一种用于汽轮机喷嘴组汽道加工的电极装置的制作方法

1.本实用新型涉及汽轮机加工技术领域，尤其涉及一种用于汽轮机喷嘴组汽道加工的电极装置。


背景技术：

2.汽轮机喷嘴属于汽轮机静止部分，是蒸汽热动转换的重要部件。喷嘴汽道是经过特殊设计的多个曲面型腔。高温、高压的蒸汽通过特定的型腔通道膨胀减压后，形成高速蒸汽流定向喷射至动叶栅上做功，将一级蒸汽的热能转变为动能，实现高效的功能转换。喷嘴汽道是由沿圆周径向辐射的多组叶栅和内、外环状支撑体形成的多个曲面型腔组成，由于喷嘴处于高温、高压极其恶劣的工况环境，载荷复杂多变，当前一般多设计为非焊接式一体结构。对于汽道型腔的加工，根本无法用常规机械加工的工艺方法来实现，国内一般为单电极形式的电火花加工。
3.中国实用新型公开说明书cn205950038u公开了一种汽轮机喷嘴组电熔解加工用新型电极装夹工装，包括机床夹头、电极装夹柄、电极柄、进汽侧电极和出汽侧电极。机床夹头通过顶丝与电极装夹柄相连，电极装夹柄与电极柄通过顶丝相连，电极柄两侧端部分别安装有进汽侧电极和出汽侧电极。该汽轮机喷嘴组电熔解加工用新型电极装夹工装存在的问题是：进汽侧电极和出汽侧电极一次仅加工一个型腔，每加工一个型腔就要重新定位一次工件，充放一次电解液介质。由于电解腐蚀电极尺寸变小，一般每加工两个型腔需要更换一次电极，而一圈喷嘴就有上百个型腔，劳动强度较大，加工效率低，累积误差较大，加工精度不高，在一定程度上影响到产品的质量安全及生产效率。
4.因此，亟需提供一种能同时加工多个型腔的用于汽轮机喷嘴组汽道加工的电极装置。


技术实现要素：

5.(一)要解决的技术问题
6.鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供一种用于汽轮机喷嘴组汽道加工的电极装置，其解决了现有的汽轮机喷嘴组电熔解加工效率低的技术问题。
7.(二)技术方案
8.为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：
9.本实用新型实施例提供一种用于汽轮机喷嘴组汽道加工的电极装置，包括进汽侧电极、出汽侧电极、夹持柄和立柱，所述立柱与所述夹持柄的中部固定连接，所述夹持柄的两端分别安装有所述进汽侧电极和所述出汽侧电极；
10.所述进汽侧电极包括第一连接板以及多个进汽侧加工部，所述第一连接板靠近所述立柱的一侧安装在所述夹持柄上，所述第一连接板远离所述立柱的一侧为法兰面，所述第一连接板的法兰面往远离所述立柱的方向延伸形成多个进汽侧加工部，且所述多个进汽侧加工部呈圆弧形排列；
11.所述出汽侧电极包括第二连接板以及多个出汽侧加工部，所述第二连接板靠近所述立柱的一侧安装在所述夹持柄上，所述第二连接板远离所述立柱的一侧为法兰面，所述第二连接板的法兰面往远离的所述立柱的方向延伸形成多个出汽侧加工部，且所述多个出汽侧加工部呈圆弧形排列。
12.可选地，当所述进汽侧电极加工汽轮机喷嘴组时，所述多个进汽侧加工部正好围绕所述汽轮机喷嘴组的中心圆弧形排列；
13.当所述出汽侧电极加工汽轮机喷嘴组时，所述多个出汽侧加工部正好围绕所述汽轮机喷嘴组的中心圆弧形排列。
14.可选地，所述第一连接板的第一侧面和第二侧面为弧面，所述第一连接板的两侧为第一基准面，所述第一基准面和所述法兰面相互垂直；
15.所述第二连接板的第一侧面和第二侧面为弧面，所述第二连接板的两侧为第二基准面，所述第二基准面和所述法兰面相互垂直。
16.可选地，所述进汽侧电极的进汽侧加工部的数量为两个、三个、四个或五个，所述出汽侧电极的出汽侧加工部的数量为两个、三个、四个或五个。
17.可选地，所述进汽侧电极的进汽侧加工部的数量为两个，包括第一加工部和第二加工部，所述第一加工部和所述第二加工部的侧表面由第一面弧型面、第一分型面和第一背弧型面包络而成；
18.所述出汽侧电极的出汽侧加工部的数量为两个，包括第三加工部和第四加工部，所述第三加工部和所述第四加工部的侧表面由第二面弧型面、第二分型面和第二背弧型面包络而成；
19.其中，所述第一面弧型面和所述第二背弧型面加工出所述汽轮机喷嘴组的型腔的一个侧面，所述第一背弧型面和所述第二面弧型面加工出所述汽轮机喷嘴组的型腔的另一个侧面。
20.可选地，所述进汽侧加工部的加工长度l1与所述出汽侧加工部的加工长度l2之和大于所述汽轮机喷嘴组内的叶栅的宽度d，并且所述进汽侧加工部和所述出汽侧加工部在所述汽轮机喷嘴组内搭接2-3mm。
21.可选地，所述进汽侧加工部的加工长度l1大于所述出汽侧加工部的加工长度l2，使得所述进汽侧加工部与所述出汽侧加工部的搭接区域靠近所述汽轮机喷嘴组的出汽侧。
22.可选地，所述第一连接板的法兰面在相邻的所述进汽侧加工部之间设置有排泄槽，所述第二连接板的法兰面在相邻的所述出汽侧加工部之间设置有排泄槽。
23.可选地，所述进汽侧电极的第一连接板和所述出汽侧电极的第二连接板靠近所述立柱的一侧均设置有圆柱形的电极柄，所述电极柄的圆柱面通过铣扁形成与所述第一基准面、第二基准面平行的定位面，所述夹持柄的内部沿轴向形成有电极柄安装槽，用于插入所述电极柄。
24.可选地，所述电极装置还包括压紧块和压紧螺钉；
25.所述夹持柄的侧壁对应所述电极柄的定位面处开设有开口，所述开口处安装有所述压紧块，所述压紧块上开设有通孔，所述电极柄对应通孔处开设有螺纹孔，所述压紧螺钉依次穿过所述压紧块、夹持柄旋拧进所述电极柄上的螺纹孔内，来将所述压紧块、夹持柄和所述电极柄固定连接起来；
26.当所述压紧螺钉未拧紧所述压紧块和所述电极柄时，所述电极柄的定位面与所述压紧块之间留有0.1-0.2mm的间隙；
27.当所述压紧螺钉拧紧所述压紧块和所述电极柄时，在螺栓预紧力的作用下，所述电极柄和所述夹持柄开口处的内孔圆面贴紧。
28.(三)有益效果
29.本实用新型的有益效果是：本实用新型的用于汽轮机喷嘴组汽道加工的电极装置，由于进汽侧电极包括第一连接板以及多个进汽侧加工部，出汽侧电极包括第二连接板以及多个出汽侧加工部，与现有技术相比，其一次可电解加工多个型腔，其提高了加工效能，大大减少电解加工过程中对喷嘴组工件定位装夹的次数，减小由装夹定位产生的积累误差，提高汽轮机喷嘴组产品的尺寸加工精度。并且能够大大减轻操作人员的劳动作业强度，解决了加工过程中劳动强度大、加工效率低的问题，同时避免了频繁的充放电解液的次数，在一定程度上也改善了作业环境条件，提高了汽轮机喷嘴组产品制造过程的安全性及可靠性。
附图说明
30.图1为本实用新型的用于汽轮机喷嘴组汽道加工的电极装置的实施例1的立体示意图；
31.图2为本实用新型的用于汽轮机喷嘴组汽道加工的电极装置的实施例1的前视示意图；
32.图3为本实用新型的用于汽轮机喷嘴组汽道加工的电极装置的实施例1的后视示意图；
33.图4为图1中的进汽侧电极的立体示意图；
34.图5为图1中的出汽侧电极的立体示意图；
35.图6为汽轮机喷嘴组的立体示意图，其中汽轮机喷嘴组内部具有多个叶栅，多个叶栅围绕汽轮机喷嘴组的中心圆形排列，并且相邻的叶栅之间形成型腔，用作汽轮机喷嘴；
36.图7为本实用新型的进汽侧电极的结构示意图；
37.图8为本实用新型的汽轮机喷嘴组的结构示意图，其中汽轮机喷嘴组未进行电解加工；
38.图9为本实用新型的出汽侧电极的结构示意图；
39.图10为图1中的进汽侧电极加工汽轮机喷嘴组时的内部结构示意图；
40.图11为图1中的出汽侧电极加工汽轮机喷嘴组时的内部结构示意图；
41.图12为汽轮机喷嘴组加工完毕时的内部结构示意图；其中仅示出了第一叶栅、第二叶栅和第三叶栅，第一叶栅和第二叶栅之间形成第一型腔，第二叶栅和第三叶栅之间形成第二型腔；
42.图13为本实用新型的用于汽轮机喷嘴组汽道加工的电极装置的实施例1的另一后视示意图，其中示出了夹持柄、压紧块和压紧螺钉，而夹持柄上的电极柄安装槽未插接出汽侧电极和电极柄；
43.图14为本实用新型的电极装置在夹持柄与电极柄的连接处的剖视示意图，其中压紧螺钉未拧紧，电极柄的定位面与压紧块之间存在 0.1-0.2mm的间隙；
44.图15为本实用新型的电极装置在夹持柄与电极柄的连接处的另一剖视示意图，其中压紧螺钉拧紧压紧块和电极柄，在螺钉预紧力的作用下，电极柄和夹持柄开口处的内孔圆面贴紧。
45.【附图标记说明】
46.1：进汽侧电极；2：出汽侧电极；3：夹持柄；4：压紧块；5：压紧螺钉；6：立柱；7：第一加工部；8：第二加工部；9：第三加工部；10：第四加工部；11：第一连接板；12：电极柄；13：第一基准面；14：法兰面；15：排洪槽；16：第一面弧型面；17：第一背弧型面；18：第二背弧型面；19：第二面弧型面；20：汽轮机喷嘴组；21：第一叶栅；22：第二叶栅；23：第三叶栅；24：第一型腔；25：第二型腔；26：第一分型面；27：第二分型面；28：第二连接板；29：第二基准面。
具体实施方式
47.为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。本文所提及的“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等方位名字以图1的定向为参照。
48.实施例1：
49.参照图1和图6，本实施例提供一种用于汽轮机喷嘴组汽道加工的电极装置，包括进汽侧电极1、出汽侧电极2、夹持柄3和立柱6。立柱6 与夹持柄3的中部固定连接，夹持柄3的两端分别安装有进汽侧电极1 和出汽侧电极2，进汽侧电极1和出汽侧电极2由铜制成。
50.结合图2和图4所示，进汽侧电极1包括第一连接板11以及多个进汽侧加工部。第一连接板11靠近立柱6的一侧安装在夹持柄3上，第一连接板11远离立柱6的一侧为法兰面14，第一连接板11的法兰面14往远离立柱6的方向延伸形成多个进汽侧加工部，且多个进汽侧加工部呈圆弧形排列。需要进一步说明的是，当进汽侧电极1加工汽轮机喷嘴组 20时，多个进汽侧加工部正好围绕汽轮机喷嘴组20的中心圆弧形排列。
51.进一步地，第一连接板11的第一侧面(进汽侧电极加工汽轮机喷嘴组汽道时，靠近汽轮机喷嘴组中心的侧面，即为图2中第一连接板11的上侧面)和第二侧面(进汽侧电极加工汽轮机喷嘴组汽道时，远离汽轮机喷嘴组中心的侧面，即为图2中第一连接板11的下侧面)为弧面，第一连接板11的两侧为第一基准面13，第一基准面13和法兰面14为平面，并且第一基准面13和法兰面14相互垂直，第一基准面13与立柱6的轴线(即机床加工的轴向)平行，方便进汽侧电极1找正。此外，第一连接板11的法兰面14在相邻的进汽侧加工部之间设置有排泄槽15，用于排出电解过程中产生的气体和铁屑。
52.结合图2和图4所示，出汽侧电极2包括第二连接板28以及多个出汽侧加工部。第二连接板28靠近立柱6的一侧安装在夹持柄3上，第二连接板28远离立柱6的一侧为法兰面14，第二连接板28的法兰面14往远离立柱6的方向延伸形成多个出汽侧加工部，且多个出汽侧加工部呈圆弧形排列。需要进一步说明的是，当出汽侧电极2加工汽轮机的喷嘴组时，多个出汽侧加工部正好围绕喷嘴组的中心圆弧形排列。
53.进一步地，第二连接板28的第一侧面(出汽侧电极加工汽轮机喷嘴组汽道时，靠近汽轮机喷嘴组中心的侧面，即为图3中第二连接板28的上侧面)和第二侧面(出汽侧电极加工汽轮机喷嘴组时，远离汽轮机喷嘴组中心的侧面，即为图3中第二连接板28的下侧面)为弧面，第二连接板28的两侧为第二基准面29，第二基准面29和法兰面14为平面，并且第二基
准面29和法兰面14相互垂直，第二基准面29与立柱6的轴线 (即机床加工的轴向)平行，方便出汽侧电极2找正。此外，第二连接板28的法兰面14在相邻的出汽侧加工部之间设置有排泄槽15，用于排出电解过程中产生的气体和铁屑。
54.在本实施例中，进汽侧电极1的进汽侧加工部的数量为两个，包括第一加工部7和第二加工部8。第一加工部7和第二加工部8的侧表面由第一面弧型面16、第一分型面26和第一背弧型面17包络而成。
55.在本实施例中，出汽侧电极2的出汽侧加工部的数量为两个，包括第三加工部9和第四加工部10。第三加工部9和第四加工部10的侧表面由第二面弧型面19、第二分型面27和第二背弧型面18包络而成。其中，第一面弧型面16和第二背弧型面18加工出型腔的一个侧面，第一背弧型面17和第二面弧型面19加工出型腔的另一个侧面。
56.结合图6、图7、图8、图9、图10和图11所示，进汽侧电极1的第一加工部7和第二加工部8从汽轮机喷嘴组20的进汽侧加工汽轮机喷嘴组20的待加工区域，出汽侧电极2的第三加工部9和第四加工部10 从汽轮机喷嘴组20的出汽侧加工汽轮机喷嘴组20的待加工区域。待加工区域加工完毕后形成型腔，未加工的区域形成叶栅，相邻的型腔之间通过叶栅分隔开来。例如，第一叶栅21和第二叶栅22通过第一型腔24 分隔开来，第二叶栅22和第三叶栅23通过第二型腔25分隔开来。
57.因此，本实施例的用于汽轮机喷嘴组汽道加工的电极装置，一次可电解加工两个型腔，其提高了加工效能，大大减少电解加工过程中对工件定位装夹的次数，减小由装夹定位产生的积累误差，提高汽轮机喷嘴组产品的尺寸加工精度。同时能够大大减轻了操作人员的劳动作业强度，解决了加工过程中劳动强度大、加工效率低的问题，同时避免了频繁的充放电解液的次数，在一定程度上也改善了作业环境条件，提高了产品制造过程的安全性及可靠性。
58.在本实施例中，进汽侧加工部的加工长度l1与出汽侧加工部的加工长度l2之和大于汽轮机喷嘴组20内的叶栅的宽度d，并且进汽侧加工部和出汽侧加工部在汽轮机喷嘴组20内搭接2-3mm，即2mm＜l1+l2-d＜ 3mm。需要进一步说明的是，进汽侧加工部的加工长度l1，是指第一背弧型面17远离法兰面14的一端到法兰面14的距离；出汽侧加工部的加工长度l2是指第二背弧型面18远离法兰面14的一端到法兰面14的距离。由于采用上述尺寸参数，汽轮机喷嘴组20的进汽侧和出汽侧才能连通。
59.进一步地，进汽侧加工部的加工长度l1大于出汽侧加工部的加工长度l2，使得进汽侧加工部与出汽侧加工部的搭接区域靠近汽轮机喷嘴组 20的出汽侧。由于搭接区域靠近汽轮机喷嘴组20的出汽侧，易观察和抛修搭接区域，同时还可兼顾进汽侧电极1和出汽侧电极2的安全进退路径。
60.结合图1、图4、图5、图13、图14和图15所示，电极装置还包括压紧块4和压紧螺钉5。出汽侧电极2的第二连接板28靠近立柱6的一侧设置有圆柱形的电极柄12，电极柄12的圆柱面通过铣扁形成与第一基准面13、第二基准面29平行的定位面，夹持柄3的内部沿轴向形成有电极柄安装槽，用于插入电极柄12。
61.夹持柄3的侧壁对应电极柄12的定位面处开设有开口，开口处安装有压紧块4，压紧块4上开设有通孔，电极柄12对应通孔处开设有螺纹孔，压紧螺钉5依次穿过压紧块4、夹持柄3旋拧进电极柄12上的螺纹孔内，来将压紧块4、夹持柄3和电极柄12固定连接起来。
62.当压紧螺钉5未拧紧压紧块4和所述电极柄12时，电极柄12的定位面与压紧块4之间留有0.1-0.2mm的间隙。当压紧螺钉5拧紧压紧块4 和电极柄12时，在螺纹预紧力的作用下，电极柄12和夹持柄3开口处的内圆面贴紧，使电极柄12和夹持柄3在螺钉压紧接触面处的压力增大，从而增大了摩擦力，防止电极柄12从夹持柄3的电极柄安装槽内脱落。此外，由于电极柄12是铜制的，夹持柄3是铁制的，在电加工的过程中，由于铜的热胀系数比铁大，受热胀趋势的影响，电极柄12热胀膨补偿与夹持柄3之间的间隙，使电极柄12和夹持柄3更牢靠地紧固在一起。
63.需要进一步说明的是，进汽侧电极1的第一连接板11靠近立柱6的一侧也设置有电极柄12，进汽侧电极1和出汽侧电极2的电极柄12与夹持柄3的连接方式相同，在此不再赘述。
64.本实施例的电极装置，由于采用上述连接结构，夹持柄3能够更简便快捷安装和拆卸进汽侧电极1和出汽侧电极2，并且进汽侧电极1和出汽侧电极2定位精度更好，更易于批量标准化加工。
65.实施例2：
66.在本实施例中，一种用于汽轮机喷嘴组汽道加工的电极装置与实施例1相比不同的是，进汽侧电极1的加工部的数量为三个，出汽侧电极2 的加工部的数量为三个。
67.实旋例3：
68.在本实施例中，一种用于汽轮机喷嘴组汽道加工的电极装置与实施例1相比不同的是，进汽侧电极1的加工部的数量为五个，出汽侧电极2 的加工部的数量为五个。
69.需要说明的是，为了更快地加工汽轮机的喷嘴组，进汽侧电极1和出汽侧电极2的加工部的数量不限于二个、三个、四个、五个，还可以是更多个。
70.本实用新型还提供一种汽轮机喷嘴汽道的加工方法，主要包括以下步聚：
71.s1、依据喷嘴汽道的形状及尺寸，结合实际的加工能力和技术水平，初步确定进汽侧电极1和出汽侧电极2上加工部的数量；电极的加工部数量和生产效率成正比关系，同时加工部数量起多，电极制造难度加大，一般为2-5个为宜；
72.s2、计算优化进汽侧电极1和出汽侧电极2加工过程的移动路径和进退路径，验证进汽侧电极1和出汽侧电极2在加工过程中与汽道叶栅型面的安全间隙，确定进汽侧电极1和出汽侧电极2设计尺寸；
73.s3、根据步骤s1中确定的进汽侧电极1和出汽侧电极2上加工部的数量和步骤s1中确定的进汽侧电极1和出汽侧电极2的设计尺寸，选取或制作进汽侧电极1和出汽侧电极2，并将进汽侧电极1和出汽侧电极2 安装在夹持柄3上；
74.s4、进汽侧电极1和出汽侧电极2根据设计移动路径依次交替进行汽轮机喷嘴20进汽侧和出汽侧的半型腔加工。
75.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
76.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是
机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
77.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。
78.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
79.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。