CN114192813A

CN114192813A - 一种离心泵叶轮的制造工艺

Info

Publication number: CN114192813A
Application number: CN202111441972.0A
Authority: CN
Inventors: 高峰
Original assignee: Taicang Kai Fu Shi Machine Co ltd
Current assignee: Taicang Kai Fu Shi Machine Co ltd
Priority date: 2021-11-30
Filing date: 2021-11-30
Publication date: 2022-03-18

Abstract

一种离心泵叶轮的制造工艺，包括：利用浇筑系统浇筑出叶轮毛坯铸件；对浇筑出的叶轮毛坯铸件进行车床加工以得到成品叶轮，包括：以圆盘件底部为基准面、轮盘外壁为夹紧面，对第一轴孔顶端的孔沿进行加工；以第一轴孔顶端的孔沿为基准面、第一轴孔底端为夹紧面，对圆盘件与轮盘内壁进行加工；以圆盘件底部为基准面、圆盘件内壁为夹紧面，对第一轴孔顶端的孔沿、内壁及外缘进行加工；以第一轴孔顶端的孔沿为基准面、轮盘侧壁以及与轮盘侧壁位于同一平面上的叶片外端面为夹紧面，对轮盘内壁、圆盘件以及第二轴孔进行加工。能够在制造出强度、耐磨性、疲劳强度以及使用寿命更加优越的叶轮的基础上进一步提升了叶轮的加工效率，适应大批量加工生产。

Description

一种离心泵叶轮的制造工艺

技术领域

本发明涉及离心泵领域，特别涉及一种离心泵叶轮的制造工艺。

背景技术

叶轮是离心泵的主要零件，用于对泵内液体作功。叶轮在泵体内由泵轴的带动下高速旋转，使流过离心泵的液体获得能量。也就是说通过叶轮的高速旋转把机械能传给液体，使液体才能获得很高的动压能。离心泵的性能与叶轮设计和制造的好坏密切相关。

目前叶轮主要采用铸造工艺进行制造，其优点体现在经济性，且铸件的尺寸与质量几乎不受限制，可以制作尺寸与质量范围较广的叶轮铸件；其存在的缺陷在于：1）生产工序繁多、工艺过程较难控制、铸件易产生缺陷；2）铸件的尺寸均一性差，尺寸精度低；3）工作环境差，温度高、粉尘多，劳动强度大；4）制造出的叶轮在强度、耐磨性、疲劳强度、使用寿命等关键服役性能上较差。

其中一种新型叶轮制造方式为3D打印工艺，该制造工艺能够较好的保证产品与设计的一致性，加工效率高，但生产成本高，难以形成规模化制造。

另外一种制造方式是采用CNC（数控机床）进行制造，采用CNC加工叶轮的有点体现在：1）精度高，具有稳定的加工质量；2）可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；3）加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；4）机床自动化程度高，可以减轻劳动强度；但是其优点被限制在小批量生产叶轮的基础上，机床加工的特性使其难以进行大批量的高效生产。

因此，开发一种能够快速高效制造叶轮的复合制造工艺，成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

发明目的：为了克服背景技术中存在的缺点，本发明实施例提供了一种离心泵叶轮的制造工艺，能够有效解决上述背景技术中涉及的问题。

技术方案：

一种离心泵叶轮的制造工艺，包括以下步骤：A）利用浇筑系统浇筑出叶轮毛坯铸件；B）对浇筑出的叶轮毛坯铸件进行车床加工以得到成品叶轮，包括以下加工步骤：B1）以圆盘件底部为基准面、轮盘外壁为夹紧面，对第一轴孔顶端的孔沿进行加工；B2）以第一轴孔顶端的孔沿为基准面、第一轴孔底端为夹紧面，对圆盘件与轮盘内壁进行加工；B3）以圆盘件底部为基准面、圆盘件内壁为夹紧面，对第一轴孔顶端的孔沿、内壁以及外缘进行加工；B4）以第一轴孔顶端的孔沿为基准面、轮盘侧壁以及与轮盘侧壁位于同一平面上的叶片外端面为夹紧面，对轮盘内壁、圆盘件以及第二轴孔进行加工；其中，在B4）的加工步骤中，圆盘件被切除，凸环被车出。

作为本发明的一种优选方式，步骤B）还包括步骤：B5）以凸环以及叶片内端面为基准面、轮盘外壁为夹紧面，对叶片顶端进行加工。

作为本发明的一种优选方式，圆盘件是在步骤A）中被浇筑系统浇筑出，其以第二轴孔为圆心设置在叶轮毛坯铸件的轮盘内壁上，作为步骤B3）分中基准使用；步骤B3）中还包括对圆盘件内壁进行分中。

作为本发明的一种优选方式，分中的工具为分中棒。

本发明实现以下有益效果：

1、本实施例先通过浇筑系统浇筑出叶轮毛坯铸件1，再将浇筑出的叶轮毛坯铸件1置入DMG Machining Center以及North Okuma CNC Lathe-LBR-370-e车床上进行进一步的加工，并通过上述B1~B5）的加工步骤，能够在制造出强度、耐磨性、疲劳强度以及使用寿命更加优越的叶轮的基础上进一步提升了叶轮的加工效率，缩短叶轮在车床上的加工时间，适应大批量加工生产；2、通过修改模具以在叶轮毛坯铸件1上增加了圆盘件3，使在进行B2）的加工步骤时，利用该圆盘件3进行分中的基准更加准确，加工出的工件精度更高。

附图说明

图1为本发明实施例提供的叶轮毛坯铸件的底部示意图；

图2为本发明实施例提供的成品叶轮的底部示意图；

图3为本发明实施例提供的叶轮毛坯铸件的顶部示意图；

图4为本发明实施例提供的成品叶轮的顶部示意图；

图5为本发明提供的一种离心泵叶轮的制造工艺的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其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。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。

参考图1~5所示，一种离心泵叶轮的制造工艺，包括以下步骤：

A）利用浇筑系统浇筑出叶轮毛坯铸件1。

此步骤可采用常规的浇筑工艺来制作叶轮毛坯铸件1，例如模具外型采用树脂砂工艺、芯子采用覆膜砂组芯工艺、浇注采用平做立浇工艺；其中树脂砂具体可采用碱性酚醛树脂砂，其发热量低、热塑性强，起模容易控制；采用平做立式浇筑工艺有利于排除型腔内的空气和树脂砂析出的气体，有利于消除特殊叶轮的气孔类缺陷。由于此类工艺属于较为常规的叶轮浇筑制造工艺，在本实施例中对其详细的工艺流程就不过多描述。

构成与现有技术的区别以及工艺优越性在于，本实施例中，在步骤A）之后，进入步骤B）对浇筑出的叶轮毛坯铸件1进行车床加工以得到成品叶轮2。

其中，步骤B）包括以下加工步骤：B1）以圆盘件底部3-1为基准面、轮盘外壁4-1为夹紧面，对第一轴孔顶端的孔沿5-1进行加工；B2）以第一轴孔顶端的孔沿5-1为基准面、第一轴孔底端6为夹紧面，对圆盘件3与轮盘内壁4-3进行加工；B3）以圆盘件底部3-1为基准面、圆盘件内壁3-2为夹紧面，对第一轴孔顶端的孔沿5-1、内壁5-2以及外缘5-3进行加工；B4）以第一轴孔顶端的孔沿5-1为基准面、轮盘侧壁4-2以及与轮盘侧壁4-2位于同一平面上的叶片外端面7-1为夹紧面，对轮盘内壁4-3、圆盘件3以及第二轴孔8进行加工；B5）以凸环9以及叶片内端面7-2为基准面、轮盘外壁4-1为夹紧面，对叶片顶端7-3进行加工。

其中，在B4）的加工步骤中，圆盘件3被切除，凸环9被车出。

其中，步骤B1)、B2）以及B5)中所使用到的加工设备是DMG Machining Center（德玛吉加工中心），步骤B3）与B4）所使用到的加工设备是North Okuma CNC Lathe-LBR-370-e（大隈数控车床）。

其中，第一轴孔与第二轴孔相通且轴心相同，其共同构成了叶片的轴孔，用于供驱动轴穿过以固定；B2）中的加工步骤为粗加工，从而快速去处毛坯余量，其它加工步骤为精加工以获得更佳的工件表面质量。

本实施例先通过浇筑系统浇筑出叶轮毛坯铸件1，再将浇筑出的叶轮毛坯铸件1置入DMG Machining Center以及North Okuma CNC Lathe-LBR-370-e车床上进行进一步的加工，并通过上述B1~B5）的加工步骤，能够在制造出强度、耐磨性、疲劳强度以及使用寿命更加优越的叶轮的基础上还进一步提升了叶轮的加工效率，缩短了叶轮在车床上的加工时间，适应大批量加工生产。

其中圆盘件3是在步骤A）中被浇筑系统浇筑出，其以第二轴孔8为圆心设置在叶轮毛坯铸件1的轮盘内壁4-3上，作为步骤B3）分中基准使用；步骤B3）中还包括对圆盘件内壁4-3进行分中。分中的工具为分中棒。

在此之前的车床加工工艺中，在进行B2）的加工步骤时，用第二轴孔8进行分中导致加工位置不准确，为此作为改进工艺，本实施例在叶轮毛坯铸件1的轮盘内壁4-3上增加了圆盘件3，即需要对浇筑工艺中用到的模具进行修改，即修改为使其浇筑出的叶轮毛坯铸件1增加了该圆盘件3，经过实验，发现在进行B2）的加工步骤时，利用该圆盘件3进行分中（例如通过控制分中棒的测量触碰头触碰圆盘件3周壁进行分中）的分中基准更加准确，加工出的工件精度更高。

需要说明的是，增加的圆盘件3用于分中，并不作为最终的成品叶轮2的结构，在本实施例中的B4）加工步骤中，圆盘件3被切除。

这里需要说明的是，在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的是让熟悉该技术领域的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此来限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作出的等同变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

上述所提及的附图中：

叶轮毛坯铸件 1；

成品叶轮 2；

圆盘件 3、圆盘件底部 3-1、圆盘件内壁 3-2；

轮盘外壁 4-1、轮盘侧壁 4-2、轮盘内壁 4-3；

第一轴孔顶端的孔沿 5-1、第一轴孔顶端的内壁 5-2、第一轴孔顶端的外缘 5-3；

第一轴孔底端 6；

叶片外端面 7-1、叶片内端面 7-2、叶片顶端7-3；

第二轴孔 8 ；

凸环 9。

Claims

1.一种离心泵叶轮的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A）利用浇筑系统浇筑出叶轮毛坯铸件（1）；

B）对浇筑出的叶轮毛坯铸件（1）进行车床加工以得到成品叶轮（2），包括以下加工步骤：

B1）以圆盘件底部（3-1）为基准面、轮盘外壁（4-1）为夹紧面，对第一轴孔顶端的孔沿（5-1）进行加工；B2）以第一轴孔顶端的孔沿（5-1）为基准面、第一轴孔底端（6）为夹紧面，对圆盘件（3）与轮盘内壁（4-3）进行加工；B3）以圆盘件底部（3-1）为基准面、圆盘件内壁（3-2）为夹紧面，对第一轴孔顶端的孔沿（5-1）、内壁（5-2）以及外缘（5-3）进行加工；B4）以第一轴孔顶端的孔沿（5-1）为基准面、轮盘侧壁（4-2）以及与轮盘侧壁（4-2）位于同一平面上的叶片外端面（7-1）为夹紧面，对轮盘内壁（4-3）、圆盘件（3）以及第二轴孔（8）进行加工；

其中，在B4）的加工步骤中，圆盘件（3）被切除，凸环（9）被车出。

2.根据权利要求1所述的一种离心泵叶轮的制造工艺，其特征在于，步骤B）还包括步骤：B5）以凸环（9）以及叶片内端面（7-2）为基准面、轮盘外壁（4-1）为夹紧面，对叶片顶端（7-3）进行加工。

3.根据权利要求1所述的一种离心泵叶轮的制造工艺，其特征在于，圆盘件是在步骤A）中被浇筑系统浇筑出，其以第二轴孔（8）为圆心设置在叶轮毛坯铸件（1）的轮盘内壁（4-3）上，作为步骤B3）分中基准使用；步骤B3）中还包括对圆盘件内壁（4-3）进行分中。

4.根据权利要求3所述的一种离心泵叶轮的制造工艺，其特征在于，分中的工具为分中棒。