子午加速軸流式通風(fēng)機動葉片壓型工藝

信息來源：發(fā)布時間：2020-08-10閱讀：335

摘要:介紹了子午加速軸流式通風(fēng)機動葉片制作方法，重點闡述了模具制作、組焊及壓型工藝。應(yīng)用該方法制作的動葉片完全滿足設(shè)計要求，比傳統(tǒng)的制作方法降低了制作成本，縮短了制作周期。

關(guān)鍵詞：子午加速軸流式通風(fēng)機；動葉片；壓型

1 概述

靜葉可調(diào)子午加速軸流式通風(fēng)機葉輪上的葉片（稱之為動葉片）為扭曲變截面結(jié)構(gòu)（見圖1）。傳統(tǒng)的制作方法：按動葉片各截面型線及其相對角度鑄造上、下壓模毛坯，然后修磨壓模型面，使型面各截面符合檢查樣板要求，并使各截面間圓滑過渡，最后壓制動葉片成型。經(jīng)過分析研究，確定利用鋼板拼裝的方法制作壓型模具。從而設(shè)計出鋼板拼裝式壓型模具，經(jīng)實際應(yīng)用證明：采用該方法制作的模具，結(jié)構(gòu)簡單，制作方便、快捷。壓制的動葉片完全符合設(shè)計要求，比傳統(tǒng)的用鑄造方法制作壓型模具，然后進(jìn)行壓制成型的方法，降低2 壓型、組焊工藝方案

（1）設(shè)備選用：根據(jù)我廠設(shè)備狀況，決定采用現(xiàn)有的315t四柱壓力機進(jìn)行熱壓成型。

（2）壓型工藝分析：①由于該葉片為扭曲變截面結(jié)構(gòu)，材質(zhì) 16MnR。采用冷壓成型回彈較大不易控制，因此決定采用熱壓成型工藝，模具設(shè)計時型線不留回彈量；②為使動葉片毛坯在壓型時受力均勻且便于定位，決定將動葉片中間截面的型線基準(zhǔn)點作為最終受力點，施力的方向垂直于中間截面型線兩點的連線。因此設(shè)計壓模時，將動葉片扭曲軸線處于水平位置，并以其為軸心整體旋轉(zhuǎn)一定角度，以保證壓型時的施力方向和最終施力點；③為防止動葉片在壓型過程中移位，確定以動葉片扭曲軸線和外邊沿作為壓型的初始和最終定位基準(zhǔn)；④為保證模具各截面的圓滑過渡，確定在上、下壓模與壓型動葉片之間加一定厚度的過渡墊板。

（3）模具制作分析：①依據(jù)壓型工藝分析，繪制旋轉(zhuǎn)后的動葉片截面型線。計算上、下壓模型線的間距(動葉片截面厚度+上、下壓模過渡墊板厚度)以及各截面間的軸向距離，制成上、下壓模的型面筋板和徑向定位支板。型面筋板與徑向定位支板的對應(yīng)位置開組裝定位槽。組裝模具時，將型面筋板與徑向定位支板插裝成一體，然后焊接于各自的平板上，制成上、下壓模；② 壓型工藝分析中確定以動葉片扭曲軸線和外邊沿作為初始和最終定位基準(zhǔn)，因此在下壓模扭曲軸線的兩端（動葉片外邊側(cè)和輪轂焊接側(cè)）位置設(shè)計定位裝置。動葉片外邊沿可利用下壓模扭曲軸線兩側(cè)的徑向支板形成的自然槽口進(jìn)行定位。輪轂焊接側(cè)設(shè)計了一套定位鉸鏈進(jìn)行定位；③在動葉片毛坯的扭曲軸線位置上留出相應(yīng)的定位臺階。壓型定位時將動葉片的定位臺階插入下壓模外側(cè)定位槽內(nèi)并使動葉片外邊緊靠定位板；同時將輪轂焊接側(cè)定位鉸鏈立起，使動葉片定位臺階裝入鉸鏈定位槽內(nèi)進(jìn)行定位。壓型完成后將定位鉸鏈支板提起并轉(zhuǎn)至低于下壓模型面的位置取出葉片；④為便于上、下壓模間的裝配找正，在上壓?；鶞?zhǔn)線位置設(shè)計定位徑向支板，定位徑向支板厚度以及位置與下壓模定位槽的寬度和位置相對應(yīng)。合模時將上壓模定位支板裝入下壓模兩端定位槽內(nèi)，并使兩端對齊即可；⑤首件動葉片壓型時將上、下壓模的過渡墊板墊于上、下壓模與動葉片之間，壓型到位后，將過渡墊板分別焊接于上、下壓模型面筋板，壓型示意圖見圖2。

（4）動葉片與輪轂的組焊以及壓型質(zhì)量的檢驗：動葉片與輪轂組焊時必須保證其安裝角度。因此設(shè)計了動葉片組焊定位胎具（見圖3），以保證動葉片的安裝角度，同時對動葉片的壓型質(zhì)量進(jìn)行檢驗。組焊定位胎具由前、后兩個型面筋板和底板以及徑向外沿定位板組焊而成。前、后兩型面筋板可以保證動葉片組焊時的安裝角度，同時起到檢驗動葉片型面的壓型質(zhì)量的作用。底板則用于焊接兩型面筋板，以保證其相對于輪轂的徑向位置。徑向外沿定位支板則設(shè)計在動葉片基準(zhǔn)線位置，其徑向尺寸：葉輪半徑+動葉片加工余量+定位臺階長度尺寸。徑向定位板的作用是確定動葉片相對于胎具的徑向位置。兩型面筋板的位置應(yīng)選取在靠近輪轂出口處和葉輪外圓處，以利于動葉片的組焊穩(wěn)固，其型線為動葉片對應(yīng)截面的工作面型線，兩型面筋板的型線基準(zhǔn)點的連線與動葉片安裝基準(zhǔn)線重合。

（5）組焊后的加工：由于子午加速軸流式通風(fēng)機對葉輪和葉輪外殼之間的徑向間隙有嚴(yán)格的尺寸要求，因此葉輪在組裝焊接完成后，其外徑要進(jìn)行最終車加工。所以動葉片外邊沿必須留有足夠的加工余量。

3 動葉片毛坯以及上、下壓模墊板的設(shè)計

（1）按動葉片中性層型面進(jìn)行展開，以扭轉(zhuǎn)軸線為基準(zhǔn)向兩側(cè)展開，找出各截面型線的展開點，連接各點并圓滑，繪制出動葉片毛坯的側(cè)邊線。

（2）動葉片輪轂焊接側(cè)實為動葉片與輪轂的相貫線，按照投影關(guān)系繪出相貫線，以相貫線的展開長及其對應(yīng)點的相對距離，向扭曲軸線兩側(cè)展開，繪制出動葉片輪轂焊接邊的展開線。

（3）將動葉片外邊沿留出足夠的加工余量，并按定位槽的寬度在動葉片扭轉(zhuǎn)基準(zhǔn)線處留出定位臺階。

4）為提高動葉片的自振頻率，將動葉片毛坯設(shè)計成不等厚截面，動葉片毛坯圖見圖4。

（5）上、下壓模墊板毛坯的外形與動葉片毛坯外形相同，只是尺寸略大于動葉片毛坯的外形尺寸。

4 模具設(shè)計

（1）上、下壓模型面筋板型線的設(shè)計：通過壓型工藝的分析，將動葉片扭曲軸線設(shè)置成水平狀態(tài)，并以其為軸心整體旋轉(zhuǎn)一定角度，繪制動葉片各截面中性層型線。計算上、下壓模各截面的間距（即動葉片各截面厚度與上、下壓模過渡墊板的厚度之和）。并以此間距向中性層型線兩側(cè)做等距線，繪制出上、下壓模型面筋板的型線。

（2）上壓模型面筋板的設(shè)計：依據(jù)上壓模各型面筋板的型線確定對應(yīng)型面筋板的高度尺寸和插裝定位槽的位置繪制上壓模各型面筋板圖（見圖5）。上壓模各型面筋板的上邊沿為水平狀態(tài)，兩側(cè)邊垂直于上邊沿。上邊沿設(shè)計有3～4個徑向支板對裝定位槽，其中1個定位槽設(shè)計在型線基準(zhǔn)點位置。

（3）下壓模型面筋板的設(shè)計：依據(jù)下壓模各型面筋板的型線和型線展開長尺寸確定型面筋板長度和高度尺寸以及插裝定位槽位置，繪制出下壓模各型面筋板圖（見圖6）。下壓模型面筋板的下邊沿為水平狀態(tài)，且兩側(cè)邊垂直于下邊沿。下邊沿設(shè)計有4～5徑向支板定位槽。其中2個定位槽的位置設(shè)計在壓模型面基準(zhǔn)線兩側(cè)，其寬度與上模徑向基準(zhǔn)定位支板相對應(yīng)。

（4）上、下壓模設(shè)計：依據(jù)上、下壓模各型面筋板圖及各型面筋板的相對位置，繪制上、下壓模圖紙。詳見圖7、圖8上、下壓模組焊示意圖。

（5）上、下壓模徑向支板的設(shè)計：依據(jù)上、下壓模的組裝圖拆繪徑向支板圖紙（見圖9）。

5 制作工藝

（1）動葉片毛坯的制作：利用CADTOOL-2000繪圖系統(tǒng)，繪制動葉片毛坯圖（見圖4）。按圖編制數(shù)控下料程序，利用數(shù)控切割機進(jìn)行數(shù)控氣割下料制作動葉片壓型毛坯。然后用平面銑床加工出動葉片毛坯的斜面。

（2）模具制作：①利用CADTOOL-2000繪圖系統(tǒng)，繪制各型面筋板圖（見圖5、圖6）、徑向支板圖（見圖9），按圖編制數(shù)控下料程序，利用數(shù)控切割機進(jìn)行數(shù)控氣割下料制作上、下壓模型面筋板和徑向支板，從而保證了上、下壓模各型面筋板的制作精度；②模具的拼裝、制作：依據(jù)上、下壓模圖紙集中各型面筋板和徑向支板，按其對應(yīng)的定位槽進(jìn)行插裝、焊接成一體，并組焊于各自的平板上，制成上、下壓型模。

（3）動葉片的壓型以及上、下壓模墊板的組焊：①將上、下壓模進(jìn)行合模，合模時將上模徑向定位支板裝入下壓模定位槽內(nèi)并使其兩端面平齊，則上、下壓模自然對正。然后將上、下壓模放置在壓力機工作臺上，上壓模通過聯(lián)結(jié)座與壓力機上工作面聯(lián)結(jié)，下壓模則用壓板將其壓固于壓力機工作平臺。開啟壓力機使上壓模起至一定高度，然后將下壓模過渡墊板平置于下壓模工作面，下壓模過渡墊板的定位臺階裝入下壓模兩端定位槽內(nèi)；②將動葉片毛坯加熱至900℃左右，然后裝模。將動葉片裝模后，再將上模過渡墊板放置在動葉片毛坯上，并使其定位臺階裝入下壓模兩端定位槽，進(jìn)行施壓，壓實后將上、下壓模墊板焊接于上、下模； ③ 按上述②的方法進(jìn)行后續(xù)同型號動葉片的壓型，壓型后壓力機要保壓一定時間以防動葉片冷卻時收縮變形影響型線精度，然后卸壓將定位鉸鏈提起并轉(zhuǎn)至低于下壓模型面位置，取出動葉片，動葉片壓型就此完成。

6 應(yīng)用效果分析

使用該方法制作的動葉片，經(jīng)過實踐證明完全符合設(shè)計要求和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。該方法制作的模具制造成本比傳統(tǒng)鑄造方法大大降低，縮短了模具的生產(chǎn)周期，完全具備推廣應(yīng)用的價值。