CN102152071B - 罗茨鼓风机叶轮组件的加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种罗茨鼓风机叶轮组件的加工工艺，其叶轮组件是由多个叶轮片经专用压机以定位键定位压装在叶轮轴上叠加后经锁紧螺母紧固组合而成，每个叶轮片经由铸造、退火、车、磨、刨、铣、线切割、镗等工序加工而成；叶轮片外形轮廓是利用铣床工装在数控铣床上精加工完成的；而叶轮片的定位键槽是通过第二工装在电火花线切割机上切割完成的，使每个叶轮片轴孔定位键槽位置准确和一致，因此，用本发明工艺加工的叶轮组件成品精度高，表面质量好，而且互换性好，装在风机内腔后各处的装配间隙，均可控制在较小的范围，减少泄漏量，使得出口气体温升较低，从而提高了风机的效率，节省能源。

Description

罗茨鼓风机叶轮组件的加工工艺

技术领域

本发明涉及风机技术领域，特别是一种罗茨鼓风机叶轮组件的加工工艺。

背景技术

已有罗茨鼓风机每根叶轮轴上的叶轮是整体的，其叶轮外形的加工通常是采用数控刨的加工工艺，其加工精度较差，表面光洁度不高，使得风机整体效率较低，当输送介质中含有一定杂质时，杂质容易吸附粘连在叶轮表面，影响风机的正常运行。

一般叶轮键槽的加工，可以采用插床进行，但这种方法适合于整体叶轮键槽加工，而对于多片、组合式叶轮插床加工出的键槽，重复性差，每片叶轮之间误差比较大，这给装配造成困难，由于使用线切割方式加工键槽，如果定位准确，加工的键槽重复性好，有利于装配，因此，现在大多采用线切割的方式加工叶轮的键槽，但是如何保证按照叶轮外形精确定位，是件很麻烦的事，每次需要打表，校正定位，即使这样做效率不高，加工精度也不理想，这就直接影响了生产的产量和质量。

发明内容

为克服上述不足，本发明的目的是提供一种由多个叶轮片叠加组合而成且叶轮片外轮廓形线加工精度高、光洁度好、外形定位精确的罗茨鼓风机叶轮组件的加工工艺，从而提高了风机效率，减少了风机的泄漏量。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：叶轮组件是由多个叶轮片经专用压机压以定位键定位压装在叶轮轴上叠加后经锁紧螺母紧固组合而成，具体包括以下工艺步骤：

（一）. 叶轮轴的加工：叶轮轴是圆钢落料，粗车加工后经调质处理，再进行精车，铣键槽后精磨至设计要求；

（二）. 叶轮片的加工：

a.按图铸造叶轮片的毛坯后进行退火处理；

b.车加工：

①车出叶轮片的第一端面及轴孔，所述第一端面及轴孔必须一刀车出，以保证其垂直度；叶轮片的轴孔在半精车后，改用浮动铰刀铰孔，以保证轴孔精度达到设计要求；车轴孔时，需在轴孔与第一端面相交处倒角；

②车出叶轮片的第二端面；

c.磨加工：按设计要求以第一端面为基准磨削第二端面；

d.刨加工：对叶轮片的外形轮廓划线后进行粗加工； 

e.铣加工：利用铣床工装将粗加工的叶轮片装连在铣床工装上，在数控铣床上进行铣加工；所述铣床工装包括芯轴、固定底板、压紧螺栓、固定螺栓、垫板和压板，所述垫板的形状与叶轮片的形状相同，其外形轮廓尺寸小于叶轮片的外形轮廓线，安装时以叶轮片的轴孔定位，对叶轮片外形轮廓进行精加工，具体操作如下：

在批量生产前首先要对数控铣床工装进行安装与校正：

①在安装或校正铣床工装时，先将数控铣床台面及铣床工装下表面擦拭干净，再将铣床工装用固定螺栓固定在铣床工作台上；

②打表校正铣床工装的一个侧面及垫板的上水平面作为铣床工装的基准，保证叶轮片在加工时其第一端面与数控铣床工作台面平行；

③打表校正铣床工装芯轴中心，校正时需打表在芯轴安装叶轮片的定位部分；保证其定位芯轴垂直数控铣床工作台面，其尺寸精度能满足对叶轮片的轴孔的定位需求；

其次进行铣加工：

在铣床工装上放置叶轮片，以垫板的外形轮廓线对叶轮片的外形进行初定位，用压板压在叶轮片上用压紧螺栓紧固时，首先需注意叶轮片的轴孔与芯轴配合的松紧程度，若发现太松或太紧时，都不允许加工，原因消除后再加工，以保证外形轮廓线与轴孔的同心度； 

f.线切割：将铣加工过的叶轮片安装在电火花线切割机上的第二工装上对叶轮片的轴孔的定位键槽进行精加工，所述第二工装包括基板和定位块，定位块与基板固定连接，定位块为两块，呈V字型固定连接在基板的一个工作面上；

g.镗加工：对叶轮片叶轮脚的铸造内孔进行镗孔去重，并保证叶轮片初步平衡；

（三）.组装成型

a.在叶轮轴的键槽处配上定位键；

b.通过专用压机，将叶轮片逐片压装在叶轮轴上；

c.用锁紧螺母锁紧；

d.在车床上精车锁紧螺母一侧的叶轮片的端面，使组合后的叶轮片的总宽度到达设计要求。

所述第二工装的基板的一个侧平面为基准面，基板的上平面为第一工作面，下平面为第二工作面，且两个工作面均与所述基准面相垂直，所述定位块具有定位面，所述定位面与基板的第一工作面相垂直，与基板的基准面呈60°角安装，两块定位块的定位面之间的夹角为60°。

所述基板的第一工作面上具有定位槽，定位槽的两个侧平面相平行，且两侧面与基板的基准面相垂直。

所述两块定位块的定位面相对于基板上的定位槽的两个侧面之间的中分面呈对称。

所述定位块与基板是通过螺栓固定连接，所述定位块与基板之间还有锥销固定连接。

采用上述技术方案后，由于本发明中风机叶轮是由多个叶轮片逐片经压装到主轴上后叠加组合形成的一个整体叶轮组，每片叶轮片外形轮廓是在高精度的数控铣床上铣加工成型，叶轮内孔键槽是利用第二工装在电火花线切割机加工的，其优点是：数控铣床加工后的叶轮片外形轮廓表面加工精度高，光洁度好，可使组装后的叶轮组件在风机的机壳腔内各处的装配间隙控制在较小的范围内，从而减少了从风机出口往进口内泄漏的高温气体的泄漏量，使得出口温升较低；提高了风机效率，节省能源；同时，在对叶轮片进行键槽加工时，使用了专用的第二工装，由于固装在第二工装基板的第一工作面上的两个定位块的定位面垂直于第一工作面且与基板的基准面呈60°角，且两个定位块的定位面之间的夹角呈60°，这样可将一个三叶叶轮准确地卡在两个定位块之间，对于同一尺寸的三叶叶轮，只要在第一次加工键槽时对工装进行找正，定位后，就可以很方便的批量加工，且加工的叶轮片键槽重复精度好，这样使叶轮片安装方便并保证了叶轮组件的整体精度。另外，由于本发明中鼓风机叶轮组件是由多个叶轮片经专用压机压以定位键定位压装在叶轮轴上叠加后经锁紧螺母紧固组合而成，在加工单片叶轮片时若因铸件缩孔或加工误差导致报废，则只需要报废单件叶轮片，而对于整体铸件叶轮则需要整个叶轮报废，这对于使用中的后期维护也同样是当叶轮片磨损后只需要更换磨损的叶轮片，而不用更换整个叶轮，这就大大的节约了材料降低了生产及后期运行成本。

附图说明

图1是本发明的叶轮组件结构示意图；

图2是图1中叶轮片的结构示意图；

图3是图2的右视图；

图4是本发明的铣床工装使用状态结构示意图；

图5是图4的A-A剖视图；

图6是本发明的第二工装结构示意图；

图7是图6的俯视图；

图8是本发明的第二工装使用状态结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图给出的实施例对本发明的罗茨鼓风机叶轮组件的加工工艺作进一步详细描述。

参见图1，罗茨鼓风机叶轮组件的加工工艺，叶轮组件是由多个叶轮片2经专用压机压以定位键5定位压装在叶轮轴1上叠加后经锁紧螺母6紧固组合而成，具体包括以下工艺步骤：

（一）. 叶轮轴 ( 1 ) 是圆钢落料，粗车加工后经调质处理，再进行精车，铣键槽和锁紧垫片用槽至设计要求；

（二）. 叶轮片 2 的加工：参见图2、3，

a.按图铸造叶轮片 2 的毛坯后进行退火处理；

b.车加工：

①车出叶轮片 2 的第一端面2-1及轴孔2-2，所述第一端面2-1及轴孔2-2必须一刀车出，以保证其垂直度；叶轮片2的轴孔2-2在半精车后，改用浮动铰刀铰孔，以保证轴孔2-2精度达到设计要求；车轴孔2-2时，需在轴孔2-2与第一端面2-1相交处倒角；

②车出叶轮片 2 的第二端面2-3；

c.磨加工：以第一端面2-1为基准磨削第二端面2-3，以保证两平行面平行；

d.刨加工：对叶轮片2的外形轮廓2-4划线后进行粗加工； 

e.铣加工：利用铣床工装3将粗加工的叶轮片2装连在铣床工装3上，在数控铣床上进行铣加工；参见图2、3、4、5，所述铣床工装3包括芯轴3-1、固定底板3-2、压紧螺栓3-3、固定螺栓3-4、垫板3-5和压板3-6，所述垫板3-5的形状与叶轮片2的形状相同，其外形轮廓尺寸小于叶轮片2的外形轮廓线2-4，安装时以叶轮片2的轴孔2-2定位，对叶轮片2外形轮廓2-4进行精加工，具体操作如下：

在批量生产前首先要对铣床工装3 进行安装与校正：

①在安装或校正铣床工装3时，先将数控铣床台面及铣床工装3下表面3-2-1擦拭干净，再将铣床工装3的四个角用固定螺栓3-4固定在数控铣床工作台上，多点压固，确保其在加工过程中不移动；

②打表校正铣床工装3的一个侧面3-2-2及垫板3-5的上水平面3-5-1作为铣床工装3的基准，保证叶轮片2在加工时其第一端面2-1与数控铣床工作台面平行；

③打表校正铣床工装3芯轴3-1中心，校正时需打表在芯轴安装叶轮片2的定位部分；保证其定位芯轴3-1垂直数控铣床工作台面，其尺寸精度能满足对叶轮片2的轴孔2-2的定位需求；

其次进行铣加工：

①在铣床工装3上放置叶轮片2，以垫板3-5的外形轮廓线对叶轮片2的外形进行初定位，用压板3-6压在叶轮片上用压紧螺栓3-3紧固时，首先需注意叶轮片2的轴孔2-2与芯轴3-1配合的松紧程度，若发现太松或太紧时，都不允许加工，原因消除后再加工，以保证外形轮廓线2-4与轴孔2-2的同心度；

②加工中需经常检查叶轮脚2-7的跳动，以保证内孔与外圆的同心度；

③叶轮片2在铣床工装3上的固定必须稳定可靠，以免叶轮片2或铣床工装3在加工受力时发生移动；

④加工中需经常检查叶轮脚最外圆处的径向的跳动，以保证内孔与外圆的同心度；

⑤加工中需经常检查叶轮片2的外形轮廓面对工作台面的垂直度，关注刀具的磨损，以确保生产出的叶轮片2符合尺寸精度要求；

f.线切割：参见图2、6、7、8，将铣加工过的叶轮片2安装在电火花线切割机上的第二工装4上对叶轮片2的轴孔2-2的定位键槽2-5进行精加工，所述第二工装4包括基板4-1和定位块4-2，定位块4-2与基板4-1固定连接，定位块4-2为两块，呈V字型固定连接在基板4-1的一个工作面4-1-2上；

所述第二工装4的基板4-1的一个侧平面为基准面4-1-1，基板4-1的上平面为第一工作面4-1-2，下平面为第二工作面4-1-3，且两个工作面均与所述基准面4-1-1相垂直，所述定位块4-2具有定位面4-2-1，所述定位面4-2-1与基板4-1的第一工作面4-1-2相垂直，与基板4-1的基准面4-1-1呈60°角安装，两块定位块4-2的定位面4-2-1之间的夹角为60°；

所述基板4-1的第一工作面4-1-2上具有定位槽4-1-4，定位槽4-1-4的两个侧平面相平行，且两侧面与基板4-1的基准面4-1-1相垂直；

所述两块定位块4-2的定位面4-2-1相对于基板4-1上的定位槽4-1-4的两个侧面之间的中分面呈对称；

所述定位块4-2与基板4-1是通过螺栓4-1-5固定连接，所述定位块4-2与基板4-1之间还有锥销4-1-6固定连接；

所述定位板块4-2的的定位面4-2-1的高度小于定位块4-2的高度；

安装工装4时，首先打表校正基准面4-1-1，使其与电火花线切割机的工作台水平方向平行，进行固定，批量加工前，通过测量定位槽4-1-4的两个侧平面来定位其垂直于基准面4-1-1的中心线即线切割键槽的中心线，加工时，只要将叶轮片2的两只叶轮脚2-7的外形轮廓线2-4靠到两块定位块4-2具有定位面4-2-1上即可；

通过第二工装4可保证每个叶轮片2轴孔2-2的定位键槽2-5位置的准确定位，在将每个叶轮片2压装到叶轮轴1上时，通过定位键5定位，保证每个叶轮片2外形轮廓2-4的一致性；

g.镗加工：将叶轮片2的轴孔2-2套在一个芯轴上，按120度等分，对叶轮片2的每只叶轮脚2-7的铸造内孔2-8进行镗孔去重，使叶轮片2到达初步平衡。 

（三）.组装成型

a.在叶轮轴1的键槽处配上定位键5；

b.通过专用压机，将叶轮片2逐片压装在叶轮轴1上；

c.用锁紧螺母6锁紧；

d.在车床上精车锁紧螺母6一侧的叶轮片2端面，使组合后的叶轮片总宽度到达设计要求。

本发明的罗茨鼓风机叶轮组件的加工工艺在实践中，由于：

1.罗茨鼓风机每根叶轮轴1上的叶轮组件是由多个叶轮片2经专用压机以定位键5定位压装在叶轮轴1上，叠加后经锁紧螺母6紧固组合而成；

2.每个叶轮片2是经由铸造、退火、车、磨、刨、铣、线切割、镗等工序加工而成；

3.叶轮片2外形轮廓2-4精加工是在数控铣床上加工完成的；而定位键槽2-5是通过第二工装4在电火花线切割机上切割完成的，可保证对叶轮片2内孔定位键槽位置的准确定位，在将每个叶轮片2压装到叶轮轴1上时，通过定位键5定位，保证每个叶轮片外形轮廓线的一致性。

因此，采用本发明的技术方案加工的叶轮组件成品精度高，装在风机内腔后各处的装配间隙，均可控制在较小的范围，减少泄漏量，使得出口气体温升较低，从而提高了风机的效率，节省能源。

Claims (5)

1.罗茨鼓风机叶轮组件的加工工艺，其特征在于：叶轮组件是由多个叶轮片（2）经专用压机压以定位键（5）定位压装在叶轮轴（1）上叠加后经锁紧螺母（6）紧固组合而成，具体包括以下工艺步骤：

（一）. 叶轮轴（1）的加工：叶轮轴 ( 1 ) 是圆钢落料，粗车加工后经调质处理，再进行精车，铣键槽后精磨至设计要求；

（二）. 叶轮片 ( 2 ) 的加工：

a.按图铸造叶轮片 ( 2 ) 的毛坯后进行退火处理；

b.车加工：

①车出叶轮片 ( 2 ) 的第一端面（2-1）及轴孔（2-2），所述第一端面（2-1）及轴孔（2-2）必须一刀车出，以保证其垂直度；叶轮片 ( 2 )的轴孔（2-2）在半精车后，改用浮动铰刀铰孔，以保证轴孔（2-2）精度达到设计要求；车轴孔（2-2）时，需在轴孔（2-2）与第一端面（2-1）相交处倒角；

②车出叶轮片 ( 2 ) 的第二端面（2-3）；

c.磨加工：按设计要求以第一端面（2-1）为基准磨削第二端面（2-3）；

d.刨加工：对叶轮片（2）的外形轮廓（2-4）划线后进行粗加工； 

e.铣加工：利用铣床工装（3）将粗加工的叶轮片（2）装连在铣床工装（3）上，在数控铣床上进行铣加工；所述铣床工装（3）包括芯轴（3-1）、固定底板（3-2）、压紧螺栓（3-3）、固定螺栓（3-4）、垫板（3-5）和压板（3-6），所述垫板（3-5）的形状与叶轮片（2）的形状相同，其外形轮廓尺寸小于叶轮片（2）的外形轮廓线（2-4），安装时以叶轮片（2）的轴孔（2-2）定位，对叶轮片（2）外形轮廓（2-4）进行精加工，具体操作如下：

在批量生产前首先要对铣床工装（3）进行安装与校正：

①在安装或校正铣床工装（3）时，先将数控铣床台面及铣床工装（3）下表面（3-2-1）擦拭干净，再将铣床工装（3）用固定螺栓（3-4）固定在数控铣床工作台上；

②打表校正铣床工装（3）的一个侧面（3-2-2）及垫板（3-5）的上水平面（3-5-1）作为铣床工装（3）的基准，保证叶轮片（2）在加工时其第一端面（2-1）与数控铣床工作台面平行；

③打表校正铣床工装（3）芯轴（3-1）中心，校正时需打表在芯轴安装叶轮片（2）的定位部分；保证其定位芯轴（3-1）垂直数控铣床工作台面，其尺寸精度能满足对叶轮片（2）的轴孔（2-2）的定位需求；

其次进行铣加工：

在铣床工装（3）上放置叶轮片（2)，以垫板（3-5）的外形轮廓线对叶轮片（2）的外形进行初定位，将压板（3-6）压在叶轮片上用压紧螺栓（3-3）紧固时，首先需注意叶轮片（2）的轴孔（2-2）与芯轴（3-1）配合的松紧程度，若发现太松或太紧时，都不允许加工，原因消除后再加工，以保证外形轮廓线（2-4）与轴孔（2-2）的同心度；

f.线切割：将铣加工过的叶轮片（2）安装在电火花线切割机上的第二工装（4）上对叶轮片（2）的轴孔（2-2）的定位键槽（2-5）进行精加工，所述第二工装（4）包括基板（4-1）和定位块（4-2），定位块（4-2）与基板（4-1）固定连接，定位块（4-2）为两块，呈V字型固定连接在基板（4-1）的一个工作面（4-1-2）上；

g.镗加工：对叶轮片（2）叶轮脚（2-7）的铸造内孔（2-8）进行镗孔去重，并保证叶轮片（2）初步平衡；

（三）.组装成型

a.在叶轮轴（1）的键槽处配定位键（5）；

b.通过专用压机，将叶轮片（2）逐片压装在叶轮轴（1）上；

c.用锁紧螺母（6）锁紧；

d.在车床上精车锁紧螺母（6）一侧的叶轮片（2）端面，使组合后的叶轮片（2）的总宽度到达设计要求。

2.根据权利要求1所述的罗茨鼓风机叶轮组件的加工工艺，其特征在于：所述第二工装（4）的基板（4-1）的一个侧平面为基准面（4-1-1），基板（4-1）的上平面为第一工作面（4-1-2），下平面为第二工作面（4-1-3），且两个工作面均与所述基准面（4-1-1）相垂直，所述定位块（4-2）具有定位面（4-2-1），所述定位面（4-2-1）与基板（4-1）的第一工作面（4-1-2）相垂直，与基板（4-1）的基准面（4-1-1）呈60°角安装，两块定位块（4-2）的定位面（4-2-1）之间的夹角为60°。

3.根据权利要求2所述的罗茨鼓风机叶轮组件的加工工艺，其特征在于：所述基板（4-1）的第一工作面（4-1-2）上具有定位槽（4-1-4），定位槽（4-1-4）的两个侧平面相平行，且两侧面与基板（4-1）的基准面（4-1-1）相垂直。

4.根据权利要求2所述的罗茨鼓风机叶轮组件的加工工艺，其特征在于：所述两块定位块（4-2）的定位面（4-2-1）相对于基板（4-1）上的定位槽（4-1-4）的两个侧面之间的中分面呈对称。

5.根据权利要求1所述的罗茨鼓风机叶轮组件的加工工艺，其特征在于：所述定位块（4-2）与基板（4-1）是通过螺栓（4-1-5）固定连接，所述定位块（4-2）与基板（4-1）之间还有锥销（4-1-6）固定连接。

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