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摘要: 介紹了水輪發(fā)電機(jī)磁軛彈性鍵的傳統(tǒng)制造工藝，通過(guò)分析鍵的特殊材質(zhì)和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)揭示出傳統(tǒng)加工方法的欠缺和不足，以仙游機(jī)組的彈性鍵加工為例闡述了新制造工藝及檢查方法.

關(guān)鍵詞:  

      水輪發(fā)電機(jī)磁軛彈性鍵獨(dú)特的外形特征和材質(zhì)性能給制造加工帶來(lái)諸多難題。首先，彈性鍵屬于薄板件，長(zhǎng)而寬，臺(tái)階面眾多，切削加工后易發(fā)生應(yīng)力變形，會(huì)嚴(yán)重影響工件的平直度，甚至產(chǎn)生扭斜危害。其次，彈性鍵材質(zhì)硬且有較大彈性形變力，導(dǎo)致鉗工平直困難，若發(fā)生長(zhǎng)度側(cè)彎和大面扭斜均無(wú)法有效消除。再次，彈性鍵的槽及各臺(tái)階尺寸公差、形位公差等要求苛刻，中央凸臺(tái)與兩肩的臺(tái)階高差需嚴(yán)格保證，給加工和檢測(cè)帶來(lái)很大難度。

      磁軛彈性鍵制造質(zhì)量不穩(wěn)定是一個(gè)困擾東方電機(jī)公司多年未決的問(wèn)題。特別是2012 年7 月，仙游1#機(jī)組工地安裝時(shí)發(fā)生多根彈性鍵平面度超差且槽內(nèi)兩肩坍塌無(wú)法使用的質(zhì)量事故，給東方電機(jī)公司的聲譽(yù)造成極大影響。仙游電站為300MW 抽水蓄能機(jī)組，發(fā)電電動(dòng)機(jī)的高轉(zhuǎn)速和復(fù)雜工況轉(zhuǎn)換對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的可靠性提出極高要求，而彈性鍵作為磁軛緊固裝置直接關(guān)系機(jī)組的安全運(yùn)行，由此彈性鍵的制造質(zhì)量改進(jìn)被提到空前重要的地位。

1 磁軛彈性鍵傳統(tǒng)制造工藝

      磁軛彈性鍵一般用于水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架主立筋處的磁軛鐵心固定，通常與墊板、磁軛鍵配合使用，構(gòu)成轉(zhuǎn)子磁軛徑向漲緊的復(fù)合鍵結(jié)構(gòu)( 見(jiàn)圖1) 。彈性鍵在東方電機(jī)公司的設(shè)計(jì)與使用最早出現(xiàn)于三峽右岸機(jī)組，隨后水布埡、瀑布溝、仙游等電站有采用。

     磁軛彈性鍵的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是鍵中部設(shè)計(jì)有一個(gè)比兩肩略低的凸臺(tái)，當(dāng)鍵與磁軛墊板裝配后會(huì)在凸臺(tái)貼合面形成間隙。該間隙在磁軛冷打鍵時(shí)消除以提供磁軛固定的預(yù)緊力。同時(shí)彈性鍵采用屈服強(qiáng)度較大、韌性較好的材料制作，進(jìn)一步提高磁軛漲緊的預(yù)應(yīng)力，見(jiàn)圖2，圖3。磁軛彈性鍵的傳統(tǒng)加工工藝流程見(jiàn)圖4。

      彈性鍵按傳統(tǒng)方式加工時(shí)，銑序全部在數(shù)控龍門(mén)銑上完成，利用吸胎進(jìn)行裝夾，工件在自由狀態(tài)下加墊吸緊，采取反復(fù)翻身的方式銑削，半精銑時(shí)銑出彈性鍵的T 形，精銑后鍵的外形尺寸到位。

      在全面了解彈性鍵廠內(nèi)生產(chǎn)現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析得出仙游1# 機(jī)工地質(zhì)量問(wèn)題的主要原因可能為加工周期短致應(yīng)力未有效釋放、進(jìn)刀量偏大致應(yīng)力集中，但也折射出傳統(tǒng)加工工藝的幾點(diǎn)不足:

      ( 1) 外形銑削順序欠妥，使得鍵在龍門(mén)銑反復(fù)翻身加工不便。

      ( 2) 平直方式不合理，鍵精銑后要求校平但只有槽兩側(cè)窄邊作支點(diǎn)、中央凸臺(tái)會(huì)被壓塌。

      ( 3) 檢查方法存在局限，它僅用塞尺檢查鍵與墊板配對(duì)后的兩頭間隙，無(wú)法真實(shí)反映鍵中間段與墊板的貼合情況。

2 彈性鍵制造工藝改進(jìn)

      基于上述磁軛彈性鍵制造難點(diǎn)及加工方法不足的分析，本次工藝改進(jìn)以仙游項(xiàng)目為依托，從加工工藝、平直工裝和檢查方法等三方面提出改進(jìn)措施。

      2. 1 彈性鍵加工工藝改進(jìn)

      2. 1. 1 新加工工藝的出發(fā)點(diǎn)

     新加工工藝的出發(fā)點(diǎn)主要為以下幾個(gè)方面:

      ( 1) 改變銑鍵的裝夾方式，粗銑和半精銑時(shí)采用工裝頂子頂緊毛坯，避免吸胎裝夾固有的加工應(yīng)力不能及時(shí)釋放的缺陷。

      ( 2) 調(diào)整鍵外形加工的先后順序，在粗銑時(shí)即開(kāi)出正面槽、銑出背面T 臺(tái)，讓大部分銑削量在粗加工時(shí)完成，減少半精銑及精銑的應(yīng)力累計(jì)。同時(shí)優(yōu)化鍵的每步銑削外形以兼顧鉗工平直操作方便; 取消傳統(tǒng)方式下鍵精銑后的平直要求，避免產(chǎn)生有害變形。

      ( 3) 規(guī)范鍵的起吊和擺放，序間運(yùn)輸采用雙吸吊起吊，擺放提制專(zhuān)用料盤(pán)和木墊板，以防止鍵轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中的變形。

      2. 1. 2 彈性鍵新加工工藝

      彈性鍵新加工工藝為:

      ( 1) 鉗工平直彈性鍵毛坯，要求平面度小于2 mm，扭斜小于1 mm。

      ( 2) 龍門(mén)刨粗刨鍵，加工一面見(jiàn)平、厚度至53 mm。

      ( 3) 數(shù)控龍門(mén)銑粗銑鍵，側(cè)邊留2 mm 余量，上平面見(jiàn)平、銑出正面槽形輪廓( 槽寬和深度留2 mm余量，中央凸臺(tái)高度與正面齊平) ，翻面銑背部H75 凸臺(tái)( 該面及凸臺(tái)留2 mm 余量) 。要求: 在龍門(mén)銑平臺(tái)上配合頂子頂緊加工，進(jìn)刀量控制在0. 5 mm，需全程澆乳化液冷卻。

      ( 4) 鉗工平直粗銑后的彈性鍵，要求平面度小于1 mm，扭斜小于0. 5 mm。

      ( 5) 數(shù)控龍門(mén)銑精銑鍵背面及H75 凸臺(tái)至尺寸，翻面半精銑正面槽形留1 mm 余量。要求: 在龍門(mén)銑平臺(tái)上配合頂子頂緊加工，嚴(yán)格控制進(jìn)刀量在0. 5 mm，需全程澆冷卻液冷卻; 正面槽中間H75 凸臺(tái)與兩肩H25 臺(tái)在半精銑時(shí)等高加工。

      ( 6) 鉗工平直彈性鍵，要求平面度小于1 mm，扭斜小于0. 5 mm。

      ( 7) 數(shù)控龍門(mén)銑精銑鍵正面槽形，最后銑出中間H75 凸臺(tái)低0. 6 mm。要求: 在吸胎上加工，嚴(yán)格控制進(jìn)刀量在0. 5 mm，需全程澆冷卻液冷卻，中間凸臺(tái)低0. 6 mm 由兩次進(jìn)刀銑出( 每次0. 3 mm) 。

      ( 8) 劃線( 劃線組) 。

      ( 9) 飛頭，鉆M12 底孔( 鏜床) 。

      ( 10) 攻M12，與墊板配對(duì)檢查、打標(biāo)記( 鉗工) 。

      2. 2 彈性鍵平直工裝改進(jìn)

      彈性鍵傳統(tǒng)平直工藝是在鍵精銑后采用開(kāi)槽面朝下的方式放置于油壓機(jī)平臺(tái)，通過(guò)上方I 型墊塊傳遞壓頭壓力。該方式平鍵的不足在于: 其實(shí)際支點(diǎn)為鍵兩邊緣臺(tái)階，壓頭壓后易導(dǎo)致槽內(nèi)的中央凸臺(tái)H75 下榻高出兩邊臺(tái)階H25 而失去彈性結(jié)構(gòu)。

      改進(jìn)的平鍵工藝取消了鍵精銑后的平直要求，同時(shí)增加II 型平鍵墊塊供半精銑后使用。具體平鍵工藝為: 鍵粗銑后利用I 型平鍵墊塊卡入鍵背部凸臺(tái)再上立式油壓機(jī)平直; 鍵半精銑后增加II 型平鍵墊塊卡入鍵的正面槽，使槽內(nèi)3 個(gè)臺(tái)階面成為支點(diǎn)進(jìn)行平直，以保證鍵體大面積受力，進(jìn)而減少有害變形、提高平鍵質(zhì)量。

      2. 3 彈性鍵檢查方式改進(jìn) 

      彈性鍵的傳統(tǒng)檢查方法是將鍵與墊板裝配在一起僅用塞尺測(cè)兩端頭間隙是否合格，它反映不出鍵中間段與墊板的實(shí)際配合情況，同時(shí)忽視了槽內(nèi)兩邊臺(tái)階等高、中央凸臺(tái)與兩肩高差等指標(biāo)的考核。

    彈性鍵新檢查方法如下:

      ( 1) 單件檢查。利用刀口尺檢查彈性鍵槽口內(nèi)兩邊H25 臺(tái)階是否等高，配合塞尺檢查中間H75 凸臺(tái)與兩邊H25 臺(tái)階的高差是否滿足圖紙0. 6 mm。

      ( 2) 配對(duì)檢查。用塞尺檢查彈性鍵與墊板裝配后的兩端頭配合間隙。

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3 彈性鍵制造新工藝的試用及推廣

      本文所述的工藝改進(jìn)已在仙游4# 機(jī)彈性鍵的試制中進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)踐證明新方法能有效消除各序加工應(yīng)力導(dǎo)致的鍵變形，縮短序間時(shí)效時(shí)間，降低鉗工平直難度，最終產(chǎn)品能完全滿足設(shè)計(jì)圖紙的使用要求。目前，彈性鍵制造新工藝已在仙游后續(xù)機(jī)組的生產(chǎn)中全面推廣。

4 結(jié)語(yǔ)

      本文在總結(jié)和借鑒了以往彈性鍵生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，探討從加工工藝、平直工裝及檢查方法等方面全面優(yōu)化彈性鍵的制造工藝，以期持續(xù)提升東方電機(jī)公司磁軛彈性鍵的制造水平、確保工地轉(zhuǎn)子裝配的安全可靠。