李洪贺

摘 要：叶片是水轮机关键部件，其空间曲面加工困难，但是如何在加工过程中发现已经产生了的质量问题更为困难，文章通过一种叶片的加工讨论了从工艺设计到产品加工完成，全过程是如何保证产品质量的方法。

关键词：水轮机；叶片；加工过程；质量控制

中图分类号：TK73 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）10-0110-02

Abstract： Blade is the key component of hydraulic turbine， so its space surface processing is difficult， but the quality problem produced in the process is more difficult to find. The whole process is how to ensure the quality of the product.

Keywords： hydraulicturbine； blade； machining process； quality control

1 概述

水輪机叶片属于空间雕塑曲面，加工过程中无法随时测量表面型线以检测其加工质量，如果出现质量问题，轻则需要焊接加工缺肉之处，但焊接过程不规则的焊接应力释放造成不规则的表面变形，从而产生更多的表面缺肉，最后造成越焊缺肉处越多，最终可能就是产生工件报废。那么必须有一种方法可以减少或杜绝这种问题产生，而这种方法必须在加工过程的每一序都有作用，本文通过一种叶片的加工讨论了从工艺设计到产品加工完成，全过程是如何保证产品质量的方法。

2 加工前文件控制

控制重点是文件的完整性，受控是否标准，是否为最新版本。加工前必须检查上述各控制重点。包括但不限于以下文件：工程图纸、实体文件、质量控制单、检验标准、检验记录、型线检查样板图纸、包装方案、工艺文件、加工支撑胎具图纸、设备机床校准报告、加工支撑胎具程序、叶片加工程序，其中实体文件和程序文件为电子版文件。

3 工艺过程控制

3.1 叶片正压侧支撑胎具与叶片的安装

控制重点是胎具支撑的符合性，基准的符合性，叶片加工的符合性，叶片安装的找正误差。胎具各支撑的安装必须符合图纸要求，同时按图纸要求在胎具上设立加工基准，检查叶片加工的符合型。各支撑需要使用支撑胎具程序加工以初步满足符合叶片各安装位置型线走向。胎具基准在每一次胎具安装后，其在数控机床上有一绝对坐标，其值不应该产生变化，如果产生变化则胎具产生了位移，叶片存在加工错误的可能性，而且该基准也是每一程序加工的空间坐标基准，是叶片坐标系的原点。叶片加工的符合性包括粗加工的探伤，表面质量等，不符合会存在将上序问题带入下序或者影响下序的加工进程或者最终的加工质量。叶片在胎具上的安装要按照叶片给定的找正点进行找正，找正方法先确定找正点X，Y坐标，再确定Z轴坐标，其找正误差在2mm以内。如图1为胎具基准的加工。

3.2 正压侧一次加工

控制重点是工件坐标系的确定，基准对刀点的确认，程序的确认，定位销的确认，工件的标识，变形的确认。工件坐标系和基准对刀点的确认是每一次工件变换过程都要首先确认的，避免绝对坐标与相对坐标以及工件的位移没有发现造成错误的扩大化。程序的确认需要空运行，看叶片表面的余量是否均匀，是否存在过切现象，程序是否正确，是否与叶型基本吻合。定位销是下序加工的基准，它的准确性与否代表着下序的初始位置是否正确。加工后需要对工件进行标识，并检查工件是否存在变形，主要是松开压板后检查几处加工后的点位是否符合。为避免变形影响本次加工为留量加工。

3.3 叶片负压侧支撑胎具的安装

控制重点是胎具支撑的符合性，基准的符合性，叶片安装的找正误差（定位销），碳污染的预防。胎具支撑与叶片正压侧是否吻合，使用塞尺检查缝隙，找正后基准是否与给定的坐标值一致，定位销是否存在坐标变化，这些都影响着负压侧的型线质量。因为叶片一般是属于低合金不锈钢，与支撑连接部分的压板必须与叶片本体隔离，避免不同材质碳当量相互污染，一般采用本体材质铺焊层或者加工出焊接隔离层为宜。如图2为避免碳污染加工出的隔离层。

3.4 负压侧加工

控制重点是工件坐标系的确定，程序的确认，应力的释放与变形的检查，型线的误差检查，加工后的探伤。工件坐标系和程序的确认同3.2。应力的释放与变形的检查在本次加工的粗精之间进行，使用塞尺检查叶面与支撑结合部分的缝隙，不超过要求公差值为合格，如图3所示。型线误差检查为本序加工完成后采用机床采点检查与理论坐标对照的方式检查。加工后的探伤是检查叶片本体的缺陷。

3.5 正压侧胎具与叶片的安装

控制重点是基准原点的检查，定位销间隙的检查，碳污染的预防，参考3.3。

3.6 正压侧精加工

控制重点是工件坐标系的确认，找正误差的确认，程序的确认，型线误差的检查，参考3.4，本序为精加工。

3.7 叶片表面精磨

控制重点是打磨过程及时使用型线样板检查，粗糙度仪各区域粗糙度检查，标识的保护。型线样板在打磨过程中实时使用，避免打磨过度或不足，使其符合标准，粗糙度仪的检查是检测表面质量，而打磨过程中标识的保护比较重要，坚持打磨任何一侧对侧均有本叶片标识。如图4为粗糙度检查。

4 最终尺寸检查

控制重点是各检查项目不允许出现漏检项。主要是使用激光跟踪仪检查叶片的表面型线，使用样板检查叶片的各要求部分厚度公差和间隙公差，使用粗糙度仪检查各区域表面质量，使用塞尺检查表面波浪度。上述各部分要求符合标准要求。如图5为使用激光跟踪仪对叶面型线的检查。

5 结束语

叶片的加工和检查是一个比较复杂的过程，如果任何一步出现问题，均可能造成叶片的最终加工质量不符合标准要求，那么就需要我们严格按照总结的加工经验进行，这样可以使我们在叶片的生产过程中不出现问题或者少出现问题。实际生产中，也证明了这一点，完全按照控制标准加工的叶片就没有出现问题，如果某一步骤控制出现问题，就会发现最终的叶片超过标准。

参考文献：

[1]郑源，鞠小明，程云山.水轮机[M].中国水利水电出版社，2007，04.

[2]成大先.机械设计手册（5版）[M].北京：化学工业出版社，2007，11.