CN110605544A - 一种喷嘴环叶片的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种喷嘴环叶片的加工方法。包括以下步骤：去叶片端外圆余量；去轴端外圆及端面余量,作为后续加工定位面；利用铣工具对喷嘴环叶片定位装夹，以轴端外圆及大端面为定位面，靠平大端面，先粗铣叶片，再精铣叶型并保证叶型的轮廓度；精车轴端端面以及外圆和轴端端面倒角；靠平轴端端面，精车叶片端外圆及环形槽；利用车工具对喷嘴环叶片装夹，以叶片叶型作为定位面，叶片顶端靠平，割轴端扁方；钳工去毛刺，本发明通过设计专用铣工具和车工具，实现喷嘴环叶片的铣削及轴端扁方的加工，同时设计辅助测量工具解决部分尺寸测量的问题。

Description

一种喷嘴环叶片的加工方法

技术领域

本发明涉及船舶、舰艇的发动机机械加工领域，特别是涉及一种喷嘴环叶片的加工方法。

背景技术

船用混流式涡轮增压器作为柴油机配套部件，是公司自主研发的压比可调式增压器产品，喷嘴环作为该机型产品的重要组件，为达到压比可调，则要求对喷嘴环的进气大小进行调节，从而设计出可转位喷嘴环叶片，其与周围部件有严格的配合要求，零件材料采用铸造不锈钢(G-X05CrNiMo19-11-2)，其轴端的两档定位档尺寸公差及形位公差要求高，且叶片与轴端的扁方之间有相对位置关系。加工过程中要兼顾这些要求高的尺寸形位公差及尺寸测量问题。

喷嘴环叶片制造加工质量的好坏，直接影响到增压器的装配，进而影响涡轮增压器的性能和设计、用户要求，该喷嘴环叶片(见图2)尺寸公差和形位公差精度要求较高，采用通用的工装夹具对喷嘴环叶片进行加工无法保证零件的尺寸和形位公差以及在加工过程中无法对部分尺寸进行辅助测量，影响了零件的加工精度及生产质量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种喷嘴环叶片的加工方法，通过设计专用夹具，实现喷嘴环叶片的铣削及轴端扁方的加工，同时设计辅助测量工具解决部分尺寸测量的问题。

本发明的目的是这样实现的：

一种喷嘴环叶片的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1粗车

三爪夹轴端外圆，去叶片端外圆余量；

步骤2半精车

三爪夹叶片端外圆，找正，去轴端外圆及端面余量；

步骤3粗铣叶片、精铣叶型

利用铣工具对喷嘴环叶片定位装夹，以步骤2中的轴端外圆及大端面为定位面，靠平大端面，先粗铣叶片，再精铣叶型并保证叶型的轮廓度；

步骤4精车一

软三爪夹叶片端外圆，找正并靠平叶片端大端面，精车轴端端面以及外圆和轴端端面倒角；

步骤5精车二

软三爪夹轴端外圆，靠平轴端大端面，精车叶片端外圆及环形槽；

步骤6线切割

利用车工具对喷嘴环叶片装夹，以叶片叶型作为定位面，叶片顶端靠平，割轴端扁方；

步骤7钳工去毛刺。

进一步地，所述步骤3中，所述铣工具包括底座a，所述底座a的中心处沿轴向开设有阶梯孔，所述喷嘴环叶片的轴端置于该阶梯孔内并通过轴端端面限位，叶片端置于底座a外，所述底座a的上部沿径向开设有缺口，用于喷嘴环叶片装夹时与叶片端的扁方对齐，所述底座a的上部沿径向设有第一紧定螺钉，第一紧定螺钉沿周向均布设置，用于压紧喷嘴环叶片，对喷嘴环叶片定位，所述底座a上还设有若干压板，所述压板通过螺栓与底座a连接，用于压紧喷嘴环叶片；

，粗铣前，先将喷嘴环叶片装入铣工具，定位面贴平，叶片端的扁方与底座a上缺口对齐，用压板压紧喷嘴环叶片，再用紧定螺钉抵紧喷嘴环叶片，然后松开压板开始粗铣叶片，保证叶片的轮廓度和叶片顶端的垂直度。

进一步地，所述步骤4中，精车时，利用辅助测量工具对轴端长度尺寸进行测量，所述辅助测量工具为圆柱体，中心处沿轴向开设有通孔，圆柱体的一端沿轴向设有扁方，所述扁方的上部向内延伸与通孔贯通，形成V型斜面和第一平面，下部沿径向向内延伸与通孔贯通，形成第二平面，所述第一平面和第二平面之间形成喷嘴环叶片轴端的测量区域。

进一步地，所述步骤6中，所述车工具包括定位芯轴、与定位芯轴固定连接的底座b和设置在底座b内的压块，所述底座b为阶梯轴，大径端中心处沿轴向设有内孔，用于与定位芯轴的一端配合，小径端中心处沿轴向开设有弧形槽，所述弧形槽与内孔贯通，弧形槽的弧形面a与喷嘴环叶片的第一弧形面适配，作为喷嘴环叶片加工时的定位面，所述小径端与弧形面a相对的一侧沿轴向设有扁方，扁方上设有紧定螺钉，用于压紧压块，所述压块置于底座b的弧形槽内，压块的一端设有弧形面b，与喷嘴环叶片的第二弧形面相适配，压块的另一端向内开设有用于紧定螺钉穿过的过孔，线切割前，车平定位芯轴与底座b配合的一端端面，将喷嘴环叶片顶端与定位芯轴靠平后，用紧定螺钉将压块压紧在喷嘴环叶片上，再进行线切割加工。

进一步地，所述步骤6中，采用慢走丝线切割加工轴端扁方。

进一步地，所述步骤4中，轴端端面以及外圆和轴端端面倒角通过同一基准一次加工完成。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

1、步骤3铣喷嘴环叶片的叶型时，设计专用的铣工装对叶片装夹定位,一次装夹同时完成叶片的粗铣和叶型的精铣，保证了叶片的轮廓度和叶片顶端的垂直度。

2、步骤4精车时，以叶片端端面为定位基准，一次加工完成轴端外圆及端面，确保叶片轴端的尺寸和形位公差达到产品设计要求，同时由于轴端尺寸多，测量不便，在该步骤还设计了辅助测量工具，方便用高度千分尺直接测量轴端尺寸。

3、步骤6线切割时，设计专用的车工具对叶片装夹定位，车工具底座b的弧形面a和压块的弧形面b分别与叶片的叶型相适配，并且以弧形面a作为喷嘴环叶片加工时的定位面，叶片顶端靠平定位芯轴后用紧定螺钉将压块压紧在喷嘴环叶片上，避免了因工装与零件的装配间隙产生的加工偏差，采用慢走丝方式切割轴端扁方，能更好地保证轴端扁方的对称度及其与叶片的位置关系。

附图说明

图1为喷嘴环叶片的毛坯图；

图2为喷嘴环叶片产品的结构示意图；

图3为图2中的E-E剖视图；

图4为喷嘴环叶片产品的左视图；

图5为本发明步骤1的示意图；

图6为本发明步骤2的示意图；

图7为本发明步骤3的示意图；

图8为图7的右视图；

图9为本发明步骤4的示意图；

图10为本发明步骤5的示意图；

图11为叶片安装在铣工具上的主视图；

图12为叶片安装在铣工具的左视图；

图13为叶片放置在辅助测量工具内测量的结构示意图；

图14为叶片安装在车工具上的主视图；

图15为叶片安装在车工具上的左视图；

图16为底座b的结构示意图；

附图标记

1为喷嘴环叶片，101为叶片端，102为轴端，103为叶片端扁方，

104为轴端扁方，105为第一弧形面，106为第二弧形面

2为铣工具，201为底座a，202为压板，203为缺口，

3为车工具，301为定位芯轴，302为底座b，303为压块，304为弧形槽，

305为弧形面a，306为弧形面b，

4为辅助测量工具，401为V型斜面，402为第一平面，403为第二平面

5第一紧定螺钉，6为螺栓，7为第二紧定螺钉

附图1中虚线为产品轮廓线，实线为毛坯轮廓线

具体实施方式

如图1至图16所示，一种喷嘴环叶片的加工方法，包括以下步骤：

步骤1粗车

三爪夹轴端102外圆，找正后去叶片端101外圆余量；

具体加工方法，按附图5粗车；

步骤2半精车

三爪夹叶片端101外圆，找正已车外圆跳动不大于0.02，按附图6去轴端102外圆及端面余量；

步骤3粗铣叶片、精铣叶型

利用铣工具对喷嘴环叶片定位装夹，以步骤2中的轴端外圆及大端面为定位面，靠平大端面，先粗铣叶片，再精铣叶型并保证叶型的轮廓度；

按附图7、附图8先粗铣叶片，再精铣叶型至设计尺寸并保证叶型的轮廓度，叶片侧面与水平中心线成约20°夹角,精铣叶型按叶型图标准执行；

如图11、图12所示，所述铣工具2包括底座a201，所述底座a201的中心处沿轴向开设有阶梯孔，所述喷嘴环叶片的轴端102置于该阶梯孔内并通过轴端端面限位，叶片端101置于底座a201外，所述底座a201的上部沿径向开设有缺口203，用于喷嘴环叶片1装夹时与叶片端的扁方103对齐，所述底座a201的上部沿径向设有第一紧定螺钉5，第一紧定螺钉5沿周向均布设置，用于压紧喷嘴环叶片1，对喷嘴环叶片1定位，所述底座a201上还设有若干压板202，所述压板202通过螺栓6与底座a201连接，用于压紧喷嘴环叶片1；

粗铣前，先将喷嘴环叶片1装入铣工具2，定位面贴平，叶片端的扁方103与底座a上缺口203对齐，用压板202压紧喷嘴环叶片1，再用第一紧定螺钉5抵紧喷嘴环叶片1，然后松开压板202开始粗铣叶片，先铣深度,按起始毛坯面往下2mm(叶根圆角R1)，再铣叶片顶端(按附图7、附图4)，保证叶片轮廓度0.12，叶片顶端相对轴端外圆A的垂直度0.025。

步骤4精车一

软三爪夹叶片端101外圆，找正并靠平叶片端101大端面，精车轴端102端面以及外圆和轴端端面倒角；

具体加工方法，按附图9对叶片轴端精车，Ra0.8表面抛光，为确保叶片轴端102的尺寸和形位公差达到产品设计要求，本步骤中通过同一基准一次加工完成轴端端面以及外圆和轴端端面倒角；

如图13所示，在本步骤中，由于轴端102尺寸多，测量不便，在该步骤还设计了辅助测量工具4，方便用高度千分尺直接测量轴端尺寸。

所述辅助测量工具4为圆柱体，中心处沿轴向开设有通孔，圆柱体的一端沿轴向设有扁方，所述扁方的上部向内延伸与通孔贯通，形成V型斜面401和第一平面402，下部沿径向向内延伸与通孔贯通，形成第二平面403，第一平面402和第二平面403之间形成喷嘴环叶片轴端的测量区域。

步骤5精车二

软三爪夹轴端102外圆，靠平轴端大端面，按附图10精车叶片端101外圆及环形槽；

步骤6线切割

利用车工具3对喷嘴环叶片1装夹，以叶片叶型作为定位面，叶片顶端靠平，割轴端扁方104；

具体加工方法，如图14、图15、图16所示，所述车工具3包括定位芯轴301、与定位芯轴301固定连接的底座b302和设置在底座b内的压块303，所述底座b302为阶梯轴，大径端中心处沿轴向设有内孔，用于与定位芯轴301的一端配合，小径端中心处沿轴向开设有弧形槽304，所述弧形槽304与内孔贯通，弧形槽的弧形面a305与喷嘴环叶片的第一弧形面105适配，作为喷嘴环叶片加工时的定位面，所述小径端与弧形面a305相对的一侧沿轴向设有扁方，扁方上设有第二紧定螺钉7，用于压紧压块303，所述压块303置于底座b的弧形槽304内，压块303的一端设有弧形面b306，与喷嘴环叶片的第二弧形面106相适配，压块303的另一端向内开设有用于第二紧定螺钉7穿过的过孔。

在本步骤中，按附图2、附图3采用慢走丝方式切割轴端对称两侧的扁方104(注意与叶片的相对位置)，保证轴端扁方104的对称度及其与叶片的位置关系。

在线切割前，先车平定位芯轴301与底座b302配合的一端端面，将定位芯轴301、底座b302安装固定，将喷嘴环叶片顶端与定位芯轴301靠平，叶片的第一弧形面105紧贴弧形面a305，将压块303放入底座弧形槽304内，压块的弧形面b306紧贴叶片的第二弧形面106，将喷嘴环叶片顶端与定位芯轴301靠平后，用第二紧定螺钉7将压块303压紧在喷嘴环叶片上，再进行线切割加工。

步骤7钳工去零件锐边毛刺后检验，按图纸要求进行尺寸与形位公差的检查、入库；

本发明通过对喷嘴环叶片加工工艺的合理设计，成功的实现了喷嘴环叶片的加工，满足了设计要求，通过专用夹具的设计，成功实现叶片铣削及轴端扁方的加工，同时利用辅助测量工具解决了部分尺寸的测量问题。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种喷嘴环叶片的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1 粗车；

三爪夹轴端外圆，去叶片端外圆余量；

步骤2 半精车

三爪夹叶片端外圆，找正，去轴端外圆及端面余量；

步骤3 粗铣叶片、精铣叶型

利用铣工具对喷嘴环叶片定位装夹，以步骤2中的轴端外圆及大端面为定位面，靠平大端面，先粗铣叶片，再精铣叶型并保证叶型的轮廓度；

步骤4 精车一

软三爪夹叶片端外圆，找正并靠平叶片端大端面，精车轴端端面以及外圆和轴端端面倒角；

步骤5 精车二

软三爪夹轴端外圆，靠平轴端大端面，精车叶片端外圆及环形槽；

步骤6 线切割

利用车工具对喷嘴环叶片装夹，以叶片叶型作为定位面，叶片顶端靠平，割轴端扁方；

步骤7 钳工去毛刺。

2.根据权利要求1所述的一种喷嘴环叶片的加工方法，其特征在于，所述步骤3中，所述铣工具包括底座a，所述底座a的中心处沿轴向开设有阶梯孔，所述喷嘴环叶片的轴端置于该阶梯孔内并通过轴端大端面限位，叶片端置于底座a外，所述底座a的上部沿径向开设有缺口，用于喷嘴环叶片装夹时与叶片端的扁方对齐，所述底座a的上部沿径向设有第一紧定螺钉，第一紧定螺钉沿周向均布设置，用于压紧喷嘴环叶片，对喷嘴环叶片定位，所述底座a上还设有若干压板，所述压板通过螺栓与底座a连接，用于压紧喷嘴环叶片；

粗铣前，先将喷嘴环叶片装入铣工具，定位面贴平，叶片端的扁方与底座a上缺口对齐，用压板压紧喷嘴环叶片，再用紧定螺钉抵紧喷嘴环叶片，然后松开压板开始粗铣叶片，保证叶片的轮廓度和叶片顶端的垂直度。

3.根据权利要求1所述的一种喷嘴环叶片的加工方法，其特征在于，所述步骤4中，精车时，利用辅助测量工具对轴端长度尺寸进行测量，所述辅助测量工具为圆柱体，中心处沿轴向开设有通孔，圆柱体的一端沿轴向设有扁方，所述扁方的上部向内延伸与通孔贯通，形成V型斜面和第一平面，下部沿径向向内延伸与通孔贯通，形成第二平面，所述第一平面和第二平面之间形成喷嘴环叶片轴端的测量区域。

4.根据权利要求1所述的一种喷嘴环叶片的加工方法，其特征在于，所述步骤6中，所述车工具包括定位芯轴、与定位芯轴固定连接的底座b和设置在底座b内的压块，所述底座b为阶梯轴，大径端中心处沿轴向设有内孔，用于与定位芯轴的一端配合，小径端中心处沿轴向开设有弧形槽，所述弧形槽与内孔贯通，弧形槽的弧形面a与喷嘴环叶片的第一弧形面适配，作为喷嘴环叶片加工时的定位面，所述小径端与弧形面相对的一侧沿轴向设有扁方，扁方上设有紧定螺钉，用于压紧压块，所述压块置于底座b的弧形槽内，压块的一端设有弧形面b，与喷嘴环叶片的第二弧形面相适配，压块的另一端向内开设有用于紧定螺钉穿过的过孔，线切割前，车平定位芯轴与底座b配合的一端端面，将喷嘴环叶片顶端与定位芯轴靠平后，用紧定螺钉将压块压紧在喷嘴环叶片上，再进行线切割加工。

5.根据权利要求4所述的一种喷嘴环叶片的加工方法，其特征在于，所述步骤6中，采用慢走丝线切割加工轴端扁方。

6.根据权利要求1所述的一种喷嘴环叶片的加工方法，其特征在于，所述步骤4中，轴端端面以及外圆和轴端端面倒角通过同一基准一次加工完成。