李穎，靳蕊，王彤

（哈爾濱廣瀚動(dòng)力傳動(dòng)有限公司，黑龍江 哈爾濱 150078）

目前，開(kāi)式整體葉片作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)與汽輪機(jī)典型高精密加工零件，多采用五軸坐標(biāo)加工工藝方法或分布法數(shù)控電解進(jìn)行加工，而應(yīng)用于風(fēng)電液力變矩器中的閉式整體葉片多采用整體精密鑄造的加工工藝方法。因鑄造的加工精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于五軸坐標(biāo)加工，且在產(chǎn)品樣機(jī)試驗(yàn)階段，大批量投產(chǎn)前，大都為單件生產(chǎn)，若采用精密鑄造的方法，模具成本高，時(shí)間成本高和市場(chǎng)響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)。因此，對(duì)工藝提出新的要求，采用新的工藝辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品加工，快速響應(yīng)市場(chǎng)對(duì)液力變矩器裝置產(chǎn)品不斷的更新?lián)Q代。

1 零件功能及結(jié)構(gòu)

液力變矩器工作原理：泵輪旋轉(zhuǎn)，將送入變扭器中的工作油加速，使從柴油機(jī)傳給泵輪的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)楣ぷ饔偷膭?dòng)能。工作油沖擊渦輪，又將其所獲得的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為渦輪的機(jī)械能以驅(qū)動(dòng)機(jī)車(chē)。中間殼體則固定在箱體上以承受泵輪和渦輪的扭矩的差值。中間殼體為液力變矩器中一關(guān)鍵零件。且是閉式整體葉盤(pán)零件。如圖1所示。

圖1 中間殼體結(jié)構(gòu)圖

中間殼體材料30鋼，最大厚度160，最大外圓Φ985，最小內(nèi)孔Φ351，共96個(gè)葉片，均勻分布，且每個(gè)葉片呈23°角向位置，葉片邊界線寬度為43.9mm，如圖2所示。

圖2 葉片位置圖

2 新工藝方法

最后滿(mǎn)足圖紙要求。因前言中提及各種原因，工藝對(duì)中間殼體加工提出了新的加工方法，即分體制造。將中間殼體分成若干個(gè)組成部分，運(yùn)用焊接的方式，重新組合，再進(jìn)行精加工。

從結(jié)構(gòu)上分析，可以將中間殼體拆分為三部分：外環(huán)、內(nèi)環(huán)和葉片（獨(dú)立的96個(gè)葉片）。如圖3所示。

圖3 中間殼體拆分結(jié)構(gòu)圖

利用焊接技術(shù)將96個(gè)葉片與外環(huán)、內(nèi)環(huán)焊接在一起，如圖4所示。最后按圖紙進(jìn)行精加工。

圖4 內(nèi)環(huán)-葉片-外環(huán)焊接結(jié)構(gòu)

3 工藝難點(diǎn)及控制方法

3.1 連接工件

依據(jù)固有加工思維，此件加工必是先將葉片部分鑄造成型，其他部位留加工余量，而后再對(duì)非葉片表面進(jìn)行精加工，

（1）葉片與內(nèi)環(huán)的定位問(wèn)題及解決辦法。葉片置于內(nèi)、外環(huán)之間，對(duì)葉片結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，上下端面均為平面，因內(nèi)、外環(huán)的半徑較大，葉片尺寸相對(duì)較小，橫剖面尺寸如圖5，接觸時(shí)產(chǎn)生的縫隙很小，不會(huì)影響焊接組裝后的整體效果。

圖5 葉片橫剖面結(jié)構(gòu)尺寸圖

為實(shí)現(xiàn)葉片與內(nèi)環(huán)的定位，首先根據(jù)實(shí)際留量情況，確定葉片邊界線與內(nèi)環(huán)端面的位置關(guān)系，然后再在每個(gè)葉片上加工出兩個(gè)銷(xiāo)孔，在內(nèi)環(huán)上同樣加工出與相應(yīng)葉片配對(duì)的兩個(gè)銷(xiāo)孔，利用銷(xiāo)子將葉片固定安裝在內(nèi)環(huán)上，兩銷(xiāo)孔中心連線正好滿(mǎn)足圖紙要求的23°。葉片銷(xiāo)孔加工見(jiàn)圖6。

圖6 葉片鏜孔圖

內(nèi)環(huán)上的Φ5銷(xiāo)孔中心線過(guò)圓心，臥式加工中心主軸按圖7所示尺寸移動(dòng)獲得Φ3銷(xiāo)孔中心線位置，且Φ3銷(xiāo)孔中心線與Φ5銷(xiāo)孔中心線平行。

圖7 內(nèi)環(huán)鏜孔圖

如圖8所示，葉片被安裝在內(nèi)環(huán)上。

圖8 內(nèi)環(huán)-葉片組件圖

（2）焊接前內(nèi)外環(huán)定位問(wèn)題及解決辦法。中間殼體在焊接前需要試裝，首先需要確定外環(huán)與內(nèi)環(huán)端面距離，采用墊等高墊塊的方法即可，如圖9所示。

圖9 內(nèi)環(huán)與外環(huán)位置關(guān)系圖

隨后需要確認(rèn)葉片高度，如圖10中（a）圖所示，A狀態(tài)下的葉片與內(nèi)環(huán)是線段ab線接觸，且線段ab平行于內(nèi)環(huán)的軸線，但是，實(shí)際葉片與內(nèi)環(huán)的關(guān)系是B狀態(tài)，葉片與內(nèi)環(huán)切線呈23°，是線段cd線接觸。如圖10中（b）圖所示，線段a和外環(huán)軸線平行，線段b和c是葉片在與外環(huán)內(nèi)孔點(diǎn)接觸時(shí)的極限位置，其寬度為H。

圖10 葉片與內(nèi)、外環(huán)接觸狀態(tài)示意圖

結(jié)合葉片與內(nèi)環(huán)、外環(huán)的接觸狀態(tài)，可以算出葉片的理論厚度，但考慮到加工誤差，故加工葉片時(shí)在理論厚度基礎(chǔ)上留磨量，通過(guò)試裝，根據(jù)實(shí)際情況確定葉片厚度。

3.2 葉片加工及解決辦法

葉片是中間殼體焊前唯一達(dá)到精加工尺寸的部分，葉片結(jié)構(gòu)如圖5所示，結(jié)構(gòu)為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，采用線切割的方法進(jìn)行加工比較方便，線切割后的工件表面粗糙度僅能達(dá)到3.2，后續(xù)采用拋光技術(shù)對(duì)葉片進(jìn)行處理，以滿(mǎn)足1.6的粗糙度要求。

葉片鏜孔圖見(jiàn)圖6，加工銷(xiāo)孔時(shí)需要專(zhuān)用工裝，方便鏜孔時(shí)葉片裝夾，如圖11所示。為保證裝夾的有效性，用線切割加工出一個(gè)葉片后形成的空洞，即可以作為工裝本體，在端面割出2mm寬槽，且將工裝厚度加工去除1mm即可得到銷(xiāo)孔加工工裝。

3.3 焊接質(zhì)量及控制方法

如圖5所示，葉片橫剖面最小邊厚度為0.76mm，焊接時(shí)要保證葉片最薄處不被焊穿，焊接質(zhì)量符合圖紙要求，且圓周上焊接數(shù)量較多，內(nèi)外圈加起來(lái)有96處需要焊接，從客觀條件來(lái)講，對(duì)焊接質(zhì)量提出了很高的要求。

因此，為了保證焊接質(zhì)量既穩(wěn)定又美觀，焊接前務(wù)必計(jì)算好葉片厚度尺寸，確定合理的焊接控制方法，焊接時(shí)要保證焊縫光滑，焊道圓角小于R1,要控制焊接溫度，焊后要注意緩冷、保存以及運(yùn)輸保護(hù)方法等。

4 結(jié)語(yǔ)

本文提出了整體閉式葉片加工的新方法，并結(jié)合理論分析，以實(shí)際加工效果證明了該工藝新方法能夠加工出滿(mǎn)足圖紙要求的合格零件，實(shí)現(xiàn)了成品供貨的同時(shí)，在整機(jī)運(yùn)行試驗(yàn)中無(wú)故障出現(xiàn)。