叶轮加工工艺与装夹方案

叶轮加工工艺与装夹方案

侯培红1，洪张2，赵桐和2

（1.上海电机学院机械学院，上海201306；2.上海凯士比泵有限公司，

上海200245）来稿日期：2017-11-05

基金项目：“高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项（2011ZX04002-111）；

上海市自然科学基金资助（15ZR1417200）；上海电机学院重点学科项目

（12XKJ01）作者简介：侯培红，（1959-），男，山西人，博士研究生，教授，主要研究方向：

机械设计制造、硬材料及其加工、数控加工技术1引言

立式混流泵广泛用于电站、电厂输送循环冷却水，用于海水淡化、城市给排水和泵站、农业灌溉等领域，它对于城市的绿化、环保等问题起了很大的作用。由于叶轮是水泵转动的关键零件，技术要求比较高，因此叶轮的精确加工是一个很大的难题。加工精确可以减少由于水流引起的振动从而提高叶轮的使用寿命。立式混流泵的出水口径比较大（如1800mm ），叶轮与泵的对应孔中心线的同轴度非常重要。若同轴度不满足要求，则会碰擦叶轮室，使叶轮损坏，重者使泵咬死，无法工作，所以叶轮的加工精度和同轴度就显得尤为重要[1-5]。

2零件材料及其加工工艺性分析

2.1叶轮材料与毛坯特点

加工对象叶轮，如图1所示。由于其结构复杂，一般采用铸钢件毛坯。铸件毛坯切削余量比较多，毛坯尺寸为Φ（1250~2000）mm 时，余量（单边）为23mm ，毛坯尺寸为Φ（800~1250）mm 时，余量

（单边）为21mm 。

立式混流泵中叶轮的材料是ZGOFCR19N19，为奥氏体不锈钢，由于含有Ni 的元素，而Ni 元素的韧性很大，影响切削性能，刀具易因粘刀而损坏。奥氏体不锈钢还要进行1050℃的固溶处理，其硬度一般在HB360~400之间，再加上奥氏体不锈钢铸造时产生的黑皮，所以叶轮硬度较高，而且由于叶轮叶片的切削是不连续的，因此叶轮叶片切削时易造成崩刀。所以，叶轮加工对刀具要求比较高[3]。

2.2叶轮加工工艺性分析

由于叶轮形状复杂，材料硬度高，且加工时易出现粘刀现象，所以加工难度大，加工方法也纷繁多样。其中DVT400*31/32立式车床加工应用最广，但对工人水平要求很高。而且，要用专用工装才能保证叶轮装夹的可靠性和切削的稳定性[3-5]。叶轮的加工存在如下问题：（1）找正时间过长。切削时对工件的径向

（指向工件回转轴的）作用力极容易使工件产生振动，发生位移，这时需要第二次找正。（2）精度和工艺尺寸很难保证。

叶轮叶片是外球形，摘要：分析讨论了立式混流泵的叶轮的用途和工作条件。根据叶轮的材料、结构特点和技术要求，进行加工工艺性分

析，了解其加工技术难点，进而提出拟采取的加工技术方案，提出了在叶轮上下端增设工艺所需要的工艺环的毛坯的改进型及其加工工艺方案，并在分析讨论一般压板式装夹各种问题的基础上，设计开发了一种专用夹具模子以满足叶轮加工要求。采用该装夹方案，不仅达到了图纸的零件加工精度和形位公差要求，而且叶轮的加工效率也得到很大的提高。关键词：叶轮；加工工艺；工艺环；专用工装；夹具模子中图分类号：TH16；TH162

文献标识码：A

文章编号：1001-3997（2018）05-0256-03

Impeller Machining Process and Clamping Scheme

HOU Pei-hong 1，HONG Zhang 2，ZHAO Tong-he 2

（1.School of Mechanical ，Shanghai Dianji University ，Shanghai 201306，China ；

2.Shanghai Kai-shi-bi Co.，Ltd.，Shanghai 200245，China ）

粤遭泽贼则葬糟贼：It discusses the usages and working conditions of vertical mixed -flow pump impeller.Firstly ，it analyzes the technical process and introduces the related difficulties according to the impeller materials ，structural characteristics and technical requirements.And then it proposes a contemplated process solution ，which presentes a reformed version of a blank of an additional ，technologically crucial ring on the upper and lower ends of the impeller.Besides ，it discusses general pressure plate clamping problems.Based on the analysis ，it develops a special fixture mold to meet the processing requirements of the impeller.This clamping solution not only achieves the standard of machining accuracy and geometric tolerance of the drawings ，and the processing efficiency of the impeller is also greatly improved.Key Words ：Impeller ；Machining Technique ；Process Ring ；Special Equipment ；Jig Mold

Machinery Design &Manufacture

机械设计与制造

第5期2018年5月

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