离心叶轮加工工艺

基于离心泵叶轮的加工工艺相关分析发布时间：2021-03-26T15:17:15.407Z 来源：《电力设备》2020年第32期作者：黎文[导读] 摘要：叶轮是离心泵当中的一项重要组成部件，对其性能和运行质量具有直接影响。

（三联泵业股份有限公司）摘要：叶轮是离心泵当中的一项重要组成部件，对其性能和运行质量具有直接影响。

本文主要针对离心泵叶轮的加工工艺进行分析，对离心泵叶轮的工作原理进行了简单介绍，同时强调了叶轮加工工艺对水泵性能所具有的重要影响，提出了叶轮加工工艺的制定原则和具体制定方法，希望能够为相关工作人员起到一些参考和借鉴，提升离心泵叶轮加工水平。

关键词：离心泵；叶轮；加工工艺一、离心泵叶轮工作原理叶轮在离心泵设备当中是十分重要的一项部件，具体包括前后盖板和中间叶片等组成部分。

在原动机驱动水泵进行运转后，叶轮将会产生快速旋转，通过其叶片从而强迫液体发生旋转。

而液体在具体旋转过程中由于受到惯性作用，进而使其能够向着叶轮外缘进行流动，而叶轮则可以通过吸入室有效将液体吸进。

在此过程当中，叶轮中的液体可以围绕叶片流动，因此其将会给予叶片一升力，同时叶片也会想液体作用于一个与其升力大小相同但方向相反的力，进而使得液体能够获得能量从叶轮当中流出。

叶轮设计和加工质量与离心泵性能和运行质量具有密切联系，而叶轮主要材质具体包括铸铁、铝合金、铸钢以及黄铜等，对于有色合金叶轮的离心泵，主要在油类介质输送中进行使用，其叶轮具体通过熔模精密铸造而成。

对于工程类塑料叶轮则需要对合适的注塑模具进行使用，从而对叶轮注塑成型。

对于不锈钢叶轮而言，其盖板和叶片主要对不锈钢板进行使用，并经过下料、冲压以及拉伸等工艺进行制作，最后再通过具体的焊接使其各部件能够焊合成一个整体。

在叶轮焊接工作当中，主要采用的焊接方法包括三种类型，分别是电容储能焊、电阻焊以及氢弧焊。

二、叶轮加工工艺的制定原则由于叶轮加工工艺对于离心泵性能具有直接影响，因此相关设计人员需要按照具体原则合理设计叶轮加工工艺。

第九章叶片的加工方法9.1 叶片的工艺特点叶片是透平机械的“心脏”，是透平机械中极为主要的零件。

透平是一种旋转式的流体动力机械，它直接起着将蒸汽或燃气的热能转变为机械能的作用。

叶片一般都处在高温，高压和腐蚀的介质下工作。

动叶片还以很高的速度转动。

在大型汽轮机中，叶片顶端的线速度已超过600 ｍ/ｓ，因此叶片还要承受很大的离心应力。

叶片不仅数量多，而且形状复杂，加工要求严格；叶片的加工工作量很大，约占汽轮机、燃气轮机总加工量的四分之一到三分之一。

叶片的加工质量直接影响到机组的运行效率和可靠行，而叶片的质量和寿命与叶片的加工方式有着密切的关系。

所以，叶片的加工方式对透平机械的工作质量及生产经济性有很大的影响。

这就是国内外透平机械行业为什么重视研究叶片加工的原因。

随着科学技术的发展，叶片的加工手段也是日新月异，先进的加工技术正在广泛采用。

叶片的主要特点是：材料中含有昂贵的高温合金元素；加工性能较差；结构复杂；精度和表面质量要求高；品种和数量都很多。

这就决定了叶片加工生产的发展方向是：组织专业化生产，采用少、无切削的先进的毛坯制造工艺，以提高产品质量，节约耐高温材料；采用自动化和半自动化的高效机床，组织流水生产的自动生产线，逐步采用数控和计算机技术加工。

叶片的种类繁多，但各类叶片均主要由两个主要部分组成，即汽道部分和装配面部分组成如图9.1。

因此叶片的加工也分为装配面的加工和汽道部分的加工。

装配面部分又叫叶根部分，它使叶片安全可靠地、准确合理地固定在叶轮上，以保证汽道部分的正常工作。

因此装配部分的结构和精度需按汽道部分的作用、尺寸、精度要求以及所受应力的性质和大小而定。

由于各类叶片汽道部分的作用、尺寸、形式和工作各不相同，所以装配部分的结构种类也很多。

有时由于密封、调频、减振和受力的要求，叶片往往还带有叶冠（或称围带）和拉筋（或称减震凸台）。

叶冠和拉筋也可归为装配面部分。

汽道部分又叫型线部分，它形成工作气流的通道，完成叶片应起的作用，因此汽道部分加工质量的好坏直接影响到机组的效率。

离心叶轮加工工艺一、主要材料及加工工艺：1，前盘：材料：LY12，数量：1件，1.1，切割成形，尺寸精度不到可车加工到位；1.2, 钻孔：专用分度盘钻孔；2，叶片：材料：LY12,数量：根据要求制作n件，2.1，剪板长料：一般长度为1000，宽度为：展开宽度＋3；2.2落料：落料模冲切成条形；2.3成形：成形模冲制成形；2.4钻孔：钻模钻孔；3，后盘：材料：LY12，数量：1件，3.1，切割成形，内外圆车加工到位，3.2，钻孔：专用分度盘钻孔；4，轮毂：组合件：轮毂本体、法兰焊接后加工：4.1轮毂本体：材料Q235，4.1.1下料：棒料：（ФE＋5）×（L＋5）；4.1.2粗车：光出端面基准及外圆ФE；4.2法兰：4.2.1下料：气割板料按δ（L2+10）×ФD×ФE；4.2.2车加工：法兰内圆车倒角C4-C5；4.3焊接：组对按图示L1定位法兰焊接点，先点焊，再满环焊；4.4车加工：4.4.1以一端端面为基准，夹本体外圆，车内圆，另一端端面，R,一端法兰平面；4.4.2反身，车另一法兰平面，R,端面；4.5划线、钻孔、攻丝完成；4.6刨键槽；4.7外协镀锌；二、装配：2.1前盘、后盘及叶片铆接：用LY12铝铆钉铆接，铆钉铆接后头部应规整、光滑，不允许有裂纹、歪斜、未铆紧及明显的铆痕缺陷；2.2铆接件与轮毂铆接；三、试验：具体按试验大纲进行3.1静、动平衡试验；3.2超速试验；附：DN－20双进风叶轮加工工艺：一、主要材料及加工工艺：1，前盘：材料：LY12，数量：2件，1.1，切割成形，尺寸精度不到可车加工到位；1.2, 钻孔：专用分度盘钻孔；2，叶片：材料：LY12,数量：根据要求制作n件，2.1，剪板长料：一般长度为1000，宽度为：展开宽度＋3；2.2落料：落料模冲切成条形；2.3成形：成形模冲制成形；2.4钻孔：钻模钻孔；3，后盘：材料：LY12，数量：1件，3.1，切割成形，内外圆车加工到位，3.2，钻孔：专用分度盘钻孔；3.3,冲孔：专用冲模冲叶片定位嵌孔；4，轮毂：组合件：轮毂本体、法兰焊接后加工：4.1轮毂本体：材料Q235，4.1.1下料：棒料：（ФE＋5）×（L＋5）；4.1.2粗车：光出端面基准及外圆ФE；4.2法兰：4.2.1下料：气割板料按δ（L2+10）×ФD×ФE；4.2.2车加工：法兰内圆车倒角C4-C5；4.3焊接：组对按图示L1定位法兰焊接点，先点焊，再满环焊；4.4车加工：4.4.1以一端端面为基准，夹本体外圆，车内圆，另一端端面，R,一端法兰平面；4.4.2反身，车另一法兰平面，R,端面；4.5划线、钻孔、攻丝完成；4.6刨键槽；4.7外协镀锌；四、装配：2.1二前盘及叶片铆接：用LY12铝铆钉铆接，铆钉铆接后头部应规整、光滑，不允许有裂纹、歪斜、未铆紧及明显的铆痕缺陷；2.2叶片纵向中心处划后盘固定位置；2.3后盘与轮毂对位铆接；2.4按叶片中心位置安装后盘和轮毂；2.5叶片和后盘焊接牢固；五、试验：具体按试验大纲进行3.1静、动平衡试验；3.2超速试验；。

叶轮打磨工具、打磨工艺方法及注意要点培训打磨操作特点：操作工纯手工操作，操作性强，对操作工责任心要求强，没有特定的检验量具。

图一一、打磨原则：1、连续性；2、避免杂乱无章；3、具有规则性。

打磨时尽量遵循先局部，再整体；叶片厚度尽量打磨一致。

二、打磨流程（步骤）：第一步、先打磨叶片跟盖板相交的R圆角（打磨圆角时用力方向向盖板侧用力）；第二步、顺着流体流向打磨（触白,有缺陷进行焊补好再进行下道工序）；第三步、垂直流体流向方向（与前道打磨纹路垂直）。

要遵循打磨原则如右（图一）所示。

抛光：在粗精打磨完成后进行抛光，首先使用24#抛光片进行粗抛光；再使用40#进行半精抛光；然后用60#～80#半精抛光；最后使用100#～120#进行最后精抛光。

如果想要效果好些使用橡胶最后一次抛光。

抛光纹路跟前道打磨纹路一样。

三、打磨设备：①角向砂轮机：接触面积大、对空间大的地方效率高，平整度、光洁度容易达到。

②轴向砂轮机：对圆角部、狭小空间，角向砂轮不容易操作的地方，使用方便。

③角度砂轮机：角度砂轮有——90°角砂轮、120°角砂轮。

一般用于轴向砂轮不方便的地方。

④“笔型砂轮机”：在应对小叶轮时，细小部位不方便操作的地方。

⑤软轴砂轮机：小叶轮打磨时，一般细小轴向砂轮机够不着的地方，砂轮轴可以任意弯曲的特点。

性价比比较高的产品有：一般推荐巨无霸打磨机，卢卡斯磨料。

相对来说性价比比较高，售后服务、易损件的修理可以。

四、打磨几个误区：叶轮①、去除明显高的铸造飞边，高的削平。

打磨时只是去除叶轮表面黑皮就行了，而且有时只是去掉高的地方黑皮。

②、不考虑叶轮的流道、叶型等问题。

图二③、不注重叶片流道圆角筋肋与流道光滑过渡，如（图二）所示。

④、不知道叶轮打磨的重点部位——出水口、进水口、叶型。

在打磨时应该尽量做到进出水口叶片流道零缺陷。

⑤、对低洼缺陷焊补不到位，补焊时低洼铸造夹杂去除不干净，补焊不牢固，没有跟打磨穿插进行。

离心通风机叶轮的设计方法简述如何设计高效、工艺简单的离心通风机一直是科研人员研究的主要问题，设计高效叶轮叶片是解决这一问题的主要途径。

叶轮是风机的核心气动部件，叶轮内部流诱导风机动的好坏直接决定着整机的性能和效率。

因此国内外学者为了了解叶轮内部的真实流动状况，改进叶轮设计以提高叶轮的性能和效率，作了大量的工作。

为了设计出高效的离心叶轮, 科研工作者们从各种角度来研究气体在叶轮内的流动规律, 寻求最佳的叶轮设计方法。

最早使用的是一元设计方法[1] ，通过大量的统计数据和一定的理论分析，获得离心通风机各个关键截面气动和结构参数的选择规律。

在一元方法使用的初期，可以简单地通过对风机各个关键截面的平均速度计算，确定离心叶轮和蜗壳的关键参数，而且一般叶片型线采用简单的单圆弧成型。

这种方法非常粗糙，设计的风机性能需要设计人员有非常丰富的经验，有时可以获得性能不错的风机，但是，大部分情况下，设计的通风机效率低下。

为了改进，研究人员对叶轮轮盖的子午面型线采用过流断面的概念进行设计[2-3] ，如此设计出来的离心叶轮的轮盖为两段或多段圆弧，这种方法设计的叶轮虽然比前一种一元设计方法效率略有提高，但是该方法设计的风机轮盖加工难度大，成本高，很难用于大型风机和非标风机的生产。

另外一个重要方面就是改进叶片设计，对于二元叶片的改进方法主要为采用等减速方法和等扩张度方法等[4] ，还有采用给定叶轮内相对速度W 沿平均流线m 分布[5] 的方法。

等减速方法从损失的角度考虑，气流相对速度在叶轮流道内的流动过程中以同一速率均匀变化，能减少流动损失，进而提高叶轮效率；等扩张度方法是为了避免局部地区过大的扩张角而提出的方法。

给定的叶轮内相对速度W 沿平均流线m 的分布是柜式风机通过控制相对平均流速沿流线m 的变化规律，通过简单几何关系，就可以得到叶片型线沿半径的分布。

以上方法虽然简单，但也需要比较复杂的数值计算。

随着数值计算以及电子计算机的高速发展，可以采用更加复杂的方法设计离心通风机叶片。

浅析离心压气机叶轮高精度五轴数控加工技术摘要：作为离心压气机最为核心的构件之一，叶轮是一种较为复杂的曲面零件，并且压气机性能受其精度和设计的直接影响。

伴随科技的不断进步，在船舶、机车等方面对叶轮的设计和转速也有了更高的要求。

文章就离心压气机的叶轮五轴数控加工工艺作为出发点，对叶轮的五轴数控加工误差进行了规划，并对加工试验进行了一番探讨，以期为我国离心压气机叶轮的五轴数控加工，提供可供参考的意见和建议。

关键词：离心压气机叶轮五轴数控加工技术1 离心压气机的叶轮五轴数控加工工艺分析1.1 加工顺序1.1.1 粗加工流道：首先，因为流道中间很窄，而出口和进口部位很宽，因此，为提升加工的效率，在粗加工时可将流道分为三段，并在宽处和窄处分别使用直径较大和较小的刀。

其次，因为流道深度很大，所以在铣削时要分若干层来进行，并且对每层切削的深度进行控制。

1.1.2 精加工叶片曲面：为使加工质量得到保证，一定要对刀具切削特点加以考虑，加工时采用顺铣方式。

1.1.3 精加工轮毂曲面：从入口进刀，按照由下至上的形式把流道按照流线方向进行加工。

根据图纸要求将轨迹之间的最大残留高度的最大轨迹数得出。

1.2 加工方式及其刀具1.2.1 加工方式。

对叶轮不同曲面采用不同加工形式，对直纹面叶片使用侧铣加工，对轮毂曲面使用端铣加工。

1.2.2 加工刀具。

在进行叶轮数控加工时可采用多种刀具，运用较多的则为圆锥球头铣刀、圆环面立铣刀、圆柱平底立铣刀、圆柱球头铣刀，为使加工效率得到提升，也可使用一些特殊的铣刀对其加工。

与此同时，根据被加工叶轮材料的不同，需使用不同的刀片材料，通常情况下这些刀片材料由硬质合金、高速钢等材料制造而来。

除此之外，对刀具参数进行合理选择也非常重要。

为使加工效率以及刀具刚度得到提升，可按照叶片流道大小的不同尽可能选取直径大的粗加工铣刀。

为使加工精度和刀具刚度得到提升，在对流道与叶片进行精加工时，可采取直径相对小的球头锥度立铣刀。

离心式压缩机叶轮类型叶轮又称工作轮，是压缩机转子上最主要的部件。

叶轮随主轴高速旋转，对气体做功。

气体在叶轮叶片的作用下，跟着叶轮做高速旋转，受旋转离心力的作用以及叶轮内的扩压流动，在流出叶轮时，气体的压力、速度和温度都得到提高。

1、按结构形式分按结构形式叶轮分为开式、半开式和闭式三种，后两种叶轮在压缩机中应用比较广泛。

开式叶轮（图1）结构最简单,仅由轮毂和径向叶片组成。

在叶轮上，叶片槽道两个侧面都是敞着的，气体通道是由叶片槽道和与叶轮前后有一定间隙的机壳内壁形成的。

这种通道对气体流动不利，气体流动损失很大，此外，在叶轮和机壳之间引起的摩擦鼓风损失也最大，故这种叶轮的效率最低，在压缩机中很少被采用。

图1开式叶轮半开式叶轮（图2）和开式叶轮不同，叶片槽道一侧被轮盘封闭，另一侧敞开，改善了气体通道，减少了流动损失，提高了效率。

但是，由于叶轮侧面间隙很大，有一部分气体从叶轮出口倒流回进口，内泄漏损失大。

止匕外，叶片两边存在压力差，使气体通过叶片顶部从一个槽道潜流向另一个槽道，因而这种叶轮的效率仍不高，比闭式叶轮低。

但是由于这种叶轮不设轮盖，理论分析和试验表明，叶轮轮盖内孔应力往往最大，常成为提高叶轮圆周速度的限制，因而半开式叶轮允许圆周速度高，单级压比大，常常成为单级增压器的主要叶轮形式。

闭式叶轮（图3）由轮盘、叶片和轮盖组成。

这种叶轮对气体流动有利。

轮盖上装有气体密封，减少了内泄漏损失。

叶片槽道间潜流引起的损失也不存在，因此效率比前两种叶轮都高。

另外，叶轮和机壳侧面间隙也不像半开式叶轮那样要求严格，可以适当放大，使检修时拆装方便。

这种叶轮在制造上虽较前两种复杂，但具有效率高和其他优点，故在压缩机中得到广泛应用。

图3闭式叶轮2、按叶片弯曲形式分根据叶片弯曲形式不同，叶轮常分为前弯（β2A>90°）,后弯（β2A<90°）和径向（β2A=90°）型三种。

前弯型叶轮由于效率低,在压缩机中不采用，仅在通风机上采用。

精心整理离心通风机叶轮工艺规程
1、备料：备齐叶轮的所有零部件，外购件和标准件，检查材料、旋向是否正确。

2、定位后盘：将后盘固定于平台上；
3、点叶片：将叶片按重量选配，对称放置，找正垂直度，确定旋向正确后点
1、检验：检验叶轮尺寸符合要求；
12、标识：在轮毂上进行标识。

13、平衡：叶轮动平衡校正轮盘轮盖外圆分别为左右校正平面
,平衡配重在同一平面不得超过两块，相对相位差不得大于90%%d，平衡配重块外边缘与叶轮校正平面外边缘距离为10mm。

配重块厚度不得大于被焊盘厚度，外形整洁，材质与母材相同。

14、检验：跟踪检验平衡过程，叶轮平衡达到要求精度要求。

15、叶轮的超速试验（可以在整机检验时进行）。

16、表面喷涂：清除风机上的油污，多肉、毛刺、锈蚀，按要求进行表面
3、成形：按图纸要求弯曲成形，注意叶轮旋向。

4、检验：检验叶片形线与样板误差<1m m。

题目：叶轮机械加工工艺规程设计学生姓名_____________________________ 学院_____________________________ 专业_____________________________ 学号_____________________________ 指导教师_____________________________1、零件的图纸分析 (1)1.1. 零件的图纸分析 (1)1.2. 零件加工工艺分析 (1)2、叶轮零件机械加工工艺设计 (3)2.1. 毛坯制造形式的确定 (3)2.2. 定位基准的的选择 (3)2.3. 零件加工表面的处理方法 (4)2.4. 零件的工序过程设计 (4)2.5. 工艺装备的选择 (5)2.5.1.加工设备的选择 (5)2.5.2.具的选择 (6)2.5.3.夹具的选择 (6)2.6. 加工切削用量及工时定额计算 (7)2.6.1.车右端外圆成型加工参数及工时定额计算 (7)2.6.2.车左端外圆成型加工参数及工时定额计算 (9)2.6.3.铳6mm键槽加工参数及工时定额计算 (11)2.6.4.钻5— 05孔加工参数及工时定额计算 (12)2.6.5.钻攻5—M5孔加工参数及工时定额计算 (13)结束语 (16)致谢 (17)1、零件的图纸分析1.1 ,零件的图纸分析X/OW8 -BSWH百此次设计的叶轮零件的可加工性是非常好的。

2、叶轮零件机械加工工艺设计2.1. 毛坯制造形式的确定机械加工毛坯的毛坯从毛坯的制造工艺上分类主要有铸造件、型材、铸件、焊接件等类型。

此次设计的叶轮零件的机械结构是非常复杂的，在设计的过程中我们采用了铸造的方法来获得零件的毛坯。

在设计的零件的加工毛坯的时候主要是对零件的加工面进行加工量的预留。

在设计的过程中，较大的孔与面对加工面留取2-3mm加工预留，零件的底面，顶面的等等加工表面。

对于零件图纸中存在的较小的孔在设计的时候不采用预留加工毛坯的方法，因为较小的孔在铸造的时候难以铸造成型，比如“5孔；M5孔等加工表面，这类孔在铸造时候直接采用实心铸造，后续通过机械加工来获得这些孔。