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/> 总 结 49
谢辞 50
参考文献 51
 引言
叶轮是涡轮式发动机、涡轮增压等动力机械的关键部位，广泛应用于航空航天，船舶机械、石油化工等领域。日常生活中常见的应用就是汽车的涡轮增压器、空气压缩机等。整体叶轮的形状比较复杂，叶片扭曲大，极易发生加工干涉，因此整体叶轮的编程与加工比较困难；叶轮流道一般比较狭窄，无法使用大直径刀具加工，因此叶轮的加工效率不高；叶片的表片粗糙度是影响叶轮工作效率的重要因素，对空气通过时的阻力会影响工作效率，叶片粗糙度的控制也是叶轮加工中的难点。整体叶轮的加工技术一直都是机械加工业的难题，我国整体叶轮的加工技术，特别是加工效率和加工质量与发达国家存在不小的差距。
昂拓科技苏州有限公司作是一家以高端，高精度，高复杂度机械产品加工为主的新加坡独资企业，某离心式空气压缩机叶轮是昂拓科技的一款新产品，其作用是将电动机输出的机械能转化成空气动能，提高输出空气的压力。本文以该款叶轮为研究对象，着重研究叶轮的设计和加工过程。
一、整体叶轮数字化设计
（一）叶轮结构分析
整体叶轮主要有开式、半开式、闭式三种形式，如图11所示。开式叶轮在叶片两侧无盖板，叶片完全由叶轮轴支撑，是最简单的叶轮类型。制造简单、清洗方便，主要适用于输送含有大量悬浮物的液体，低功率的情况,效率较低。半闭式叶轮是介于开式叶轮和闭式叶轮之间的一种，通常在吸入口一侧无盖板,而在底侧有盖板,适用于输送易沉淀或含有颗粒的物料,效率比开式叶轮高，广泛应用于汽车的涡轮增压器、空气压缩机、航空发动机等场合。闭式叶轮在叶轮叶片两侧有前后盖板,效率是三者中最高的，适用于输送不含杂质的清洁液体。
根据加工方法的不同,叶轮又可以分为分体式叶轮和整体式叶轮,分体式叶轮叶片单独加工,最后焊接在一起。整体式叶轮只用一个毛坯，一般使用多轴数控机床整体加工。


图11 叶轮形式
本文研究对象为半开式整体叶轮，如图１2所示。半开式整体叶轮由轮毂和若干个叶片组成，叶片以叶轮轴线为中心均匀环绕在轮毂面上。在同一个叶片上，根据叶轮工作时工作面所受的压强不同，将所受压强较大的面称为压力面，另一面称为吸力面。压力面顶部与吸力面顶部之间的过度圆角为前缘圆角，叶片中间面与轮毂相交所形成曲线称为轴盘线，叶片中间面顶部的曲线被称为盖盘线；轴盘线绕叶轮轴线旋转所形成的曲面为轮毂面也称流道面，盖盘线绕叶轮轴线旋转所形成的曲面为包覆面也称毛坯面。流道即是由相邻叶片的吸力面、压力面以及这两个面之间的轮毂面所围成的空间区域。叶片与轮穀面之间釆用圆角过渡连接，以减小应力集中。流道的上端位置称为流道入口也称导入侧，下端部分称为流道出口也称导出侧。


图12 叶轮结构
（二）叶轮设计原始数据
该款离心式空气压缩机叶轮设计原始数据如图13所示，叶轮零件图样中主要提供了叶轮轮毂体，叶片数，叶片曲线数据点等相关数据，并且提供了叶轮制造加工要求。
此款叶轮型号为APP179384103104，此款叶轮共有15个叶片，没有副叶片，叶轮最大直径为260mm，叶轮高度为85mm，叶根圆角为R2为一个典型的半开式整体叶轮，其主要特征如表11所示。


图13 叶轮零件图样
表11 叶轮特征表
序号
特征
参数
1
最大外圆直径
φ5.750（φ5.755φ5.745）
2
底面台阶中值高及半径
0.186（0.1900.184） R2.188
3
内孔台阶中值高及半径
0.186（0.1900.184） R0.688
4
底孔距中心及底孔直径
1.563 φ0.203深0.19
5
内孔直径
φ0.687（0.68720.6868）
6
叶片总高
1.8（1.8051.795）
7
叶轮顶部到台阶顶面

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