一种水泵扭曲叶片闭式叶轮及其加工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种水泵扭曲叶片闭式叶轮及其加工工艺，水泵扭曲叶片闭式叶轮包括：单个扭曲叶片，若干个单个扭曲叶片依次拼接形成闭式叶轮，且每一个单个扭曲叶片通过五轴联动数控机床整体铣加工形成；相邻设置的两个单个扭曲叶片的拼接处焊接连接并形成焊缝，且焊缝的数量与闭式叶轮的单个扭曲叶片的数量相同。本发明专利技术大幅度提升了闭式叶轮制造的精准度、表面光滑度和闭式叶轮重量均匀程度、大幅度缩短了闭式叶轮的制造周期、解决了扭曲大、数量多叶片整体铣制工艺中出现的加工难度大等问题，同时提高了闭式叶轮的结构的可靠性和水力性能，降低闭式叶轮的振动。

A Twisted Blade Closed Impeller for Water Pump and Its Processing Technology

The invention discloses a closed impeller of twisted blade of a pump and its processing technology. The closed impeller of twisted blade of a pump includes: a single twisted blade, several single twisted blades are joined in turn to form a closed impeller, and each single twisted blade is formed by integral milling of a five-axis CNC machine tool; two adjacent twisted blades are welded and connected in parallel at the joint of two adjacent twisted blades. The number of welds is the same as that of single twisted blade of closed impeller. The invention greatly improves the manufacturing accuracy, surface smoothness and weight uniformity of the closed impeller, greatly shortens the manufacturing cycle of the closed impeller, solves the problems of large distortion and large number of blades in the whole milling process, improves the structural reliability and hydraulic performance of the closed impeller, and reduces the vibration of the closed impeller.

【技术实现步骤摘要】
一种水泵扭曲叶片闭式叶轮及其加工工艺
本专利技术涉及泵叶轮制造工艺
，尤指一种水泵扭曲叶片闭式叶轮及其加工工艺。
技术介绍
目前通用的几种水泵叶轮加工工艺分别为：1)传统开模具铸造：目前低振动噪声、高效叶片通常采用增加叶片数、扭曲叶片设计方法，叶片空间扭曲大、叶片数量多的叶轮采用传统开模具铸造方式往往难以实现，且铸造叶轮成本高、生产周期长、精准度低、表面粗糙，通过开模具铸造生产叶轮精度低，一致性差，不适用于叶轮精准制造，更不适用低振动噪声高效叶轮水泵生产；2)冲压+铆焊：通过冲压工艺完成叶片制作并铆焊在前后盖板上，但冲压工艺仅能够完成弯曲度不高的直叶片加工，无法完成空间扭曲较大的叶片加工，且多个叶片铆焊点增加了流道内阻力，影响了叶轮水力性能和振动性能；3)3D打印：通过3D打印机完成金属叶轮3D打印，该方法能够很好的保证产品与设计保持一致性，加工周期短，但费用非常昂贵，目前3D打印金属叶轮工艺尚未市场化；4)铸造蜡膜抽离：对于性能要求较高的闭式叶轮，往往内部结构复杂、叶片扭曲大，铸造模具无法完成铸造蜡膜抽离，导致普通铸造工艺无法完成；5)整体铣工艺：叶轮主体通过整体铣工艺机加工而成，通过将前盖板与叶片前缘与尾缘局部焊接，实现闭式叶轮制作，但针对叶片总数较多、叶片扭曲大的叶轮主体，由于叶片之间间距过小、叶片扭曲大，叶轮主体无法通过整体铣工艺完成；其次，由于整体铣叶轮与前盖板通过局部焊接，焊缝在叶轮长时间运行过程中受到腐蚀容易开裂，导致叶轮主体与前盖板分裂，且焊缝尾缘叶轮流道内部，影响叶轮水力性能；由于整体铣制的叶轮主体与前盖板焊接成型后，前盖板与叶片之间存在缝隙，存在流体泄漏，降低叶轮水力性能，因此该方法还有待改进。随着水泵叶轮设计水平和客户要求的提高，对水泵叶轮制造工艺要求越来越高，低振动设计出来的水泵叶轮对叶轮内部细节要求非常高，对流道内外表面的光滑程度要求非常高，因此制造工艺满足设计要求，才能完全将低振动设计的优势体现出来，通常低振动叶轮叶片通常空间扭曲大，采用常规的机加工或铸造工艺很难实现加工。因此需要开发一种新的低振动水泵闭式叶轮制造工艺，既能使金属叶轮结构与设计结构保持一致，又能够保证叶轮焊缝强度和可靠性，使该工艺能够满足水泵的性能和可靠性使用要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种水泵扭曲叶片闭式叶轮及其加工工艺，大幅度提升了闭式叶轮制造的精准度、表面光滑度和闭式叶轮重量均匀程度、大幅度缩短了闭式叶轮的制造周期、解决了扭曲大、数量多叶片整体铣制工艺中出现的加工难度大等问题，同时提高了闭式叶轮的结构的可靠性和水力性能，降低闭式叶轮的振动。本专利技术提供的技术方案如下：一种水泵扭曲叶片闭式叶轮加工工艺，包括步骤：通过五轴联动数控机床整体铣加工形成单个扭曲叶片，其中，若干个所述单个扭曲叶片依次拼接形成所述闭式叶轮；于相邻设置的两个所述单个扭曲叶片的拼接处焊接并形成焊缝，其中，所述焊缝的数量与所述闭式叶轮的单个扭曲叶片的数量相同。本技术方案中，本专利技术解决了常规水泵常规整体铣加工的叶轮主体与前盖板焊接工艺存在的焊缝不牢、焊缝结构影响水力性能、扭曲数量多叶片无法加工的难题。同时也解决了铸造工艺、冲压工艺等传统工艺生产出的叶轮与三维设计模型的结构偏差、叶轮表面工艺差、叶片重量不均匀、重心不对称等缺陷(传统工艺生产出来的闭式叶轮，成本高、生产周期长、精准度低、表面粗糙，且传统叶轮模具无法实现叶片空间扭矩较大的叶轮制造，传统工艺通过开模具、铸造生产叶轮使用于批量生产精度要求不高的叶轮，但不适用于叶轮精准制造)。由于每一个单个扭曲叶片的结构均相同，且均通过五轴联动数控机床实现批量加工和生产，加工精度高，单个扭曲叶片的实际结构与设计结构的一致性性高，进而使得每一个单个扭曲叶片的结构一致性高，保证了整个闭式叶轮的流道内外表面的整齐度和光滑度。使得本专利技术大幅度提升了闭式叶轮制造的精准度、表面光滑度和闭式叶轮重量均匀程度、大幅度缩短了闭式叶轮的制造周期、解决了扭曲大、数量多叶片整体铣制工艺中出现的加工难度大等问题，同时提高了闭式叶轮的结构的可靠性和水力性能，降低闭式叶轮的振动。进一步优选地，所述通过五轴联动数控机床整体铣加工形成单个扭曲叶片之前还包括步骤：根据设计要求将所述闭式叶轮分成若干个所述单个扭曲叶片，每一个所述单个扭曲叶片包括叶片、前盖板和后盖板。本技术方案中，本专利技术将叶片、前盖板和后盖板作为一个整体进行设计和加工，实现了叶片、前盖板和后盖板一体化加工成型，实现了叶片、前盖板和后盖板之间无缝隙，避免了现有技术中由于整体铣制的叶轮主体与前盖板焊接成型后，前盖板与叶片之间存在缝隙，存在流体泄漏的情况发生。进一步优选地，所述叶片包括主叶片和分流叶片。本技术方案中，分流叶片与主叶片一体成型，不仅改善了闭式叶轮的内流场分布，还改善了闭式叶轮的机械综合性能。进一步优选地，所述叶片的厚度尺寸为1.5-2mm。本技术方案中，本专利技术的叶片厚度可减至1.5-2mm，大幅度提升了本闭式叶轮的流动性能。进一步优选地，所述闭式叶轮的单个扭曲叶片的数量为4-20。本专利技术还提供了一种水泵扭曲叶片闭式叶轮，包括：单个扭曲叶片，若干个单个扭曲叶片依次拼接形成所述闭式叶轮，且每一个所述单个扭曲叶片通过五轴联动数控机床整体铣加工形成；相邻设置的两个所述单个扭曲叶片的拼接处焊接连接并形成焊缝，且所述焊缝的数量与所述闭式叶轮的单个扭曲叶片的数量相同。本技术方案中，本专利技术解决了常规水泵常规整体铣加工的叶轮主体与前盖板焊接工艺存在的焊缝不牢、焊缝结构影响水力性能、扭曲数量多叶片无法加工的难题。同时也解决了铸造工艺、冲压工艺等传统工艺生产出的叶轮与三维设计模型的结构偏差、叶轮表面工艺差、叶片重量不均匀、重心不对称等缺陷(传统工艺生产出来的闭式叶轮，成本高、生产周期长、精准度低、表面粗糙，且传统叶轮模具无法实现叶片空间扭矩较大的叶轮制造，传统工艺通过开模具、铸造生产叶轮使用于批量生产精度要求不高的叶轮，但不适用于叶轮精准制造)。由于每一个单个扭曲叶片的结构均相同，且均通过五轴联动数控机床实现批量加工和生产，加工精度高，单个扭曲叶片的实际结构与设计结构的一致性性高，进而使得每一个单个扭曲叶片的结构一致性高，保证了整个闭式叶轮的流道内外表面的整齐度和光滑度。使得本专利技术大幅度提升了闭式叶轮制造的精准度、表面光滑度和闭式叶轮重量均匀程度、大幅度缩短了闭式叶轮的制造周期、解决了扭曲大、数量多叶片整体铣制工艺中出现的加工难度大等问题，同时提高了闭式叶轮的结构的可靠性和水力性能，降低闭式叶轮的振动。进一步优选地，每一个所述单个扭曲叶片包括叶片、前盖板和后盖板。本技术方案中，本专利技术将叶片、前盖板和后盖板作为一个整体进行一体化加工成型，实现了叶片、前盖板和后盖板之间无缝隙，避免了现有技术中由于整体铣制的叶轮主体与前盖板焊接成型后，前盖板与叶片之间存在缝隙，存在流体泄漏的情况发生。进一步优选地，所述叶片包括主叶片和分流叶片。本技术方案中，分流叶片与主叶片一体成型，不仅改善了闭式叶轮的内流场分布，还改善了闭式叶轮的机械综合性能。进一步优选地，所述叶片的厚度尺寸为1.5-2mm。本技术方案中，本专利技术的叶片厚度可减至1.5-2mm，大幅度提升了本闭式叶轮的流动性能。进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泵扭曲叶片闭式叶轮加工工艺，其特征在于，包括步骤：通过五轴联动数控机床整体铣加工形成单个扭曲叶片，其中，若干个所述单个扭曲叶片依次拼接形成所述闭式叶轮；于相邻设置的两个所述单个扭曲叶片的拼接处焊接并形成焊缝，其中，所述焊缝的数量与所述闭式叶轮的单个扭曲叶片的数量相同。

【技术特征摘要】
1.一种水泵扭曲叶片闭式叶轮加工工艺，其特征在于，包括步骤：通过五轴联动数控机床整体铣加工形成单个扭曲叶片，其中，若干个所述单个扭曲叶片依次拼接形成所述闭式叶轮；于相邻设置的两个所述单个扭曲叶片的拼接处焊接并形成焊缝，其中，所述焊缝的数量与所述闭式叶轮的单个扭曲叶片的数量相同。2.根据权利要求1所述的水泵扭曲叶片闭式叶轮加工工艺，其特征在于，所述通过五轴联动数控机床整体铣加工形成单个扭曲叶片之前还包括步骤：根据设计要求将所述闭式叶轮分成若干个所述单个扭曲叶片，每一个所述单个扭曲叶片包括叶片、前盖板和后盖板。3.根据权利要求2所述的水泵扭曲叶片闭式叶轮加工工艺，其特征在于：所述叶片包括主叶片和分流叶片。4.根据权利要求2所述的水泵扭曲叶片闭式叶轮加工工艺，其特征在于：所述叶片的厚度尺寸为1.5-2mm。5.根据权利要求1-4任意一项所述的水泵扭曲叶片...

【专利技术属性】
技术研发人员：于健，李启玉，崔立军，黄司马，张化川，王鑫，宋宇，袁巍，
申请(专利权)人：上海齐耀动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31