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混流式水轮机叶片数控加工工艺研究

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Ｃ ＮＷ＿ Ｑ Ｔ ｏ ＨＥ ｅ Ｕ ａ ｉ ， （ ｎ ｚ ｏ ｈ ｎ ｓｕ ｙ ｒｐ ｗ ｒ ｑ ｉｍｅ ｔ ｏ， ｔ Ｈａ ｇ ｈ ｕ３ ０ ， ｈｎ ） Ｈａ ｇ ｈ ｕＺ ｏ ｇｈ ｉ ｄｏ ｏ ｅ ｕｐ ｎ ．Ｌｄ， ｎ ｚ ｏ ｌ ５ ４ Ｃ ｉａ Ｈ Ｅ Ｃ １
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公司采用正、背面胎具定位 、焊块搭焊和螺钉把合的 混流式水轮机叶片翼型 由复杂的空 间曲面组成 ， 夹紧 方式 ，这是 目前世 界各 地使 用最 多 的一种定 位夹 曲率变化大 、重量大、加工制造 比较 困难。传统的加 紧方式 ，如三峡 叶片 即为井 字型胎 具 定位 。该技术 对 工方法是对铸件人工对照样板进行铲磨 ，不仅劳动强 确 定工 件参 考点 、实施找 正 ，对解 决 叶片正 、背 型面 Ｉ但是该方法需要加工 】 度大 工作环境差 ，而且效率低下 ，产品质量也难 以 的错位这一技术难点效果 良好【。 保 证 。数控 技术 的发展 ，对水 轮机 叶 片 的加 工产 生 了 昂贵的正 、背面胎具 ，且适用性差 ，效率低 ，对于曲 深远 影 响 。上 世纪 ７ 年 代末 ８ 年 代初 Ｇ Ｏ ０ Ｅ、Ｖ０ Ｔ 率变化大的叶片在定位完之后需要五轴数控机床加工 ＩＨ、 Ａ Ｓ ０ 等公司陆续开始采用三坐标或五坐标数控机 易产生 干 涉的部 位 。针对 以上叶 片定 位 、夹 紧技术 中 ｒＴ Ｎ 床加工叶片。９ 年代东方电机有限公 司引进德 国的五 所 存在 的 问题 ，本 文讨论 一 种基 于计算 机控 制 的液 压 ０ 轴数控天桥镗铣床 ， 率先在国内加工出直径 ５ 的轴 千斤 顶 混流式 水 轮机 叶 片快速定 位 、装夹 技术 。 ．ｍ ８ 流式水轮机的全台叶片。杭州发 电机设备厂曾用三轴 ２ 定 位 原 理 数控镗铣床加工出小型水轮机叶片 。之后 ，随着转轮 直 径 达 １ｍ 的三 峡转 轮叶 片 由东方 电机 有限 公 司 、哈 ０ 大型混流式水轮机叶片型面大 ，型面为没有任何 尔滨 电机 厂有 限责任 公 司及 国外 厂商 相继 制 造 完工 ， 基准的空间 自由曲面 ， 使得找正定位 的问题格外突出。 叶片的数控技术 已日 趋完善 。 通常，叶片毛坯按设计等距离放大铸造。叶片双面加 水轮机叶片数控加工的关键技术是叶片定位与夹 工 ，加工余 量 的 均匀 性至关 重要 。如果 定位 位 置不 当 ， 紧 。德 国Ｖ Ｔ 公 司对 混流式 叶 片采用 可 调转 向头 千 可能 造成有 的地 方过切 ，而有 的地方走 空 刀 。因此 叶 ＯＩＨ 斤 顶定 位 、真 空 吸盘 夹 紧方式 。真 空 吸盘夹 紧需 对 吸 片的定位必定有一个 “ 最佳”位置 ， 此位置即叶片加 附部位 磨光 预处 理 ，其系统 部件 占据 面 积大 ，叶片反 工 余量 均匀 性最 好 的位 置 。
的问题。使用了三坐标关节臂测量技术 ，提高了测量精度、叶片余量分配均匀。提出了一种基于计算机控制
的液压 千斤 顶混 流式水轮机叶片快速定位技 术。该技术能有效地提高装夹效率 ，并能代替五轴联动数控机床
加工 曲率变化大的叶片。 ［ 关键 词］ 混流式水轮机 叶片 液压千斤顶 快速定位 三坐标关节臂测 量机 ［ 中图分类号】 Ｋ ３ ． Ｔ ７ ０６ ［ 文献标 识码］Ｂ 【 文章编 号］ １０ —９ ３（ ０ ０ ４０ ４ ．３ ０ ０３ ８ ２ １ ）ｏ 。０ ２０
ａｎ． ｈｓ ａ ｅ ｒｐ ｓｄａ ａｔ ｏｉｏ ｃｎｑ ｅｗ ｉ ａｅ ｎｔｅｈ ｄａ ｉｊｃ ｓ ｏ ｔ ｌ ｄｂ ｒ１Ｔ ｉ ｐ ｐｒ ｏ ｏｅ ｓ ｐ ｓ ｎｔ ｈ ｉｕ ｈｃ ｂ ｓｄｏ ｙ ｒｕ ｃ ａｋ ｎｒ ｌ ｙ ｐ ｆ ｔ ｅ ｉ ｈ ｈ ｌ ｃ ｏｅ
Ｋｅ ｒ ｓ Ｆ ａ ｃ ｕｂｎ ；ｂａ ｅ ｙ ｒｕ ｃｊｃ ｓ ａｔｐ ｓ ｉｎｎ ；Ｃ ｙ ｗｏ ｄ ： ｒｎ ｉ ｔｒ ｉｅ ｌｄ ；ｈ ｄａ ｌ ａｋ ；ｆｓ ｏｉｏ ｇ ＭＭ ｑ ｉｐ ｄ ｗ ｔ ｓ ｉ ｔｉ ｅ ｕｐ ｅ ｉ ｈ
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４ ２
混流式水轮机叶片数控加工工艺研究
２ １． ００ №４
混流式水轮机 叶片数控加工工 艺研 究
陈 伟，瞿 涛
（ 州 中水水 力发 电设备 有 限公 司 。 州 ３ １０ 杭 杭 １５４）
［ 摘 要］ 分析 了混流式水轮机 叶片加工工艺现状 ，提 出了 目 前加工工 艺中存 在的效率低下 、精度难 以保证
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｅＮＣ ｃ ｉｉ ｇ ｓａ ｆｂａ ｅ ｆＦ ａ ｃｓｔｒ ｉ ｅｗａ ｎ ｌｚ ｄ ｉ ｉ ｐ ｐ ｒ Ｔ ｅ ｓｒ ｃ ： ｈ ｍａ ｈｎ ｎ ｔｔ ｏ ｌｄ ｓｏ ｒｎ ｉ ｕｂｎ ｓａ ａｙ ｅ ｔ ｓ ａ ｅ． ｈ ｕｓ ｎ ｈ ｐｏ ｌｍｓｏ ｗ ｆｉｉｎ ｙ ａ ｄ ｐ ｅ ｉｉｎ ｈ ｒ ・ｏｅ ｓ ｒ ｒ ｒ ｐ ｓ ｄ Ｔ ｅｍｅ ｓ ｒ ｒｃｓｏ ｓ ｒｂ ｅ ｆｌ ｅ ｃｅ ｃ ｎ ｒ ｃｓｏ ａｄ ｔ—ｎ ｕ ｅｗｅ ｅｐ ｏ ｏ ｅ ． ｈ ａｕ ｅｐ ｅ ｉｉｎｗａ ｏ ｉ ｒ ｖ ｄａ ｄｂ ｌ ｃ ｌ ｗａ ｃ ｉｔ ｂ ｔ ｎｗａ ｖ ｎｂ ｅｕ ｅｏ Ｍ ｑ ｉｐ ｄｗｉ ｒｉｕａｅ ｍｐ ｏ ｅ ａａ ｅａｌ ｎ ｅｄｓｒ ｕｉ ｓ ｅ ｙｔ ｓ ｆＣＭ ｎ ｎ ｏ ｉ ｏ ｅ ｈ ｅ ｕｐ ｅ ｔ ａｔ ｌｔｄ ｈ ｃ

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浅析大型水轮机转轮叶片的加工工艺

浅析大型水轮机转轮叶片的加工工艺

浅析大型水轮机转轮叶片的加工工艺转轮叶片是大型水轮机的重要组成部分，而转轮叶片的旋转稳定性则在很大程度上受到叶片加工精度的影响。

因此，严格控制转轮叶片的加工质量，优化加工工艺，提高转轮叶片的加工精度就变得尤为重要。

文章对此进行了深入细致的分析和探讨，希望通过文章的分析能够为相关人士提供一定的参考和借鉴。

标签：水轮机；转轮叶片；加工工艺；精度随着工业制造水平的不断提高，以及数控技术的广泛应用，工业生产的效率和精度获得了很大的提升。

龙门铣床是加工大型水轮机转轮叶片时所采用的主要设备。

转轮叶片的加工精度将直接影响到水轮机转轮的稳定性和处理效率，因此必须采取措施优化加工工艺。

1 大型水轮机转轮叶片加工工艺的基本思路随着科技的发展和数控技术的应用，水轮机转轮叶片加工方法也一改往日方法单一的局面，可以选择多种方法进行加工，并且提供了更为良好的条件，进而优化加工的工艺。

在众多的加工设备中，龙门铣床是其中较为主要的设备，同时也是转轮叶片加工过程中最常使用的设备。

通常来说，大型水轮机转轮叶片的加工流程如下：首先，需要运送已经选好的加工零件的原始铸件到加工车间，然后将叶片固定，这里需要借助胎具。

依据图纸，使用龙门铣床进行加工，加工的方式为粗加工，留足一定的余量，并进行探伤。

如果探伤结果为合格，则将工件反转粗加工另一侧，留够一定的加工余量并探伤。

接下来检测型线，与图纸理论型线相比较，所采用的仪器为激光跟踪仪。

如果同图纸的理论型线相符，则进行精铣，然后检测另一侧的型线。

为保证加工的质量，在加工过程中需要做好刀位计算、刀具选择、叶片测量等工作。

2 大型水轮机转轮叶片加工技术要点2.1 叶片的测量叶片的测量是转轮叶片加工过程中十分重要的工序，并且贯穿于加工过程的始终，直接影响了叶片表面的加工精度。

水轮机转轮叶片在精铣过程中，对于测量结果的精度，有着很高的要求。

并且由于叶片表面呈现为三维雕塑曲面，表面形状较为复杂，因此使用常规的测量仪器和测量方法很难满足精度的要求。

水轮机叶片造型及数控铣削

水轮机叶片造型及数控铣削

பைடு நூலகம்
寸进行计算转换为角度的数据 ， 而对于叶片的头部尺 寸， 也应对其二维尺寸进行近似的数 据的计算 ， 转换 为柱 坐标 的 尺寸 。
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的机床走刀不能满足其 曲面切削加工 ， 传 统的加 工 方法采用随形机进行铲磨 ， 再 用 布 砂 轮 进行 抛 光 以
达 到 技 术 要 求 。上 世 纪 ６ Ｏ 年 代 国 外 研 制 出数 控 铣 床， ７ ０ 年代后期 Ｇ Ｅ、 Ｖ Ｏ Ｔ Ｔ Ｈ、 Ａ Ｔ Ｓ Ｔ Ｏ Ｎ等公 司陆 续 采 用 三 坐 标 或 五 坐标 数 控机 床 来 加 工 叶片 ， ８ ０ 年 代 末 和９ Ｏ 年 代 国 内的一 些 厂家 才逐 渐 掌握 数 控技 术进 行 叶片 加工 。传 统 的铲 磨工 艺 ， 工人 的劳 动强 度 大 ， 噪 声和粉尘大 ， 铲磨 出的叶片波浪度大 ， 精度低 ， 已不 能 满 足 现代 制 造 业 的要 求 。越来 越 多 的业 主 在水 轮
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图 １ 混流式转轮叶片木模 图
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机 产品制 造 品质 中直接提 出必须采 用数控加 工叶 片 。 为 此 掌握 数 控 加 工 叶 片技 术 ， 对 水 轮 机 制 造 厂 家来 说 ， 是 占领 市 场 的一 大法 宝 ， 是取 胜 的制高 点 。
序安排 、 刀具 选 择 、 切 削用 量选 择及 其具体 实施步骤 进行论 述 。
关键词 ： 水轮机 ； 叶片； Ｐ ｒ ｏ ／ Ｅ造型； Ｐ ｒ ｏ 厂 ｒ ０ ０ Ｌ Ｍ Ａ Ｋ Ｅ Ｒ编程； 数铣； 刀具
贯流式水轮机叶片数控加工工艺

贯流式水轮机叶片数控加工工艺


的误差 必会 影 响到 枢轴 、法兰 与翼 型的 相对位 置 的准 确性 。在 划检 合格后 ，装 胎按 叶片 平线 为基准 找正 叶
片 。再 以我公 司数控 龙 门铣铣 床数 控加 工 叶片翼型及
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大 电 机 技 术
５ ３
周 边 。优 点是加 工周 期短 ，但 由于先 加工 枢轴 造成 翼 型各加 工 余量 不能进 行调 整势 必增 加处理 翼型 不够 加 工 的工作 量 ，如能很 好地 解决 车床 加工枢 轴 的找正 问
题， 这是 一个很 好 的加工 方案 。 （ ） 叶片 划检后 ， ２在 以法兰 、 枢轴 的十 字线 找正 ， 利
用 Ｃ２ ９ ０车床进 行粗 车 ，轴径方 向单 边 留 ５Ⅱ 加 工余 瑚
量 。装 胎后按 原划 检结果 的找正点 找正 ，用数 控龙 门
铣 床数 控加 工 叶片的翼 型及周 边 ，重新 在龙 门铣床 划 法 兰和 枢轴 加工 十字线 ， Ｃ ２ 在 ９０车床 重新精 找 正 ， 精 车法兰 、枢轴 。优 点是 翼型 的各加 工余 量可 以 自由调 整， 但加 工周 期 比较长 ， 且在 加工翼 型 时必须 将原 打顶
是 由该 叶片 的结构 特点 决定 的 ， 叶片 一般是 由翼形 、 该 法 兰 、 轴三部 分组 成 ， 不 能在 同一设 备加工 的情 况 枢 在
下， 必须 以翼型 加工 余量 均匀 的相对 位置 ， 出叶片 平 划
车后 枢轴 平 线为基 准加 工 叶片翼 型 ，该 方案 需在数 控
加工 翼型 前 ， 增加 划检翼 型及 周边加 工余 量工 序 。 因为 在加 工法 兰和 枢轴 时按 毛坯划 十字 线找 正 ，打样 冲孔 本 身 存在误 差 ，另按 线 找正本 身也存 在 误差 。而累 计
水轮机X型叶片铸造工艺的研究祥解

水轮机X型叶片铸造工艺的研究祥解

水轮机X型叶片的铸造工艺实践The casting process practice in X turbine blade摘要针对X型叶片曲率变化大, 空间扭曲程度大。

实际铸造生产中叶片型线的准确难以控制，本文系统的介绍了水轮机X型叶片的铸造生产工艺，以及数值模拟和三坐标测量仪在叶片工艺设计中的应用。

关键词X型叶片模数法反变形量数值模拟Abstract: According to X turbine blade curvature change is big and the degree of space distortion is large, it’s difficult to control the molded lines of the blade in the actual casting production.This paper systematically introduces the application of X turbine blade casting production process, numerical simulation and three-coordinates measuring machine in the design process .Keywords: X turbine blade; modular method ; anti-deformation;Numerical simulation叶片是水轮机最重要的零件之一, 对它的性能和型线要求非常严格，而X型叶片（如图1）是二十世纪90 年代后期国外设计的新型混流式叶片，与传统的混流式叶片（如图2）在形状和性能上有很大的差别, 其叶片曲率变化相当大, 空间扭曲程度大。

目前X型叶也在国内得到了普遍应用，对于X型叶片的铸造难度较大，主要是叶片变形。

近年来我单位接到很多X型叶片的订单，相对于常规形状叶片而言，针对X型叶片的铸造工艺进行实践的研究十分必要，对X型叶片的生产有很大的指导意义。