葉輪組件的加工方法與流程
1.本公開涉及推進器領域，特別涉及一種葉輪組件的加工方法。
背景技術：
2.推進器是船舶的動力系統中的重要組成部分。葉輪是推進器的重要結構，通過旋轉為船舶提供動力。
3.電力推進器是一種以電力驅動的新型的推進器，電力推進器中，葉輪與轉子集成在一起，形成葉輪組件，結構復雜，對工藝要求較高。傳統推進器中葉輪的加工工藝無法保證葉輪組件的精度，使電力推進器的性能受到較大限制。
技術實現要素：
4.本公開實施例提供了一種葉輪組件的加工方法，能夠提高葉輪組件的加工精度，有利于進一步提升電力推進器的性能。所述技術方案如下：
5.本公開實施例提供了一種葉輪組件的加工方法，所述葉輪組件包括葉輪、轉子組件、外圓護套和兩個環形端板，所述葉輪包括輪轂、輪緣和多個葉片，所述輪緣同軸套在所述輪轂外，所述多個葉片位于所述輪轂和所述輪緣之間，與所述輪轂和所述輪緣分別相連；
6.所述轉子組件包括磁軛和多個磁鋼，所述磁軛同軸套在所述輪緣外，所述多個磁鋼周向布置在所述磁軛上；
7.所述外圓護套同軸套在所述轉子組件外，所述兩個環形端板分別位于所述外圓護套的兩端，且均與所述外圓護套和所述輪緣相連；
8.所述加工方法包括：
9.提供一葉輪，對所述葉輪的輪轂的內孔壁和兩端端面、所述葉輪的輪緣的外周壁和兩端端面進行粗車；
10.對所述葉輪的葉片進行粗銑；
11.在所述輪緣的外周壁上加工出多個第一燕尾槽，所述第一燕尾槽由所述輪緣的一端延伸至另一端，所述多個第一燕尾槽沿所述葉輪的周向分布；
12.將所述轉子組件套在所述輪緣外，使所述輪緣上相鄰第一燕尾槽之間的部分卡入所述磁軛的內周壁上的第二燕尾槽中，所述磁軛的內周壁上相鄰第二燕尾槽之間的部分卡入所述第一燕尾槽中；
13.將所述外圓護套套在所述轉子組件外；
14.將所述兩個環形端板同軸布置在所述外圓護套的兩端，將所述環形端板與所述外圓護套和所述輪緣焊接；
15.對所述葉片、所述輪轂、所述輪緣、所述外圓護套和所述環形端板進行精加工。
16.可選地，在所述對所述葉輪的葉片進行粗銑之后，所述加工方法還包括：
17.對所述葉輪進行著探傷。
18.可選地，所述在所述輪緣的外周壁上加工出多個第一燕尾槽，包括：
19.通過數控機床采用線切割在所述輪緣的外周壁上加工出一個第一燕尾槽；
20.對所述一個第一燕尾槽進行檢驗；
21.若所述一個第一燕尾槽檢驗合格，在所述輪緣的外周壁上加工出剩余的第一燕尾槽；
22.若所述一個第一燕尾槽檢驗不合格，對所述一個第一燕尾槽進行修整，基于檢驗結果對加工第一燕尾槽的加工程序進行調整后，在所述輪緣的外周壁上加工出剩余的第一燕尾槽。
23.可選地，所述對所述一個第一燕尾槽進行檢驗，至少包括對所述一個第一燕尾槽的加工尺寸和加工精度進行檢驗。
24.可選地，所述環形端板與所述外圓護套和所述輪緣采用激光焊接。
25.可選地，所述對所述葉片、所述輪轂、所述輪緣、所述外圓護套和所述環形端板進行精加工，包括：
26.根據葉輪三維模型和葉面型值，分別對所述葉片的兩面進行精銑加工；
27.對所述輪轂的內孔壁和兩端端面進行精車加工；
28.對所述輪緣的兩端端面、所述外圓護套的外周壁、所述兩個環形端板遠離所述轉子組件的表面進行精車加工。
29.可選地，所述方法還包括：
30.對所述葉片、所述輪轂、所述輪緣、所述外圓護套和所述環形端板的精加工部位進行著探傷。
31.可選地，對所述葉輪的葉片進行粗銑時的單邊余量為0.8mm～1.2mm。
32.可選地，所述加工方法還包括：
33.在所述輪轂上加工出螺釘孔。
34.可選地，在所述輪轂中安裝水潤滑支撐軸承和推力盤。
35.本公開實施例提供的技術方案帶來的有益效果至少包括：
36.通過先對葉輪的輪轂和輪緣進行粗車，然后對葉片進行粗銑，完成對葉輪的粗加工。然后在輪緣上加工出用于裝配轉子組件的第一燕尾槽，將轉子組件套在輪緣外，使轉子組件的磁軛與輪緣通過第一燕尾槽和第二燕尾槽裝配在一起。在裝配好轉子組件后，在轉子組件外套上外圓護套，再裝配兩個環形端板，并進行焊接。焊接完成后，再對葉輪進行精加工，并對外圓護套和環形端板進行精加工。通過在葉輪粗加工后，進行葉輪組件的組裝，然后再進行焊接和精加工，由于在組裝前進行的是粗加工，留有一定的加工余量，還沒有進行精加工，因此在組裝過程中的裝配誤差、焊接過程中的焊接變形對葉輪組件整體產生的影響，通過后續的精加工能夠得到消除，使葉輪組件整體的精度得到保證，有利于進一步提升電力推進器的性能。
附圖說明
37.為了更清楚地說明本公開實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本公開的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
38.圖1是本公開實施例提供的一種推進器的葉輪組件的結構示意圖；
39.圖2是圖1所示葉輪組件的截面圖；
40.圖3是本公開實施例提供的一種葉輪組件的加工方法的流程圖；
41.圖4是本公開實施例提供的一種葉輪的結構示意圖；
42.圖5是本公開實施例提供的一種第一燕尾槽的加工方法流程圖；
43.圖6是本公開實施例提供的一種葉輪組件的局部結構示意圖；
44.圖7是圖2的局部放大示意圖；
45.圖8是本公開實施例提供的一種精加工的流程圖。
具體實施方式
46.為使本公開的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本公開實施方式作進一步地詳細描述。
47.除非另作定義，此處使用的技術術語或者科學術語應當為本發明所屬領域內具有一般技能的人士所理解的通常意義。本發明專利申請說明書以及權利要求書中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用來區分不同的組成部分。同樣，“一個”或者“一”等類似詞語也不表示數量限制，而是表示存在至少一個。“包括”或者“包含”等類似的詞語意指出現在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵蓋出現在“包括”或者“包含”后面列舉的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。“連接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的。“上”、“下”、“左”、“右”等僅用于表示相對位置關系，當被描述對象的絕對位置改變后，則所述相對位置關系也可能相應地改變。
48.圖1是本公開實施例提供的一種推進器的葉輪組件的結構示意圖。圖2是圖1所示葉輪組件的截面圖。如圖1和圖2所示，該葉輪組件包括葉輪10、轉子組件20、外圓護套31和兩個環形端板32。葉輪10包括輪轂11、輪緣13和多個葉片12。輪緣13同軸套在輪轂11外，多個葉片12位于輪轂11和輪緣13之間。葉片12與輪轂11和輪緣13分別相連。
49.轉子組件20包括磁軛21和多個磁鋼22，磁軛21同軸套在輪緣13外，多個磁鋼22周向布置在磁軛21上。轉子組件20還可以包括隔磁膠木23，隔磁膠木23位于相鄰的磁鋼22之間。
50.外圓護套31同軸套在轉子組件20外，兩個環形端板32分別位于外圓護套31的兩端。兩個環形端板32均與外圓護套31和輪緣13相連。
51.輪緣13、外圓護套31和兩個環形端板32形成一個環形的腔體，將轉子組件20容納其中。
52.圖3是本公開實施例提供的一種葉輪組件的加工方法的流程圖。該加工方法用于加工圖1和圖2所示的葉輪組件。
53.如圖3所示，該加工方法包括：
54.在步驟s11中，提供一葉輪10，對葉輪10的輪轂11的內孔壁和兩端端面、葉輪10的輪緣13的外周壁和兩端端面進行粗車。
55.具體可以采用立式車床進行加工，將葉輪10放置在工作臺上，進行裝夾校正后，對葉輪10的輪轂11和輪緣13進行粗車。
56.在步驟s12中，對葉輪10的葉片12進行粗銑。
57.例如，可以采用五軸數控加工中心進行加工。將粗車后的葉輪10放置在五軸數控加工中心的工作臺上，裝夾校正后進行粗銑。
58.在加工葉輪組件之前，可以對葉輪10和葉輪組件分別建立三維模型，該三維模型可以是分別基于葉輪10和葉輪組件的理想尺寸建立的。在基于三維模型和加工量，設定數控加工程序。
59.在對葉片12進行粗銑時，可以根據葉輪10的三維模型和葉片12的葉面型值，分別對葉片12的兩面進行粗銑加工。
60.可選地，對葉輪10的葉片12進行粗銑時的單邊余量為0.8mm～1.2mm。例如，本公開實施例中，對葉輪10的葉片12進行粗銑時的單邊余量為1mm。
61.通過設置一定的單邊余量，待后續對葉片12進行精加工。
62.在步驟s13中，對葉輪10進行著探傷。
63.著探傷的區域為粗車加工和粗銑加工的區域，在對葉輪10進行粗車和粗銑后，通過對葉輪10上的這些區域進行100％著探傷，能夠檢測出葉輪10表面是否在粗加工的過程中形成了裂紋等表面損傷。
64.在著探傷時，可以根據nb/t47013.5-2015標準中的要求進行，ⅱ級驗收合格。
65.步驟s13為可選步驟，在粗加工后進行著探傷，能確保粗加工的質量，在著探傷過程中，發現存在損傷時，可以及時對工藝做出調整，對葉輪10進行修整，有利于提高葉輪組件的整體加工質量。
66.在步驟s14中，在輪緣13的外周壁上加工出多個第一燕尾槽13a。
67.圖4是本公開實施例提供的一種葉輪的結構示意圖。如圖4所示，第一燕尾槽13a由輪緣13的一端延伸至另一端，多個第一燕尾槽13a沿葉輪10的周向分布。
68.輪緣13上的第一燕尾槽13a用于與轉子組件20進行配合，第一燕尾槽13a的加工質量直接影響轉子組件20與葉輪10的裝配。圖5是本公開實施例提供的一種第一燕尾槽的加工方法流程圖。如圖5所示，為了確保第一燕尾槽13a的加工質量，第一燕尾槽13a可以采用以下方式進行加工：
69.步驟s141：通過數控機床采用線切割在輪緣13的外周壁上加工出一個第一燕尾槽13a。
70.線切割具有較高的加工精度，并且采用線切割，有利于減小輪緣13的變形，從而降低加工過程中對葉片12的葉面型值的影響，提高葉輪組件整體的加工質量。
71.在步驟s141中先加工出一個第一燕尾槽13a，在線切割精加工工藝后，在步驟s142中，對所加工出來的第一個第一燕尾槽13a進行檢驗。
72.可選地，在步驟s142中，至少包括對步驟s141中所加工出來的第一燕尾槽13a的加工尺寸和加工精度進行檢驗。
73.通過對加工出來的第一個第一燕尾槽13a進行檢驗，能夠根據檢驗的結果判斷加工第一燕尾槽13a的加工工藝是否合適，從而指導后續的加工過程。
74.在檢驗時，將第一燕尾槽13a實際的加工尺寸和加工精度與設計的加工尺寸和加工精度進行對比，看是否在允許的誤差范圍內，以確定該第一燕尾槽13a檢驗是否合格。
75.若加工出來的第一個第一燕尾槽13a檢驗合格，則進行后續步驟s143；若加工出來
的第一個第一燕尾槽13a檢驗不合格，則進行后續步驟s144。
76.在步驟s143中，在輪緣13的外周壁上加工出剩余的第一燕尾槽13a。
77.對于不同尺寸的葉輪組件，所要加工的第一燕尾槽13a的數量可能不同。例如在本公開實施例中，輪緣13上需要加工出24個第一燕尾槽13a，在步驟s141中加工出了一個第一燕尾槽13a，在步驟s143中，繼續加工出剩余的23個第一燕尾槽13a。
78.在步驟s141中加工的第一個第一燕尾槽13a通過了檢驗，可見加工這一個第一燕尾槽13a的加工方法滿足加工要求。在步驟s13中，加工剩余的23個第一燕尾槽13a的加工方法與加工第一個第一燕尾槽13a時的方法相同，使這23個第一燕尾槽13a也能夠滿足要求。
79.在步驟s144中，對步驟s141中加工的第一燕尾槽13a進行修整，基于檢驗結果對加工第一燕尾槽13a的加工程序進行調整后，在輪緣13的外周壁上加工出剩余的第一燕尾槽13a。
80.對第一燕尾槽13a的修整至少包括對第一燕尾槽13a的加工尺寸、加工精度進行修整。通過修整，使第一燕尾槽13a的加工尺寸和加工精度滿足設計要求。
81.檢驗結果可以是實際加工出的第一燕尾槽13a與設計要求之間的偏差，這里的偏差至少包括加工尺寸的偏差和加工精度的偏差。
82.根據檢驗結果對加工第一燕尾槽13a的加工程序做出調整，以確保加工程序能夠加工出合格的第一燕尾槽13a。在對加工程序進行調整后，再根據調整后的加工程序加工出剩余的第一燕尾槽13a，從而使加工出的所有第一燕尾槽13a滿足設計要求。
83.在步驟s15中，裝配轉子組件20和葉輪10。
84.圖6是本公開實施例提供的一種葉輪組件的局部結構示意圖。如圖6所示，轉子組件20包括磁軛21、多個磁鋼22和多個隔磁膠木23。多個磁鋼22和多個隔磁膠木23周向布置在磁軛21的外周壁上，多個隔磁膠木23與多個磁鋼22沿磁軛21的圓周方向交替分布。磁軛21的內周壁具有多個第二燕尾槽21a。
85.將轉子組件20套在輪緣13外，使輪緣13上相鄰第一燕尾槽13a之間的部分卡入磁軛21的內周壁上的第二燕尾槽21a中，磁軛21的內周壁上相鄰第二燕尾槽21a之間的部分卡入第一燕尾槽13a中。
86.葉輪10的輪緣13上的第一燕尾槽13a與磁軛21的第二燕尾槽21a在圓周方向上相互交錯，葉輪10與磁軛21相互卡接在一起。
87.在步驟s16中，將外圓護套31套在轉子組件20外。
88.外圓護套31為一個呈筒狀的零件，套在轉子組件20外，與后續裝配的環形端板32一起，對轉子組件20提供保護。
89.在步驟s17中，將兩個環形端板32同軸布置在外圓護套31的兩端，將環形端板32與外圓護套31和輪緣13焊接。
90.圖7是圖2的局部放大示意圖。圖7中以箭頭示出了焊接的部位。在一些示例中，環形端板32與外圓護套31和輪緣13采用激光焊接。
91.普通的焊接方式會產生較大的熱變形，對最終成型的葉輪組件的尺寸會產生較大的影響，形變會導致葉輪組件整體產生一定的扭曲，影響轉子組件20的對稱性。普通的焊接方式，會導致較大范圍內的溫升，較高的溫度還會對磁鋼22的磁性產生一定的影響，導致磁性降低。
92.本公開實施例中，采用激光焊接，不僅形變小，而且不會引起大范圍內的溫升，對磁鋼22的磁性影響較小。
93.完成焊接后，就形成了葉輪組件，之后對葉輪組件進行進一步的精加工，提高葉輪組件的精度，使葉輪組件滿足設計要求。由于采用了先粗加工，再組裝成葉輪組件，最后再精加工的順序，在組裝前先進行粗加工，能夠保證組裝出來的葉輪組件有一定的精度。在組裝后再進行精加工，有利于保證葉輪組件整體的精度，避免組裝前各個部件精加工，組裝后由于組裝產生的誤差以及焊接產生的誤差，導致葉輪組件整體出現較大誤差。粗加工時留的余量，使得在組裝后，組裝產生的誤差以及焊接產生的誤差等各種誤差都能夠疊加到余量中，有足夠的加工空間進行精加工，保證葉輪組件整體的精度。
94.在步驟s18中，對葉片12、輪轂11、輪緣13、外圓護套31和環形端板32進行精加工。
95.圖8是本公開實施例提供的一種精加工的流程圖。如圖8所示，具體可以采用以下方式進行精加工：
96.在步驟s181中，根據葉輪組件的三維模型和葉面型值，分別對葉片12的兩面進行精銑加工。
97.在組裝后，基于葉輪組件的三維模型和葉輪組件中，葉片12的葉面型值進行精加工，在葉片12的精度滿足要求的情況下，也更加能夠保證葉輪組件整體的精度。
98.對葉片12的精銑加工，也可以在五軸數控加工中心中進行。將葉輪組件放置在工作臺上，裝夾校正后，基于葉輪組件的三維模型和葉面型值對葉片12的兩面進行精銑加工。
99.在步驟s182中，對輪轂11的內孔壁和兩端端面進行精車加工。
100.在步驟s183中，對輪緣13的兩端端面、外圓護套31的外周壁、兩個環形端板32遠離轉子組件20的表面進行精車加工。
101.也就是說，在步驟s182和步驟s183中，對葉輪組件的兩端端面和外周面、以及輪轂13的內孔壁進行了精加工。步驟s182和步驟s183均可以在立式車床上進行，將葉輪組件放置在工作臺上，裝夾校正后進行精車加工。
102.葉輪組件整體組裝完成后，進行精加工，由于在組裝前只進行了粗加工，因此，有足夠的余量保證葉輪組件整體的精度。
103.在步驟s19中，對葉片12、輪轂11、輪緣13、外圓護套31和環形端板32的精加工部位進行著探傷。
104.在完成精加工后，對葉輪組件上進行精加工的部位進行100％著探傷，能夠檢測出葉輪組件表面是否在精加工的過程中形成了裂紋等表面損傷。在步驟s19的著探傷過程中，對焊縫也進行著探傷，有利于及時發現焊縫存在的缺陷，及時修補。
105.在著探傷時，可以根據nb/t47013.5-2015標準中的要求進行，ⅱ級驗收合格。
106.步驟s19為可選步驟，在精加工后進行著探傷，能確保精加工的質量，在著探傷過程中，發現存在損傷時，可以及時對工藝做出調整，對葉輪組件進行修整，有利于提高葉輪組件的整體加工質量。
107.在步驟s20中，在輪轂11上加工出螺釘孔11a。
108.具體可以先在輪轂11上劃出螺釘孔11a的加工線，確定出螺釘孔11a的位置，然后進行鉆孔，鉆出螺紋底孔。之后對螺紋底孔進行攻絲，加工出螺紋，形成螺釘孔11a。
109.在步驟s21中，在輪轂11中安裝水潤滑支撐軸承和推力盤。
110.水潤滑支撐軸承和推力盤可以通過螺釘孔11a進行安裝。在安裝完成后，可以對葉輪組件整體進行清潔擦拭和防護處理。
111.通過先對葉輪10的輪轂11和輪緣13進行粗車，然后對葉片12進行粗銑，完成對葉輪10的粗加工。然后在輪緣13上加工出用于裝配轉子組件20的第一燕尾槽13a，將轉子組件20套在輪緣13外，使轉子組件20的磁軛21與輪緣13通過第一燕尾槽13a和第二燕尾槽21a裝配在一起。在裝配好轉子組件20后，在轉子組件20外套上外圓護套31，再裝配兩個環形端板32，并進行焊接。焊接完成后，再對葉輪10進行精加工，并對外圓護套31和環形端板32進行精加工。通過在葉輪10粗加工后，進行葉輪組件的組裝，然后再進行焊接和精加工，由于在組裝前進行的是粗加工，留有一定的加工余量，還沒有進行精加工，因此在組裝過程中的裝配誤差、焊接過程中的焊接變形對葉輪組件整體產生的影響，通過后續的精加工能夠得到消除，使葉輪組件整體的精度得到保證，有利于進一步提升電力推進器的性能。
112.以上所述僅為本公開的可選實施例，并不用以限制本公開，凡在本公開的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本公開的保護范圍之內。
