新三元叶片展开方法的创新研究与基本展开型谱的创建

刘天保++刘鸿亮++王连运

摘 要：本文是在一种创新思维指导下，利用和开发普通计算机的CAXA电子图板的图库功能展开新三元叶片，完成新三元叶片展开方法的创新研究与基本展开型谱的创建工作，解决了原展开方法误差大，不能创建新三元叶片基本型谱的难题。使新三元叶片展开工作变得更简单、更精确、更快捷。本文通过对CAXA电子图板的图库功能的进一步开发和利用，较详细地阐述了新三元叶片的展开原理、方法及新三元叶片基本展开型谱的创建过程，展示了新三元叶片基本展开型谱所具有的极大简化叶片展开工作、方便多用模具的设计与实施、促进叶片的预修型工作等多项功能。本文还通过对新、旧两种展开方法结果的比对分析，进一步阐明了本文的创新展开方法在显著提高叶片展开精度方面的真实、可靠性。新三元叶片展开方法创新研究与基本展开型谱的创建成功，是该项设计技术的一次重大技术创新，标志着我厂三元叶轮的制造技术水平再跨新台阶。本文对类似的技术工作具有指导意义，可在同行业厂家推广应用，将在提高设计水平、缩短产品制造周期等方面创造显著的社会效益与经济效益。

关键词：型谱 创新 效益

中图分类号：TU71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）06（a）-0007-01

新三元叶片是指继H518、H520之后我厂近几年改进后的全三元流动产品叶片，由于其进口曲线的微妙变化，给叶片的展开工作造成很大困难，若套用原“390”旧程序展开，误差很大，用原法创建叶片展开型谱，明显存在着多项误差，如展开重合度误差、局部边线方向误差等多达十余项，有的误差数值竟超过10 mm，显然，用旧方法展开的叶片精度太低，用其创建的叶片型谱是不能应用的。而由这类三叶片构成的产品是我厂现在的主导产品。为企业的技术进步，提高产品质量，急需创造研制一种新方法。

1 新法展开新三元叶片原理

新三元叶片是我厂T型叶轮点元素三元叶片的改进型，改进前的老三元叶片很早就创建了基本展开型谱，而新三元叶片却一直没能创建型谱，原因在于：虽然新三元叶片边界点及叶片截面型线各点与老三元叶片基本相同，也是分布在三维空间，该叶片各处的型面也是由特殊的曲面构成，但是，由于对叶片进口曲线进行了较大修改，如果套用原程序展开叶片，无法确定展开基准边，常会发生干涉现象，降低展开精度，最后只能得到误差极大的结果。为攻克此难题，这里创新研究了新的方法。在这里我们首先将叶片边界点分成g、s两组，以最多边界点叶片为模式，少边界点的叶片可以如图示方法补边界点，这样在开发利用计算机图库功能时，只需定义一个通用叶片展开图符，就可以完成全部七大系列不同数量边界点叶片的展开工作。在定义叶片展开图符时，首先将各边界点的坐标值定义成基本图符变量，按规则将各边界点坐标值输入所建图库，再把求各点距离定义成图符的中间变量，叶片展开图符定义之后，只需输入叶片坐标值，利用电子图板“库操作”的提取图符功能可以立即得到右部所示叶片各边真实长度及标注图，为展开叶片获得了足够的技术信息，可以直接利用此实际长度方便地作出叶片展开图。

2 新三元叶片基本展开型谱创建

由于各系列叶片展开是严格按照同一的叶片展开基准进行的，因此，各系列叶片的展开图形能够统一整合到一起，创建成新三元叶片基本展开型谱。

在新三元叶片基本展开型谱图中，我们可以清楚地看到，各系列叶片的公共边是完全重合的，各系列叶片按着宽径比系数的变化在整个型面上的分割情况也是清晰可见的，排除了原程序展开新叶片的所有误差，因此可以确信，这里创建的新三元叶片基本展开型谱是成功的。值得一提的是，我们都知道，按常规三元叶片是不可展开的，那么，新三元叶片基本展开型谱也一定存在着少量误差，由于此方法在展开叶片时，特意将误差避开了有定位基准要求的叶片进口边、轮盖边、轮轴边，而将误差排到含有加工余量、不被发现的叶片出口边，在叶片成型与拼装时，由于这里没有定位基准要求，因此叶片出口边的误差对产品质量没有丝毫影响，这也正是此展开方法的高明之处。

新三元叶片基本展开型谱是依据我厂叶轮直径1000 mm、各种宽径比系数的点元素新三元叶片叶型中分面空间边界点所有数据，通过开发、利用CAXA电子图板图库功能，辅助设计所得到的成功结果。在图库中新三元叶片基本展开型谱是彩色的，按叶片宽径比0.095、0.090、0.085、0.080、 0.075、0.070、0.065由大到小七个系列分别配置了赤、橙、黄、绿、青、兰、紫色彩及图层。使用者可以很方便的任意选择某系列图形进行对比及应用。

3 新三元叶片基本展开型谱的功能

该新三元叶片基本展开型谱包容了我厂该类产品的所有叶片展开形状，因此，也同样具有以前其它叶片图谱的特别丰富的功能。

3.1 简化了新三元叶片展开工作

新三元叶片型谱轮廓大小与叶轮直径的变化是一致的，该叶片基本展开型谱是按叶轮直径1000 mm的叶片创建的，要想得到其它叶轮直径的展开叶片，只需将该型谱与叶轮直径的变化相一致即可。

3.2 方便了多用模具的设计与实施

我厂每套三元叶片压型模制造成本都在万元以上，开发一模多用工作能为厂创造很大的经济效益，这项工作的关键是很难确定相关叶片的成型定位点，创建了叶片基本展开型谱后，各系列叶片的相互关系一目了然，可以用该型谱推算出各模具一模多用时定位销的增减量，甚至可以直接把叶片基本展开型谱做成柔性样板，铺到模具的基本型面上，即可确定各系列叶片的成型定位点，解决了关键问题，促进了开展一模多用的设计与实施。

3.3 促进了叶片的预修型工作

叶片的预修型就是凭借可靠的技术经验，在叶片展开时或在叶片压型之前，预先已对叶片或叶片展开样板进行了修型处理，这一措施对提高制造工艺水平、缩短产品制造周期具有重大意义。

4 结论与建议

新三元叶片展开方法的创新研究与基本展开型谱的成功创建，是该项设计技术的一次重大技术创新，极大的提高了新三元叶片的展开精度，把叶片的重合度指标提高了十余个百分点，使得我厂新三元叶轮的制造技术水平再跨新台阶。本文对类似的技术工作具有指导意义，可在同行业厂家推广应用，将在提高设计水平、缩短产品制造周期、提高产品质量等方面创造显著的社会效益与经济效益。

最后，诚恳希望大家对本文的缺点和不足提出批评、指正，希望更高新的技术得到交流，为进一步提高科技创新能力、振兴老工业基地、发展现代装备制造业做出更大的贡献。

参考文献

[1] 刘亚芹，谭小平，黄英.一种大直径三元流径向销联接转子的加工技术[J].2013（5）.

[2] 王鹏亮，董帆，贾海东，等.全可控涡分布对离心压缩机三元叶片性能影响研究[J].2013（6）：26.endprint