摘要: 介紹了水輪發電機磁軛彈性鍵的傳統制造工藝，通過分析鍵的特殊材質和結構特點揭示出傳統加工方法的欠缺和不足，以仙游機組的彈性鍵加工為例闡述了新制造工藝及檢查方法.
關鍵詞:
水輪發電機磁軛彈性鍵獨特的外形特征和材質性能給制造加工帶來諸多難題。首先，彈性鍵屬于薄板件，長而寬，臺階面眾多，切削加工后易發生應力變形，會嚴重影響工件的平直度，甚至產生扭斜危害。其次，彈性鍵材質硬且有較大彈性形變力，導致鉗工平直困難，若發生長度側彎和大面扭斜均無法有效消除。再次，彈性鍵的槽及各臺階尺寸公差、形位公差等要求苛刻，中央凸臺與兩肩的臺階高差需嚴格保證，給加工和檢測帶來很大難度。
磁軛彈性鍵制造質量不穩定是一個困擾東方電機公司多年未決的問題。特別是2012 年7 月，仙游1#機組工地安裝時發生多根彈性鍵平面度超差且槽內兩肩坍塌無法使用的質量事故，給東方電機公司的聲譽造成極大影響。仙游電站為300MW 抽水蓄能機組，發電電動機的高轉速和復雜工況轉換對轉動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系機組的安全運行，由此彈性鍵的制造質量改進被提到空前重要的地位。
1 磁軛彈性鍵傳統制造工藝
磁軛彈性鍵一般用于水輪發電機轉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，構成轉子磁軛徑向漲緊的復合鍵結構( 見圖1) 。彈性鍵在東方電機公司的設計與使用最早出現于三峽右岸機組，隨后水布埡、瀑布溝、仙游等電站有采用。
磁軛彈性鍵的結構特點是鍵中部設計有一個比兩肩略低的凸臺，當鍵與磁軛墊板裝配后會在凸臺貼合面形成間隙。該間隙在磁軛冷打鍵時消除以提供磁軛固定的預緊力。同時彈性鍵采用屈服強度較大、韌性較好的材料制作，進一步提高磁軛漲緊的預應力，見圖2，圖3。磁軛彈性鍵的傳統加工工藝流程見圖4。
彈性鍵按傳統方式加工時，銑序全部在數控龍門銑上完成，利用吸胎進行裝夾，工件在自由狀態下加墊吸緊，采取反復翻身的方式銑削，半精銑時銑出彈性鍵的T 形，精銑后鍵的外形尺寸到位。
在全面了解彈性鍵廠內生產現狀的基礎上，分析得出仙游1# 機工地質量問題的主要原因可能為加工周期短致應力未有效釋放、進刀量偏大致應力集中，但也折射出傳統加工工藝的幾點不足:
( 1) 外形銑削順序欠妥，使得鍵在龍門銑反復翻身加工不便。
( 2) 平直方式不合理，鍵精銑后要求校平但只有槽兩側窄邊作支點、中央凸臺會被壓塌。
( 3) 檢查方法存在局限，它僅用塞尺檢查鍵與墊板配對后的兩頭間隙，無法真實反映鍵中間段與墊板的貼合情況。
2 彈性鍵制造工藝改進
基于上述磁軛彈性鍵制造難點及加工方法不足的分析，本次工藝改進以仙游項目為依托，從加工工藝、平直工裝和檢查方法等三方面提出改進措施。
2. 1 彈性鍵加工工藝改進
2. 1. 1 新加工工藝的出發點
新加工工藝的出發點主要為以下幾個方面:
( 1) 改變銑鍵的裝夾方式，粗銑和半精銑時采用工裝頂子頂緊毛坯，避免吸胎裝夾固有的加工應力不能及時釋放的缺陷。
( 2) 調整鍵外形加工的先后順序，在粗銑時即開出正面槽、銑出背面T 臺，讓大部分銑削量在粗加工時完成，減少半精銑及精銑的應力累計。同時優化鍵的每步銑削外形以兼顧鉗工平直操作方便; 取消傳統方式下鍵精銑后的平直要求，避免產生有害變形。
( 3) 規范鍵的起吊和擺放，序間運輸采用雙吸吊起吊，擺放提制專用料盤和木墊板，以防止鍵轉運過程中的變形。
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) 龍門刨粗刨鍵，加工一面見平、厚度至53 mm。
( 3) 數控龍門銑粗銑鍵，側邊留2 mm 余量，上平面見平、銑出正面槽形輪廓( 槽寬和深度留2 mm余量，中央凸臺高度與正面齊平) ，翻面銑背部H75 凸臺( 該面及凸臺留2 mm 余量) 。要求: 在龍門銑平臺上配合頂子頂緊加工，進刀量控制在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) 數控龍門銑精銑鍵背面及H75 凸臺至尺寸，翻面半精銑正面槽形留1 mm 余量。要求: 在龍門銑平臺上配合頂子頂緊加工，嚴格控制進刀量在0. 5 mm，需全程澆冷卻液冷卻; 正面槽中間H75 凸臺與兩肩H25 臺在半精銑時等高加工。
( 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) 數控龍門銑精銑鍵正面槽形，最后銑出中間H75 凸臺低0. 6 mm。要求: 在吸胎上加工，嚴格控制進刀量在0. 5 mm，需全程澆冷卻液冷卻，中間凸臺低0. 6 mm 由兩次進刀銑出( 每次0. 3 mm) 。
( 8) 劃線( 劃線組) 。
( 9) 飛頭，鉆M12 底孔( 鏜床) 。
( 10) 攻M12，與墊板配對檢查、打標記( 鉗工) 。
2. 2 彈性鍵平直工裝改進
彈性鍵傳統平直工藝是在鍵精銑后采用開槽面朝下的方式放置于油壓機平臺，通過上方I 型墊塊傳遞壓頭壓力。該方式平鍵的不足在于: 其實際支點為鍵兩邊緣臺階，壓頭壓后易導致槽內的中央凸臺H75 下榻高出兩邊臺階H25 而失去彈性結構。
改進的平鍵工藝取消了鍵精銑后的平直要求，同時增加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再上立式油壓機平直; 鍵半精銑后增加II 型平鍵墊塊卡入鍵的正面槽，使槽內3 個臺階面成為支點進行平直，以保證鍵體大面積受力，進而減少有害變形、提高平鍵質量。
2. 3 彈性鍵檢查方式改進
彈性鍵的傳統檢查方法是將鍵與墊板裝配在一起僅用塞尺測兩端頭間隙是否合格，它反映不出鍵中間段與墊板的實際配合情況，同時忽視了槽內兩邊臺階等高、中央凸臺與兩肩高差等指標的考核。
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兩邊H25 臺階是否等高，配合塞尺檢查中間H75 凸臺與兩邊H25 臺階的高差是否滿足圖紙0. 6 mm。
( 2) 配對檢查。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已在仙游4# 機彈性鍵的試制中進行了驗證。實踐證明新方法能有效消除各序加工應力導致的鍵變形，縮短序間時效時間，降低鉗工平直難度，最終產品能完全滿足設計圖紙的使用要求。目前，彈性鍵制造新工藝已在仙游后續機組的生產中全面推廣。
4 結語
本文在總結和借鑒了以往彈性鍵生產經驗的基礎上，探討從加工工藝、平直工裝及檢查方法等方面全面優化彈性鍵的制造工藝，以期持續提升東方電機公司磁軛彈性鍵的制造水平、確保工地轉子裝配的安全可靠。
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