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 針對船用水泵葉輪的空間尺寸鏈難點(diǎn)進(jìn)行工藝研究，通過尺寸換算和錐度塞規(guī)設(shè)計(jì)，制作一種檢測非連續(xù)錐面空間理論高度的樣板，經(jīng)實(shí)際加工和裝配驗(yàn)證，解決了葉輪空間尺寸的加工和檢驗(yàn)難題。

    葉輪是水泵體總成中的重要部件，其尺寸精度、葉片的形狀及加工工藝等對水泵整體性能有重要的影響，如果葉輪加工精度差，影響了裝配精度，就有可能在泵入口和葉片處產(chǎn)生較大的水能損失，嚴(yán)重時(shí)甚至導(dǎo)致平衡性能失效。

    1. 零件結(jié)構(gòu)

    圖 1 所 示 開 式 葉 輪 為 非 完全回轉(zhuǎn)體異形鑄銅件，材料為ALBC3，有多個(gè)葉片徑向圓周排列。單個(gè)葉輪做靜平衡試驗(yàn)，水泵總成體做動(dòng)平衡試驗(yàn)。

a）正視

b）側(cè)視

圖1 葉輪結(jié)構(gòu)

    2. 尺寸精度要求

    葉輪主要精度要求如圖2所示，中軸孔為1∶50錐孔，葉片呈10°錐面，葉片與錐軸孔之間有兩條復(fù)雜空間尺寸鏈：① φ39.25mm、1∶50和43（0，－0.1）mm。②48.6（＋0.2，0）mm、5（+0.2，+0.1）mm、φ225mm和10°。

圖2 水泵葉輪尺寸及精度

    3. 加工及檢測難點(diǎn)

    葉輪葉片與中軸錐孔均是車削加工而成，但不能一次裝夾加工完成，需要2個(gè)工位分別調(diào)頭裝夾，導(dǎo)致葉片空間尺寸φ225mm、5（+0.2，+0.1）mm和10°無法直接走刀和測量，而這直接決定整個(gè)尺寸鏈和后續(xù)水泵體總成的裝配是否干涉。如圖3所示，裝配間隙是0.22～2.63mm。因?yàn)槿~片10°表面較粗糙，被測要素又是空間理論尺寸，且是非連續(xù)的錐體，所以無法用三坐標(biāo)測量。

圖3 水泵體工況

    4. 機(jī)加工采取的措施

    1）劃線檢驗(yàn)毛坯，葉片厚度尺寸作為粗基準(zhǔn)劃線。

    2）車出粗基準(zhǔn)（鑄造留夾頭），如圖4所示。

    3）粗車端面、外圓，鏜內(nèi)孔。通過尺寸鏈換算，算出封閉鏈尺寸4.9（－0.1，－0.2） mm和25.2（0，－0.1）mm，如圖5所示。設(shè)計(jì)輔助量規(guī)，如圖6所示，輔助車工和檢驗(yàn)員檢驗(yàn)。

圖5 粗車及鏜內(nèi)孔工序示意

圖6 輔助量規(guī)示意

    4）精鏜錐孔。通過尺寸鏈換算出錐孔理論圓與小端面的尺寸35.7（+0.8，0 ）mm和5.7mm（見圖7），設(shè)計(jì)錐度塞規(guī) φ39.25mm×（1∶50），著色檢驗(yàn)，貼合度≥60%。

圖7 精鏜錐孔示意

    5）設(shè)計(jì)專用車床用花盤。花盤裝在車床主軸上，輔助墊板、定位塊和葉輪裝配在花盤上，車端面和葉片的錐面。如圖8所示（花盤未示），通過尺寸鏈換算，由定位塊大端面開始用深度千分尺測量尺寸L，53.5（0，－0.1）mm尺寸作為封閉環(huán)間接保證。葉片空間尺寸53.5（0，－0.1）mm、5（+0.2，+0.1）mm 、φ225mm和10°借助深度千分尺和檢驗(yàn)樣板進(jìn)行現(xiàn)場加工和檢驗(yàn)。檢驗(yàn)樣板結(jié)構(gòu)如圖9所示，通、止端H值與公差見表1。采用透光檢測方法，只要同時(shí)滿足圖10和圖11所示條件，即為合格品。

圖8 葉片加工和檢驗(yàn)示意

圖9 檢驗(yàn)樣板結(jié)構(gòu)及尺寸

表1 通、止端H值與公差     （單位：mm）

圖10 最小檢驗(yàn)樣板工作示意

圖11 最大檢驗(yàn)樣板工作示意

    5. 結(jié)語

    以上方法有效保證了葉輪空間復(fù)雜尺寸鏈的加工，在線檢驗(yàn)方便且效率高。經(jīng)裝機(jī)驗(yàn)證，加工精度可靠，零件的可靠性和裝配性好。