太浦河泵站叶片数控机床加工(1)程力学毕业论

摘要：太浦河水泵是国内最大的斜轴伸式水泵，叶轮直径4.1m，叶片加工技术要求很高，采用数控机床加工方式，叶片表面型线和精度均超过招标文件的要求。

关键词：叶片 数控机床加工 型线 表面精度

1 水泵特点及叶片加工要求

太浦河泵站的设计净扬程为1.39m，单泵流量50m³/s，装有6台斜15⁰轴伸泵，叶轮直径4.1m，是国内最大的斜轴伸式水泵。由于该水泵的扬程特低、流量很大，要求水泵装置具有很高的水力效率和良好的汽蚀性能。叶片是水泵的最重要部件，它直接影响和决定水泵的能量指标、汽蚀性能、水压脉动和泵组的运行振动。通过国际招标，水泵由无锡水泵厂制造。该厂采用数控机床对叶片进行加工，以保证原型水泵与模型水泵有很好的水力相似，叶片各方面的技术指标可以达到或超过招标文件规定的各项技术要求。

2 水泵叶片技术要求

2.1叶片材料

水泵叶片材料采用ZG0Cr13Ni4Mo。其化学成分见表1，物理指标见表2。

表1                     ZG0Cr13Ni4Mo材料化学成分

表2                     ZG0Cr13Ni4Mo材料物理指标

该材料的特性是抗汽蚀性能好，可焊性好，硬度较高，耐磨损，在水轮机和水泵制造中较常使用。

2.2 叶片加工技术要求

太浦河水泵的设备招标文件编制时，兼顾了叶片常规加工和数控机床加工的两种要求。招标文件规定：叶片型线允许偏差不超过±0.15%D（D为叶轮直径m），叶片厚度的允许偏差为-3%T～+6%T（T为叶片厚度）。叶片正背面的波浪度应低于2/100，在进水口等容易产生汽蚀的部位叶片波浪度应小于1/100。叶轮叶片安放角最大偏差不大于±15^/。叶片表面粗糙度不得大于6.3μm。

3 叶片加工方式

轴流式水泵的叶片加工一般采用两种方式：一种是叶片表面手工打磨的常规加工方式，另一种是数控机床加工方式。

3.1 常规加工方式

常规加工方式工艺较简单，费用低，轴流式水泵叶片基本采用常规加工。其主要工艺过程如下：

a：叶片固溶处理（不锈钢）

b：叶片表面随形磨、打磨

c：按叶片坐标，三坐标工具检测坐标、划中心孔位置线及零度位置线

d：钻两端中心孔

e：粗加工叶片柄部

f：探伤检查

g：精加工叶片柄部

h：钻定位孔或铣键槽

I：叶片称重分组和转子体装配

j：加工叶片外球形

k：校静平衡

常规加工的叶片表面有两种处理方式。对小型水泵，叶片铸造时表面不留加工余量，叶片精度主要由木模和铸造精度来保证，变形量比较大，叶片表面极个别处（约1～2处）最大变形可达到5～6-12mm（根据叶片大小和叶型厚度）。对大型或重要的水泵，叶片铸造时表面留3～4mm加工余量，在探伤检查后，叶片表面多次采用坐标检测和打点，对其用砂轮进行手工表面打磨，重新划叶片零度线，以达到设计要求。叶片表面的精度主要由操作工及测量手段保证，一般能达到1.5mm，有一定的误差。该方法采用坐标投影测量（游标精度0.02mm、实测经济精度≤0.5mm）。

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