CN112192150B - 一种开式叶轮加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种开式叶轮加工工艺，所述叶轮具有轮毂和围绕轮毂圆周分布的叶片；第一步，通过铸造获得叶轮毛坯；第二步，加工叶轮毛坯轮毂部分，获得中心孔、位于中心孔两侧于中心孔轴线对称的安装槽、垂直于中心孔的下支撑面、同轴于中心孔向下的凸轴；第三步，以上述中心孔、安装槽、下支撑面、凸轴为定位基准将第二部加工后的叶轮毛坯通过定位工装安装固定于数控加工中心的工作台上并由数控加工中心加工叶轮的叶片部分；第三步中通过数控加工中心加工叶片时，刀柄沿叶片长度方向伸出，利用球形刀环绕叶片从远轮毂方向端往轮毂方向端渐进，从厚到薄逐层切削。通过本工艺加工叶轮的铸造毛坯以获得叶轮，降低加工叶片时的叶片反弹、抖动。

Description

一种开式叶轮加工工艺
技术领域
本发明涉及一种叶轮加工技术，特别是一种开式叶轮加工工艺。
背景技术
整体叶轮形状复杂，由多个开放式叶片和中部圆形轮毂单面相连而成，相邻两个叶片根部间距小，有的只有17.8mm，叶片长而悬臂。整体叶片最外沿直径110mm，其中多个开放式叶片叶尖壁厚1mm，叶根部壁厚也只有3mm，单叶片长度50mm，叶根圆角R3mm，且分流叶片呈不规则曲面状，叶面的扭曲角度较大，加工中极易发生干涉。
加工中容易发生干涉，极易造成刀具折断，并且容易出现叶片反弹而影响加工精度。
发明内容
本发明的目的在于：提出了一种开式叶轮加工工艺，通过数控加工中心机床来加工叶轮的铸造毛坯以获得叶轮，降低加工叶片时的叶片反弹、抖动。并通过专用定位工装来安装固定叶轮，装夹定位可靠，重复精度高，方便快捷，利于批量加工作业。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种开式叶轮加工工艺，所述叶轮具有轮毂和围绕轮毂圆周分布的叶片；
第一步，通过铸造获得叶轮毛坯；
第二步，加工叶轮毛坯轮毂部分，获得中心孔、位于中心孔两侧于中心孔轴线对称的安装槽、垂直于中心孔的下支撑面、同轴于中心孔向下的凸轴；
第三步，以上述中心孔、安装槽、下支撑面、凸轴为定位基准将第二部加工后的叶轮毛坯通过定位工装安装固定于数控加工中心的工作台上并由数控加工中心加工叶轮的叶片部分；
第三步中通过数控加工中心加工叶片时，刀柄沿叶片长度方向伸出，利用球形刀环绕叶片从远轮毂方向端往轮毂方向端渐进，从厚到薄逐层切削。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述球形刀规格为φ10R5，吃刀深度0.3mm。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述定位工装包括用于安装固定于数控加工中心的工作台的支撑座，所述支撑座具有垂直于工作台的抬高支轴，所述抬高支轴顶部为支撑下支撑面的支撑端面，从支撑端面向下设置有用于定位凸轴的插孔，所述凸轴插入插孔，设置定位块，所述定位块具有压板部和垂直于压板部向下延伸的定位轴，所述定位轴插入中心孔中，所述压板部的下侧压贴轮毂上端，所述压板部上设置有向下延伸的定位销，所述定位销位于插入到安装槽中并使轮廓同时相切于安装槽的两侧壁，所述定位轴下端中间位置设置向下延伸的定位板，并在插孔底部固定设置限位销，所述限位销支撑于定位板的顺时针旋转方向侧，在定位块上穿透设置与定位轴同轴的过孔，所述插孔底部设置与过孔同轴的螺纹孔，设置螺钉穿过过孔与螺纹孔螺纹连接。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述定位销的近安装槽底部方向侧设置有避让切口。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：还包括辅助安装工具，所述辅助安装工具包括大头，大头上设置有手柄，大头上设置垂直于手柄的转动作用凸部，所述压板部上设置有可以插入转动作用凸部的凹槽。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述凹槽呈长孔型，所述转动作用凸部截面呈长条形。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述大头上还设置有用于转动螺钉的扳手装置。
在上述方案的基础上并作为上述方案的优选方案：所述扳手装置两个，一个与转动作用凸部相反地垂直于手柄设置，另一个与手柄相反地设置。
本发明的有益效果在于：
本发明的开式叶轮加工工艺，通过数控加工中心机床来加工叶轮的铸造毛坯以获得叶轮。
其中，通过数控加工中心加工叶片时，刀柄沿叶片长度方向伸出，利用球形刀环绕叶片从远轮毂方向端往轮毂方向端渐进，从厚到薄逐层切削。过程中能够始终保证叶片根部的厚度大于尖端的厚度，从而获得降低抖动的目的。并进一步将参数精准控制为球形刀规格为φ10R5，吃刀深度0.3mm。
其中，保障本工艺的批量加工的优势，特别提出了一个定位工装。以实现批量加工时的快速装夹定位。值得注意的是本工装设计结构紧凑，定位方法和固定方法都新颖特别，具有既能保证重复精度，同时还能保证设置的便捷性。
附图说明
图1为本发明的定位工装应用示意图；
图2为本发明的定位工装的剖切结构示意图；
图3为本发明的定位工装被部分剖切后的装配分解示意图；
图4为本发明的辅助安装工具结构示意图。
图中：工作台-A，刀柄-B；
中心孔-1、安装槽-2、下支撑面-3、凸轴-4、叶片-5、轮毂-6、支撑座-7、抬高支轴-8、支撑端面-9、插孔-10、定位块-11、压板部-12、定位轴-13、定位销-14、定位板-15、限位销-16、过孔-17、螺纹孔-18、螺钉-19、避让切口-20、辅助安装工具-21、大头-22、手柄-23、转动作用凸部-24、扳手装置-25、凹槽-26。
具体实施方式
下面结合附图，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。
参阅图1-4，一种开式叶轮加工工艺，所述叶轮具有轮毂6和围绕轮毂6圆周分布的叶片5；第一步，通过铸造获得叶轮毛坯；第二步，加工叶轮毛坯轮毂6部分，获得中心孔1、位于中心孔1两侧于中心孔1轴线对称的安装槽2、垂直于中心孔1的下支撑面3、同轴于中心孔1向下的凸轴4；第三步，以上述中心孔1、安装槽2、下支撑面3、凸轴4为定位基准将第二部加工后的叶轮毛坯通过定位工装安装固定于数控加工中心的工作台A上并由数控加工中心加工叶轮的叶片5部分；第三步中通过数控加工中心加工叶片5时，刀柄B沿叶片5长度方向伸出，利用球形刀环绕叶片5从远轮毂6方向端往轮毂6方向端渐进，从厚到薄逐层切削。通过本工艺加工叶轮，过程中能够始终保证叶片根部的厚度大于尖端的厚度，从而获得降低抖动的目的。并且可以进一步精确限制所述球形刀规格为φ10R5，吃刀深度0.3mm。以保障目的效果。
为保障充分的批量生产可靠性、便捷性、高效性，本发明特别提供了一个定位工装，所述定位工装包括用于安装固定于数控加工中心的工作台A的支撑座7，所述支撑座7具有垂直于工作台A的抬高支轴8，所述抬高支轴8顶部为支撑下支撑面3的支撑端面9，从支撑端面9向下设置有用于定位凸轴4的插孔10，所述凸轴4插入插孔10，设置定位块11，所述定位块11具有压板部12和垂直于压板部12向下延伸的定位轴13，所述定位轴13插入中心孔1中，所述压板部12的下侧压贴轮毂6上端，所述压板部12上设置有向下延伸的定位销14，所述定位销14位于插入到安装槽2中并使轮廓同时相切于安装槽2的两侧壁，所述定位轴13下端中间位置设置向下延伸的定位板15，并在插孔10底部固定设置限位销16，所述限位销16支撑于定位板15的顺时针旋转方向侧，在定位块11上穿透设置与定位轴13同轴的过孔17，所述插孔10底部设置与过孔17同轴的螺纹孔18，设置螺钉19穿过过孔17与螺纹孔18螺纹连接。通过定位销14配合定位轴13限制定位块11与叶轮的相对位置关系，通过凸轴4、限位销16与插孔10和定位板15配合精准约束了叶轮相对于支撑座7的位置，即控制了叶轮在数控加工中心的工作台上位置的唯一性。
装夹设置的时候，将设置有定位销14的定位块11插入到中心孔1中，然后将叶轮和定位块11一通插入到插孔中，使下支撑面紧贴支撑端面9。然后顺时针转动叶轮，使定位板15的侧面被限位销16所阻挡即实现了定位，这个时候通过螺钉19锁紧即可。值得注意的是，由于螺钉19右旋锁紧，所以限位销16位于定位板15的右旋方向侧以阻止定位板15右旋能够防止螺钉19锁紧过程中定位板15的侧面与限位销16之间出现间隙而影响定位精度。从操作实用性而言该特征十分重要，值得注意。
进一步地，所述定位销14的近安装槽2底部方向侧设置有避让切口20，避免定位销14触及安装槽2底侧出现过定位。
为方便装配调试和装夹，特别提供了辅助安装工具21，所述辅助安装工具21包括大头22，大头22上设置有手柄23，大头22上设置垂直于手柄23的转动作用凸部24，所述压板部12上设置有可以插入转动作用凸部24的凹槽26。所述凹槽26呈长孔型，所述转动作用凸部24截面呈长条形。所述大头22上还设置有用于转动螺钉19的扳手装置25。所述扳手装置25两个，一个与转动作用凸部24相反地垂直于手柄23设置，另一个与手柄23相反地设置。通过转动作用凸部24插入凹槽26以转动叶轮，方便使定位板15紧贴限位销16。其中扳手装置25用于转动螺钉19。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种开式叶轮加工工艺，所述叶轮具有轮毂(6)和围绕轮毂(6)圆周分布的叶片(5)；
第一步，通过铸造获得叶轮毛坯；
第二步，加工叶轮毛坯轮毂(6)部分，获得中心孔(1)、位于中心孔(1)两侧于中心孔(1)轴线对称的安装槽(2)、垂直于中心孔(1)的下支撑面(3)、同轴于中心孔(1)向下的凸轴(4)；
第三步，以上述中心孔(1)、安装槽(2)、下支撑面(3)、凸轴(4)为定位基准将第二部加工后的叶轮毛坯通过定位工装安装固定于数控加工中心的工作台(A)上并由数控加工中心加工叶轮的叶片(5)部分；
第三步中通过数控加工中心加工叶片(5)时，刀柄(B)沿叶片(5)长度方向伸出，利用球形刀环绕叶片(5)从远轮毂(6)方向端往轮毂(6)方向端渐进，从厚到薄逐层切削；
所述球形刀规格为φ10R5，吃刀深度0.3mm；
所述定位工装包括用于安装固定于数控加工中心的工作台(A)的支撑座(7)，所述支撑座(7)具有垂直于工作台(A)的抬高支轴(8)，所述抬高支轴(8)顶部为支撑下支撑面(3)的支撑端面(9)，从支撑端面(9)向下设置有用于定位凸轴(4)的插孔(10)，所述凸轴(4)插入插孔(10)，设置定位块(11)，所述定位块(11)具有压板部(12)和垂直于压板部(12)向下延伸的定位轴(13)，所述定位轴(13)插入中心孔(1)中，所述压板部(12)的下侧压贴轮毂(6)上端，所述压板部(12)上设置有向下延伸的定位销(14)，所述定位销(14)位于插入到安装槽(2)中并使轮廓同时相切于安装槽(2)的两侧壁，所述定位轴(13)下端中间位置设置向下延伸的定位板(15)，并在插孔(10)底部固定设置限位销(16)，所述限位销(16)支撑于定位板(15)的顺时针旋转方向侧，在定位块(11)上穿透设置与定位轴(13)同轴的过孔(17)，所述插孔(10)底部设置与过孔(17)同轴的螺纹孔(18)，设置螺钉(19)穿过过孔(17)与螺纹孔(18)螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的开式叶轮加工工艺，其特征在于，所述定位销(14)的近安装槽(2)底部方向侧设置有避让切口(20)。
3.根据权利要求1所述的开式叶轮加工工艺，其特征在于，还包括辅助安装工具(21)，所述辅助安装工具(21)包括大头(22)，大头(22)上设置有手柄(23)，大头(22)上设置垂直于手柄(23)的转动作用凸部(24)，所述压板部(12)上设置有可以插入转动作用凸部(24)的凹槽(26)。
4.根据权利要求3所述的开式叶轮加工工艺，其特征在于，所述凹槽(26)呈长孔型，所述转动作用凸部(24)截面呈长条形。
5.根据权利要求3所述的开式叶轮加工工艺，其特征在于，所述大头(22)上还设置有用于转动螺钉(19)的扳手装置(25)。
6.根据权利要求5所述的开式叶轮加工工艺，其特征在于，所述扳手装置(25)两个，一个与转动作用凸部(24)相反地垂直于手柄(23)设置，另一个与手柄(23)相反地设置。
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