高端动力部件叶片制造工艺过程质量管理分析

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1、高端动力部件叶片制造工艺过程质量管理分析　　0、引言　　高端动力部件叶片是先进动力装备中的关键零件，被广泛应用于能源、航空、航天、舰船等机械装备领域。叶片在冷、热加工过程中，其成性质量稳定性与实时控制是实现产业化过程中的重要研究课题，需要进行大量的工艺实验，才能同时保证其成形和成性要求。因此，高端动力部件叶片制造质量的高低也从侧面体现了一个国家机械制造工艺水平的高低，而我国目前在高端动力部件叶片制造质量控制水平相对不高，制约了整个行业高端装备的发展。　　文章主要围绕高端动力部件叶片制造过程的特点，通过针对高端动力部件叶片制

2、造工艺检测方法及工艺过程中质量控制多项关键技术研究，总结和分析当前制造过程中主要存在的质量控制问题，提出关键工序与数字化制造控制相结合的质量控制模式，提升企业在高端动力部件叶片制造质量水平，提高高端装备关键零件产业化过程中自主创新能力和核心竞争力，为提升行业产品制造质量水平建立良好的示范作用。　　1、总体思路　　与常规零件制造要求相比，高端动力部件叶片成形、成性过程质量控制要求非常高，因此文章将研究以下主要内容：①通过研究叶片制造工艺过程关键工序质量检测控制技术，突破产品检验检测质量控制技术难点；②基于车间制造物联的叶片生

3、产过程数据实时采集方法，重点解决从原材料、棒料、坯料、锻件、成品等不同成形阶段，其成形、成性质量数据（几何尺寸、化学成分、力学性能、高倍金相组织、低倍金相组织标准及检验规范，磁粉、射线、渗透、超声波等无损检测条件及检测数据、热处理、光谱、重频等检测数据）的实时采集与全生命周期质量管理与控制，开发叶片制造过程实时数据管理系统，突破加工过程信息采集技术难点；③建立大型机械叶片为代表的高性能关键零件全生命周期统一信息模型与实时数据库，将产品信息、标准信息、质量信息集成，实现质量数据与控制标准的集成映射，通过研究叶片质量数据与质量

4、标准的映射、集成方法，突破质量数据与标准对照检测技术难点；④开发高端动力部件叶片生产制造数据实时过程管理系统，将数字化质量管理与控制融入制造工艺过程的各个环节并贯穿整个制造系统，实现大型机械叶片制造过程质量的实时控制与保证，通过研究叶片制造过程数据实时管理的集成质量控制技术，突破加工过程中数据异常变化质量控制难点；⑤通过叶片生产过程数据实时管理与质量控制系统开发与应用，解决多品种小批量高端动力部件叶片制造过程中质量控制难点。　　2、技术方案　　2.1建立叶片全生命周期统一信息模型，设计实时数据库系统应用多维视图建模技术，建

5、立以叶片全生命周期统一信息模型，给出以主模型为导向的多维并行建模方法。采用面向对象方法，在建立产品本体的几何本体、技术要求本体、制造标准本体、需求本体以及约束本体的基础上，建立起多维视图建模技术的层次实现结构。　　2.2研究叶片制造过程数据实时采集方法与管理系统。叶片制造与常规零件制造要求不同，除了用各种加工工艺方法直接改变材料和毛坯的尺寸、形状及表面状态，更重要的是改变材料的性质。例如核电大叶片的生产阶段可分为原材料、棒料、坯料、锻件、产品阶段，5个阶段的工艺要求、成性标准均不同，要求实现分阶段的成性标准控制，每个过程检

6、测数据都要符合质量标准要求，不仅仅看最后阶段检验结果数据。　　因此，需要研究基于核电叶片工艺过程数字化的基础上，实时采集工序质量检测数据，并开发质量信息存储、管理系统。其技术路线：　　（1）实现机床设备联X，实现数据采集，双向传输通讯，DNC程序集中管理，实现加工程序通过X络化直接传输至数控设备。　　（2）应用机床监测采集系统，实现机床数据采集与车间作业实时监控。包括机床加工信息采集、车间工艺管理、车间作业计划管理、工序作业跟踪与信息采集、车间工时收集与绩效以及设备运行监控等。　　2.2.3机床数据采集（MDC）数据传输模

7、式确定。模式一：X卡机床直接连接。考虑使用FTP模式直接通讯（FANUC等X卡机床具备此功能），其优点是操作便捷，传输速度快。下一步是需要厘清X卡机床直接连接，如图1所示。　　　　模式二：串口机床连接（个别不具备X卡连接能力的设备使用）。串口机床连接由于其接口形式及协议均无法和车间以太X直接相连，则需在中间加入一个协议转换设备，即单串口服务器。下一步是需要厘清串口机床连接，如图2所示。　　　　2.2.4成性（热加工）过程数据采集方法。叶片在热加工工艺过程中成性数据检测，与机床数据采集不同，这些工序检测有专用检测仪器和设备，

8、包括材料力学性能检测、化学成分检测、金相组织检测、热处理数据、硬度数据、光谱、重量频率、磁粉、渗透、射线、超声波等无损检测数据等，环境数据（某些精密加工等均需要的温湿度、噪声、粉尘、辐射等）等人、机、料、法、环、测各方面的生产数据，则设计相应的接口软件，解决检测数据集成问题。核电叶片生产过程数据要求永久