，预锻模膛设计，确定飞边槽的形式和尺寸，模膛结构设计。除此之外，本文还对切边 凹凸 模进行了 设计 。 关键词 ： 汽轮机叶片；精锻； in in to of to of as as of in to of AD is on in up of of to of 录 摘 要 . I . 录 . 一章 绪论 . 1 言 . 1 内外叶片锻造技术概况 . 2 内外叶片 术概况 . 4 片锻造研究进展 . 6 轮机叶片工艺性分析 . 7 第二章 叶片锻模的设计 . 9 件图的设计 . 9 定分模位置 . 9 片锻造平衡角的确定 . 10 片锻造转角的确定步骤 . 13 械加工余量的确定 . 14 锻件的公差的确定 . 15 锻斜度的确定 . 17 角半径的确定 . 18 术要求 . 19 件的主要参数计算 . 19 定锻锤吨位 . 20 计终段模膛 . 20 定飞边槽的形式和尺寸 . 20 膛结构设计 . 22 柱、导套设计 . 28 第三章 切边模设计 . 31 边装置图的设计规范 . 31 边凹模设计 . 31 边凸模设计 . 32 致 谢 . V 参考文献 . 轮机叶片的热锻模设计 1 第一章 绪论 言 叶片是工业汽轮机、航空发动机、燃汽轮机和压缩机的重要零件，在上述动力机械的能量转换过程中起关键作用，是汽轮机、航空发动机的“心脏” 1。叶片又是汽轮机中使用数量最多的一类零件，一台汽轮机有数千件叶片。据统计，叶片制造的工时约占汽轮机整机的 1/3，工装量占整机的 1/2左右，成本约占整机的 20 25。典型的汽轮机叶片如图 1 图 1型的汽轮机叶片 锻造是叶片制造的主要成形加工工艺，一台航空发动机中锻造叶片占 80以上，汽轮机中， L 0、 L 1级动叶片和相当一部分的 L 2级动叶片 (叶身长度在 350几乎全部采用锻造方法生产。回顾美国锻压生产的情况，从 1960年到 1965年，各类叶片锻件的生产量占全美模锻件总产量的 而同期汽车模锻件的生产量也不过占 因而叶片锻件的生产量是极为可观的，也足以说明叶片锻件生 产在锻造行业中占有十分重要的地位 2。 叶片种类多，批量小，导致叶片锻造工艺与模具设计任务繁重。根据我国叶片生产厂的统计，设计一套叶片精锻模具需花费一个半月左右时间。全球市场的形成与激烈的行业竞争推动了制造技术的发展，能否快速设计产品成了企业竞争力强弱的决定性因素。因此，研究叶片精锻的 疑对提高工厂叶片锻造工艺与模具设计能力和准确性，增强企业的竞争力具有重要的现实意义，对于锻造行业其它类型锻件的 开发也不乏参考价值。 第一章 绪论 2 内外叶片锻造技术概况 1、 叶片锻造技术的发展 由于叶片几何形状复杂，精度要求高，锻造成形困难。最初叶片是采用方钢铣削加工工艺。后来随着锻造技术的进步，生产批量增大，叶片开始采用模锻方法生产，其制坯方法：小叶片采用挤压制坯，大中叶片采用自由锻或辊锻制坯，国外先进制坯工艺则采用径向锻造工艺。大吨位高能螺旋压力机和模具先进制造技术的出现，叶片锻造技术进而发展到半精锻和精锻生产。 2、 叶片锻造的特点 和普通的模锻件相比，叶片的制造工艺与检测技术要复杂和困难的多。叶片材料的合金化程度很高，变形温度范围窄，对锻造、热处理工艺参数很敏感。过高或过低的锻造、热处理温度 ，都将给叶片的组织和性能带来明显的影响，因而给锻造和热处理过程造成很大的困难 5。 汽轮机和燃气轮机叶片主要采用半精锻或精锻方法生产。这类叶片叶身很薄，型面复杂，锻造时变形抗力大。而且，操作过程坯料冷却较快，容易引起锻造压力的波动。这就要求锻造设备具有足够的打击能量、适宜的变形速度，以减少锻件与模具的接触时间而又适应金属的流动特性和保证一定的生产速率。同时，要求锻造设备具有好的刚度和承受偏心载荷的能力以及尽可能小的弹性变形，设备能量的调整和锻件高度尺寸的控制也要方便。 叶片锻件对表面质量、内部组织、流线分 布都要求十分严格，这就需要有良好的锻造工艺及相应的辅助工艺，如加热保护、表面喷丸、温度控制、模具润滑等等，对各种辅助工序的安排也必须是严格的、合理的。为了选择最佳的锻造工艺参数以便获得最优的机械性能，目前国内外已采用正交设计法，将所得的数据在综合研究的基础上进行级差分析，选出最优的工艺参数，并对试验数据用电子计算机进行回归分析，建立性能指标对工艺参数的回归方程。通过这一定量的关系，可以预报和控制工艺参数对叶片锻件性能指标的影响 6。 除此之外，叶片的检测技术与质量控制在精密锻造时也具有特殊意义。由于叶片尺 寸复杂，检测项目多，最终产品的各种技术要求，包括型面厚度公差、汽轮机叶片的热锻模设计 3 分散度、型面形状公差、扭曲公差、弯曲公差、缘板内侧面的相对位置公差、叶根和叶冠的角度以及锻件错移公差等，都要进行精确的检查。 3、 叶片的精密模锻 航空、航天、汽车和高技术领域的发展，要求机器零件的制造向着强韧化、轻型化、精密和高效的生产方向发展，要求塑性成形技术由“接近零件形状”向“完全零件形状”发展。精密模锻是近年来顺应这种要求发展十分迅速的一种精密成形方法，它是在一般模锻基础上逐步发展起来的一种少无切削加工新工艺3与一般模锻相比：它 能获得表面质量好，机械加工余量少和尺寸精度高的锻件；取消或部分取消了切削加工工序，从而提高材料利用率；可以使金属流线沿零件轮廓合理分布，提高零件的承载能力；降低零件生产成本。 叶片锻造工艺有精锻、半精锻和模锻三种方式，在现行叶片生产中目前尚无严格区分精锻和模锻的标准。一般而言，所谓精锻是指锻件叶身部分余量小、少于 差小，约为 1/3模锻公差，叶身表面不再需要切削加工，而只需要进行精抛光或化学铣削。而叶片模锻则锻件具有较大的加工余量。两者相比，精锻有如下优点： (1)可以提高叶片的性能和使用寿命叶片 精锻由于采用了合理的模具设计和先进的工艺技术，能够保证金属具有良好的成形条件和合适的变形程度，获得沿叶身形状分布的流线和均匀细小的晶粒，增加了强度。同时，由于金属沿着模具的形状流动，叶身型面和缘板内侧面及其与型面转接部分不需要机械加工，使外露出来的端向晶粒最少，流线不被破坏，减少了应力腐蚀和裂纹，提高了疲劳强度、冲击强度和抗腐蚀性能。 (2)与普通模锻叶片相比，可以节省 20 25左右的金属材料在各种类型的叶片生产中，由于叶片形状复杂，材料的利用率都比较低。用方钢铣削汽轮机叶片，材料利用率只有 7 15 ，普通模锻叶片，材料利用率只有 25 40，这些叶片的材料除了锻造过程中较大的毛边消耗外，大量消耗于为机械加工所留的余量。精锻叶片的材料利用率可以达到 50以上。 (3)简化机械加工过程精锻叶片型面和缘板内侧不需要机械加工，可以减少大量金属切削机床和机械加工工时，缩短机械加工过程。 第一章 绪论 4 (4)解决了难加工材料和型面薄的叶片机械加工的困难汽轮机叶片材料一般为不锈钢甚至钛合金，材料加工性能差。叶片型面薄而复杂，加工极易变形，采用精锻，可以解决这些问题。 (5)叶片制造的总成本大大降低采用叶片精锻技术，其所用的模具 费用和锻造费用较普通锻造提高约 5倍左右，增加了锻件的成本。但是对整个制造过程而言，由于节省了材料，缩短了生产周期，大大减少了机械加工费用，而且精锻叶片的使用寿命长，所以其总成本比普通的大余量锻造要低的多 7。 由于精锻叶片具有以上优点，因此，国内外叶片生产厂家都在积极研究叶片精锻方法，有的已经用精锻生产出叶片。 目前国外航空叶片精锻件已占锻造叶片的 80 90，主要采用有能量预选装置的螺旋压力机和大刚度机械压力机生产，英国和德国还掌握了带阻尼台叶片的精锻技术。 国内也正进行多方面的研究试验，使用精锻技术 生产叶片，如：无锡叶片厂、国营红旗机械厂、南京五一一厂，分别用螺旋压力机、曲柄压力机、摩擦压力机精锻各种类型的叶片。 同时也有很多厂家直接引进国外先进的叶片精锻技术，例如无锡叶片厂花巨资引进了美国西屋（ 司的汽轮机叶片精锻技术，西安航空锻造厂和以色列合资建立了安泰叶片技术有限公司，锻造精锻叶片。叶片精锻技术为他们带来了很高的经济效益。 内外叶片 术概况 1、 1963年，美国麻省理工学院的 其博士论文中首次提出了计算机图形学 (人机交互设计和符号存储分层的概念，奠定了计算机辅助设计 (理论基础。 动了几乎一切领域的设计革命。四十多年来， 展到以数据库为核心、具有强大曲面和实体造型功能的集成化系统。在航空、航天、汽车、船舶，机械、电子、化工、建筑、广告等行业中， 5 方便的几何造型、修改、工程制图和图形显示的工具，很大程度上提高了设计的速度和 质量，降低了设计难度和工作强度。 进入上世纪八十年代以后，随着计算机硬件和存储能量的大幅度提高，软件开发平台的功能不断增强，而计算机产品的价格又越来越低，计算机逐渐走进了中小型企业，走进了寻常百姓家。 ： 然这些软件也在不断的发展、完善 8。 我国 那时起陆续从国外引进一批 而，在系统化、工程化、实用化和商品化 原则的指导下，进行有自主知识产权的 分依赖引进技术和系统，不是长久之计。进入九十年代，我国已开始了国产 业化的发展，并开发了一些支撑软件和应用软件，如清华大学的高华 科院的 江大学的 中科技大学的开目 北工业大学和许多厂家合作开发的 用户也在逐步增加，但其水平、可靠性方面与国外同类软件相比还有较大差距 9。发展国产化 当前的 乎涉及产 品的整个生命周期的方方面面。因此，可以认为当前的 是因为 得 术的发展和应用水平已成为衡量国家科技现代化和工业现代化水平的重要标志之一。 2、 国外叶片设计、生产的诸多工序已由 世纪七十年代初，美国伯特利哥伦布实验室最早研制的名为 主应力法模拟叶片锻造过程，优化工艺参数和模具 设计，取得了较好的效果 10美国的 西德的 统，在这些系统下，不仅缩短了叶片从设计到制造的周期，更重要的是提高了质量。 第一章 绪论 6 我国的叶片 术起步较晚，基础也比较薄弱。长期以来，由于技术水平的限制，我国叶片锻造生产基本上沿用原苏联的模锻工艺。 内有西北工业大学对航空叶片 得了一定的成果，其中文献 13采用矢量作图法对叶片平衡角计算进行了程序 开发，并采用法向加余量方法开发了余量加放程序。文献 14中对航空发动机叶片精锻工艺及模具设计的 献 15以 叶片精锻模 章根据叶片锻件设计规程，完成了叶尖型面延伸、叶根型面延伸、叶身型面余量加放等。并着重对叶片型面的光顺性作了研究，给出了光顺的局部和整体方法的算法。目前国内汽轮机叶片的设计、制造仍然采用传统的方法，没有一套相关的 计、生产中涉及的计算复杂、要处理的数据较多，计算费时费力，也很难满足精度要求 。由于生产准备周期长、工作量大，设计人员花在产品创新上的时间少，使得产品在国际市场中缺乏竞争力。 动化铺平了道路。在 体化中， 开展其它工作的基础，应用 高企业的国际竞争力。基于国外商品化 片锻造研究进展 叶片锻造过程的研究得到了国内外科技工作者的广泛关注。上世纪八十年代，随着有限元模拟技术的发展，许多研究者开始用有限元法模拟叶 片锻造过程。1982年， 用二维有限元模拟分析了叶片锻造过程，突破了滑移线法所需的几个主要假设，并得出了简单的椭圆形预成形毛坯的形状 20。 1982年， 基于二维刚粘塑性有限元模型，模拟分析了不同的摩擦因子对涡轮叶片锻造过程的影响，并以石蜡为模拟材料对其进行了物理模拟，验证了有限元数值模拟结果的可靠性。 1982年， 采用刚塑性有限元法，对涡轮叶片精锻进行了二维有限元模拟，模拟过程中采用了三角形和四边形两种混合单元，并用 压缩条件，对金属在对称和不对称的上下模的作用下的流动情汽轮机叶片的热锻模设计 7 况作了对比分析，并将物理模拟所获得的载荷行程曲线与用有限元模拟和滑移线法所得的结果进行了对比验证。 1990年， 将叶片锻造过程作为二维平面应变问题处理，用二维有限元正向模拟与反向跟踪技术结合的办法，采用库仑摩擦对叶片锻造过程进行预成形设计，得到了该模拟条件下最佳的预成形毛坯形状。 1998年到 2003 年， 有限元法模拟了翼形截面零件精锻时模具的弹性变形及由此而形成德零件尺寸误差的补偿方法 24 国内对叶片精锻技术的研究起步较晚，上世纪八十年代中期，北京航空工业部第六二一研究所根据 1986年研制出可用于计算叶片精锻工艺某些参数的初步软件，并用刚粘塑性有限元法对叶身成形过程进行了模拟 26。 2000年到 2001 年，西北工业大学詹梅、刘郁丽等对带阻尼台的航空叶片及单榫头叶片采用自行开发的 3D 出了叶片精锻成形的规律，并对摩擦对精锻成形的影响作了分析。 从以上文献可以看出，叶片的锻造过程十分复杂， 工艺要求严格，研究的内容也比较丰富。在进行有限元模拟的时候，通常把变形过程看作平面应变问题，这和叶片的几何特征和锻造特点有关系。但是，在以上模拟当中，研究的对象都是叶身相对扭曲比较小，叶片尺寸较小的航空涡轮叶片或压缩机叶片，而汽轮机叶片，尤其是汽轮机大叶片，扭曲较大，几何尺寸很大，采用普通的模拟方式不再适宜。而且在上述模拟当中有一个共有的不足，即把模拟条件中的成形速度简化为匀速，如文献 11中，把上模速度取为 20mm/s。而这与普通的叶片锻造设备：摩擦压力机或螺旋压力机的速度特征及关联的力能曲线是极为不符 的。所以，以上分析都存在这样的缺陷，模拟的结果也将与实际有一定的差距，当然上述文献更没有对螺旋压力机的一个重要的工作参数即能量的预选作出分析。 轮机叶片 工艺性分析 1、 叶片锻造工艺研究进展 第一章 绪论 8 早在七十年代初， 给出了控制叶片尺寸偏差的具体事例。美国哥伦布 验室用主应力法研制了用于涡轮叶片和压气机叶片锻模设计和数控加工的计算机程序系统，其中用于锻模 够分析和设计涡轮叶片或压气机叶片的模锻过程 ，确定锻造过程各个阶段的变形力、合理的坯料尺寸和设备吨位、为模具的数控加工提供几何信息。 我国的叶片技术起步较晚 ,基础也比较薄弱。由于大多数叶片的型面是比较复杂的三维扭转曲面 ,几何要求精度高 ,设计制造难度大 ,而且生产准备周期长 ,工作量大。而 术正是在提高生产效率、改善设计制造质量、降低生产成本、减轻劳动强度等方面具有传统设计制造方法无法比拟的优越必性。近年来，在叶片生产的计算机辅助设计以及分析方面，国内学者做了很多工作。八十年代中期，北京航空工业部第六二一研究所根据 工艺 制出可用于计算叶片精锻工艺某些参数的初步软件，并用三维刚粘塑性有限元法对叶身成形过程进行了模拟；西北工业大学朱谨也曾对航空发动机叶片精锻工艺即模具设计的 由于叶片形状的复杂性，三维模拟方面的研究很少。 于刚粘塑性材料模型，并考虑摩擦的影响，对涡轮叶片等温锻造进行了三维刚粘塑性有限元模拟分析，但在模拟中假设模具上的榫头与叶身处采用直角相连，这种简化假设导致所进行的三维有限元分析模拟与实际生产还有一定距离。国内有西北工业大学詹梅、刘郁丽 对带阻尼台的航空叶片及单榫头叶片采用自行开发的 3D 海交通大学方洪祥对汽轮机长叶片的有限元建模及模型修正进行了研究。 近年来，随着计算机技术的不断进步和有限元方法的完善，计算机数值模拟本质上可以虚拟试验现实 ,将大量反复的试验工作在计算机上完成。且叶片已基本上形成了一类具有明确几何形状的零件系列 ,用计算机数值模拟技术来模拟叶片锻造成形规律 ,预测成形缺陷折叠和充不满产生的部位 ,并通过改进工艺或改变毛坯的形状和尺寸消除成形缺陷是完全可能的。 汽轮机叶片的热锻模设计 9 第 二 章 叶片锻模的设计 件图的 设计 锻件图是根据零件产品图制定的，它全面地反应锻件的情况。在锻件图中要规定：锻件公差和机械加工余量；锻件的材质及热处理要求；锻件的清理方式及其他技术条件内容。锻件图是编制锻造工艺卡片、设计模和量具以及最后检验锻件的依据，也是机械加工部门验收锻件，制定切削加工工艺，设计加工夹具（用毛坯面定位时）依据，所以锻件图是最重要的基本工艺文件之一。设计锻件图时必须综合考虑锻件的生产批量，设备工艺条件等各种因素。锻件图的设计还必须与机械加工工艺人员协商并认可。 定分模位置 分模面选择的基本要求是能保证锻件从 模膛中取出来，因此锻件的侧面不能有凹的形状。此外，还要考虑以下因素： 1）保证锻件容易脱模，一般应以最大投影面作为分模面，见图 2）易于检查上下模膛的相对错移，见图 3）分模线尽可能选直线，使锻模加工简单，见图 是对头部尺寸较大，且上下不对称的锻件，则易取折线分模，以保证成形充满，见图 4)对圆饼类锻件，当 H 取径向分模，而不取轴向分模，见图 5)应保证锻件有合理的金属流线分布，见图 6）尽量在高度的一半处分模，使锻件机械加工余量最小，有利 于节约材料； 7）要使模膛的宽带大而深度小，这样金属容易充满模膛，锻件容易出模。 第二章 叶片锻模的设计 10 图 正确与正确的分模面 综上分析，再结合 汽轮机叶片 自身的特点，分模面选择在其 左右两条进气边线和出气边线 位置，见图 图 模面位置 片锻造平衡角的确定 在汽轮机扭曲叶片的锻造工艺中，采用首先通过对锻坯的预制坯，然后进行敞开模锻成形锻造的工艺方法时，工艺分析中叶片锻造转角的确定是叶片锻造成形的关键，也是叶片锻造模具型腔设计时考虑的前提条件。如图 片各截面型线扭角变化较 大，在对汽轮机叶片进行工艺 中的锻造成形分析时， 汽轮机叶片的热锻模设计 11 图 片各截面型线 为了有利于叶片锻件各部分形状在锻造时按照金属材料流动规律充足成形，而对叶片锻件的扭曲叶身型面进行锻造方向的合理选择，其方法是通过对叶身截面绕型线坐标中心的旋转。 汽轮机叶片型面变化很大，各型面的扭角相互不等，叶冠处材料薄而扭角最大，叶根处扭角最小，扭角变化较大的叶片给锻造生产带来很大困难。因此锻造这种强度高、形状扭曲大又薄的锻件必然需要很大的变形载荷，同时也会产生更大的水平错模力。变形载荷和水平错模力的共同作用使得模块和设备产生弹 性变形，而这个弹性变形正是影响锻件尺寸精度的主要因素。因此，设计锻模时应将叶片旋转到一个恰当的角度，使得锻造时的载荷和错模力尽可能小，如图 示。由于叶片形状尺寸各异，有些叶片可以使锻造时理论上的水平错模力为零，而有些叶片由于锻造分模面的要求，不可能为零，只能尽可能地小。 图 衡角示意图 第二章 叶片锻模的设计 12 所谓叶片的锻造转角，就是扭曲叶片在锻造时，为了使叶片的各部分形状按照锻造金属流动规律成型，而有意地在工艺设计时使叶片叶型的锻造方向与原理论坐标方向转过 角度，这一转角即为锻造转角。 在工艺设计分折时应考虑 以下几个因素，以便合理选择锻造转角： (1)锻造应力的大小要考虑叶片在锻造时的模具型腔的进出汽边两侧受力均匀，避免过大的侧向分力。 (2)锻造转角选择应考虑时模具寿命的影响。由于锻造转角在考虑这些其它因素的同时而未能顾及叶根转角处位置时对模具寿命的影响，往往在叶根型腔大而深处成为容易引起模具沿纵向开裂的应力源。 (3)锻造转角的选择应配合锻坯形状的选择。对精锻叶片来说，在考虑上述因素的同时，还应配合精锻工艺，作出更为全面的考虑。 1、 计算法确定平衡角 计算法分三种，分别如下： (1)将靠近叶根的截面和靠近叶 冠的截面的夹角相加，求其平均值。 2 冠根 (2)将靠近叶根的截面和靠近叶冠的截面以及叶身中部的夹角相加，求其平均值。 3 冠中根 (3)将叶身各个截面的扭角相加，求其平均值。 n 实际设计中一般采用第 (2)种方法。它简捷、明了，易于设计人员操作，而且考虑到靠近叶冠的截面出气边最薄，一般加上一个验证过程，即图 2度要求： 48 52 ，以保证出气边能够充满。 2、 矢量作图法确定平衡角 因为锻模基准平面与打击力相垂直，利用打击力等于金属变形抗力的原理，通过矢量作图求出打击力的方向，这样也就求出了锻模基准的方向，其具体方法如图 叶身上标注了四个型面，各型面弦长线与 13 为 A、 B、 C、 D，为了更准确地计算出平衡角，首先将叶片分成与型面数目相同的若干部分，这里是分成四个部分。各个部分的面积为 面积上的中心线即型面线处，分别计算每一部分锻压成形时所需的变形力 2式中 叶片成形时的变形抗力（ 各部分的宽度，也就是型面的弦长（ 各部分的厚度，即型面的最大厚度（ 各部分的面积，即弦长与边长的乘积 各部分所需的变形力（ N） 图 量作图法求平衡角 按上式计算叶身各部分的变形力之后（即 B,D），用适当的缩尺比把各变形力表示在各相应的型面图上。变形力的方向与型面弦长线相垂直，然后再将这些变形力由 始逐条平行移到一个坐标系上，各变形力彼此首尾相连接。最后，把 连一条直线，所连直线与坐标纵轴 平衡角。 本设计采用第一种方法计算法确定平衡角。本设计确定叶片的扭转角为50， 50040冠中根 ， 。代入相应式中可得， 30 。 片锻造转角的确定步骤 (1)从输入叶片型线数据经计算机生成 取三个典型截面的完整型线：靠近叶根端、叶顶端和叶身中间截面； 第二章 叶片锻模的设计 14 (2)以三个典型截面重叠的原点为基点，结合叶片锻造转角确定原则的考虑进行旋转分析后，初定锻造转角； (3)根据初定锻造转角进行工艺分析叶型扭曲较大时应该作综 合考虑，既要考虑进出气边最高点处的充足成形，又要考虑进气边背弧“倒勾”余块不宜过大(如图 2；靠叶顶截面叶型较宽，出气边较薄时，应该使出气边适当往平坦方向旋转而加大锻造转角的角度；精锻或者少余量叶片锻造时，应该适当加大锻造转角值；锻坯采用扁坯形式时，可以适当将角度取偏小值，扭曲度不大的叶片，且出气边容易充足时，特别是锻坯采用圆坯形式时，应该适当加大锻造转角值； (4)在锻造转角确定中验证角的应用在靠近叶顶截面型线的出气边作趋向延伸的对称中心线，该中心线与分模面方向轴线的夹角就作为锻造转角确 定中考虑的验证角。根据从工厂以往扭曲叶片锻件在锻造转角确定时对角的验证情况进行积累统计，验证角一般控制在 48 52之间，如果小于 48时，应该在锻造工艺中考虑一定的措施，特别是锻坯的形状和在模具中的定位或其他相应的进气边阻尼措施等，但是绝不允许小于 45； (5)输入叶根、叶冠、凸台等各个典型截面，进一步进行锻造转角的修整和确定。 械加工余量的确定 叶片的余量与材料性质、尺寸大小、加热方法、锻造设备、加工方法有关。精锻叶片，叶身虽然无机械加工余量，但考虑到金属在加热过程中，存在表面氧化 脱碳、污染和元素烧损现象，还得留出适当的化铣量或抛光量。生产实践表明，无论是钢或耐热合金，当加热没有采取防护措施时，在锻件表面不可避免的产生缺陷层，有时厚度可能达到 1采取了防护措施可减少缺陷层的厚度，但缺陷层总是不可避免的。叶片毛坯终锻变形时叶身型面可能出现压坑、划伤等缺陷，如工序周转过程中，难免有碰伤，因此必须留有余量。常用加放余量的方法有两种。 (1)加锻造方向余量在叶身型面曲率半径较大，扭角较小的情况下，叶身余量可以用模锻时的欠压量来保证，即加放 y 向余量。在给定的坐标点 ， 其公式为： y=y+（ 为欠压量）。但当曲率半径较小，扭角较大时，汽轮机叶片的热锻模设计 15 将会出现不均匀的余量。当取 面的弯曲角度 200 （ L 切边模凸模的材料一般与凹模相同。组合式冲头刀片有时还用 962）。固定冲头的顶板也要有足够的硬度，以防受冲击而变形，其硬度为 35，其厚度为 10 15毫 米。冲头的型面按叶片的形状制造。冲头与阴模的单边间隙，叶身部分为（ t,榫头部分为（ t， 头的形状见图 3 边凹模设计 切边凹模可分为整体式 凹 模和组合式凹模两种形式 :其整体式凹 模 适用于形状简 单、对称的中小型 锻件 ;而组合式凹 模 则由两块或两块以上凹模组成，主要适用干形状复杂或大型锻件 。本设计选择整体式凹模。 1） 切边凹模的 基 本尺寸见 图 单位 :飞边厚度 i h 60 15 50 40 本设计选取： 2， h=12,0, 5。 第三章 切边模设计 32 2)凹模顶面一般设一圈凸缘，其宽度应等于或 略 小于锻件 飞 边桥部的宽度，高度为 置锻件 3)对于有钳口颈的锻件。凹摸凸缘的相应处须设计一个缺门，以容纳钳口颈部分，缺口深度应与钳口颈相 同 ，而宽度应比钳口颈大 2。 图 边凹模示意图 凹模刃口有三种形式：直刃口、斜刃口、堆焊刃口，本设计选用适于整体凹模的的直刃口。前文选择了整体式凹模，因此采用锲来紧固凹模体。 边 凸 模设计 切边凸 模 一般由工作部分及模柄组成，主要起传力作用。其 工 作部分的形状、尺寸应与锻件的实际形状基本相吻合，但在锻件截面过渡处，应设有足够的空隙 ，以免在该处损坏锻件， 值参照 14表 7 3 1） 凸模高度 本设计中 凸模的推压面 距 飞边较近，凸模需伸 入 凹模方可将飞边切除。此时，凸模高度 h(见 图 21 汽轮机叶片的热锻模设计 33 图 中 H 模具的闭合高度（ 凹模高度 ( 模座支承面至底面高度 (e 切修量，一般为 飞 边桥部厚度的 32） 凸模固定方法选择 采用直接固定法。用楔和中心键 将凸模直接固定在 压 力机滑块 上 ( 图 3） 凸凹模间隙 值确定 凸凹模间隙的确定与切边状态或性质有关，一般应在 冷切边时，单边间隙应不小于 热切边时，单边 间 隙 不 小于 切
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