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葉輪加工工藝及其裝夾解決（jué）方案

2018-1-12 來源：上海電機學院機械（xiè）學（xué）院上（shàng）海凱士比泵有（yǒu）限公作者：侯培紅洪張趙（zhào）桐和

摘要：分（fèn）析某葉輪的（de）用途（tú）和工作條件。根據葉輪的材料、結構特點和技術要（yào）求，分析（xī）研究其加工方案，包括加工工藝、技術難點和采取的技術措施。提出在葉輪一端增設所需要（yào）的工藝夾具凸台和設（shè）計開發了一種專用夾具模（mó）子以滿足葉輪加工要求的方案，不僅（jǐn）達到了（le）圖樣的零件加工精度和形位公差要求，而且加工效率（lǜ）也得到很大的（de）提高。

關（guān）鍵詞：葉輪（lún）；加工（gōng）工藝；專用工裝；工藝改進

0 引言

立式混流泵廣泛用於電（diàn）站（zhàn）、電（diàn）廠輸送循環冷卻水，海水淡化、城市給排水和泵站以及農業灌溉等領域，它對於城市的綠化、環保等起了很（hěn）大的作用。由（yóu）於葉輪是水泵轉動（dòng）的關（guān）鍵零件，技術要求比較高，因此其精確加工是一個很大的（de）難題。加工精確（què）可以減少由於水流引起的振動從而提高葉（yè）輪的使用壽命。立式混流泵的出水口徑比（bǐ）較大(如4,1 800mm)，葉輪與泵的對應（yīng）孔中心線的（de）同軸度非常重要。若同（tóng）軸度不滿足要（yào）求，則會碰擦葉輪室，使葉輪損壞，重（chóng）者使泵咬死，無法工作，所以葉輪（lún）的加工精度（dù）和同軸（zhóu）度就（jiù）顯得尤為重要¨引。

1、零件（jiàn）材料及（jí）其加（jiā）工工藝性分析

1．1葉（yè）輪材料與毛坯特點

加工對象為（wéi）圖1所示的葉輪。由於（yú）其（qí）結構複（fù）雜，一（yī）般采用鑄鋼件毛坯。鑄件毛坯切削餘量比較多，若毛坯尺寸為4,1 250～4,2 000mm時，餘量(單邊)為23mm；若（ruò）毛坯尺寸為4,800—4,1 250mm時，餘量(單邊)為21mm。葉輪的（de）材料是ZGOFCRl9N19，為奧氏體不鏽鋼，含有（yǒu）Ni元素（sù），而Ni的韌性很大，影（yǐng）響切削性能，刀具易因粘刀而損壞。奧氏體不鏽鋼還要進行1 0500C的固溶處理，其硬度一般在（zài）360～400HB之間，再（zài）加上奧氏體不鏽（xiù）鋼鑄造時產生的黑皮，所以其硬度較高，而且（qiě）由於葉片的切削是不連續的，因此切削時（shí）易造成崩刀，所以葉輪加工對刀具要求比較高舊J。

1．2 葉（yè）輪加工的工藝性分析

由於葉輪形狀複雜，硬度高，且JJn-r_時易粘刀，所以其加工難（nán）度大。加工（gōng）方法也紛繁多樣，其（qí）中DVT400：．：31／32型立車加工應用最廣，但對工人水平要求很（hěn）高，而且要用專用工裝才能保證裝夾的可靠性和切削的（de）穩定性∞引。一般而言，葉輪加工存在（zài）如下問題。

圖1 葉輪零件圖

1)找正（zhèng）時間過長。切削時對工件（jiàn）的徑向(指向工件回轉軸的方向)作用力極容（róng）易使工件產生振動（dòng），發生位移，這時需要（yào）第二次（cì）找正。

2)精度和工藝尺寸很難保證。葉輪葉片是外球（qiú）形，精（jīng）度要求比較高，再加上機床本身誤差（chà）的影響，葉輪加工的精度很難保證。

3)生產效率低。加（jiā）工葉輪葉（yè）片時的安裝、調整等，輔助時間和機動時間過長，尤其是單件生產。

4)容易產生廢（fèi）品。加工（gōng）的（de）精度和工藝尺寸很難保證，使廢品率提高，生產成本相應增加（jiā）。

2 、葉輪葉片加（jiā）工工藝（yì）處理

2．1基準麵的確定

根據工藝要求（qiú），選擇非加工（gōng）麵（miàn）作為粗（cū）基準麵。從圖1所示的葉（yè）輪零件圖可以看出，妒13mm和R50組成的成型麵與葉片根部左上側的45。斜（xié）麵為（wéi）非加工麵，可以作為粗基準麵。但由於其為非加工表麵，所以作為基準麵，校準是非常（cháng）重要的，而（ér）且必（bì）須要求這兩個麵同軸。如果基準麵校正不（bú）準（zhǔn），則會影響動平衡的去重。如果基準麵（miàn）校正偏（piān）差過大，動平衡去重過多（duō），定會影響葉輪（lún）的（de）強度，甚至會引起報廢，因此（cǐ）為避免因去（qù）重造成不（bú）良影響，校正基準麵和保證壁厚就顯得（dé）尤為重要。

2．2 葉輪葉片加（jiā）工工藝處理

根據以上討論，需要夾住葉片根部左上側45。斜麵校準，但是由於葉片結構為3片式，而且是圓弧麵，若用圖1a上左側6個M20的（de）孔無法夾牢，這6個孔隻能用於粗加工夾緊，因此增厚左側工藝凸台，並（bìng）在上麵（miàn）加工6個M24的螺孔，用作裝夾。在用左側工藝夾具凸台夾（jiá）緊時，先校正妒13mm和R50mm組成的成型麵並作為基準，然後粗車61 212．5mm外圓，和右（yòu）端4,1 212．5mm的大平麵，再（zài）後以（yǐ）妒13mm和R50mm組成的成型麵（miàn）作為（wéi）反向基準，校正左上側450斜麵的上、中、下三點(上、下兩（liǎng）點可選在從（cóng）外端30mm處（chù），中點可（kě）選斜麵中點位置)，最後再粗車切平（píng）左端工藝凸台（tái）平（píng）麵。

若左右兩端的平麵由於鑄造的（de）原因而出現偏差（chà），可以兩麵均留有一定的切削餘量，這樣可以減少由（yóu）於鑄造的偏差而造成的不平衡（héng）量過多而引起的零件報廢。有了葉輪（lún）兩端的（de）基準，就可以按表1所示的葉輪葉片機械加工工藝過（guò）程，進行後續的切削加工H引。

表1 葉（yè）輪葉（yè）片機械加工工藝過程

根據（jù）以上分析知道（dào），利用立車加工葉輪的方法（fǎ）必須改進，以達（dá）到加工精度和批量生產的（de）需要。如通過改（gǎi）進模子，既能達到高的加工精度，而且加工設（shè）備簡單，操（cāo）作和調整也方便‘1‘2]。

3 、葉輪（lún）加工（gōng）工裝及其解決方案（àn）

3．1一般葉輪加工裝夾方式

根據一般立車的加工工藝，當從粗（cū）加工到最後進行精加工西1 212．5mm外圓、右端（duān）麵和qb282mm處右端，車咖938mm止口，需要（yào）調換壓板，分別采（cǎi）用圖2a所示的壓板式（shì）葉輪加工裝夾和圖2b所示的利用內孔（kǒng）葉輪加工裝夾方（fāng）式。在調換（huàn）壓板過程（chéng）中，由於時（shí）間（jiān）過長，又不穩定（dìng），使零件精度下降，不（bú）能達到圖樣要求。還有，在利用內孔夾緊時，由於+160H7內孑L麵過小，接觸（chù）麵小，壓緊時穩定性比較（jiào）差，而加（jiā）工西1 212．5mm外圓及其右端麵（miàn）時的切削力較大，而且材（cái）料又是（shì）奧氏體不鏽鋼，也增大了切削難度，切（qiē）削不小心就要梗刀而翻身，輕者使零件（jiàn）報（bào）廢，重者（zhě）發生（shēng）傷亡事故。為了提高勞動生（shēng）產率，保證加工質量（liàng），降低勞（láo）動強度，需要對葉輪加工裝（zhuāng）夾（jiá）方式改進。

3．2 葉輪加工裝夾改進方案

葉輪加工工藝及其（qí）木模工裝改進，須從粗基準質量保證為起點。如本文第2章所述，先從葉輪外壁（bì）非加工麵開始，校正左上側45。斜麵的上、中、下（xià）三點(上、下（xià）兩點可選在從外端30mm處，中點可選斜麵中點位置)，粗（cū）車左端麵和兩端澆鑄上去的外圈（quān）與平麵，反向校正妒13mm與R50mm組成的成型麵作為基準麵，若葉輪內壁與外壁有偏差，可以兩壁均留有一定（dìng）的切削餘量，這樣就可以減（jiǎn）少由於澆鑄帶來的壁厚誤差。

圖2 一般壓板式葉輪加工裝夾方（fāng）案（àn）

如（rú）車（chē）右側qb282mm端麵、咖1 212．5mm右端麵與外圓，可（kě）以先劃圖1a所示零件（jiàn）中6-M20-6H孔線，再鑽6-M20-6H孔，然後在立車時，利（lì）用該6-M20螺紋孑L，將（jiāng）其在如圖3所示的葉輪車（chē）削夾具模子上壓緊，車qb282mm外圓麵，車西l 212．5ram右端麵及其外圓麵。夾具模子定位、夾緊葉輪狀態如（rú）圖4所示。木模工裝適合葉輪體批量加工，使得葉輪體的夾緊可靠、方便和快捷，這（zhè）樣（yàng）的葉輪體加工工藝、方法，易使加工精度和形位公差滿足圖樣要求，使葉輪體加工（gōng）更為（wéi）合理Hd 0|。

3．3 葉輪加工夾具模子及其定（dìng）位說明

葉輪車削夾具模子結構如圖3所示，以零件tkl60孑L定位，將零件安放到模子上，其下端用螺母擰緊，即利用圖4所示夾具模子與（yǔ）零件左端端（duān）麵上6個螺紋孔配合，首先（xiān）在零件上擰緊（jǐn）長為120mm左右（yòu）的6根（gēn）M20雙頭螺柱（zhù），然後在模子中心與零件中心用M30的螺柱將壓板夾緊。基準定位采用圖la所示葉（yè）輪體左（zuǒ）側端麵與（yǔ）夾具的平麵的接（jiē）觸部分，相當於3個支撐點限製3個自由度（dù）；葉輪體的左端6160內孔麵和夾具的凸台側麵接觸（chù）相當於2個支撐點（diǎn）限製2個自由度，最後一個自由度是靠壓板保證。

圖3 葉輪（lún）車削夾具模子結構

圖4 夾具模子定位（wèi）、夾緊葉輪狀態

4、結語

葉輪在校不準基準（zhǔn）麵情況下加工，嚴重影響（xiǎng）葉輪平衡，使葉輪與軸承產生振（zhèn）動，造成葉（yè）輪室等零件損壞。若水泵出現故障時（shí）將嚴重（chóng）危（wēi）害電（diàn）廠的運行安全，甚至還將導（dǎo）致重大事故（gù）的發生。通（tōng）過使用改進（jìn）夾具模（mó）子等操作（zuò）後，加工精度和（hé）形位公差均完全滿足圖樣的設計要求，加（jiā）工效率提高40％左右。夾具模子定位（wèi）方法合理，夾緊可靠、方便且快捷，使葉輪的（de）加工（gōng）質量保持穩定，滿足了批量製造（zào），提高了勞動生產率，降低（dī）了生產成本，提高了經濟效益，增加了產品（pǐn）在市場上的競爭（zhēng）力。

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