CN102011752B - 变曲率叶型及弧形前盘多叶离心式通风机叶轮制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种变曲率叶型及弧形前盘多叶离心式通风机叶轮制造工艺。它简单方便，模具费用低，节约生产工时，制得的零件质量好，叶轮承受转速高。它的工序为：1)制造变曲率叶型的叶片铝型材以及叶轮弧形前盘和蝶形中盘毛坯；2)冲制叶端榫头及相贯线；3)冲制叶轮弧形前盘和蝶形中盘毛坯上的榫眼；4)将叶片榫头插入蝶形中盘及弧形前盘上的榫眼，并经过弯曲、铆接、整形后制成叶轮。

Description

变曲率叶型及弧形前盘多叶离心式通风机叶轮制造工艺

技术领域

本发明涉及一种通风机叶轮零件制造工艺，尤其涉及一种变曲率叶型及弧形前盘多叶离心式通风机叶轮制造工艺。

背景技术

将现代先进航空涡轮发动机压气机叶型——二次曲线叶型、多圆弧叶型(也称为变曲率叶型)及弧形前盘应用于前向多叶离心式通风机叶轮后，该类通风机取得良好的节能降噪效果。然而传统的单圆弧(等曲率)叶型、平直前盘多叶离心叶轮零件的制造方法已不能再适用于该类先进多叶离心式叶轮零件的制造。因为它存在以下技术问题：一是传统的金属板材落料、单圆弧弯曲模上压弯制造叶片的方法不能再制造叶型(叶片断面轮廓线的中线)上曲率半径随机改变的具有多圆弧叶型或二次曲线叶型的叶片，原因是存在落料与压弯模下模之间的定位问题；二是在具备变曲率叶型叶片型材的情况下，上模做直线往复运动的传统冲裁模具不能冲制与弧形前盘相吻合的叶端相贯线。

发明内容

本发明的目的就是为解决上述问题，提供一种变曲率叶型及弧形前盘多叶离心式通风机叶轮制造工艺，它方便简单，模具费用低，节约生产工时，制得的零件质量好，叶轮承受转速高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种变曲率叶型及弧形前盘多叶离心式通风机叶轮制造工艺，它的步骤为：

1)制造变曲率叶型的叶片铝型材以及叶轮弧形前盘和蝶形中盘毛坯；

2)冲制叶端榫头及相贯线；

3)冲制叶轮弧形前盘和蝶形中盘毛坯上的榫眼；

4)将叶片上的榫头插入蝶形中盘及弧形前盘上的榫眼，并经过弯曲、铆接、整形后制成叶轮。

所述步骤1)中，采用连续热挤压工艺制作具有变曲率叶型的叶片铝型材；前盘和中盘毛坯拉伸件是用1-2毫米厚的铁板，采用拉伸工艺拉制成型，并制取工艺中心孔，然后在整体冲裁模或分次冲裁模上以工艺中心孔为零件加工基准，冲制叶轮弧形前盘和蝶形中盘毛坯的外圆和内孔。

所述步骤2)中，以叶片铝型材作为叶轮叶片坯料，送入旋转冲裁模冲制叶片弧形端和平直端的榫头和相贯线；冲制时旋转冲裁模的上模组做弧线往复运动，上模组每做一次旋转往复冲剪运动，会冲制前一叶片的弧形端相贯线和榫头以及后一叶片铝型材上的平直端和榫头，通过叶长定位杆确定叶片长度。

所述步骤3)中，在冲床上以单冲头冲孔模、棘轮分度的方式分别在蝶形中盘与弧形前盘模具上冲制中盘、前盘毛坯件上的榫眼。

所述步骤4)中，用多个叶片及前盘、中盘组装成叶轮。

本发明有益效果是：它解决了具有变曲率叶型及弧形前盘多叶离心式通风机叶轮零件的制造问题。它的工艺设计合理、节约模具费用，用它制造的叶轮形状精度高，外观质量好，可以承受较高的转速。它的模具调节简单，可以制造各种非标叶轮，为空调通风机市场提供更多的标准与非标准产品。

附图说明

图1是多叶离心式通风机叶轮形状示意图；

图1a是图1的俯视图；

图2是叶轮叶片形状示意图；

图3是叶片铝型材连续热挤压模形状示意图；

图3a是图3的俯视图；

图4是蝶形中盘毛坯形状示意图；

图4a是图4俯视图；

图5是弧形前盘毛坯形状示意图；

图5a是图5俯视图；

图6是叶片端部榫头及相贯线旋转冲裁模结构示意图；

图6a为图6的B向视图；

图7是蝶形中盘毛坯冲榫眼模具结构示意图；

图7a为图7的G-G向剖视图；

图7b为图7的I向视图；

图7c为图7的J向视图；

图8是弧形前盘毛坯冲榫眼模具结构示意图；

图8a是图8的K向视图；

图8b是图8的M-M向剖视图；

图8c是图8的N向视图；

其中：1.叶片平直端，2.叶片弧形端，3.变曲率叶型的形孔，4.旋转冲榫头模上模架，5.滑板旋转铰，6.冲床滑块保护板，7.叶片冲榫头模弹压卸料板，8.叶片冲榫头模上模，9.旋转铰，10.前一叶片11.后部型材，12.叶片铝型材水平进给方向，13.叶长定位杆，14.中盘冲榫眼模弹压卸料版，15.中盘冲榫眼模上模，16.中盘冲榫眼分度棘轮，17.中盘毛坯快速装夹压板，18.芯轴，19.大螺母，20.中盘毛坯装夹座，21.弹性棘爪，22.带有螺孔的T型滑块，23.底板T型纵向长槽，24.中盘冲榫眼模下模蹄形压板，25.中盘冲榫眼模下模，26.中盘冲榫眼模下模座，27.前盘冲榫眼模下模，28.前盘冲榫眼模弹压卸料板，29.前盘冲榫眼模上模，30.前盘毛坯装夹底板，31前盘毛坯弹力顶紧压板。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：

图1、图1a、图2、图4、图4a、图5、图5a是多叶离心叶轮以及它的组成零件(及零件毛坯)的示意图。

多叶离心式通风机叶轮是由多个叶片将它的榫头插入蝶形中盘及弧形前盘上的榫眼并经过弯曲、铆接、整形后制成。叶轮外形如图1、图1a所示。

在本工艺中叶片成型过程如下：以连续热挤压模制取具有变曲率叶型的叶片铝型材，然后用该型材在旋转冲裁模上冲制叶端榫头以及相贯线。

叶片外形以及叶片平直端1、叶片弧形端2如图2所示。

图3、图3a是叶片铝型材连续热挤压模示意图，其上有变曲率叶型的形孔3。该模具一般由直径大约100毫米至180毫米、厚度约30毫米至50毫米的耐热钢制成，它结构简单造价低廉。

蝶形中盘及弧形前盘的成型过程如下：

先用1至2毫米铁板在各自拉伸模上制取拉伸件及工艺中心孔，然后在整体冲裁模或分次冲裁模上以工艺中心孔为零件加工基准，冲制两种毛坯拉伸件的外圆和内孔。

成型后的蝶形中盘以及弧形前盘毛坯的形状如图4、图4a和图5、图5a所示。

最后，两种毛坯在各自的冲榫眼模上用棘轮机构分度冲制多个榫眼。

图6、图6a是叶片端部榫头及相贯线旋转冲裁模结构以及模具零件功能示意图。滑板旋转铰5、叶片冲榫头模弹压卸料板7、叶片冲榫头模上模8都固定于旋转冲榫头模上模架4上，四者共同构成旋转冲榫头模的上模组，并且可以绕旋转铰9做往复旋转冲裁运动。冲床滑块保护板6与旋转模上模组上的滑板旋转铰5相互作用，以消除冲床滑块向下运动并施压时作用于模具上的水平力。同时，保护冲床滑块免受磨损。叶片冲榫头模弹压卸料板7对前一叶片10及后部型材11做弹压卸料运动。改变叶长定位杆13的长度，可以冲制不同长度的叶片。

旋转模上模组每做一次往复旋转冲裁运动，将冲制前一叶片10上的弧形端2和后部型材11上的叶片平直端1。叶片铝型材水平进给方向12如图6a所示。

中盘毛坯冲榫眼模的结构及中盘毛坯装夹方法如图7、图7a、图7b、图7c所示，图7中的中盘毛坯装夹座20由内座和外座组成，内座外圆与外座内孔是动配合关系。内座下部法兰外圆、外座上部凸台外圆与中盘毛坯内孔亦动配合关系。内座下部法兰下端面通过螺钉与中盘冲榫眼分度棘轮16固联，中盘冲榫眼分度棘轮16的一侧装有弹性棘爪21，二者相互作用实现分度。内座内孔通过两个球轴承与芯轴18固联。芯轴18通过穿心螺栓与底板T型纵向长槽23内的带有螺孔的T型滑块22上的螺孔相互作用，把芯轴紧固于底板上。大螺母19与中盘毛坯快速装夹压板17相互配合，实现对中盘毛坯的快速装夹。当中盘毛坯凸面向上时，可装夹于中盘毛坯快速装夹压板17与中盘毛坯装夹座20之间。当中盘毛坯凹面向上时，可装夹于中盘毛坯装夹座20与中盘冲榫眼分度棘轮16之间。从而实现了一套工艺装备两用。

图7b是图7的I向视图，图中的中盘冲榫眼模下模25在中盘冲榫眼模下模蹄形压板24及螺钉的作用下，被压紧于中盘冲榫眼模下模座26上。该模可以在±5°范围内自由调节。上述模具结构的作用是消除冲榫眼模零件的制造与安装误差，使叶轮中盘与前盘上榫眼的倾斜角度一致，防止叶片在叶轮上发生扭转。

前盘毛坯冲榫眼模的结构及前盘毛坯装夹方法如图8、图8a、图8b、图8c所示。该模具的工作原理及分度原理与中盘冲榫眼模大致相同，不同点是：前盘冲榫眼模弹压卸料板28的下表面以及前盘冲榫眼模下模27的上表面已不是平面，而是两个与弧形前盘上下表面相吻合的曲面；前盘毛坯装夹基准面也不是一个与冲床工作台平行的平面，而是一个与冲床工作台成角度a的平面；弧形前盘弹力顶紧压板已不是圆形的，而是四块中部带有纵向通槽的长方形压板，该压板在后端橡皮弹性顶力与槽内螺钉压紧力的综合作用下，把弧形前盘压在倾斜的装夹面上。

本发明中叶轮弧形前盘及蝶形中盘毛坯拉伸工序使用的设备为300吨液压机。弧形前盘毛坯拉伸件及蝶形中盘毛坯拉伸件的外圆及内孔分次冲裁模以及图7、图7a、图7b、图7c和图8、图8a、图8b、图8c所示的两种冲榫眼模所用设备，均为16吨深喉口开式压力机。

本发明的叶片冲榫头工序中，通过更换旋转冲裁模上的叶长定位杆13，可以冲制具有不同长度的叶片，实现了一模多用。在叶轮蝶形中盘毛坯及弧形前盘毛坯冲榫眼工序中，通过更换中盘冲榫眼模下模25、中盘冲榫眼模弹压卸料板14、中盘冲榫眼模上模15、中盘毛坯装夹座20、中盘毛坯快速装夹压板17以及前盘冲榫眼模下模27、前盘冲榫眼模弹压卸料板28、前盘冲榫眼模上模29、前盘毛坯装夹底板30和前盘毛坯弹力顶紧压板31，就可以冲制不同型号的蝶形中盘和弧形前盘上的榫眼，实现了一模架多用。

上述叶片冲榫头模与前盘毛坯或中盘毛坯冲榫眼模有如下综合功能：通过改变冲榫头模上的叶长定位杆13长度、变换中盘及前盘冲榫眼分度棘轮的齿数、更换弧形前盘及蝶形中盘冲榫眼模的部分零件就可以制造具有不同宽度、不同叶片数、不同型号的多叶离心式通风机叶轮。从而可以方便地改变通风机的气动、噪声性能和外形尺寸。

由于具有相同形状和尺寸的铝制叶片比铁制叶片具有更高的比强度与比刚度，因此铝叶片叶轮比铁叶片叶轮可以承受更高的转速。前者与后者的比值一般要大于1.2倍。

Claims (2)

1.一种变曲率叶型及弧形前盘多叶离心式通风机叶轮制造工艺，其特征是,它的步骤为：

1）制造变曲率叶型的叶片铝型材以及叶轮弧形前盘和蝶形中盘毛坯；采用连续热挤压工艺制作具有变曲率叶型的叶片铝型材；叶轮弧形前盘和蝶形中盘的毛坯分别用1-2毫米厚的铁板，采用拉伸工艺拉制成型，并制取工艺中心孔，然后在整体冲裁模或分次冲裁模上以工艺中心孔为零件加工基准，冲制叶轮弧形前盘和蝶形中盘毛坯的外圆和内孔；

2）冲制叶片的叶端榫头及相贯线；以叶片铝型材作为叶轮叶片坯料，送入旋转冲裁模冲制叶片弧形端和平直端的榫头和相贯线；冲制时旋转冲裁模的上模组做弧线往复运动，上模组每做一次旋转往复冲剪运动，会冲制前一叶片的弧形端相贯线和榫头以及后一叶片铝型材上的平直端和榫头，如此往复；并通过叶长定位杆确定叶片长度；

3）冲制叶轮弧形前盘和蝶形中盘毛坯上的榫眼；通过更换中盘冲榫眼模下模、中盘冲榫眼模弹压卸料板、中盘冲榫眼模上模、中盘毛坯装夹座、中盘毛坯快速装夹压板以及前盘冲榫眼模下模、前盘冲榫眼模弹压卸料板、前盘冲榫眼模上模、前盘毛坯装夹底板和前盘毛坯弹力顶紧压板，冲制不同型号的蝶形中盘和弧形前盘上的榫眼，实现了一模架多用；

4）将叶片上的榫头插入蝶形中盘及弧形前盘上的榫眼，并经过弯曲、铆接、整形后制成叶轮。

2.如权利要求1所述的变曲率叶型及弧形前盘多叶离心式通风机叶轮制造工艺，其特征是,所述步骤4）中，用多个叶片及前盘、中盘组装成叶轮。

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