水轮机导叶加工工艺研究论文

时间：2021-08-31

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.

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