子午加速軸流式通風(fēng)機(jī)動(dòng)葉片壓型工藝

1、子午加速軸流式通風(fēng)機(jī)動(dòng)葉片壓型工藝 陳金勇 劉中鵬 王誠(chéng)玉 王常偉/山東電力設(shè)備廠(chǎng)摘要:介紹了子午加速軸流式通風(fēng)機(jī)動(dòng)葉片制作方法，重點(diǎn)闡述了模具制作、組焊及壓型工藝。應(yīng)用該方法制作的動(dòng)葉片完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)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(jī)；動(dòng)葉片；壓型 中國(guó)分類(lèi)號(hào)：TH432.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):1006-8155(2008)05-0046-04Profiled Technology for Rotating Blade in Meridionally Accelerated Axial-flow Fan Abstract: This pap

2、er has introduced the method of manufacturing rotating blade in Meridionally accelerated axial-flow fan. The mold making, assembly welding and profiled technology are especially specified. The rotating blade manufactured by this method meets the design requirements completely and the manufacturing c

3、ost is lowered and the manufacturing circle is shortened compared with conventional method. Key words: meridionally accelerated axial-flow fan; rotating blade; profiled 1 概述靜葉可調(diào)子午加速軸流式通風(fēng)機(jī)葉輪上的葉片（稱(chēng)之為動(dòng)葉片）為扭曲變截面結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖1）。傳統(tǒng)的制作方法：按動(dòng)葉片各截面型線(xiàn)及其相對(duì)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(guò)渡，最后壓制動(dòng)葉片成型。經(jīng)過(guò)分析研究，

4、確定利用鋼板拼裝的方法制作壓型模具。從而設(shè)計(jì)出鋼板拼裝式壓型模具，經(jīng)實(shí)際應(yīng)用證明：采用該方法制作的模具，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便、快捷。壓制的動(dòng)葉片完全符合設(shè)計(jì)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(chǎng)設(shè)備狀況，決定采用現(xiàn)有的315t四柱壓力機(jī)進(jìn)行熱壓成型。（2）壓型工藝分析：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(jì)時(shí)型線(xiàn)不留回彈量；為使動(dòng)葉片毛坯在壓型時(shí)受力均勻且便于定位，決定將動(dòng)葉片中間截面的型線(xiàn)基準(zhǔn)點(diǎn)作為最終受力點(diǎn)，施力的方向垂直于中間截面型線(xiàn)兩點(diǎn)的連線(xiàn)。

5、因此設(shè)計(jì)壓模時(shí)，將動(dòng)葉片扭曲軸線(xiàn)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(shí)的施力方向和最終施力點(diǎn)；為防止動(dòng)葉片在壓型過(guò)程中移位，確定以動(dòng)葉片扭曲軸線(xiàn)和外邊沿作為壓型的初始和最終定位基準(zhǔn)；為保證模具各截面的圓滑過(guò)渡，確定在上、下壓模與壓型動(dòng)葉片之間加一定厚度的過(guò)渡墊板。收稿日期：2007-09-06 濟(jì)南市 250022收稿日期：2007-09-06 濟(jì)南市 250022（3）模具制作分析：依據(jù)壓型工藝分析，繪制旋轉(zhuǎn)后的動(dòng)葉片截面型線(xiàn)。計(jì)算上、下壓模型線(xiàn)的間距(動(dòng)葉片截面厚度+上、下壓模過(guò)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

6、支板的對(duì)應(yīng)位置開(kāi)組裝定位槽。組裝模具時(shí)，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； 壓型工藝分析中確定以動(dòng)葉片扭曲軸線(xiàn)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(xiàn)的兩端（動(dòng)葉片外邊側(cè)和輪轂焊接側(cè)）位置設(shè)計(jì)定位裝置。動(dòng)葉片外邊沿可利用下壓模扭曲軸線(xiàn)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(jì)了一套定位鉸鏈進(jìn)行定位；在動(dòng)葉片毛坯的扭曲軸線(xiàn)位置上留出相應(yīng)的定位臺(tái)階。壓型定位時(shí)將動(dòng)葉片的定位臺(tái)階插入下壓模外側(cè)定位槽內(nèi)并使動(dòng)葉片外邊緊靠定位板；同時(shí)將輪轂焊接側(cè)定位鉸鏈立起，使動(dòng)葉片定位臺(tái)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

7、壓模型面的位置取出葉片；為便于上、下壓模間的裝配找正，在上壓?；鶞?zhǔn)線(xiàn)位置設(shè)計(jì)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(duì)應(yīng)。合模時(shí)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(duì)齊即可；首件動(dòng)葉片壓型時(shí)將上、下壓模的過(guò)渡墊板墊于上、下壓模與動(dòng)葉片之間，壓型到位后，將過(guò)渡墊板分別焊接于上、下壓模型面筋板，壓型示意圖見(jiàn)圖2。 （4）動(dòng)葉片與輪轂的組焊以及壓型質(zhì)量的檢驗(yàn)：動(dòng)葉片與輪轂組焊時(shí)必須保證其安裝角度。因此設(shè)計(jì)了動(dòng)葉片組焊定位胎具（見(jiàn)圖3），以保證動(dòng)葉片的安裝角度，同時(shí)對(duì)動(dòng)葉片的壓型質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)。組焊定位胎具由前、后兩個(gè)型面筋板和底板以及徑向外沿定位板組焊而成。前、后

8、兩型面筋板可以保證動(dòng)葉片組焊時(shí)的安裝角度，同時(shí)起到檢驗(yàn)動(dòng)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(duì)于輪轂的徑向位置。徑向外沿定位支板則設(shè)計(jì)在動(dòng)葉片基準(zhǔn)線(xiàn)位置，其徑向尺寸：葉輪半徑+動(dòng)葉片加工余量+定位臺(tái)階長(zhǎng)度尺寸。徑向定位板的作用是確定動(dòng)葉片相對(duì)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(dòng)葉片的組焊穩(wěn)固，其型線(xiàn)為動(dòng)葉片對(duì)應(yīng)截面的工作面型線(xiàn)，兩型面筋板的型線(xiàn)基準(zhǔn)點(diǎn)的連線(xiàn)與動(dòng)葉片安裝基準(zhǔn)線(xiàn)重合。（5）組焊后的加工：由于子午加速軸流式通風(fēng)機(jī)對(duì)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(chē)加工。所以動(dòng)葉

9、片外邊沿必須留有足夠的加工余量。 3 動(dòng)葉片毛坯以及上、下壓模墊板的設(shè)計(jì)（1）按動(dòng)葉片中性層型面進(jìn)行展開(kāi)，以扭轉(zhuǎn)軸線(xiàn)為基準(zhǔn)向兩側(cè)展開(kāi)，找出各截面型線(xiàn)的展開(kāi)點(diǎn)，連接各點(diǎn)并圓滑，繪制出動(dòng)葉片毛坯的側(cè)邊線(xiàn)。（2）動(dòng)葉片輪轂焊接側(cè)實(shí)為動(dòng)葉片與輪轂的相貫線(xiàn)，按照投影關(guān)系繪出相貫線(xiàn)，以相貫線(xiàn)的展開(kāi)長(zhǎng)及其對(duì)應(yīng)點(diǎn)的相對(duì)距離，向扭曲軸線(xiàn)兩側(cè)展開(kāi)，繪制出動(dòng)葉片輪轂焊接邊的展開(kāi)線(xiàn)。（3）將動(dòng)葉片外邊沿留出足夠的加工余量，并按定位槽的寬度在動(dòng)葉片扭轉(zhuǎn)基準(zhǔn)線(xiàn)處留出定位臺(tái)階。4）為提高動(dòng)葉片的自振頻率，將動(dòng)葉片毛坯設(shè)計(jì)成不等厚截面，動(dòng)葉片毛坯圖見(jiàn)圖4。 （5）上、下壓模墊板毛坯的外形與動(dòng)葉片毛坯外形相同，只是尺寸略大于動(dòng)

10、葉片毛坯的外形尺寸。4 模具設(shè)計(jì)（1）上、下壓模型面筋板型線(xiàn)的設(shè)計(jì)：通過(guò)壓型工藝的分析，將動(dòng)葉片扭曲軸線(xiàn)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(dòng)葉片各截面中性層型線(xiàn)。計(jì)算上、下壓模各截面的間距（即動(dòng)葉片各截面厚度與上、下壓模過(guò)渡墊板的厚度之和）。并以此間距向中性層型線(xiàn)兩側(cè)做等距線(xiàn)，繪制出上、下壓模型面筋板的型線(xiàn)。（2）上壓模型面筋板的設(shè)計(jì)：依據(jù)上壓模各型面筋板的型線(xiàn)確定對(duì)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(jiàn)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(jì)有34個(gè)徑向支板對(duì)裝定位槽，其中1個(gè)定位槽設(shè)計(jì)在型線(xiàn)基準(zhǔn)點(diǎn)位置。（3）下壓模

11、型面筋板的設(shè)計(jì)：依據(jù)下壓模各型面筋板的型線(xiàn)和型線(xiàn)展開(kāi)長(zhǎng)尺寸確定型面筋板長(zhǎng)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(jiàn)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(jì)有45徑向支板定位槽。其中2個(gè)定位槽的位置設(shè)計(jì)在壓模型面基準(zhǔn)線(xiàn)兩側(cè)，其寬度與上模徑向基準(zhǔn)定位支板相對(duì)應(yīng)。（4）上、下壓模設(shè)計(jì)：依據(jù)上、下壓模各型面筋板圖及各型面筋板的相對(duì)位置，繪制上、下壓模圖紙。詳見(jiàn)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(jì)：依據(jù)上、下壓模的組裝圖拆繪徑向支板圖紙（見(jiàn)圖9）。5 制作工藝（1）動(dòng)葉片毛坯的制作：利用CADTOOL-2000繪圖系統(tǒng)，繪制動(dòng)

12、葉片毛坯圖（見(jiàn)圖4）。按圖編制數(shù)控下料程序，利用數(shù)控切割機(jī)進(jìn)行數(shù)控氣割下料制作動(dòng)葉片壓型毛坯。然后用平面銑床加工出動(dòng)葉片毛坯的斜面。（2）模具制作：利用CADTOOL-2000繪圖系統(tǒng)，繪制各型面筋板圖（見(jiàn)圖5、圖6）、徑向支板圖（見(jiàn)圖9），按圖編制數(shù)控下料程序，利用數(shù)控切割機(jī)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；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(duì)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(dòng)葉片的壓型以及上、下壓模墊板的組焊：將上、下壓模進(jìn)行合模，合模時(shí)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(duì)正。然后將上、下壓模放置在壓力機(jī)工作臺(tái)上，上壓模通過(guò)聯(lián)結(jié)座與壓力機(jī)上工作面聯(lián)結(jié)，下壓模則用壓板將其壓固于壓力機(jī)工作平臺(tái)。開(kāi)啟壓力機(jī)使上壓模起至一定高度，然后將下壓模過(guò)渡墊板平置于下壓模工作面，下壓模過(guò)渡墊板的定位臺(tái)階裝入下壓模兩端定位槽內(nèi)；將動(dòng)葉片毛坯加熱至900左右，然后裝模。將動(dòng)葉片裝模后，再將上模過(guò)渡墊板放置在動(dòng)葉片毛坯上，并使其定位臺(tái)階裝入下壓模兩端定位槽，進(jìn)行施壓