XIAOZHONGMING

摘要：本文主要以混流式水轮机直板型活动导叶为例。对活动导叶在加工制造过程中重要工序的质量控制点进行检测，值得类似质量检验工作借鉴。







       1 、引言



      活动导叶是水轮机导水机构的重要零部件，活动导叶的作用是通过水轮机导水机构以最小的水力损失把水流均匀地沿活动导叶进水边方向导入转轮，并使进入转轮前的水流具有必要的环量，通过活动导叶开关来调节流量，它的质量直接影响机组运行效率；活动导叶的外型尺寸精度以及装配要求都很高，被公司列为主件主项，同时也是监制代表重点监造项目。在三峡，溪洛渡等大型水轮机组的制造过程中，活动导叶的尺寸和重量明显增大，大型机床设备加工难度增大，大型量具的精度和测难度增大，质量要求不断提高，使得活动导叶的质量控制难度增大，本文介绍了活动导叶在加工过程中的质量检测、控制要点。



       2 、活动导叶在加工制造过程的质量因素



      影响活动导叶加工制造的质量因素主要有：铸件材质，产品结构和加工工艺，测量误差和过程质量控制，操作人员技能，机床精度，工装刀具等。



      2.1 活动导叶材质检验



      活动导叶首先做炉前化学成份分析；现工厂制造的活动导叶都是整体铸件，对铸件毛坯，探伤前首先要用划线样板进行划检；瓣体荒磨后进行超声波探伤检查铸件缺陷，然后划检活动导叶的毛坯尺寸，确定轴颈中心线，获取一定的加工余量并划线。本体取样做理化性能试验，金相组织试验，轴颈粗加工后探伤检查，发现缺陷及时按工艺要求处理，所有缺陷处理必须在精加工前完成。



      2.2 活动导叶结构特征和加工过程质量控制



      活动导叶叶型常用的有扇型和直板型两种标准叶型；活动导叶加工工序多，周期长，从粗车到精车，表面缺陷处理和探伤检查到最终精车尺寸和形位公差检测，同时预装过程和外观质量检查，都要严格加强过程质量控制；本文主要介绍直板型活动导叶过程质量控制。活动导叶由导叶瓣体、上轴颈和中轴颈、下轴颈三部分组成见图1。



      



      2.2.1 瓣体型线与导叶轴颈加工余量检测



      活动导叶瓣体型线是通过样板进行检查的，根据图纸对型线的要求，首先要用划线样板进行划检对瓣体两端进行检测，确定瓣体的加工余量，划线样板上有两条定位线，即x － y 线，确定轴颈中心线，用测高法检测上、中、下轴颈有无加工余量（见图2）。必须综合考虑，利用移动划线样板x－ x, y － y 中心线确保导叶瓣体和轴颈都有加工余量。



      




      2.2.2 轴颈及瓣体高度尺寸检测



      在卧车上粗加工导叶上、中、下轴颈时，合理地选择基准；使得测量结果准确可靠。活动导叶由于几何形状径向不对称，在卧车上加工时有明显偏重现象，车削时会造成径向偏移，这种偏移经外径千
分尺多点测量，尺寸偏大和尺寸偏小的两径向尺寸与水平面夹角约45 °(见图3)，并且与导叶板体偏重重量和位置有关。



      



      为了保证活动导叶的加工精度，在卧车的工作卡盘上进行配重，以达到相对平衡车削。这种方法可以降低轴颈圆度的变形，减少轴颈同轴度、瓣体端面各段尺寸的形位偏差。

      在精车活动导叶时，先精车导叶下轴颈（留精旋余量），作为调头找正基准；因下轴颈较短且紧靠瓣体一端，又是设计基准，远离导叶偏转重心，轴颈圆度和瓣体与轴颈垂直度易满足图纸要求，但必须合理控制尺寸偏差，为精车中、上轴颈定好基准。用百分表检测瓣体与轴颈垂直度；将百分表表座固定在卧车机床中托板刀架上，百分表调零，然后越过导叶轴心利用中托板测量整个被测表面测出导叶瓣体与轴颈垂直度误差（见图4），这种测量方法是利用卧车托板刀架，越过车削中心测量取值，目的是排除机床误差对实测值的影响。



      



      活动导叶瓣体尺寸的检测，低水头大流量轴流转桨式水轮机导水机构的导叶瓣体较长，有的达到2m 以上，在检测中，用游标卡尺测量，用内径千分尺做基准校对游标卡尺。结合导叶轴颈与瓣体端面垂直度的测量值，分析活动导叶瓣体与轴颈的形位公差是否符合图纸要求。



      2.2.3 刨铣导叶瓣体型线和密封面加工质量控制



      活动导叶在加工过程中严格检验控制尺寸精度和瓣体型线，目前活动导叶瓣体型线都是用数控龙门铣床加工，瓣体型线采用标准样板检查，加工尺寸精度和瓣体型线都能满足图纸要求。导叶密封面在导水机构全关后起密封作用，直接影响导水机构漏水量的大小，在机床上打表检测，用样板检测，用万能角度尺测量，检查重点是密封面与轴线的平行度和密封面与瓣体端面的垂直度，以及密封面的角度偏差。



      2.2.4 精旋活动导叶轴颈质量控制



      活动导叶在卧车精车时，由于配重达不到绝对平衡，为了彻底消除导叶瓣体偏重所产生的尺寸偏差和对形位公差的影响，在加工活动导叶上、中、下轴颈以及与导叶臂配合轴颈时我们采用双旋风设备铣床加工，严格控制找正基准，活动导叶加工前打表检查找正偏差。在旋风铣床加工后的轴颈，测量其形位公差是符合图纸要求的，轴颈光洁度通过抛光达到图纸要求，同时保证精度要求，最后精车活动导叶瓣体端面。





      3 、活动导叶加工质量控制措施



       提高设备精度，提高操作者技能，合理选择刀具，控制好测量误差，把握好每个环节才能真正的提高活动导叶的加工质量，从而保证活动导叶加工尺寸和形位公差。



      3.1 严格执行工艺方法和工艺步骤



      我公司加工活动导叶从普通车床到数控加工，加工工艺也是通过多年的经验积累，因此，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。



      3.2 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的，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。



      3.3 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。



      3.4 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。活动导叶上，中，下轴颈同轴度检查（见图5）。我们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；f=[M1 － M2]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。



      4 结语



      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。只要我们严格按照设计、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。