在这个清洁能源至上的社会,水轮机在发电设备里扮演着重要角色,中国河流分布众多,水力资源丰富,在世界上居首位,在大力追求清洁可再生能源的现代社会水轮机无疑是可选择的重要设备,水轮机的技术水平和我国电力行业的发展程度息息相关。在我国电力需求旺盛的带动下,我国水轮机及辅助机械制造业进入快速发展时期,经济规模和技术水平得到明显提高,水轮机制造技术已跻身世界前列。水轮机活动导叶在整体结构中对性能的影响最大,其开度可以改变流量大小。在导叶开度范围内转动时,会因为制造精度在各个转动角度产生不同的竖直方向角度偏差,该偏差会对尾流产生影响。一般水轮机配置有16-24片活动导叶,各个导叶累积竖直方向角度偏差产生的尾流变化会对水轮机整体效率产生较大影响。此外,活动导叶和固定盘之间的间隙值导致的水力损失也占到整个水轮机水力损失的绝大部分,因此对每个导叶的位姿进行修正产生的整体效率提升是可观的。通过对工程图标注的形位公差、尺寸误差等建立相关数学模型,依靠Solid Works提供的应用程序接口对轮机装配体的尺寸和公差数据进行采集,通过相关尺寸形位公差的数学模型进行可装配性的分析。相关数学模型的建立基于新一代GPS理论体系和小旋量位移理论的结合,各个关键配合处的位姿变换通过齐次坐标变换进行三维耦合,最后得出关键要素处的位姿分析,实现虚拟装配的评价。每片水轮机导叶装配时关键要素为三个轴孔处的装配情况,其中接近导叶上下两侧孔轴处为过渡配合,另一处为间隙配合,轴孔处的实时接触情况会对导叶的位姿产生直接影响。通过分析工厂测定的每片导叶的圆柱度、同轴度数据,对每片导叶的实际轴线进行拟合,代替理想轴线的位姿进行进一步的数学分析。分析圆柱度和同轴度的同时对导叶加工数据进行模拟,除分析已加工导叶外,对未来工厂生产的导叶进行数据模拟,模拟分析可装配性和装配效果,对实际生产加工提出优化意见。根据对实际导叶数据的分析进行最佳孔轴配合优化,在不进行修配的状态下达到最佳的整体配合状态,提高水轮机整体的效率。通过对轴孔实际测量数据拟合,建立干涉网格模型,根据各联动装置建立力学模型,分析转盘在不同角度时每片导叶的受推力或拉力的方向。结合各角度时的导叶受力方向以及实际轴线位置和网格模型进行三点接触干涉分析,得出导叶实际轴线转角-位姿曲线。对所有导叶进行分析通过最优匹配算法得出最优的孔轴匹配序号,使水轮机达到效率最高化,实现虚拟装配提高整体装配精度的目的。