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（国家职业资格二级）

论文题目

不锈钢分级叶轮的结构改进

及其制造工艺

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不锈钢分级叶轮的结构改进及其制造工艺

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摘要：简要介绍了常规气流粉碎机的种类、存在的缺点及新产品——流化床式粉碎机的优点，循序渐进地介绍了流化床式粉碎机关键零件——不锈钢分级叶轮的制造工艺。

关键词：气流粉碎机不锈钢分级叶轮镶嵌焊接结构车加工铣加工工装组装焊接

1 前言

我公司是专业生产气流粉碎设备的中日合资企业。气流粉碎机的种类繁多，有流化床，循环式、靶式、扁平式等基本类型，这些粉碎机在各个不同领域，特别是在农药、化工、食品、军工等行业起了很大的作用。但他们或多或少都存在各种各样的问题，如扁平式粉碎农药会粘壁；循环式细度要求低；特别是目前国内军工企业对粉碎机要求能防静电，而这恰好是扁平式、循环式、靶式等都无法满足的。

在消化国外新型气流粉碎机的基础上，结合国内实际情况，我公司（宜兴清新粉体机械有限公司，简称宜兴清新），自行设计开发、制造了流化床式气流粉碎机，该粉碎机具有结构简单、粒度分布窄、整机采用不锈钢制造、物料污染小，同时导电性能好等优点，深得国内外用户的好评。

不锈钢分级叶轮是其中的一个关键零件，它的好坏将直接影响到粉碎机整机的性能及其破碎效果。

在国外该零件一般采用整体一次性加工而成，为节省制造成本，提高产品的市场竞争力，我公司采用了镶嵌焊接结构，就Φ210×185的叶轮而言，如采用整体结构，其自重51Kg，而采用镶嵌焊接结构，只有10 Kg，每只就节约材料41 Kg，按每公斤28元计算，合41×28=1148元，如每年按30台生产量计算，共计节省1148×30=34440元；另外，如采用再整体一次性加工，其铣加工的出料槽表面光洁度差，在流化床高速旋转时，对出料有一定的影响。

2 不锈钢分级叶轮的结构及其要求

镶嵌焊接不锈钢叶轮的结构如下图1：主要有圆盘（1件）、左压圈（1件），右压圈（1件），2mm叶片（90件），底盘（1件）组成，材料全部采用OCr18Ni9制成。

在圆盘及底盘上在圆周方向分别均匀布置有90个深13mm，宽2mm的叶片槽（以下称90-2槽），2mm叶片用小锤轻轻打入槽内后两头套上左、右压圈，焊接完成后再车两端面（留1mm加工余量）。

技术上要求与空气及粉料接触的表面抛光处理，叶轮转速为6000~8000转/分，平衡精度需达到G6.3级。

图1

3 不锈钢分级叶轮的制造工艺

考虑到该零件的重要性及其加工的复杂性，我们专门对此编制了详细的工艺文件，并配套了一系列的工装及夹具。根据加工形式的不同，本制造工艺主要有车加工工艺、铣加工工艺、工装设计、组装工艺、焊接工艺五部分内容组成。

1）车加工工艺

①车加工底盘

图2中，除A面留1mm加工余量（焊接后加工至70mm）外，其余内孔、外圆等加工至图纸要求，并抛光处理。键槽暂不加工。

图2

图2中

4mm 凸台为工艺凸台，主要是为和圆盘配对铣槽90-2准备。

② 车加工圆盘

如图3中，圆盘车加工时， B 面留1mm 余量，其余全部精加工至图纸要

求，并抛光处理。

图3

③ 车加工左、右压圈 车加工左、右压圈内孔及两端面至尺寸要求，外圆粗车并各放1mm 焊接

后加工余量。

④ 加工叶片

叶片成组加工，每片重量相等，长度两端各放1 mm 余量，其余精加工

至图纸要求尺寸，并抛光处理。

2）铣加工工艺

① 如下图4车一长螺杆作为铣加专用工装，用于固定底盘和圆盘，由三爪

固定螺杆后部，螺杆前部穿过分度头中心孔，最后用螺母吊紧。

② 装夹完成后，铣90-2均布槽，宽度和深度与叶片协调（以叶片用小锤

可轻轻打入，外缘应齐平或叶片露出外缘小于0.02mm 为宜）。

铣槽时圆盘和底盘成对加工，并作对应槽标记，如图4。

③ 铣槽完成后，将底盘上车床，车掉工艺凸台，修光毛刺等。

反爪底盘

圆盘螺杆

螺杆前部螺母螺杆后部

标记分度头

图4

3）组装工装的设计

本组装工装由工装一、盖板及压紧螺母组成，如图5。

图5

①工装一

工装一可采用焊接件拼成，加工时顶端必须留中心孔，焊接后一次加工完成，以便保证工装各段轴的同心度。各段轴外圆Φ及长度L要求如下：Ⅰ外圆ΦA与圆盘外缘齐平，厚度LA以16~18为宜。

Ⅱ外圆ΦB与圆盘内孔紧配，以圆盘能转动为宜，高度LB和圆盘厚度配，略低于圆盘，以便脱卸工件方便。

Ⅲ外圆ΦC无特殊要求，一般比底盘内孔大20mm便可，高度LC必须严格控制，以便保证叶轮的底盘和圆盘之间的尺寸。

ⅣΦD外圆与底盘内孔紧配，以能转动为宜，高度不超出底盘高度为宜（一般低1~2mm）。

②盖板

如图5，外圆ΦE小于底盘槽的根部2 mm为宜，厚度LE以16~18 mm为宜。

4）组装工艺

如图5所示：

①首先将圆盘套入工装，套入时需注意方向，留有有加工余量的一头为外侧。

②将底盘套入工装，找到底盘的标记和圆盘标记上下对齐。

③按四等分插入一个叶片，并用角尺校垂直，点焊固定。

④套上盖板，并用拧紧压紧螺母，压紧为止。

5）焊接工艺

①焊接分析

由于不锈钢热导率小，热膨胀系数大，焊缝冷却收缩后会导致其它部位产生严重的翘曲或波浪变形，同时由于焊接对象厚度不同，变形后难以修复，或车加工后致使底盘、圆盘的两边厚度不均匀影响外观，及做动平衡时难度大，另外考虑到工件间隙小，无法使用压板，大力钳等控制工件焊接变形，因此我们采用氩弧焊，点固焊、堆焊等方法。氩弧焊焊接没焊渣飞溅，同时焊缝均匀、美观；点固焊不仅能保证焊接间隙，而且具有一定的抗变形能力。