离心风机叶轮焊装夹具的设计论文_张万辉

摘要： 设计离心风机叶轮焊前装配用工装夹具，并对使用效果进行验证。结果证明：非活动性工装夹具使用效果要逊于活动性工装夹具。

关键词：离心风机叶轮；内转子叶轮；工装夹具；焊接

序言

离心风机依靠输入的机械能，提高气体压力并排送气体的机械。离心风机广泛用于工厂、矿井、隧道、冷却塔、车辆、船舶和建筑物的通风、排尘和冷却;锅炉和工业炉窑的通风和引风;空气调节设备和家用电器设备中的冷却和通风;谷物的烘干和选送;风洞风源和气垫船的充气和推进等。

离心风轮是指轴向进风，径向出风，利用离心力做功，使空气提高压力的风轮。

离心风轮一般由三部分或者四部分组成。

三部分离心风轮组成分别为底板、叶片、喇叭口形件，如下图所示：

四部分离心风轮组成分别为中间轴套，底板、叶片、喇叭口形件，如下图所示：

现行大部分工厂焊装风机叶轮比较费时，本文主要设计新的焊装用工装夹具，以提高生产效率。

现就四部分离心风轮夹具设计进行说明。

1、离心风轮现行装焊方法

大部分企业装焊离心风轮方法、步骤如下：

1.1将轴套与底板按图纸尺寸要求点固并按焊接工艺进行焊接；

1.2按风轮图纸制作一叶片放置用模板。

1.3将上述模板放置在离心风轮平板上，用划线笔或石笔沿模板缺口划线；

1.4将叶片沿步骤1.3划线位置放置并点固，点固过程中调节好叶片垂直度；

1.4 放置喇叭口形件并点固，点固前需确定该件圆周边与各叶片距离一致（即保证各件处于同轴状态）；

1.5 依据焊接工艺对上述组装件进行焊接，焊接过程中要根据焊接变形情况调节焊接顺序。

总结：该装配工艺比较费时，同时叶片垂直度不易保证，且喇叭口形件与风轮平板的同轴度也易偏差，导致后续动平衡调节阶段比较费事。

2、改进方法（一）

考虑到上述问题，设计了装配用工装夹具，该工装夹具设计及使用方式如下：

2.1 按图纸要求设计轴套与风轮平板相对位置工装，并将其放置在工装台上，用套管、螺母拧紧，风轮平板用压板压紧，如下图所示：

然后将轴套与平板按焊接工艺要求进行焊接； 2.2 卸掉上步套管，放置叶片固定用夹具，然后将叶片按顺序放置到夹具中，并进行点焊固定，如下图所示：

2.3 取出叶片固定夹具，将喇叭口形件放置到上述件上，然后放置工装压板（压板内口为收口型，压紧时可以与喇叭内口紧密配合，以尽量保证同轴度）并用螺母拧紧，如下图：

将叶片与喇叭口形件点固，然后按焊接工艺对叶轮进行焊接，焊接完成后拆除工装。

参考焊接参数见下表：

总结：该工装较常用装配方式省去了叶片划线和调节垂直度，及各件间的同轴度调节的问题，此工装可以放置于焊接变位器上，装配、焊接一起完成，以此减轻焊装人员的劳动强度。

实践过程中发现风扇叶片会出现加工不符图，或者点固焊接造成叶片扭曲的情况，会导致叶片放入固定夹具困难或者固定夹具取出困难。

3、 改进方法（二）

针对上述问题，对上述工装进行了再次改进，此次改进主要针对平板压紧装置和叶片固定用夹具。

3.1 为了提高效率，将改进方法（一）中通过螺栓和压块压紧平板的方式改为快速压夹。

将快速压夹按原压紧块位置固定，放置好平板后，压紧快速压夹即可；待所有件焊接完成后松开快速压夹，完成拆卸工作。

3.2 将固定叶片用夹具由方法（一）的两片增至4片（内外两组），外组与中间轴套固定，内组叶片夹具可以沿轴套转动，同时将内组叶片夹具卡槽外侧增宽，内侧尺寸不变，外组夹具卡槽内侧增宽，外侧不变。

如此可增加叶片放置的自由活动量，同时为了保证叶片按图纸要求均分且与底板垂直，需要将叶片放入卡槽后由内外两组叶片夹具将叶片夹紧，故增加了如下图所示的夹紧设计：

该夹具处于放松状态时，将叶片分别放入卡槽，然后通过螺栓调节，将叶片夹紧，待叶片焊接点固完成后，松开螺栓，取出叶片固定夹具。

其它组装焊接步骤保持改进方法（一）不变，为减轻焊装工人的劳动强度，整套工装可采用轻质合金材料制造，并适当增加减重孔。

4、结论

通过两次对叶轮焊接组装用工装的设计和完善，提高了风机叶轮各部分的安装速度，如配合焊接变位器使用，可大大提高生产率，并保证图纸的同轴度要求。

论文作者:张万辉

论文发表刊物:《科学与技术》2019年第21期

论文发表时间:2020/5/8