CN113909826B - 一种叶栅叶型的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种叶栅叶型的制造方法。其步骤为：划检‑粗车叶型‑释放应力‑精车内侧叶型‑装叶栅固定工具‑外侧叶型粗加工‑叶型头尾部铣开‑叶型头尾部粗铣‑外侧叶型精加工‑叶型头尾部精铣‑解体清理。针对现有叶栅内、外圆不同心和有头、尾部形状加工的技术难题，研发水泵机组导流部件叶栅叶型的加工方法，同车叶栅内侧流道并作为后续外侧型线加工定位基准，使用固定工具装卡后在同工位下加工叶栅外侧型线，克服了常规方法二次装卡带来的装卡和找正偏差。本发明具有易于推广、加工精度高、生产周期短、成本较低、废品率低、效果显著的技术特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种叶栅叶型内、外侧流道不同中心，叶栅有头、尾部形状需要加工保证的叶型加工方法。
背景技术
水泵机组的导流叶栅是机组的导流核心部件之一，随着水泵机组容量的不断增大，水泵导流部分的设计结构越来越复杂，叶栅内、外流道不同心，叶栅有头、尾部形状需加工保证的叶型加工方法，导致导流部分叶栅叶型的加工难度越来越高。尤其是内、外圆不同心和有头、尾部形状需要加工保证的导流叶栅结构出现后，由于叶栅数量较大，不同水泵机组的叶栅结构和尺寸不同，导流部件单件制造精度要求较高，导致叶栅叶型的加工一直是行业内的技术难题。
以往水泵机组导流叶栅内、外圆不同心和有头、尾部形状的加工方法是按照叶栅毛坯尺寸下料钢板，在龙门铣或镗床数控铣削加工叶型，叶栅单件按照图纸内、外圆尺寸进行铣削加工，受叶栅加工过程中无统一定位基准、翻身二次找正偏差和在工装工具上反复装卡等因素影响，叶栅单件加工型线精度不高，需再进行各件的组合检测，单件称重检测，并反复对不一致的叶栅进行修复，导致叶栅的生产周期长，废品率居高不下。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种易于推广、通用性强、加工周期短、成本较低的水泵机组用导流叶栅内、外圆不同心和有头、尾部形状的叶型加工方法。本发明的技术方案包括如下步骤：
步骤一：划检，检查叶栅毛坯各单瓣平面、圆周的加工余量，标注平线、圆线；
步骤二：粗车叶栅毛坯，参照划检线找正，粗车叶栅毛坯，内圆R5和外圆R6单边粗加工留量5mm，相关尺寸计算如下：
R5＝R1-5；
其中：O为叶栅型线内侧流道圆弧中心；
R1为叶栅型线内侧流道圆弧半径；
R2为叶栅型线外侧流道圆弧半径；
R5为叶栅毛坯粗加工后内侧流道最小半径；
R6为叶栅毛坯粗加工后外侧流道最小半径；
X为以R1圆弧中心O为基准，R2圆弧中心至圆心O水平方向差值；
Y为以R1圆弧中心O为基准，R2圆弧中心至圆心O竖直方向差值；
步骤三：叶栅毛坯下机床释放应力，叶栅毛坯重新上机床按精加工外圆和端面找正水平和圆，精车叶栅毛坯内圆尺寸达到R1，精车叶栅毛坯长度达图纸要求；
步骤四：按照叶栅实际尺寸配加工固定工具，在固定工具轴头侧刻八等分线，其中按叶栅的内圆R1尺寸加工固定工具定位止口；按叶栅外圆R2加工固定工具外圆尺寸；固定工具固定轴半径R8，把合孔尺寸R9和M1，厚度尺寸H1，H2，H 3和开口H4尺寸计算如下：
R7≦R1-R9
H1≥20mm；
H2≥40mm；
H3≥200mm；
其中：O为叶栅型线内侧流道圆弧中心；
R1为叶栅型线内侧流道圆弧半径；
R2为叶栅型线外侧流道圆弧半径；
R7为叶栅固定工具把合孔所在节圆的半径；
R8为叶栅固定工具支撑轴颈的半径；
R9为叶栅固定工具把合孔半径；
M1为叶栅固定工具旋转使用的螺孔尺寸；
H1为叶栅固定工具与叶栅定位止口深度；
H2为叶栅固定工具把合法兰厚度；
H3为叶栅固定工具整体厚度；
H4为叶栅固定工具四个铣进、出水边处豁口宽度；
步骤五：将步骤三序中精加工的叶栅毛坯使用螺母，止动垫片和长螺杆把紧，整体落在V型支撑上；
步骤六：外侧叶型粗加工：将叶栅毛坯按照固定工具轴头八等分线找正，使用旋转孔M1在V型支撑上将叶栅毛坯旋转八次，粗加工外侧叶型；
步骤七：叶型头尾部铣开：将机床与固定工具轴头0°，90°，180°和270°刻线对正，铣开叶栅头尾部；
步骤八：叶型头尾部粗铣：将机床与固定工具轴头45°，135°，225°和315°刻线对正，粗铣叶栅头尾部型线；
步骤九：外侧叶型精加工：将叶栅毛坯按照固定工具轴头八等分线找正，使用旋转孔M1在V型支撑上将叶栅毛坯旋转八次，精加工外侧叶型达图纸要求；
步骤十：叶型头尾部精铣：将机床与固定工具轴头45°，135°，225°和315°刻线对正，精铣叶栅头尾部型线达图纸要求；
步骤十一：拆把合螺母，止动垫片和把合螺栓，清理叶栅加工面毛刺。
在上述一种叶栅叶型的制造方法中，所述步骤一中叶栅毛坯为厚壁钢管，所使用固定工具为圆钢，材料奥氏体不锈钢。
在上述一种叶栅叶型的制造方法中，所述步骤二和步骤三中叶栅毛坯流道内孔较深，奥氏体不锈钢材质塑性较好不易断屑，粗加工时选择有断屑槽的刀片，切削深度2-4mm，进给0.3-0.4mm/r，转速50-80r/min；精加工时选择前角锋利刀片，排屑槽窄，切削深度0.5-1mm，进给0.15mm/r，转速80-100mm。
在上述一种叶栅叶型的制造方法中，所述步骤四中叶栅叶型和进、出水边形状通过固定工具和把合工具固定后数控加工完成。
在上述一种叶栅叶型的制造方法中，所述步骤六、七和八中叶栅外侧流道叶型粗加工和铣断均使用三面刃铣刀，切削深度0.5-1mm，进给0.12-0.15mm/r，转速450-800r/min。
在上述一种叶栅叶型的制造方法中，所述步骤九和十中叶栅外侧流道叶型和头尾部精加工使用球头铣刀，切削深度0.3-0.5mm，进给0.3-0.5mm/r，转速1000-1500r/min。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明提出了一种水泵机组导流叶栅叶型的制造方法，利用专用固定工具实现叶栅叶型内、外侧流道不同心，叶栅头、尾部形状不规则的同加工技术，通过同工位加工叶栅内侧流道型线，作为外侧流道及头、尾部型线加工时的定位基准，避免了叶栅二次装卡、找正的精度损失，同时，利用固定工具上轴头两侧八等分线旋转叶栅毛坯的找正加工方法，一次数控加工可获得四件型线相同的叶栅，提高了叶栅型线加工质量和效率，产品废品率降低效果显著。同时，采取厚壁钢管下料加工代替原钢板单件下料加工，有效降低了不锈钢原材料定额成本。
附图说明
图1为本发明加工的叶栅叶型的示意图；
图2为本发明加工的叶栅叶型毛坯的示意图；
图3为本发明设计使用的叶栅叶型加工固定工具主示意图；
图4为本发明设计使用的叶栅叶型加工固定工具A-A剖示意图；
图5为本发明叶栅叶型装卡主示意图；
图6为本发明叶栅叶型装卡B-B剖示意图。
图中部件说明：1-叶栅、2-叶栅毛坯、3-固定工具、4-把合螺母、5-止动垫片、6-把合螺栓、7-V型支撑。
具体实施方式
下面结合附图对本申请作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本申请的保护范围。
本发明目的是提供一种水泵机组导流用叶栅叶型的加工方法，以某水泵机组叶栅叶型加工为例，说明应用本发明进行加工的过程：该叶栅重量215.95Kg，叶栅内侧型线半径R1＝304mm，叶栅外侧型线半径R2＝268mm，叶栅头部R3＝12.6mm，叶栅尾部R4＝2mm，叶栅长度为2400mm，叶栅外侧型线与内侧型线不同心偏差为X＝56.4mm，Y＝42.2mm。采用本发明进行叶栅叶型的加工过程如下：
步骤一：第一次划检，检查叶栅毛坯各单瓣平面、圆周的加工余量，标注平线、圆线，划检目的是确认毛坯内、外侧流道及长度方向余量足够，保证后续加工量。
步骤二：粗车叶栅毛坯，参照划检线找正，粗车叶栅毛坯，内圆R5和外圆R6单边粗加工留量5mm，相关尺寸计算如下：
R5＝299mm；
R6＝343.4mm；
本步骤通过粗车将叶栅毛坯尺寸固定，确认后续加工量，由于车序加工效率高于后续铣序，叶栅毛坯需要加工到满足外侧流道的最小节圆，提高后续铣序效率。
步骤三：叶栅毛坯下机床释放应力，叶栅毛坯重新上机床按精加工外圆和端面找正水平和圆，精车叶栅毛坯内圆尺寸达到R304mm，精车叶栅毛坯长度达图纸2400mm，本步骤是将原材料在粗加工过程中的应力进行充分释放，有效的控制了精加工后叶栅叶型的变形。
步骤四：按照叶栅实际尺寸配加工固定工具，在固定工具轴头侧刻八等分线，固定轴半径R8，把合孔尺寸R9和M1，厚度尺寸H1，H2，H3和开口H4尺寸计算如下：
R8≦152mm，取R8＝140mm；
R9≦59.66mm，取R9＝54mm；
M1≦27mm，取M1＝24mm；
H1＝30mm；
H2＝50mm；
H3＝300mm；
H4≥54.07mm，取H4＝70mm。
本步骤需要按照叶栅设计尺寸，计算并配加工对应固定工具配合尺寸，目的是保证后续固定工具与叶栅的装配紧密性，提高叶栅精加工叶型的质量。
步骤五：将叶栅毛坯使用把合螺母，止动垫片和把合螺栓把紧，整体落在V型支撑上固定牢固。
步骤六：将叶栅毛坯按照固定工具轴头八等分线找正，使用旋转孔M24mm在V型支撑上将叶栅毛坯旋转八次，粗加工叶栅外侧流道叶型，本步骤是叶型外侧流道利用三面刃进行粗加工，加工效率高，同时验证了叶型外侧流道的数控程序。
步骤七：分别转动叶栅固定工具，将机床与固定工具轴头0°，90°，180°和270°刻线分别对正，铣开叶栅头、尾部。
步骤八：将机床与固定工具轴头45°，135°，225°和315°刻线对正，粗铣叶栅头、尾部型线，本步骤是验证刀具、数控程序和叶型粗加工的准确性。
步骤九：将叶栅毛坯按照固定工具轴头八等分线找正，使用旋转孔M24mm在V型支撑上将叶栅毛坯旋转八次，精加工外侧叶型达图纸要求，本步骤叶型外侧流道利用球刀铣刀进行精加工，球头铣刀受加工空间限制小，易于清根，对保证叶型加工尺寸及外观质量极为重要。
步骤十：将机床与固定工具轴头45°，135°，225°和315°刻线对正，精铣叶栅头部型线R3＝12.6mm，叶栅尾部型线R4＝2mm达图纸要求，本步骤中叶栅精加工的方法代替了原钢板单件下料数控铣削加工方法，避免了叶栅加工过程中没有统一定位基准、翻身二次找正偏差和在工装工具上反复装卡等因素影响，提高了叶栅单件加工型线精度，解决了叶栅生产周期长，废品率居高不下问题。
步骤十一：拆螺母，止动垫片和长螺杆，清理叶栅加工面毛刺。
进一步地，所述步骤一中叶栅毛坯为厚壁钢管，所使用固定工具为圆钢，材料为奥氏体不锈钢。
进一步地，所述步骤二和步骤三中叶栅毛坯流道内孔较深，奥氏体不锈钢材质塑性较好不易断屑，粗加工时选择有断屑槽的刀片，切削深度2-4mm，进给0.3-0.4mm/r，转速50-80r/min；精加工时选择前角锋利刀片，排屑槽窄，切削深度0.5-1mm，进给0.15mm/r，转速80-100mm。
进一步地，所述步骤四中叶栅叶型和进、出水边形状通过固定工具和把合工具固定后数控加工完成。
进一步地，所述步骤六、七和八中叶栅外侧流道叶型粗加工和铣断均使用三面刃铣刀，切削深度0.5-1mm，进给0.12-0.15mm/r，转速450-800r/min。
进一步地，所述步骤九和十中叶栅外侧流道叶型和头尾部精加工使用球头铣刀，切削深度0.3-0.5mm，进给0.3-0.5mm/r，转速1000-1500r/min。
本发明特别适用于水泵机组内、外圆不同心和有头、尾部形状的叶型加工，但对其他多瓣内、外圆不同心和有头、尾部形状的过流部件加工具有较大的参考和指导意义，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本发明的精神实质，都在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种叶栅叶型的制造方法，其特征在于：所述方法是通过如下步骤实现的：
步骤一：划检，检查叶栅毛坯(2)各单瓣平面、圆周的加工余量，标注平线、圆线；
步骤二：粗车叶栅毛坯(2)，参照划检线找正，粗车叶栅毛坯(2)，内圆R5和外圆R6单边粗加工留量5mm，相关尺寸计算如下：
R5＝R1-5；
其中：O为叶栅型线内侧流道圆弧中心；
R1为叶栅型线内侧流道圆弧半径；
R2为叶栅型线外侧流道圆弧半径；
R5为叶栅毛坯粗加工后内侧流道最小半径；
R6为叶栅毛坯粗加工后外侧流道最小半径；
X为以R1圆弧中心O为基准，R2圆弧中心至圆心O水平方向差值；
Y为以R1圆弧中心O为基准，R2圆弧中心至圆心O竖直方向差值；
步骤三：叶栅毛坯(2)下机床释放应力，叶栅毛坯(2)重新上机床按精加工外圆和端面找正水平和圆，精车叶栅毛坯内圆尺寸达到R1，精车叶栅毛坯(2)长度达图纸要求；
步骤四：按照叶栅(1)实际尺寸配加工固定工具(3)，在固定工具(3)轴头侧刻八等分线，其中按叶栅(1)的内圆R1尺寸加工固定工具(3)定位止口；按叶栅(1)外圆R2加工固定工具(3)外圆尺寸；固定工具(3)固定轴半径R8，把合孔尺寸R9和M1，厚度尺寸H1，H2，H3和开口H4尺寸计算如下：
R7≦R1-R9
H1≥20mm；
H2≥40mm；
H3≥200mm；
其中：O为叶栅型线内侧流道圆弧中心；
R1为叶栅型线内侧流道圆弧半径；
R2为叶栅型线外侧流道圆弧半径；
R7为叶栅固定工具把合孔所在节圆的半径；
R8为叶栅固定工具支撑轴颈的半径；
R9为叶栅固定工具把合孔半径；
M1为叶栅固定工具旋转使用的螺孔尺寸；
H1为叶栅固定工具与叶栅定位止口深度；
H2为叶栅固定工具把合法兰厚度；
H3为叶栅固定工具整体厚度；
H4为叶栅固定工具四个铣进、出水边处豁口宽度；
步骤五：将步骤三序中精加工的叶栅毛坯(2)使用把合螺母(4)，止动垫片(5)和把合螺栓(6)把紧，整体落在V型支撑(7)上；
步骤六：外侧叶型粗加工：将叶栅毛坯(2)按照固定工具(3)轴头八等分线找正，使用旋转孔M1在V型支撑(7)上将叶栅毛坯(2)旋转八次，粗加工外侧叶型；
步骤七：叶型头尾部铣开：将机床与固定工具(3)轴头0°，90°，180°和270°刻线对正，铣开叶栅头尾部；
步骤八：叶型头尾部粗铣：将机床与固定工具(3)轴头45°，135°，225°和315°刻线对正，粗铣叶栅头尾部型线；
步骤九：外侧叶型精加工：将叶栅毛坯(2)按照固定工具(3)轴头八等分线找正，使用旋转孔M1在V型支撑(7)上将叶栅毛坯(2)旋转八次，精加工外侧叶型达图纸要求；
步骤十：叶型头尾部精铣：将机床与固定工具(3)轴头45°，135°，225°和315°刻线对正，精铣叶栅头尾部型线达图纸要求；
步骤十一：拆把合螺母(4)，止动垫片(5)和把合螺栓(6)，清理叶栅加工面毛刺。
2.根据权利要求1所述的一种叶栅叶型的制造方法，其特征在于：所述步骤一中叶栅毛坯(2)为厚壁钢管，所使用固定工具(3)为圆钢，材料均为奥氏体不锈钢。
3.根据权利要求1所述的一种叶栅叶型的制造方法，其特征在于：所述步骤二和步骤三中叶栅毛坯(2)流道内孔较深，奥氏体不锈钢材质塑性较好不易断屑，粗加工时选择有断屑槽的刀片，切削深度2-4mm，进给0.3-0.4mm/r，转速50-80r/min；精加工时选择前角锋利刀片，排屑槽窄，切削深度0.5-1mm，进给0.15mm/r，转速80-100mm。
4.根据权利要求1所述的一种叶栅叶型的制造方法，其特征在于：所述步骤四中叶栅叶型和进、出水边形状通过固定工具(3)和把合螺母(4)，止动垫片(5)和把合螺栓(6)固定后数控加工完成。
5.根据权利要求1所述的一种叶栅叶型的制造方法，其特征在于：所述步骤六、七和八中叶栅外侧流道R2粗加工和铣断使用三面刃铣刀加工，切削深度0.5-1mm，进给0.12-0.15mm/r，转速450-800r/min。
6.根据权利要求1所述的一种叶栅叶型的制造方法，其特征在于：所述步骤九和十中叶栅外侧流道R2和头尾部精加工使用球头铣刀，切削深度0.3-0.5mm，进给0.3-0.5mm/r，转速1000-1500r/min。
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Legal Events
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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