CN109434020B - 异形桨叶铸造造型用截面板的选取方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及铸造造型工艺技术领域，具体而言为Kappel型等异型叶型螺旋桨的铸造造型方法，尤其涉及叶面倾斜角度大且变化剧烈，局部叶面接近于垂直上翘或下沉的桨叶铸造的造型方法。本发明的造型选取方法包括如下步骤：桨叶分区、选取横向截面、制作横向截面样板、选取纵向截面、制作纵向截面样板、测值点的选取、压力面造型、制造普通叶型部分的假叶型、制造异形叶型部分的假叶型、脱模和合型。本发明的技术方案解决了现有技术中采用传统横向截面取样造型无法保证异形桨叶部分的造型精度的问题。

Description

异形桨叶铸造造型用截面板的选取方法

技术领域

本发明涉及铸造造型工艺技术领域，具体而言为Kappel型等异型叶型螺旋桨的铸造造型方法，尤其涉及叶面倾斜角度大且变化剧烈，局部叶面接近于垂直上翘或下沉的桨叶铸造的造型方法。

背景技术

大型螺旋桨桨叶的叶型是非规则的复杂空间几何体，直径最大达11.4米，表面加工精度要求高，且大多数是单件生产，如何经济快速的制作铸造用模样，是业内一直关注的重点和难点。国外有公司采取制作三维实样模样的方式，不仅周期长，而且成本高。国内一般采用制作多个横向截面的二维木模，并通过在各个横向截面之间手工光顺填充型砂所制成的砂模来代替实样。这种横向截面在螺旋桨图纸上均已设计好，铸造造型时无需设计，这样制作的模样具有经济便捷的特点，因此得到国内业界的普遍采用。

普通叶型的螺旋桨采用这种横向截面能够满足造型精度的要求，但是随着船舶行业对节能环保越来越高的要求，越来越多异型桨叶的螺旋桨被设计出来，如叶尖上翘的Kappel型螺旋桨和叶尖下沉的CLT型螺旋桨等。这些异型桨叶的特点是叶面倾斜角度大且变化剧烈，在采用传统的横向截面造型时，与异型桨叶叶面几乎贴合，无法保证异型叶面部分的造型精度。

针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的异形桨叶铸造造型用截面板的选取方法，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

根据上述提出采用传统横向截面取样造型无法保证异形桨叶部分的造型精度的技术问题，而提供一种异形桨叶铸造造型用截面板的选取方法。本发明主要采用对桨叶分区后分别采用普通桨叶部分横向截面取样和异形桨叶部分纵向截面取样的方式进行取样，从而达到满足异形桨叶准确造型的要求。

本发明采用的技术手段如下：

一种异形桨叶铸造造型用截面板的选取方法，其特征在于，所述的选取方法包括如下步骤：桨叶分区、选取横向截面、制作横向截面样板、选取纵向截面、制作纵向截面样板、测值点的选取、压力面造型、制造普通叶型部分的假叶型、制造异形叶型部分的假叶型、脱模和合型；

A、桨叶分区：按照工艺设计的缩尺和余量，采用计算机三维制图软件绘制螺旋桨桨叶毛坯的三维模型；根据桨叶毛坯轮廓，按照桨叶前后倾的角度是否超过30°，将桨叶分成普通叶型部分和异形叶型部分，即未超过30°的部分为普通叶型部分，超过30°的部分为异形叶型部分；

B、选取横向截面：与桨毂轴线同轴建立多个不同半径的圆柱面，这些圆柱面与桨叶相交截得一系列截面，这些截面就是横向截面；

C、制作横向截面样板：将横向截面沿平面展开，测量其轮廓曲线的尺寸数据，制作成1:1的横向截面样板；按照需要控制横向截面板的选取数量和密度，一般而言以横向截面板间距不超过400mm，但叶型变化较大的区域需要加密，如靠近叶根和叶尖的区域；在绝大多数情况下，螺旋桨施工图纸均已给出足够的横向截面的轮廓曲线的尺寸数据，无需在三维模型上再次截取。

D、选取纵向截面：以桨叶的辐射参考线和桨毂轴线所在的平面为0°平面，以桨毂轴线为旋转轴，将0°平面分别向导边、随边方向每间隔2.5°-5°旋转后建立多个不同旋转角度平面，这些平面与桨叶的异形桨叶部分相交的截面就是纵向截面；

E、制作纵向截面样板：测量各纵向截面的轮廓曲线的尺寸数据，将其制作成1:1的纵向截面样板；按照需要控制纵向截面板的选取数量和密度，叶面曲率变化较大的区域加密，如Kappel型桨叶靠近随边的区域；

F、测值点的选取：在毛坯的三维模型上的压力面测量多个点的三维坐标，这些点称做测值点；测值点均需位于横向截面板或者纵向截面板上；每道横向截面板和纵向截面板的两端至少各有一个测值点，中间均布多个测值点，测值点的密度以每两个测值点的间距不超过300mm；

G、压力面造型：采用螺距规在砂型上准确测定桨叶压力面的各个测值点，用镘刀、横向截面样板和纵向截面样板光顺测值点之间的测量盲区，造好整个砂型的压力面，硬化压力面型砂，刷涂脱模剂；

H、制造普通叶型部分的假叶型：将烤弯后的横向截面板对齐摆放到该道截面的测值点上并固定；从叶根向叶尖方向依次摆放固定好所有各道横向截面样板，各横向截面样板之间用型砂填满、舂实、用镘刀手工光顺，造好普通叶型部分的假叶型；

I、制造异形叶型部分的假叶型：将纵向截面样板对齐到测值点上并固定，从导边向随边方向依次摆放固定好所有各道纵向截面样板，各纵向截面样板之间用型砂填满、舂实、用镘刀手工光顺，造好异形叶型部分的假叶型；

J、脱模和合模：将整个假叶型吸力面涂好脱模剂，舂上箱，开箱后清除整个假叶型，包括普通叶型部分和异形叶型部分，合箱。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明提供的异形桨叶铸造造型用截面板的选取方法，通过采用纵向截面样板造型异型桨叶部分，纵向截面样板与叶面接近垂直，能够很好的表征异型叶型的空间几何形状，实现了大幅提高异型桨叶部分的造型精度；

2、本发明提供的异形桨叶铸造造型用截面板的选取方法，通过采用纵向截面样板造型异型桨叶部分，实现了纵向截面板使用前无需按该道截面半径弧度烤弯，避免了弧度烤制不准确导致的造型误差；

3、本发明在无需制作异型叶型部分实样模样的情况下，大幅提高了异型桨叶部分的造型精度。

综上，应用本发明的技术方案解决了现有技术中采用传统横向截面取样造型无法保证异形桨叶部分的造型精度的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为普通叶型桨叶结构示意图；

图2为异形叶型桨叶结构示意图；

图3为异型桨叶结构的普通叶型部分的横向截面样板和异形桨叶部分的纵向截面样板的摆放固定位置；

图4为图3的A部放大视图；

图5为横向截面样板的展开分解图；

图6为纵向截面样板的展开分解图。

图中：X、普通叶型部分 Y、异形叶型部分 1、0.25R的横向截面样板 2、0.3R的横向截面样板 3、0.4R的横向截面样板 4、0.5R的横向截面样板 5、0.6R的横向截面样板 6、0.7R的横向截面样板 7、0.8R的横向截面样板 8、随边25的纵向截面样板 9、随边22.5°的纵向截面样板 10、随边20°的纵向截面样板 11、随边15°的纵向截面样板 12、随边10°的纵向截面样板 13、随边5°的纵向截面样板 14、0°的纵向截面样板 15、导边5°的纵向截面样板

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似向，因此，一旦某一向在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图2-5所示，本发明提供了一种异形桨叶铸造造型用截面板的选取方法，其特征在于，所述的选取方法包括如下步骤：桨叶分区、选取横向截面、制作横向截面样板、选取纵向截面、制作纵向截面样板、测值点的选取、压力面造型、制造普通叶型部分X的假叶型、制造异形叶型部分Y的假叶型、脱模和合型；

A、桨叶分区：按照工艺设计的缩尺和余量，采用计算机三维制图软件绘制螺旋桨桨叶毛坯的三维模型；根据桨叶毛坯轮廓，按照桨叶前后倾的角度是否超过30°，将桨叶分成普通叶型部分X和异形叶型部分Y，即未超过30°的部分为普通叶型部分X，超过30°的部分为异形叶型部分Y；

B、选取横向截面：与桨毂轴线同轴建立多个不同半径的圆柱面，这些圆柱面与桨叶相交截得一系列截面，这些截面就是横向截面；

C、制作横向截面样板：将横向截面沿平面展开，测量其轮廓曲线的尺寸数据，制作成1:1的横向截面样板；按照需要控制横向截面板的选取数量和密度，一般而言以横向截面板间距不超过400mm，但叶型变化较大的区域需要加密，如靠近叶根和叶尖的区域；在绝大多数情况下，螺旋桨施工图纸均已给出足够的横向截面的轮廓曲线的尺寸数据，无需在三维模型上再次截取。

D、选取纵向截面：以桨叶的辐射参考线和桨毂轴线所在的平面为0°平面，以桨毂轴线为旋转轴，将0°平面分别向导边、随边方向每间隔2.5°-5°旋转后建立多个不同旋转角度平面，这些平面与桨叶的异形桨叶部分相交的截面就是纵向截面；

E、制作纵向截面样板：测量各纵向截面的轮廓曲线的尺寸数据，将其制作成1:1的纵向截面样板；按照需要控制纵向截面板的选取数量和密度，叶面曲率变化较大的区域加密，如Kappel型桨叶靠近随边的区域；

F、测值点的选取：在毛坯的三维模型上的压力面测量多个点的三维坐标，这些点称做测值点；测值点均需位于横向截面板或者纵向截面板上；每道横向截面板和纵向截面板的两端至少各有一个测值点，中间均布多个测值点，测值点的密度以每两个测值点的间距不超过300mm；

G、压力面造型：采用螺距规在砂型上准确测定桨叶压力面的各个测值点，用镘刀、横向截面样板和纵向截面样板光顺测值点之间的测量盲区，造好整个砂型的压力面，硬化压力面型砂，刷涂脱模剂；

H、制造普通叶型部分X的假叶型：将烤弯后的横向截面板对齐摆放到该道截面的测值点上并固定；从叶根向叶尖方向依次摆放固定好所有各道横向截面样板，各横向截面样板之间用型砂填满、舂实、用镘刀手工光顺，造好普通叶型部分X的假叶型；

I、制造异形叶型部分Y的假叶型：将纵向截面样板对齐到测值点上并固定，从导边向随边方向依次摆放固定好所有各道纵向截面样板，各纵向截面样板之间用型砂填满、舂实、用镘刀手工光顺，造好异形叶型部分Y的假叶型；

J、脱模和合型：将整个假叶型吸力面涂好脱模剂，舂上箱，开箱后清除整个假叶型，包括普通叶型部分X和异形叶型部分Y，合箱。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各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，或者对其中部分或者全部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范围。

Claims (3)

1.一种异形桨叶铸造造型用截面板的选取方法，其特征在于，所述的选取方法包括如下步骤：桨叶分区、选取横向截面、制作横向截面样板、选取纵向截面、制作纵向截面样板、测值点的选取、压力面造型、制造普通叶型部分(X)的假叶型、制造异形叶型部分(Y)的假叶型、脱模和合型；

A、桨叶分区：按照工艺设计的缩尺和余量，采用计算机三维制图软件绘制螺旋桨桨叶毛坯的三维模型；根据桨叶毛坯轮廓，按照桨叶前后倾的角度是否超过30°，将桨叶分成普通叶型部分(X)和异形叶型部分(Y)；

B、选取横向截面：与桨毂轴线同轴建立多个不同半径的圆柱面，这些圆柱面与桨叶相交截得一系列截面，这些截面就是横向截面；

C、制作横向截面样板：将横向截面沿平面展开，测量其轮廓曲线的尺寸数据，制作成1:1的横向截面样板；

D、选取纵向截面：以桨叶的辐射参考线和桨毂轴线所在的平面为0°平面，以桨毂轴线为旋转轴，将0°平面分别向导边、随边方向每间隔2.5°-5°旋转后建立多个不同旋转角度平面，这些平面与桨叶的异形桨叶部分相交的截面就是纵向截面；

E、制作纵向截面样板：测量各纵向截面的轮廓曲线的尺寸数据，将其制作成1:1的纵向截面样板；

F、测值点的选取：在毛坯的三维模型上的压力面测量多个点的三维坐标，这些点称做测值点；测值点均需位于横向截面板或者纵向截面板上；每道横向截面板和纵向截面板的两端至少各有一个测值点，中间均布多个测值点，测值点的密度以每两个测值点的间距不超过300mm；

G、压力面造型：采用螺距规在砂型上准确测定桨叶压力面的各个测值点，用镘刀、横向截面样板和纵向截面样板光顺测值点之间的测量盲区，造好整个砂型的压力面，硬化压力面型砂，刷涂脱模剂；

H、制造普通叶型部分(X)的假叶型：将烤弯后的横向截面板对齐摆放到该道截面的测值点上并固定；从叶根向叶尖方向依次摆放固定好所有各道横向截面样板，各横向截面样板之间用型砂填满、舂实、用镘刀手工光顺，造好普通叶型部分(X)的假叶型；

I、制造异形叶型部分(Y)的假叶型：将纵向截面样板对齐到测值点上并固定，从导边向随边方向依次摆放固定好所有各道纵向截面样板，各纵向截面样板之间用型砂填满、舂实、用镘刀手工光顺，造好异形叶型部分(Y)的假叶型；

J、脱模和合型：将整个假叶型吸力面涂好脱模剂，舂上箱，开箱后清除整个假叶型，合箱。

2.根据权利要求1所述的异形桨叶铸造造型用截面板的选取方法，其特征在于，所述的制作横向截面样板步骤中，横向截面板的选取数量和密度应按照需要控制，以横向截面样板间距不超过400mm；靠近叶根和叶尖的叶型变化较大的区域需要加密。

3.根据权利要求1所述的异形桨叶铸造造型用截面板的选取方法，其特征在于，所述的制作纵向截面样板步骤中，纵向截面板的选取数量和密度应按照需要控制，靠近随边区域的叶面曲率变化较大的区域需加密。

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