CN108381236A - 角度叶轮加工工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种角度叶轮加工工装，涉及叶轮加工技术领域，主要目的是便于角度叶轮的加工制造。本发明的主要技术方案为：该角度叶轮加工工装包括数量与机床卡盘的卡爪数量相同的多个本体；每个所述本体的一端设置有第一工作面和第二工作面，所述第一工作面和所述第二工作面具有夹角，所述夹角的角度等于90°与所述角度叶轮出口安装角的角度差值，所述第二工作面能在外力作用下发生形变；其中，每个所述本体另一端的端面用于与每个所述卡爪的工作面贴合，所述第一工作面用于与所述角度叶轮轮盘的内表面贴合，所述第二工作面用于与所述角度叶轮轮盘的外圆轮廓面贴合。本发明主要用于角度叶轮的加工制造。

Description

角度叶轮加工工装

技术领域

本发明涉及叶轮加工技术领域，具体而言，涉及一种角度叶轮加工工装。

背景技术

叶轮作为离心压缩机等设备中的核心部件，起着对气体做功，使气体获得能量的作用，从而达到压缩气体等目的，因此，叶轮加工设计的好坏对离心压缩机等设备的性能起着决定性的作用。

随着企业产品的不断创新发展，角度叶轮以其更佳的性能得到较为广泛地应用，所谓角度叶轮即出口安装角的角度不为零，也就是叶轮外缘轮廓与叶轮轴线具有一定角度的叶轮。虽然角度叶轮相较于传统叶轮的性能有所提高，但是，角度叶轮出口流道的工作面与轮盘外缘之间会形成尖角，在对角度叶轮进行加工装卡时，机床卡盘的卡爪会对所述尖角造成损伤，从而对角度叶轮的性能造成影响，而且，机床卡爪的工作面与角度叶轮外缘只能进行线接触，从而导致角度叶轮的装卡不稳固，为角度叶轮的加工制造带来不便。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种角度叶轮加工工装，主要目的是便于角度叶轮的加工制造。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

本发明实施例提供了一种角度叶轮加工工装，包括数量与机床卡盘的卡爪数量相同的多个本体；

每个所述本体的一端设置有第一工作面和第二工作面，所述第一工作面和所述第二工作面具有夹角，所述夹角的角度等于90°与所述角度叶轮出口安装角的角度差值，所述第二工作面能在外力作用下发生形变；

其中，每个所述本体另一端的端面用于与每个所述卡爪的工作面贴合，所述第一工作面用于与所述角度叶轮轮盘的内表面贴合，所述第二工作面用于与所述角度叶轮轮盘的外圆轮廓面贴合。

具体地，所述本体包括夹块和垫体；

所述夹块的一端设置有贯通其两侧的安装槽，所述安装槽的宽度大于所述角度叶轮轮盘的厚度，所述安装槽的一个侧面形成所述第一工作面，所述夹块另一端的端面用于与所述卡爪的工作面抵接；

所述垫体的硬度小于所述角度叶轮的硬度，所述垫体具有倾斜面，所述倾斜面相对于水平面的倾斜角度等于所述角度叶轮出口的角度，所述垫体插设于于所述安装槽内，所述倾斜面与所述第一工作面相邻，所述倾斜面形成所述第二工作面。

具体地，所述夹块沿所述安装槽长度方向呈弧形，所述夹块的曲率小于所述角度叶轮轮盘的曲率。

具体地，所述夹块的长度与所述垫体的长度相等。

具体地，所述夹块或所述垫体的长度大于或等于所述卡爪工作面的宽度。

具体地，多个所述本体中包括至少两个避让本体，每个所述避让本体包括避让夹块；

所述避让夹块具有与所述第一工作面相背离的避让面，所述避让面上设置有贯通所述安装槽所在面且与所述安装槽连通的开口，所述开口用于避让所述角度叶轮的叶片。

具体地，所述夹块的硬度小于所述卡爪的硬度。

具体地，所述垫体具有位于所述倾斜面两端的第一端和第二端，所述垫体位于所述第一端的厚度小于所述垫体位于所述第二端的厚度；

所述第一端的厚度为2毫米。

具体地，所述垫体由Q235钢、紫铜、锌或铜材质制成。

具体地，所述夹块由45号钢或Q235钢材质制成。

借由上述技术方案，本发明角度叶轮加工工装至少具有以下有益效果：

本发明实施例提供的角度叶轮加工工装，通过在每个本体的一端设置第一工作面和第二工作面，且二者之间夹角的角度等于90°与角度叶轮出口安装角的角度差值，同时，第二工作面可以在外力作用下发生形变，实现了在对角度叶轮进行装卡过程中，每个本体另一端的端面可以与每个卡爪的工作面贴合，第一工作面可以与角度叶轮的轮盘内表面贴合，第二工作面可以在卡爪所施加的向心力作用下发生形变并与角度叶轮的轮盘外圆轮廓面贴合，使得每个本体很好地补偿了轮盘尖角的角度，从而使得本体可以相匹配地包覆在角度叶轮轮盘的外缘，进而使得机床卡爪可以通过该工装稳固地装卡角度叶轮，且不会对角度叶轮的尖角造成损伤，不会对角度叶轮的性能造成影响，方便了角度叶轮的加工制造。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种角度叶轮加工工装的本体的结构示意图；

图2为图1中夹块的结构示意图；

图3为图1中垫体的结构示意图；

图4为图1所示的角度叶轮加工工装包覆在角度叶轮外圆时的结构示意图；

图5为图1所示的角度叶轮加工工装放置在机床卡爪时的结构示意图；

图6为图1所示的角度叶轮加工工装中避让本体的避让夹块的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的优选实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实施例保护范围的限制。

如图1、图4和图5所示，本发明实施例提供了一种角度叶轮加工工装，包括数量与机床卡盘的卡爪数量相同的多个本体1；每个本体1的一端设置有第一工作面111和第二工作面121，该第一工作面111和第二工作面121具有夹角，该夹角的角度α等于90°与角度叶轮出口安装角的角度差值，第二工作面121能在外力作用下发生形变；其中，每个本体1另一端的端面用于与每个卡爪的工作面贴合，第一工作面111用于与角度叶轮轮盘的内表面贴合，第二工作面121用于与角度叶轮轮盘的外圆轮廓面贴合。其中，图4和图5中的标号“3”和“2”依次分别代表角度叶轮和机床卡爪。

该角度叶轮加工工装，适用于角度叶轮的加工制造，包括数量与机床卡盘的卡爪数量相同的多个本体1，如三个或四个，在对角度叶轮工件进行装卡前，可以将多个本体1一一对应地放置在卡盘的多个卡爪工作面处，此过程应保持本体1另一端的端面与卡爪的工作面贴合，每个本体1一端的第一工作面111 与角度叶轮轮盘的内表面贴合，即与叶轮轮盘的工作面贴合，第二工作面121 与角度叶轮轮盘的外圆轮廓面贴合，此时，可以调整卡盘，使得卡爪通过该工装向角度叶轮施加向心力，在此过程中，本体1的第一工作面111与角度叶轮轮盘的工作面紧密贴合，第二工作面121在卡爪所施加的向心力作用下发生形变并与角度叶轮轮盘的外圆轮廓面角度互补且紧密贴合，从而使得卡爪可以通过本体1对角度叶轮施加一向心力的同时，本体1的第二工作面121可以对角度叶轮施加一向上的分力，同时，本体1的第一工作面111可以对角度叶轮施加一向下的分力，而且，每个本体1通过第一工作面111和第二工作面121相匹配地包覆在角度叶轮轮盘的尖角部位，进而使得角度叶轮能够稳固地装卡在卡盘上的同时，还对角度叶轮的尖角起到了很好地保护作用。

需要说明的是，本体1与机床卡爪在轴向上的位置关系，可以根据角度叶轮工件的高度进行适当调整，以保证机床卡爪可以通过该工装稳固地装卡角度叶轮工件。而且，该工装在将第一工作面111和第二工作面121之间的夹角设计为90°时，其还可以适用于传统叶轮的加工制造，所谓传统叶轮即出口安装角的角度为零度，也就是叶轮外缘轮廓与叶轮轴线平行的叶轮，在对传统叶轮工件进行装卡过程中，本体1可以通过第一工作面111和第二工作面121很好地匹配包覆在叶轮轮盘的外圆位置处，对传统叶轮出口装卡位置起到了很好的保护作用。同时，在吊装叶轮工件的过程中，还可以避免机床卡爪对叶轮外圆造成损伤。

本发明实施例提供的角度叶轮加工工装，通过在每个本体的一端设置第一工作面和第二工作面，且二者之间夹角的角度等于90°与角度叶轮出口安装角的角度差值，同时，第二工作面可以在外力作用下发生形变，实现了在对角度叶轮进行装卡过程中，每个本体另一端的端面可以与每个卡爪的工作面贴合，第一工作面可以与角度叶轮的轮盘内表面贴合，第二工作面可以卡爪所施加的向心力作用下发生形变并与角度叶轮的轮盘外圆轮廓面贴合，使得每个本体很好地补偿了轮盘尖角的角度，从而使得本体可以相匹配地包覆在角度叶轮轮盘的外缘，进而使得机床卡爪可以通过该工装稳固地装卡角度叶轮，且不会对角度叶轮的尖角造成损伤，不会对角度叶轮的性能造成影响，方便了角度叶轮的加工制造。

由于角度叶轮的应用场合不尽相同，使得角度叶轮具有多种规格型号，不同规格型号的角度叶轮出口安装角的角度各不相同，为了提高该角度叶轮加工工装的通用性，以及降低成本，如图1至图3所示，并参考图4和图5，所述的本体1包括夹块11和垫体12；其中，夹块11的一端设置有贯通其两侧的安装槽112，该安装槽112的宽度大于角度叶轮轮盘的厚度，该安装槽112的一个侧面形成所述的第一工作面111，夹块11另一端的端面用于与卡爪的工作面抵接；垫体12的硬度小于角度叶轮的硬度，垫体12具有倾斜面，该倾斜面相对于水平面的倾斜角度等于角度叶轮出口安装角的角度，垫体12插设于安装槽112内，倾斜面与第一工作面111相邻，倾斜面形成所述的第二工作面121。通过将该工装的每个本体1设计为分体式结构，即由夹块11和用料较少的垫体12相互配合构成，夹块11上安装槽112的宽度大于角度叶轮轮盘的厚度，例如，当各个规格型号的角度叶轮轮盘的厚度在3-12毫米之间时，安装槽112 的宽度可以选用16毫米，且由安装槽112的一个侧面形成前述的第一工作面 111；以及将垫体12的硬度设计为小于角度叶轮工件的硬度，使垫体12的倾斜面在卡爪所施加的向心力和角度叶轮工件所施加的反作用力的双重作用下发生形变，一方面，使得本体1的夹块11可以适用于任意规格型号角度叶轮的装卡加工，提高了该角度叶轮加工工装的通用性；另一方面，实现了当对一种规格型号的角度叶轮工件进行装卡结束后，仅需将已经发生形变的垫体12 取下，再将另一尺寸的新垫体12安装至夹块11的安装槽112内，即可即可实现对另一种规格型号的角度叶轮工件进行装卡加工，而无需将整个本体1进行更换，进一步提高了该角度叶轮工装的通用性，亦降低了成本。而且，通过将垫体12的倾斜面设计为在卡爪施加的向心力作用下发生形变而形成所述的第二工作面121，使得装卡过程中第二工作面121对角度叶轮轮盘的外圆轮廓面具有很好的包容性，从而进一步提高了机床卡爪通过该工装装卡角度叶轮工件的稳固性，同时也进一步提高了增强了该工装对角度叶轮工件的保护作用。

需要说明的是，为了便于加工，垫体12的倾斜面相对于水平面的角度误差允许范围为±0.5°。而且，垫体12材质的硬度不宜太低，以避免在装卡过程中，垫体12发生较大形变，使得垫体12不能很好地起到保护角度叶轮工件的作用，以及发生角度叶轮工件装卡不稳固的现象。同时，如前所述，该工装通过相应改变还可以适用于传统叶轮的加工制造，具体地，可以将垫体12的倾斜面设计为平面，即将垫体12设计为平垫，即可实现对传统叶轮出口装卡位置起到了很好的保护作用。同时，在吊装叶轮工件的过程中，同样可以避免机床卡爪对叶轮外圆造成损伤。

为了更进一步增强该工装对角度叶轮工件的保护作用，夹块11沿安装槽 112长度方向呈弧形，可参见图1或图2，夹块11的曲率小于角度叶轮轮盘的曲率，也就是夹块11的半径大于叶轮轮盘的半径，从而实现在对角度叶轮工件进行装卡的过程中，夹块11能够通过机床卡爪推动垫体12的中部位置与角度叶轮轮盘接触，而垫体12的两端位置不与叶轮轮盘接触，从而避免垫体12 的两端与角度叶轮轮盘形成线接触而对叶轮轮盘造成损伤，更进一步增强了该工装对角度叶轮工件的保护作用，而且，由于垫体12的两端位置不会与角度叶轮轮盘形成线接触，也进一步提高了叶轮工件的装卡稳固性。

具体地，夹块11的长度与垫体12的长度相等，通过将垫体12的长度设计为与夹块11的长度相等，可以使得夹块11通过机床卡爪推动与其长度相等的整个长度的垫体12包容于角度叶轮轮盘，从而提高了该工装对角度叶轮工件的包容性，进而更进一步增强了该工装对角度叶轮工件的保护作用。

具体地，夹块11或垫体12的长度大于或等于卡爪工作面的宽度。一方面，可以增大第一工作面111和第二工作面121与角度叶轮工件的接触面积，从而更进一步提高了机床卡爪通过该工装装卡角度叶轮工件的稳固性；另一方面，由于装卡过程中，需要工作人员手扶本体1，并控制机床卡爪丝杠以使卡爪相互靠拢，此时，若夹块11或垫体12的长度小于卡爪工作面的宽度，则易对工作人员的手指造成损伤，通过将夹块11或垫体12的长度大于或等于卡爪工作面的宽度，便于操作人员的操作，同时还提高了施工安全性。

考虑到角度叶轮的叶片数量通常为单数，因此，为了便于机床卡爪通过该角度叶轮工装对叶轮进行装卡加工，多个本体1中包括至少两个避让本体，每个避让本体包括避让夹块13，参见图6，该避让夹块13的结构基本与前述的夹块结构相同，与之区别之处在于，该避让夹块13具有与第一工作面111相背离的避让面，该避让面上设置有贯通安装槽112所在面且与安装槽112连通的开口131，该开口131用于在装卡过程中避让角度叶轮的叶片，以便于该工装的使用。具体地，所述开口131的宽度可以根据角度叶轮叶片的厚度以及叶片工作面与轮盘工作面之间过渡的弧面半径来确定，具体可以根据公式开口 131宽度大于或等于叶片厚度与2倍所述弧面半径之和来确定。其中，为了保证垫体12与角度叶轮轮盘的可靠接触，可以将开口131深度与安装槽112的深度设计为相等，且为了更好地避免与角度叶轮的叶片干涉，开口131的底面可以具有15至20度的角度。

为了更进一步提高机床卡爪通过该工装装卡角度叶轮工件的稳固性，夹块 11的硬度可以小于卡爪的硬度，这样一来，在装卡的过程中，机床卡爪工作面的齿牙便能够嵌入夹块11端面内，有效增大了夹块11与卡爪之间的摩擦力，有效防止了装卡过程中夹块11与卡爪产生位移，从而更进一步地提高了机床卡爪通过该工装装卡角度叶轮工件的稳固性。需要说明的是，若角度叶轮工件出口安装角的角度比较大，为了保证施工安全性，可以考虑在夹块11上设置定位机构，使其可以通过定位机构定位于机床卡爪，以防止夹块11向上移动，发生危险。具体地，所述定位机构的结构可以采用任意结构形式，只要可以定位夹块11即可，例如，该定位机构可以为设置在夹块11一侧的环状卡套，该卡套的轮廓形状与机床卡爪的轮廓形状相匹配，且在卡套的相对两个面上设置有螺纹孔，当角度叶轮工件出口安装角的角度较大时，夹块11可以通过卡套套接在机床卡爪上，并通过螺纹孔和顶丝将卡套定位在卡爪上，即可实现将夹块11的定位，保证了施工安全性。

具体地，垫体12具有位于倾斜面两端的第一端和第二端，垫体12位于第一端的厚度小于垫体12位于第二端的厚度；且第一端的厚度为2毫米。通过将垫体12较薄的一端设计为2毫米，一方面，可以避免因垫体12该端过厚而不易发生形变，从而影响垫体12对叶轮工件的包容性，进而影响该工作对叶轮工件的保护作用；另一方面，还可以避免因垫体12过厚而影响该工装对叶轮工件的装卡稳固性，同时，也节省了材料。

为了满足该工装的性能要求，垫体12可以由Q235钢、紫铜、锌或铜材质制成，夹块11可以由45号钢或Q235钢材质制成。具体地，当叶轮工件的材质为520B不锈钢、合金钢KMN或25Cr₂Ni₃Mo时，本体1的夹块11和垫体12 材质可以依次选用为45号钢和Q235钢；当叶轮工件的材质为黄铜时，夹块11 和垫体12材质可以依次选用为Q235钢和紫铜；当叶轮工件的材质为铝时，夹块11和垫体12材质可以依次选用为Q235钢和锌；当叶轮工件的材质为铁或16Mn时，夹块11和垫体12材质可以依次选用为Q235钢和铜。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种角度叶轮加工工装，其特征在于，包括数量与机床卡盘的卡爪数量相同的多个本体；

每个所述本体的一端设置有第一工作面和第二工作面，所述第一工作面和所述第二工作面具有夹角，所述夹角的角度等于90°与所述角度叶轮出口安装角的角度差值，所述第二工作面能在外力作用下发生形变；

其中，每个所述本体另一端的端面用于与每个所述卡爪的工作面贴合，所述第一工作面用于与所述角度叶轮轮盘的内表面贴合，所述第二工作面用于与所述角度叶轮轮盘的外圆轮廓面贴合。

2.根据权利要求1所述的角度叶轮加工工装，其特征在于，

所述本体包括夹块和垫体；

所述夹块的一端设置有贯通其两侧的安装槽，所述安装槽的宽度大于所述角度叶轮轮盘的厚度，所述安装槽的一个侧面形成所述第一工作面，所述夹块另一端的端面用于与所述卡爪的工作面抵接；

所述垫体的硬度小于所述角度叶轮的硬度，所述垫体具有倾斜面，所述倾斜面相对于水平面的倾斜角度等于所述角度叶轮出口的角度，所述垫体插设于于所述安装槽内，所述倾斜面与所述第一工作面相邻，所述倾斜面形成所述第二工作面。

3.根据权利要求2所述的角度叶轮加工工装，其特征在于，

所述夹块沿所述安装槽长度方向呈弧形，所述夹块的曲率小于所述角度叶轮轮盘的曲率。

4.根据权利要求2所述的角度叶轮加工工装，其特征在于，

所述夹块的长度与所述垫体的长度相等。

5.根据权利要求4所述的角度叶轮加工工装，其特征在于，

所述夹块或所述垫体的长度大于或等于所述卡爪工作面的宽度。

6.根据权利要求2所述的角度叶轮加工工装，其特征在于，

多个所述本体中包括至少两个避让本体，每个所述避让本体包括避让夹块；

所述避让夹块具有与所述第一工作面相背离的避让面，所述避让面上设置有贯通所述安装槽所在面且与所述安装槽连通的开口，所述开口用于避让所述角度叶轮的叶片。

7.根据权利要求2所述的角度叶轮加工工装，其特征在于，

所述夹块的硬度小于所述卡爪的硬度。

8.根据权利要求2所述的角度叶轮加工工装，其特征在于，

所述垫体具有位于所述倾斜面两端的第一端和第二端，所述垫体位于所述第一端的厚度小于所述垫体位于所述第二端的厚度；

所述第一端的厚度为2毫米。

9.根据权利要求2所述的角度叶轮加工工装，其特征在于，

所述垫体由Q235钢、紫铜、锌或铜材质制成。

10.根据权利要求2所述的角度叶轮加工工装，其特征在于，

所述夹块由45号钢或Q235钢材质制成。