快速成形技术在模型泵制造中的应用.pdf

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1、通用机械制造伽Gw』l如，ll的咖w石家庄工业泵厂有限公司(河北050100)吴保华【摘要】介绍了利用快速成形技术进行模型泵制造的技术原理、实施步骤及效果。【关键词l快速成形模型泵计算机辅助制造三维建模一，前言石家庄工业泵厂有限公司是工业泵专业生产厂家，主导产品是渣浆泵和脱硫泵。随着市场的不断壮大，泵产品型谱陆续扩充，因此经常进行新产品水力模型的设计与试验。因受到试验条件的限制及考虑试验的经济性，当真机的尺寸过大时，通常根据相似理论把实型泵的参数缩小，换算为模型泵的参数进行模型设计和试验。模型泵通常制造一台，用于泵的性能试验，其主要零部件制造过程一般采用

2、手工制作木模，然后铸造毛坯，再进行机加工。采用该方法效率低，尺寸精度差，影响水力模型的试验准确度及新产品投放市场的进度。为提高泵产品研发制造技术水平及产品对市场需求的响应能力，采用了计算机辅助制造快速成形技术进行模型泵的设计及制造。二．技术原理计算机辅助制造技术的内容可以归纳为现代设计技术、现代成形和改性技术、现代加工技术、制造系统和管理技术4个方面，快速成形技术是近年来发展起来的计算机辅助制造技术之一。设计的零件是一个三维空间实体，它可由在某个坐标方向上的若干个“面”叠加而成，因此，利用离散／堆集成形概念，可以将一个三维实体分解为若干二维实体制造出来，

3、再经堆积面构成三维实体，这就是快速成形(零件)制造的基本技术原理，其具体制造方法很多，有固化立体造型、分层实体制造、选择烧结、熔融沉积成形、喷射印刷成形和滴粒印制成形等。采用的是固化立体造型又称立体印刷，如图1所示。液槽中盛有紫外固化液态树脂砂混合物，开始成形时，工作台台面在液面下一层厚高度，聚焦的紫外激光束在液面上按该层图形进行扫描，被照射的地方就被固化，未照射的地方仍然是液态树脂砂混合物。然后升降台带动工作台下降一个层厚高度，第二层上布满了液态树脂砂混合物，再按第二层图形进行扫描，新固化的一层被牢固地粘在前一层上。如此重复，直至砂型成形完毕。图1固化

4、立体造型1．成形零件2．紫外激光器3．环氧光敏扫}脂砂4谧面5．升降台：Ⅲ伸期黑勰{972叭4年第8期mvw．e研x．com■-GMMnnuj，ncmre三、实施步骤下面以某型号脱硫泵叶轮为例介绍设计制造实施步骤。(1)确定泵的总体结构形式根据提供的流量、扬程、转速、装置汽蚀余量以及效率等数据和要求确定泵的总体结构形式。利用公式进行计算，并通过分析比较后确定泵的进、出口直径。(2)确定叶轮主要几何参数泵的总体结构形式确定后，根据公式计算得出中叶轮进口直径、叶轮轮毂直径、叶轮出口直径、叶轮出口宽度、叶片数以及叶片包角等尺寸参数。(3)绘制叶轮轴面投影图及叶

5、片绘型根据确定的叶轮各部尺寸，绘制叶轮轴面投影图，并利用方格网保角变换法进行叶片绘型。(4)叶轮零件及铸造用砂型、型芯三维建模利用三维造型软件，根据设计尺寸进行叶轮零件的三维建模，生成实体，并转化成铸造用砂型、型芯三维实体，如图2、图3所示。(5)利用快速成形机制作砂型、型芯利用快速E图2砂型三维实体成形机，根据提供的砂型、型芯三维实体制作砂型、型芯。(6)铸造毛坯及机加工将制成的砂型、芯合箱浇铸，清铲后得到叶轮铸造毛坯，并经机加工后制成叶轮成品。图3型芯三维实体四．结语利用快速成形技术制造的叶轮零件比采用手工制模可节约成本近30％，制成的叶轮表面粗糙度

6、度及尺寸精度均可提高一个精度等级以上，完全可保证水力模型的试验准确度。GM(收稿日期：2014／05，15)(上接第96页)2．设计思路最初设计方案时考虑的是钛材吸、排气圆盘与非钛材的叶轮接触，经过再三论证，钛材液环式真空压缩机的使用工况都一一被推翻。最终定为在叶轮每个叶片端面加工出燕尾槽，在燕尾槽中镶嵌加工成型PTFE材质的非金属条，非金属条端面凸出叶轮本体端面微量高度。在装配时，通过凸出微量高度非金属条与钛材吸、排气圆盘接触，来解决钛材与钛材直接接触易咬合的问题。3．具体实施首先，叶轮叶片形状不均匀。因为叶轮采用手工石墨型，每一个叶片宽度不十分均匀，

7、同时又因为每一个叶片又是弯曲的，就给加工燕尾槽造成了困难。最终，经过多次反复试验找到了一个可行的方法：计算机打印出l：l的叶轮端面图，在线切割机线切割叶片形状，做成6mm厚不锈钢模板，用于制作石墨型，做出了完全满足需要的均匀叶轮叶片。G棚叠用棚■Ⅵ眦e研x．com2014年第8期其次，燕尾槽的加工以及刀具和编程问题。经过多次试验和调试，最终在数控加工中心通过专门设计定制的刀具，根据叶片形状分群编程铣削加工，加工出了理想燕尾槽，达到批量生产。第三，出于对PTFE材质的非金属条镶嵌以及配合松紧的考量，最合适的办法非金属条尺寸比燕尾槽小O．1mm，从圆面镶嵌，

8、达到理想效果。最后，经过了对装配整机多次试验调配达到了相当满意的效果，吸排气量提