水轮机主轴制造工艺及加工方法（范文）

第一篇：水轮机主轴制造工艺及加工方法（范文）

水轮机主轴的加工难点及工艺分析

杭州杭发集团公司

徐忠

摘要：目前我厂生产有混流式（立式，卧式），轴流定浆式等型号水轮机组，各种型号上的主轴是水轮机中最关键另件，其加工误差及尺寸精度历来是水轮机加工中一个难题，特别是定浆轴流式的主轴加工，难度大，行形公差及粗糙度等要求高。必需采取一定工艺措效才能满足加工要求，本文针对我们在生产中遇到问题及解决方法进行论述（附图2例）。

关键词：水轮机

主轴

加工工艺

滚压，刀具。

一、前言：

水轮机是将水流付出的水能转换转轮机械能，使转轮和主轴克服各种阻力而连续运转起来的机器，再由机械能通过发电机转子变为电能。大型水轮机为竖轴式，中小型水轮机可以是横轴式。横轴水轮机主轴的一端由弹性联轴器连接，而另一端则靠法兰与键与转轮连接，大型竖轴的主轴通常在轴身两端制成两法兰，一端法兰与水轮的转轮固定，另一端法兰与发电机轴联接（横向再用圆柱销定牢）。水轮机主轴要承受水轮机重量，水推力，轴承径向力，拉应力和扭应力，各只把合螺栓应受剪切力等组合作用力，因而主轴在水轮机中起到相当关键另件，它的材料通常采用35#，45#或20SiMn（锻造），其主轴的加工尺寸精度，粗糙度，形位公差等要求较高。

二、正文：

1，本文以轴流定式水轮机主轴为例（竖轴，如图1示），浅淡主轴的加工工艺，该主轴材料为锻钢45#（实心轴），主轴一端法兰面与转轮连接，主轴另一端法兰面与发电机轴连接，两端都采用凹凸止口定位，并用连轴 螺栓进行联接，然后用横圆柱销将各体定位牢。主轴与转轮，主轴与发电机轴都靠法兰面连接面产生摩擦力传递扭矩。主轴的加工，其尺寸精度要求高，与一般主轴的区别为：两端法兰外侧面，内外止口，法兰外圆相对于轴身水导轴承档跳动必须保证在0.02mm以内，且法兰直径公差在0.02mm以内（包括作好主轴的两端中心，其两端中心孔必需做得非常准确，作车削与安装基准用）。

2，加工工艺分析：主轴的加工难度由两方面原因造成，一是由于主轴的形位公差过小，二是由于它本身的结构特殊，从结构上看，主由毛坯由于是45#锻造实心轴，而且水导轴承档内腔要加工成30X180端面槽，难度大，轴承档外园均布8-Ф13导油孔势必造成加工过程中的断续切削力，并影响工件的表面质量，从材料上看，试棒实测力学性能硬度偏高，这些都将对切削加工构成影响。为解决上述难点，需以加工条件和工艺方法两方面入手，加工基本条件包括机床精度，刀具选择和切削参数。

1）由于机床精度已在安装时限制，无法消除机床本身的误差（如机床振动，尾部顶尖误差）。i.刀具选择：刀具选择抗冲击，耐磨性好，可减小因轴承档导油孔存在而造成的断续切削和冲击力产生的不利影响，减少切屑瘤带来的不利因素。在轴身和法兰面加工中分别采用YT15焊接刀具，和WNMG4225刀片，效果良好。但在加工轴承档内腔时，由于宽度小，长度长，一般割刀难以达到加工要求,为此把刀杆设计成如图2示

在加工过程中刀子伸出较长，刚性差，且平面槽又不利于排屑的顺畅，虽然工件有中心架来增强刚性。但用YT刀还是容易引起振动和崩刀，因此我把白钢刀磨成左，中，右三把切槽刀镶焊在刀杆上,轮流车削，顺利完成轴承档端面槽的加工。

2）切削参数选择恰当，避开形成切屑瘤的切削速度，最后一刀的切速，切深，进刀量二者匹配关系。

3）加工工艺的合理性对保证主轴精度到关重要，如按常规加工工艺虽然也保证工件精度，但是修正顶针孔控制内止口跳动量比较费时。因此为了减小装夹误差，劈两端中心孔及半精车内止口后再精车转轮端法兰外舌平面及止口，然后校正主轴转轮端法兰,外圆及平面,控制跳动在0.01mm以内,再精车内止口及轴身各档尺寸（这样消除了机床精度的影响，特别是尾座顶尖误差,使之主轴的各项跳动均达到要求。）

4）滚压参数：

V = 80 ∽ 120米/分

滚压余量0.01 ∽ 0.015 mm 滚压前粗糙度为Ra3.2 ∽ Ra1.6 滚压后达到粗糙度为Ra0.8 走刀量: 粗压为0.5 ∽ 0.6毫米/转

精压为为0.2 ∽ 0.3毫米/转

注: 以滚压1 ∽ 2为宜。该主轴由于轴承档表面粗糙度要求低，因此必须采用滚压工具来保证工件表面的粗糙度，滚压工具是一种采用表面光滑的高硬度材质制成的滚压轮，利用此滚压工具，将工件表面材料处粗糙面上凸峰产生塑性流动，并填补到凹谷中，从而改变工件表面质量状况的精密加工方法，表面粗糙度与滚压力的关系为一曲线关系，且存在一个最佳滚压力当压力过小时工件表面塑性变形不够充分，使表面粗糙度不能显著降低，但是当滚压力超过某一数值继续平大时，过度的加工硬化作用会使工件表面产生起斑起皮现象，使表面粗糙度迅速增大,由于主轴总长为4034mm,刚性差,常规加工容易产生振动,影响主轴表面粗糙度。为此，在车削轴承档时，为了使工件在滚压前取得较低的表面粗糙度，在工件放适当余量后利用电动磨具对工件进行抛光至尺寸上限（即粗糙度达到Ra3.2以上），再采用刀量为0.1mm线速度为40m/min进行滚压，解决了导油孔对压刀的冲击，避免损坏压刀，并保证了工件的质量。

三、结论

经测量表明，此主轴所有的形位公差，尺寸公差都达到设计要求与发 电机把合找摆度也符合设计要求。

四、结束语

经过几年的生产实践和接触，使我了解了水轮机的构造特别是在一些主轴，发电机轴对加工工艺上有了自己的一些经验和技术水平。

参考文献：

1）«水轮机理论与结构»

浙江机电职业学院

2）«水机设计手册»

哈尔滨大电机研究所编

3）«机械制造月刊»

第二篇：水轮机导叶加工工艺研究论文

摘要：分析了导叶加工工艺的具体流程，并对加工任务开展前的前期准备内容做出总结。重点探讨导叶加工工艺中的质量控制要点，从精准度控制与强度等方面来进行，将其应用在水轮机的导叶加工中，质量会有明显提升。

关键词：导叶；加工；工艺

1导叶加工工艺流程

首先是成型处理，材料在高温环境下能够实现塑性，完成初步生产加工任务，但此时的导叶并不能达到使用需求，甚至在尺寸规格上也存在误差，因此需要进行后期处理。其次是将导叶中多余的材料按照设计规格去除，使得零件的尺寸与设计方案保持一致。最后是进行精细加工，将多余的碎屑清理干净，对导叶进行防腐处理，这样才能够提升使用阶段的稳定性。如果在加工阶段发现原料损坏，不能正常使用，需要重新更换材料，避免将存在安全隐患的零部件投入到使用中。

2加工之前的工艺准备

2.1精度要求。导叶长4698mm，宽1331mm，瓣体长2455mm，总重量为7.8t，端面垂直度要求0.09mm，各轴颈同轴度为0.1mm，轴颈跳动值为0.15mm，圆柱度为0.05mm，轴颈尺寸公差在0.1mm以内。由于以上工件图纸要求机床的精度必须非常精，尤其是卧车精度，机床主轴轴承轴向窜动小于0.03mm，径向跳动小于0.03mm。

2.2毛坯质量控制。不锈钢原料初次加工很难达到精准度需求，因此在尺寸上也要有预留，这样在后续加工中才不会出现因为预留尺寸过小无法精细化加工的问题。目前的技术手段已经能够实现自动化加工处理，通过数控来完成生产环节的管理任务。为在规定时间内完成生产加工任务，会进行批量生产，运营成本也有明显的降低。这期间最重要的任务是质量控制，要从原料选择与加工工艺多方面来进行，这样质量才可以有所提升。

2.3刀具选择。对刀具进行选择也十分重要，可以结合以往生产加工的经验来进行，节省生产时间。首先要考虑的是刀片的硬度，在设计加工方案时对导叶的硬度进行计算，这样选择刀具时也可以作为参考来使用。通常情况下刀具的原料为合金，更不容易损坏。但刀具也是有使用寿命的，达到规定时间需要进行更换，否则隐患也会因此而增大，最终造成严重的质量安全问题。经对国内株洲、哈一工、哈量、陕西等硬质合金制造厂家的YG813、M2、P25、SC30等牌号刀片，以及对国外如瑞典山特维克4030和235、德国蓝帜WTA51和WTL71、美国肯纳K68、日立CY250和HC844、韩国特固克等刀片进行大量的试验，优选了高耐用度、高效率、性价比高的刀片，满足了叶片正常铣削的要求。

2.4参数选择。自动化控制需要在系统中输入准确数据，在加工任务开展前，技术人员要对参数准确性进行审核，发现误差及时处理。施工期间如果发现明显的质量问题也可以进行解决，以此来提升施工任务的完成质量。参数选择需要技术人员参与配合。

2.5划线。划线是加工前的第一道工序，检查毛坯余量及工件缺陷等问题。我公司划线在三维划线机上进行，利用端面样板配合划线机确定出工件基准轴线，调整导叶瓣体在最佳位置，使加工余量尽量均匀分布。

3加工工艺

3.1导叶轴颈粗加工。有的公司将导叶轴颈在数控卧车上一次加工，我公司为了保证工件的精度，将轴颈加工粗、精分开。由于导叶瓣体重量不均，在上立车加工前需要配重。之后将工件吊至数控8m重型卧车，两端用顶尖支撑卡紧工件，加工轴颈及瓣体两侧端面，各部单边留5mm余量。

3.2粗、精铣翼型。将两件等高的V型铁按轴颈准380尺寸位置放在3×6数控龙门铣上装卡好，吊导叶落在V型铁上，使进水边密封面向上，按线找正，允许偏差0.1mm。按编程员给定程序加工翼型，要求型线公差＋0.1～＋0.2mm。之后翻转加工另一侧。

3.3半精车、精车瓣体端面。加工导叶前要调整机床精度，检测合格后将导叶配重后吊至卧车，用顶尖支撑卡紧工件，加工各轴颈及瓣体端面单边留2mm余量。各轴颈轴向长度按图纸加工准。重新检验机床溜板精度，无误后精加工瓣体端面。之后精车轴颈，达图样要求。

3.4精铣密封面。将导叶装卡在3×6龙门铣上，按已加工面找正，装卡好，避免磕碰伤。进水边密封面向上，找正误差小于0.05mm。用万能角铣头及精铣刀盘加工密封面。用直角铣头加工两轴端面及各孔，达图样要求。

3.5精磨及抛光。翼型表面最后需要打磨抛光来达到Ra3.2的粗糙度要求。先用砂轮片及碗型砂轮将刀纹打磨至90%，再用60#百叶片磨平，再用120#百叶片细磨至平滑光顺，再用320#百叶片精磨，再用320#抛光轮抛光，达图样要求。再把产品表面擦干净，写上编号。

4活动导叶加工质量控制措施

4.1严格执行工艺方法和工艺步骤。东方电机公司加工活动导叶从普通车床到数控加工，加工工艺通过多年的经验积累，但仍必须严格按照工艺流程和工艺步骤执行，在工艺配合下合理改动工序，不允许随意改动，按工艺提供的工艺装备，使用好工装器具，特别瓣体型线检验样板等检查器具都是保证质量的重要环节。

4.2提高机床精度，减少机床误差。活动导叶加工的每一道工序都由机械设备完成，设备精度的高低，直接影响活动导叶加工精度。由于机床精度误差，在影响尺寸误差的同时也可能造成活动导叶同轴度、垂直度及平行度误差。加工设备的定期维护检测和工件加工检验结果的间接对比验证，合理维护设备可减少机床误差的影响。

4.3提高操作人员技能，合理选择刀具。在活动导叶加工过程中，操作者要善于总结加工经验，熟悉机床性能，在符合工艺的情况下动脑筋使用和改进工装胎具，提高操作技能，结合车削三要素，合理选择粗车、精车所使用的刀具。活动导叶瓣体端面是断屑切削，表面粗糙度是不能采用旋转砂修来保证的，必须考虑车刀的合理选择、刃口面的选择、车刀角度选择、车刀刀具材质选择，从而保证活动导叶瓣体端面尺寸和表面粗糙度要求。

4.4控制测量误差，提高检验技能。活动导叶加工工序多，加工精度要求高，对质检人员来说，要正确使用量具，苦练基本功，要合理选择量具，注重检测方法，任何复杂的检测都是基本检测的组合。利用机床卡盘作为固定基准，百分表分别靠在上、中、下轴颈外圆处，在卡盘圆周上做四点或者八点标记。测得上、中、下轴颈各对应点的最大读数值差值，作为该截面上的同轴度误差。总之，产品检测工作就是要达到反映工件最真实尺寸，为保证产品质量提供准确检测数据。在机械加工过程中质检人员应该掌握工作中需要的所有测量方法，同时通过学习和总结，探索各种既能满足公差要求又准确高效的测量方法，熟练掌握适用的计算公式，在间接测量上多动脑筋。产品质量不仅要求有好的设计、工艺、设备，好的测量器具和好的测量方法，也必须有高素质的团队来保证。只要严格按照设计、工艺技术要求，规范操作，科学的改进，完成好每一道工序，把好每一关，加工制造质量就能够得到有效保证

参考文献

[1]谭昌，于广余，王帅.水轮机导叶加工工艺浅析[J].科技致富向导，2015（9）：132.

第三篇：水轮机主轴密封漏水的处理

水轮机主轴密封漏水的处理

【摘 要】广东省潮州市凤凰水电厂二级电站B站#2F机运行中主轴密封存在比较严重的漏水情况，严重影响了安全生产，同时由于漏水的增大，造成集水井排水泵频繁起动，缩短了排水泵的使用寿命。经过多方查证和实际考察，找到了主轴密封漏水的原因，并进行了处理，取得了较好的效果。

【关键词】水轮机；主轴密封；漏水；磨损；技术改造

0 概述

广东省潮州市凤凰水电厂位于广东省潮安县北部山区，由凤凰水库、一级电站和二级电站A站、B站组成。其中二级电站位于潮安县归湖镇，为引水式电站，引水渠道全长15.6km，最大流量16.5m3/s，设计水头250.8m。二级A站建于1968年，目前可用装机容量2×2160kW；二级B站于2004年建成投产，装机容量2×12000kW。

二级电站B站#2F机水轮机主轴密封采用间隙式密封，投产时漏水不大，经过几年的运行后，漏水增大明显，在丰水期满负荷运行时，漏水量非常大，估算约有0.1m3/s，由于水压较高，有一部分水喷到台阶上，使运行人员在正常巡视检查水导轴承时，裤角和鞋全被打湿，这种情况不仅造成了水资源的严重浪费，而且对运行人员的人身安全构成了严重的威胁，同时由于漏水的增大，造成集水井排水泵频繁起动，缩短了排水泵的使用寿命。主要技术参数

1.1 水轮机的主要技术参数

型 号：HLA542-LJ-130

额定出力：12000kW

设计流量：5.457m3/s

设计水头：250.8m

额定转速：750r/min

1.2 发电机的主要技术参数

型 号：SF12-8/2860

额定容量：15000kVA

功率因数：0.8 主轴密封的构成和作用

2.1 主轴密封的构成

主轴密封主要由主轴密封件、主轴密封座、定位销钉、紧固螺钉和排水管等组成。

主轴密封件由内、外两个密封环构成，内环是不锈钢耐磨材料，外环是铸钢材料，在外环的内表面开有三个矩形槽，从下至上依次增大高度和深度，以降低漏水时的水压，在没开槽的内表面浇铸了一层巴氏合金锡作为磨损部分，以避免外环直接与内环接触而磨损，在最下边的矩形槽中相对方向上钻有两个孔，分别连接两条Φ25mm的排水管，以尽量排空从顶盖中漏上来的水。

2.2 主轴密封的作用

主轴密封的作用是有效地阻挡水流从主轴与顶盖之间的间隙上溢，防止水轮机导轴承及顶盖被淹，维持轴承和机组的正常运行。

2.3 主轴密封的技术要求

内、外环的设计间隙值为0.4mm。漏水原因分析

根据运行情况观察和检修情况分析，我们发现造成水轮机主轴密封漏水的原因主要是二级电站引水渠道沿途由于过度开垦破坏部分植被，造成水土流失，使渠道中的水含有大量泥沙，特别是在主汛期，情况尤其糟糕。由于渠道水中的泥沙含量较高，从而导致进入水轮机发电的水也含有较多泥沙，其中一部分泥沙随水流进入上下止漏环间隙，再进入顶盖，最后从主轴密封处漏出来.由于机组的高速旋转，水中的沙首先磨损上下止漏环，使上下止漏环间隙进一步增大，从而导致上下止漏环间的漏水不断增大，顶盖水压不断升高；其次泥沙使主轴密封处的外环内表面的巴氏合金锡磨损非常严重，造成内外环之间的间隙不断增大（在机组大修时，经过实际测量，上下止漏环间隙最小处为2mm，远大于设计间隙）.由于间隙增大，在同样的漏水压力下，漏水量增大，而顶盖水压的不断升高进一步增大了漏水量。处理情况

在认真研究设计图纸和资料并对有类似情况出现的电站进行考查后，我们认为可对水轮机主轴密封进行技术改造，并决定利用机组大修时进行。改造方法如下：

（1）更换上下止漏环，以使其间隙符合厂家的设计要求；

（2）改装主轴密封，在主轴密封件内加装一条尼龙环，尼龙环分半安装在外环内表面最上面的矩形槽中，以进一步减少主轴密封间隙；

（3）在外环的径向相对方向上钻四个孔，以向尼龙环与外环的径向间隙中通入来自外部的压力水，当尼龙环的内表面（与主轴密封内环接触）磨损时，由于水压的作用，尼龙环会依然紧压主轴密封内环，因而不会因尼龙环的内表面磨损造成间隙增大，由于加装的尼龙环不会降低原主轴密封件的密封效果，在两种密封措施的共同作用下密封效果应该会更好。结语

凤凰水电厂二级电站B站#2F机组主轴密封于2006年12月底改造完成，经观察，在机组大修后满负荷试运行时，主轴密封处漏水非常少，顶盖的水压力为0.3MPa，运行二个月后，漏水量和顶盖的水压力均无明显变化，符合各项技术指标，说明技术改造是成功的。

二级B站#2F机组的主轴密封技术改造在不影响原密封结构基础上，采用了价廉易购的尼龙环，尼龙是一种抗磨材料，而且在尼龙磨损后容易对其进行更换，改造后密封效果好，弥补了原设备的缺陷，改善了运行条件，降低了排水泵的日起动次数，延长了排水泵的寿命，取得了较好的经济效益。

【参考文献】

[1]沈鸿.机械工程手册：第四卷（机械设计一）、第五卷（机械设计二）、第十三卷（机械产品三）[M].机械工业出版社，1982.[2]姜政权.水轮机及检修[M].职工教育出版社，1987.[责任编辑：汤静]

第四篇：浅谈：干法夹层玻璃的工艺及加工方法

夹层玻璃定义：夹层玻璃LAMINATEDGLASS

由一层玻璃与一层或多层玻璃、塑料材料夹中间层而成的玻璃制品。

夹层玻璃分类：A）平面夹层玻璃；B）曲面夹层玻璃。

干法夹层玻璃的厚度偏差

干法夹层玻璃的厚度偏差不能超过构成夹层玻璃的厚片允许偏差和中间层允许偏差之和。中间层总厚度小于2MM时，其允许偏差不予考虑。中间层总厚度大于2MM时，其允许偏差为±0.2MM。

随着社会的进步和人民生活水平的日益提高，人们不再满足于普通玻璃的使用，玻璃的深加工业日趋发达。

玻璃二次制品即深加工玻璃，是利用一次成型的平板玻璃（浮法玻璃、普通引上平板玻璃、平拉玻璃、压延玻璃）为基本原料，根据使用要求，采用不同的加工工艺制成的具有特定功能的玻璃产品。常用的夹层玻璃制品材料为浮法玻璃。

夹层安全玻璃是两层或多层玻璃之间夹上聚乙烯醇缩丁醛（PVB）中间膜、聚碳酸酯板、聚氨酯板、丙烯酸酯板等塑料材料，经高温高压加工制成。常用的夹层玻璃制品中间材料为聚乙烯醇缩丁醛（PVB）胶片。

PVB膜有良好的粘结性、韧性和弹性，在夹层玻璃受到外力猛烈撞击时，这层膜会吸收大量能量，玻璃碎片会牢牢粘附在PVB中间膜上，玻璃碎片不会飞散，从而使可能产生的伤害减少到最低程度。夹层玻璃具有良好的保安性、降噪性、控制阳光特性及防紫外特征。根据需要，可选用普通浮法玻璃、钢化玻璃、LOW－E玻璃等作为夹层玻璃的原片，从而使夹层玻璃具有不同的性能。

相对玻璃制品而言，夹层安全玻璃主要有以下功能：

（1）提高玻璃的强度，增强玻璃的安全性。

（2）改变平板玻璃的形状。

（3）玻璃表面的处理。

玻璃表面处理包括两个方面：

A）丰富玻璃表面，即利用物理或化学方式在玻璃表面上制作出不同的花纹和图案；

B）是对玻璃表面进行涂镀处理。

夹层玻璃生产有干法（A类）和湿法（B类）两种形式，目前以（A类）PVB膜片作为夹层玻璃的干法生产是主流。

今天玻璃深加工业务的特点是定单频、种类多、周期短、交货快。这样的生产模式对玻璃加工设备的要求相对就更高。玻璃深加工设备必须能满足混合生产的需要，灵活性要高。

本文主要交流的是玻璃深加工中的国际通用方式：

（A类）干法夹层玻璃的制作方法及工艺：

夹层玻璃的原料和设备：

优质的浮法玻璃：3～22MM，聚乙烯醇缩丁醛（PVB）膜片：

0.38MM0.76MM1.14MM

美国（杜邦）日本（积水）美国（首诺）

玻璃清洗烘干机：QX－25型，常州市华光机械有限公司；

平压初压机：PY－25型，常州市华光机械有限公司；

玻璃蒸压釜：Φ2.5×5.5M，常州市华光机械有限公司；

弧形玻璃预压机：ZK－25型，常州市华光机械有限公司；

多层钢化玻璃和多片PVB胶片的组合，是为了增强夹层玻璃的防弹防盗性能。玻璃的厚度和PVB的厚度均增加了。由于玻璃和PVB胶片粘合得非常牢固，几乎成为一个整体；且因玻璃具有较高的硬度而PVB胶片具有良好的韧性，当子弹接触到夹层玻璃后，通过膜片的弹性形变，吸收其冲击动能，直到冲击能量被削弱到很低的程度乃至为零，所以不能穿透。同样，金属的撞击也只能将玻璃击碎而不能穿透，因此起到防弹防盗的效果。

1、玻璃的切割、清洗及加工：

切割时原片的切痕要合适，以获得良好的边缘剥片效果，尺寸要精确，不允许有大于2MM的差异，以免因边部不齐而产生汽泡。切割后玻璃的边缘要进行研磨，后用洗片机清洗。清洗后，玻璃表面不可残留有油污等杂物，清洗后的玻璃烘干并放置到室温后方可使用。

2、合片：

合片应在符合工艺要求的合片室里进行：

（1）洁净度必须高，洁净度应净化至十万级；

（2）工作人员应具有和净化条件相适应的服装及工具；

（3）合片室温为25土2℃相对湿度在25％左右；

（4）上下两层玻璃夹层之间应对齐，并且叠差也不超过1.5毫米左右；

（5）PVB胶片和玻璃夹层之间应保持洁净。

在符合工艺要求的合片室内，玻璃平放后，将PVB中间膜在玻璃上铺开展平，放上另一块玻璃。用小刀修剪、切断PVB中间膜。修剪时不可用力拉PVB中间膜，以避免PVB中间膜变形，且要保证玻璃外PVB中间膜的余量在2－5MM范围。修边时刀片切不可与玻璃接触，以免所产生的玻璃微粒导致加工后边部产生汽泡。

3、预压排气：

合好的玻璃必须经过预压排气，将玻璃与PVB中间膜界面间的残余空气排出，并得到良好的封边效果，后才可高压成型。

预压排气分两种方法：

A、辊压排气法：

加工设备：

平压初压机：PY－25型，常州市华光机械有限公司；

玻璃经清洗烘干，复合胶片后自动传输进设备的输入端，由其传动，平稳地进入预压辊均匀滚压，将其空气初部排除，进入预压、加热烘箱内进行预压加热，使胶片达到要求的熔结温度，玻璃与胶片已良好的接触后，由加热箱中传输辊将其输入终压辊均匀滚压，致使玻璃与胶片熔结为一体，再由输出段输出，玻璃和胶片牢固粘合在一起，并且几乎呈现透明状，这样一次性完成平板夹层玻璃的工作，然后准备在高压釜中作最后加工。

合好的玻璃进入辊压机，经第一道辊挤压后，进入恒温箱，再经第二道辊挤压，排气、封边完成此过程。出第二道辊后，夹层玻璃四周应呈现一整圈透明带将边部封好，避免高压釜内气体回流产生汽泡。其它部位可以有分布均匀的不透明部分存在。此工艺要求玻璃表面温度必须严格控制，既不可温度太高，使封边过早，内部气体无法排出；又不可温度太低，封边不完全，产生回流汽泡。

建议：合好的玻璃预热后表面温度20－25℃左右，第一道胶辊间隙应比夹层玻璃总厚度小1MM左右，压力为0.2–0.5MPA左右。第二道胶辊间隙应比夹层玻璃总厚度小2MM左右，压力为0.4–0.6MPA左右。入第二道辊时玻璃表面温度一定要严格控制在60―80℃左右。生产时首先准备好所需加工的玻璃制品，尽可能连续、不间断地进行生产，避免因间隔时间长，恒温箱温度变化过剧，造成玻璃表面温度无法准确控制。

辊压排气法的优点：可连续生产，产量高，节约能源。

B、真空预压排气法：

加工设备：

弧形玻璃预压机：ZK－25型；

将合片好的玻璃放入真空袋内或四周套上真空胶圈，经冷抽、热抽，利用压差将玻璃／PVB中间膜界面中的空气排出并封边。

建议：减压真空度为650MMHG以上，冷抽温度为25℃左右，冷抽时间20分钟以上；热抽时玻璃表面温度需达到70―120℃，时间在40分钟以上。

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作者：

夹层玻璃定义：夹层玻璃LAMINATEDGLASS

由一层玻璃与一层或多层玻璃、塑料材料夹中间层而成的玻璃制品。

夹层玻璃分类：A）平面夹层玻璃；B）曲面夹层玻璃。

干法夹层玻璃的厚度偏差

干法夹层玻璃的厚度偏差不能超过构成夹层玻璃的厚片允许偏差和中间层允许偏差之和。中间层总厚度小于2MM时，其允许偏差不予考虑。中间层总厚度大于2MM时，其允许偏差为±0.2MM。

随着社会的进步和人民生活水平的日益提高，人们不再满足于普通玻璃的使用，玻璃的深加工业日趋发达。

玻璃二次制品即深加工玻璃，是利用一次成型的平板玻璃（浮法玻璃、普通引上平板玻璃、平拉玻璃、压延玻璃）为基本原料，根据使用要求，采用不同的加工工艺制成的具有特定功能的玻璃产品。常用的夹层玻璃制品材料为浮法玻璃。

夹层安全玻璃是两层或多层玻璃之间夹上聚乙烯醇缩丁醛（PVB）中间膜、聚碳酸酯板、聚氨酯板、丙烯酸酯板等塑料材料，经高温高压加工制成。常用的夹层玻璃制品中间材料为聚乙烯醇缩丁醛（PVB）胶片。

PVB膜有良好的粘结性、韧性和弹性，在夹层玻璃受到外力猛烈撞击时，这层膜会吸收大量能量，玻璃碎片会牢牢粘附在PVB中间膜上，玻璃碎片不会飞散，从而使可能产生的伤害减少到最低程度。夹层玻璃具有良好的保安性、降噪性、控制阳光特性及防紫外特征。根据需要，可选用普通浮法玻璃、钢化玻璃、LOW－E玻璃等作为夹层玻璃的原片，从而使夹层玻璃具有不同的性能。

相对玻璃制品而言，夹层安全玻璃主要有以下功能：

（1）提高玻璃的强度，增强玻璃的安全性。

（2）改变平板玻璃的形状。

（3）玻璃表面的处理。

玻璃表面处理包括两个方面：

A）丰富玻璃表面，即利用物理或化学方式在玻璃表面上制作出不同的花纹和图案；

B）是对玻璃表面进行涂镀处理。

夹层玻璃生产有干法（A类）和湿法（B类）两种形式，目前以（A类）PVB膜片作为夹层玻璃的干法生产是主流。

今天玻璃深加工业务的特点是定单频、种类多、周期短、交货快。这样的生产模式对玻璃加工设备的要求相对就更高。玻璃深加工设备必须能满足混合生产的需要，灵活性要高。

本文主要交流的是玻璃深加工中的国际通用方式：

（A类）干法夹层玻璃的制作方法及工艺：

夹层玻璃的原料和设备：

优质的浮法玻璃：3～22MM，聚乙烯醇缩丁醛（PVB）膜片：

0.38MM0.76MM1.14MM

美国（杜邦）日本（积水）美国（首诺）

玻璃清洗烘干机：QX－25型，常州市华光机械有限公司；

平压初压机：PY－25型，常州市华光机械有限公司；

玻璃蒸压釜：Φ2.5×5.5M，常州市华光机械有限公司；

弧形玻璃预压机：ZK－25型，常州市华光机械有限公司；

多层钢化玻璃和多片PVB胶片的组合，是为了增强夹层玻璃的防弹防盗性能。玻璃的厚度和PVB的厚度均增加了。由于玻璃和PVB胶片粘合得非常牢固，几乎成为一个整体；且因玻璃具有较高的硬度而PVB胶片具有良好的韧性，当子弹接触到夹层玻璃后，通过膜片的弹性形变，吸收其冲击动能，直到冲击能量被削弱到很低的程度乃至为零，所以不能穿透。同样，金属的撞击也只能将玻璃击碎而不能穿透，因此起到防弹防盗的效果。

1、玻璃的切割、清洗及加工：

切割时原片的切痕要合适，以获得良好的边缘剥片效果，尺寸要精确，不允许有大于2MM的差异，以免因边部不齐而产生汽泡。切割后玻璃的边缘要进行研磨，后用洗片机清洗。清洗后，玻璃表面不可残留有油污等杂物，清洗后的玻璃烘干并放置到室温后方可使用。

2、合片：

合片应在符合工艺要求的合片室里进行：

（1）洁净度必须高，洁净度应净化至十万级；

（2）工作人员应具有和净化条件相适应的服装及工具；

（3）合片室温为25土2℃相对湿度在25％左右；

（4）上下两层玻璃夹层之间应对齐，并且叠差也不超过1.5毫米左右；

（5）PVB胶片和玻璃夹层之间应保持洁净。

在符合工艺要求的合片室内，玻璃平放后，将PVB中间膜在玻璃上铺开展平，放上另一块玻璃。用小刀修剪、切断PVB中间膜。修剪时不可用力拉PVB中间膜，以避免PVB中间膜变形，且要保证玻璃外PVB中间膜的余量在2－5MM范围。修边时刀片切不可与玻璃接触，以免所产生的玻璃微粒导致加工后边部产生汽泡。

3、预压排气：

合好的玻璃必须经过预压排气，将玻璃与PVB中间膜界面间的残余空气排出，并得到良好的封边效果，后才可高压成型。

预压排气分两种方法：

A、辊压排气法：

加工设备：

平压初压机：PY－25型，常州市华光机械有限公司；

玻璃经清洗烘干，复合胶片后自动传输进设备的输入端，由其传动，平稳地进入预压辊均匀滚压，将其空气初部排除，进入预压、加热烘箱内进行预压加热，使胶片达到要求的熔结温度，玻璃与胶片已良好的接触后，由加热箱中传输辊将其输入终压辊均匀滚压，致使玻璃与胶片熔结为一体，再由输出段输出，玻璃和胶片牢固粘合在一起，并且几乎呈现透明状，这样一次性完成平板夹层玻璃的工作，然后准备在高压釜中作最后加工。

合好的玻璃进入辊压机，经第一道辊挤压后，进入恒温箱，再经第二道辊挤压，排气、封边完成此过程。出第二道辊后，夹层玻璃四周应呈现一整圈透明带将边部封好，避免高压釜内气体回流产生汽泡。其它部位可以有分布均匀的不透明部分存在。此工艺要求玻璃表面温度必须严格控制，既不可温度太高，使封边过早，内部气体无法排出；又不可温度太低，封边不完全，产生回流汽泡。

建议：合好的玻璃预热后表面温度20－25℃左右，第一道胶辊间隙应比夹层玻璃总厚度小1MM左右，压力为0.2–0.5MPA左右。第二道胶辊间隙应比夹层玻璃总厚度小2MM左右，压力为0.4–0.6MPA左右。入第二道辊时玻璃表面温度一定要严格控制在60―80℃左右。生产时首先准备好所需加工的玻璃制品，尽可能连续、不间断地进行生产，避免因间隔时间长，恒温箱温度变化过剧，造成玻璃表面温度无法准确控制。

辊压排气法的优点：可连续生产，产量高，节约能源。

B、真空预压排气法：

加工设备：

弧形玻璃预压机：ZK－25型；

将合片好的玻璃放入真空袋内或四周套上真空胶圈，经冷抽、热抽，利用压差将玻璃／PVB中间膜界面中的空气排出并封边。

建议：减压真空度为650MMHG以上，冷抽温度为25℃左右，冷抽时间20分钟以上；热抽时玻璃表面温度需达到70―120℃，时间在40分钟以上。

第五篇：模具制造中电火花成形加工工艺分析

模具制造中电火花成形加工工艺分析

摘 要 电火花成形加工在模具制造领域具有不可替代的作用。本文对模具电火花成形加工的特征进行了介绍，并在此基础上详细分析了模具电火花成形加工的工艺流程，最后对影响模具电火花成形加工质量的主要因素及应对措施进行了探讨，以期望对从事模具制造工作的人员能够有所借鉴。

关键词 模具制造；电火花成形加工；工艺流程

中图分类号TH13 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2014）115-0163-02

0 引言

模具是一种专业工艺装备，是满足少切削甚至无切削需求的零件成型工具，而且在汽车、电器、仪器仪表和通信设备等领域得到了广泛的应用，用它生产制造出来的产品拥有精度高、生产周期、产品质量稳定等优势，这是其他加工制造手段所无法比拟的。但这些都有一个重要前提，即模具本身必须具备较高的精度，很难想象一个制造精度较差的摸具能够生产出符合要求的产品。

在模具制造领域，虽然高速切削加工在很多方面已经能够替代电火花成形加工，但其需满足条件较多，且制造成本较高。而且在诸如小型精密注射模等一些模具的制造上，电火花成形加工比高速切削加工更具优势。因此，用电火花成形加工制造模具仍然有着不可替代的作用，对其加工工艺进行分析研究具有十分重要的现实意义。模具电火花成形加工的特征

模具电火花成形加工的原理（如图1所示）是利用放电产生的高温蚀除掉需要去除的金属，直至达到需要的形状。在小型精密注射模或工件材料非常硬的加工中，电火花成形加工占据着重要的地位。具体特征如下：1）适用于制造那些不能采用切削加工或切削加工比较难以实现的模具；2）工具电极和模具在加工过程中不接触，适宜于制造刚度较弱的模具，以便于进行细微精细制造；3）便于加工过程的自动化控制；4）因为没有切削力的影响，所以被加工模具的变形较小，实际加工误差也较小。模具电火花成形加工的工艺流程

3.1 电火花成形加工的工艺确定

模具制造前，工艺人员应该针对被加工模具的特点和加工要求来确定具体工艺。通常而言，为了提高模具的加工效率，应尽可能地选择切削加工的方式，但如果遇到无法装夹（长径比较大时）或切削刀具难以接触到的情况，就要考虑选择电火花加工。

3.2 工具电极的设计与制造

当前主流的CAD/CAM软件（如UG、Pro/E、Solidworks等）都集成了电极设计模块，这极大地提高了模具设计的质量和效率。

电极的具体制造工艺要根据电极的加工要求和企业的制造资源而定。当前有很多企业都已经拥有了能够加工复杂形面的加工中心，用加工中心加工电极具有效率高、精度高等优点，是制造形状复杂电极的首选。此外，对于一些2D电极，采用线切割加工技术往往可以获得较高的加工质量。

采用快速装夹定位系统直接将电极材料装夹在加工机床的装夹系统上进行制造，并且能在加工完成后就立即应用于电火花成形机床上，不用作任何调整就可再进行电火花成形加工。快速装夹定位系统不仅极大地缩短了加工时间，还确保了电极的装夹、定位精度。

3.3 加工的定位

当工件和电极装夹、校正完成后，就需要对它们之间的位置进行精确定位。目前用地比较多的定位方式有“四面分中”和“单边分中”两种。

模具电火花成形加工操作中，可以通过电极基准面与工件基准面的接触感知来实现定位，例如通过使用基准球实现接触感知定位能达到较高精度地定位要求。

当前在模具制造企业中广泛使用的数控电火花成形机床都具有自动定位功能，在需要定位时仅需输入一些必要的测量参数，就能比较快捷地进行地位。

3.4 加工参数的配置

选用电参数是为了实现预定的加工尺寸和表面粗糙度等加工任务，所以其选择的优劣将对模具最终的加工质量造成重要影响。电参数一般是根据电极缩放量进行确定，在具体确定时，要考虑电极数目、电极损耗、电极缩放量等因素。粗加工可以选用安全间隙接近电极缩放尺寸的电参数，而精加工一般都会选用多组电参数以逐渐逼近最终的加工制造的要求。影响模具电火花成形加工质量的因素及应对措施

4.1 加工质量的主要影响因素

目前，数控电火花成形机床已经在模具制造企业中得到了普及。除了机床本身的制造精度外，影响模具最终加工质量的主要因素还包括以下三点：放电间隙及其一致性、工具电极损耗、工件结构形状。

4.2 加工质量分析

模具电火花加工精度受到诸多因素影响，其中电极因素是主要因素。在进行电极设计时，只有同时考虑电极的尺寸精度和其放电时的位置精度，才能最终确保所加工型腔的误差在设计要求的范围之内。

4.3 应对措施

4.3.1 采用多电极加工法

可根据粗、半精、精加工中放电间隙不同的特点，分别采用粗加工电极、半精加工电极和精加工电极来完成整个型腔的加工过程。

4.3.2 合理选择电极材料

电火花加工中，电极材料一般使用紫铜或石墨，但在加工精度要求较高时，还可选用铜钨合金。紫铜电极虽然具有熔点低、磨削困难且不宜采用大电流等缺点，但其电极相对损耗小，并且经锻造后还能做成其他电极，加工性能稳定，使用范围较广泛。石墨电极虽然磨削容易，并且能通过吸附炭来补偿电极损耗，但其不利于通过机械切削的方式进行制造，即使制造出来的精度也较低，所以很难适用于精加工过程。铜钨合金电极的电极损耗极小，特别适用于加工一些精度要求高的型腔，但其成本也较高。因此，应根据要制造电极的特点，在综合分析判断各类材料优缺点的基础上，选择合理的电极材料。结论

电火花成形加工在模具制造领域占据着重要的地位，对其加工工艺进行研究，并对影响加工制造精度的因素进行控制，对促进我国模具制造业的发展具有积极作用。因此，模具制造技术人员应根据模具制造的特点，对电火花成形加工的工艺作进一步的创新和完善，以促使电火花成形加工技术地不断取得进步和发展。

参考文献

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