降溫水簾_興建的“世界風機博覽園”位于張北西部滿井地區動葉可

近日，河北省張北縣政府與中國大唐集團新能源股份有限公司、中電普瑞張北風電研究檢測有限公司簽訂了風電產業化發展戰略合作開發協議書，總投資約11億元的“一園一館三中心”項目正式落戶張北。

　　據了解，由大唐集團新能源股份有限公司投資10億元人民幣興建的“世界風機博覽園”位于張北西部滿井地區，總規模約10萬千瓦，規劃擬建50個左右的風機機位，預計2016年底前建設完成。入園風機優先采用國家風機研究檢測中心試驗基地檢測后的風機，并為風機制造商提供風機掛網試運行、長期運行檢測和考核服務。同時，投資1億元配套建設新能源科技館和高水平、高科技含量的運行考核、研發、培訓中心,降溫水簾，使其與國家風光儲輸示范項目、國家風機研究檢測中心相得益彰，形成集新能源科研示范、檢測認證、科普教育培訓為一體的張北新能源產業科技研發中心。

　　目前，“一園一館三中心”已完成區域選址，相關單位正在進行規劃設計、注冊公司、辦理前期手續等工作。
排煙風機 屋頂風機

摘要：本文對地鐵、礦井、電站等領域應用的動葉可調軸流通風機輪轂零件軸孔（與軸之間采用帶鍵過渡配合性質）的加工，提出并實施了一種新的以車床代替磨床的工藝方法。該方法解決了輪轂零件外形尺寸偏大，軸孔加工部位結構尺寸�。痪�度要求高并且為非連續加工表面的技術難點。為類似特殊異形工件的精確加工，提供了一個新的工藝借鑒。能使企業以低投資，制造高技術含量、高質量、高回報的產品。
關鍵詞：機械加工；異形零件；以車代磨；輪轂軸孔

0 引言
　　以往國產單或雙級軸流通風機均為定子靜葉固定或靜葉可調。為了提高風機的性能和效率，使其具有較寬闊的工作區域，沈鼓集團從丹麥引進了動葉可調系列軸流通風機，其技術含量較高和應用前景廣闊。
　　該風機在制造過程中遇到了重要部件轉子輪轂的軸孔加工精度和表面質量長期處于不穩定狀態和零部件回用的問題。鑒于產品的重要性和市場需求，我們提出并實施了一種新的以車床代替磨床的工藝方法，使問題得以解決。
1 問題的提出
　　該系列風機共有九種規格，見表1。
　　表1給出了其主要特征尺寸和軸孔徑、軸孔長、精度、粗糙度要求等與加工相關的信息。
　　零件外形結構與加工部位尺寸見圖1。


　　由圖1可知，工件為焊接組成的結構件，外徑尺寸大并且為對稱球缺形狀，球缺體外表面與內壁間有若干動葉安裝孔。由波狀腹板把外廓對稱球缺體與軸孔件組立焊接起來，而中間軸孔直徑相對較小,因配合性質決定了尺寸精度、形狀和位置精度要求高、粗糙度Ra值要求較小，并且輪轂與軸采用過渡配合加鍵聯接傳遞功率和扭矩。由表1可以看出除QT和16Mn材料，其它材料的切削性能均不佳。此類零件的機械切削加工有一定難度。
　　根據工件形狀、尺寸、軸孔的加工安排立式車床加工是合適的。
　　原工藝過程為：半精加工→精車前找正→精車外形和軸孔→插床加工鍵槽→鏜床分別加工動葉安裝及調整孔→粗找平衡→安裝動葉及調整裝置→精找動平衡→做標記拆分動葉和調整裝置→總裝車間。
　　對內孔部位的加工，因零件外形尺寸大，立車難以靠提高切削速度達到Ra=1.6的要求；采用光刀車削又必須滿足以下條件才能獲得良好效果。
　　a） 優良的刀具（一般為整體高速鋼刀具，由操作者刃磨）；
　　b） 足夠并且合適的切削液；
　　c） 適當的切削用量；
　　d） 方便的觀察和必要的工藝加工參數調整。
　　但輪轂軸孔中心線必須與立車工作臺的中心線重合，而外徑尺寸大、孔徑相對�。痪�度要求高、孔長又比較大，這為操作者實施上述內容增加了許多困難。這些不利因素造成孔的粗糙度值介于Ra=（3.2～6.4）之間，大多數偏向于Ra=3.2。一旦孔徑接近下限尺寸，操作者無法再光一刀（過渡配合的公差帶很窄），只好用拋光砂輪修整。這對形位公差又產生不良影響。因而孔的表面粗糙度和形位公差均不符合圖紙的要求。
　　從上述工藝過程不難看出,車間負壓風機，孔精加工后轉去加工鍵槽，破壞了孔的形狀和位置精度，也必然給總裝帶去困難。但是為了保證孔在立車的精加工又必須先車而后插鍵槽。正是這些因素造成該件孔部合格率不足5%。
2 問題的分析
　　過渡配合是介于過盈配合與間隙配合之間的一種配合。這種配合類型的公差帶范圍很窄，是加工精度中尺寸和表面質量控制的難點。
　　如果尺寸精度控制不好將產生間隙或者過盈不是大就是小的情況。這都是該部件不允許發生的現象。因為輪轂是轉子葉片與軸相連接的中間體。產品性能、轉子質量都需要輪轂的精度來保證。
　　粗糙度對配合性質有影響，對間隙配合而言，表面粗糙輪廓的峰頂磨損后,通風系統，配合間隙迅速增大；對過盈配合而言，粗糙表面的波峰被擠平，就減少了實際有效過盈量，降低了零件間的連接強度。
　　粗糙度還對接觸剛度有影響，粗糙不光的兩個表面接觸，實際接觸面積只是理想接觸面積的一部分，這些先接觸的峰頂單位面積壓力增大，外力作用下，極易產生變形（彈性和塑性變形），這種接觸變形是影響工程剛度的一個不可忽視的因素。
　　粗糙度數值大，因微觀波谷內存有間隙，零件易腐蝕；粗糙度數值小表面光滑，可以提高零件的抗腐蝕能力。
　　綜上所述，可以看出對于過渡配合的零件，其粗糙度對產品質量的影響是不能忽視的。尤其是這種過渡配合的輪轂，必須采取有效措施使問題徹底解決。
3 問題解決的初步設想
　　根據以上分析，設想了以下幾種解決問題的方案，并對各方案逐一進行了分析研究，從中優選出一個經濟可行的方案。
　　1） 購置一臺大型立式萬能磨床，零件尺寸精度和表面質量問題都可以迎刃而解，但一臺這樣的設備至少需人民幣2 000多萬元。而且國內沒有成型產品可購，因為只是零件的形狀特殊才產生這樣一種結果。進口設備得不償失；
　　2） 購置一臺中大型立式數控車床要求附加磨削裝置。零件尺寸精度和表面質量問題也可以得到解決，但這樣一臺設備至少需人民幣1 700萬元。而且國內產品處于研發試制期沒形成商品化產品。而進口設備也得不償失；
　　3） 利用已有數控立車配置相應工藝裝備，購置電主軸（安裝磨輪）。實現車、磨同臺設備一次裝夾完成孔的加工。目前，數控加工設備不論進口還是國產，其分辨率均為0.001mm；最小步進可達到0.005～0.01mm。而進口機床可達0.001mm；
　　4） 利用已有普通立車配置相應工藝裝備，購置電主軸（安裝磨輪）。實現車、磨同臺設備一次裝夾完成孔的加工。但普通立車進給和上刀裝置均由進給齒輪箱經若干次變速傳給絲杠，進而拖動進給刀架運動或采用機械式刻度盤完成上刀，這都很難保證零件加工的準確性。
4 方案優選及實施
4.1 方案優選

　　上述四個方案中選取了方案三。因為就輪轂零件尺寸精度和表面質量而言，數控立式車床完全可以保證。數控設備的分辨率和最小步進指標都遠小于零件精度要求；數控設備的進給傳動機構是帶有雙向預緊機構的滾珠絲杠，其反向間隙不大于0.005mm；其進給驅動原件為伺服步進電機，可直接驅動滾珠絲杠減少了中間環節的傳動誤差，并且數控機床各基礎元件均有很好的剛性，能保證設備的定位精度和重復定位精度。這些是普通機床不能相比的。
用現有數控立式車床只要不多于7萬元人民幣配置電主軸磨輪、變頻器和自制與機床連接的工藝裝備即可完成工藝裝備的全部配置。與購置新設備相比至少可節約千萬元的投資。
4.2 方案實施的準備
　　1） 首先選定最大回轉直徑不小于2 300mm的數控立車作為實施以車代磨的基礎設備。
　　2） 購置用于安裝磨輪的電主軸（選用洛陽軸承研究所制造的DZ24W型電主軸。
　　3） 由軸研所配套選擇的UFDO55a43B型變頻調速器。
　　4） 自制連接體一套。
　　5） 電磨頭內冷卻工程一套。（一個揚程5m的電動水泵；30L容積的水箱，進出水管共計20m）
　　上述4.2.1～4.2.5項總價不超過7萬元人民幣。
4.3 方案實施的過程
4.3.1 電主軸技術參數及示意圖，見圖2。
　　徑向跳動：0.003mm
　　軸竄：0.002mm
　　功率：1.7～4.5kW
　　最高轉速：10 000r/min

　　D=130mm d=80mm L=150mm l=320mm
　　調速變頻器：UFDO55a43B型
4.3.2 砂輪選擇
　　磨料為白剛玉60號粒度平砂輪；牌號 P100X20X20
4.3.3 零件選擇
　　表1中規格：SΦ=1　120mm 材料：A3
　　孔徑：Φ128H6+0.0250
　　孔長：180mm
　　　　 磨削余量：0.10～0.16mm（單邊余量）
4.3.4 磨削工藝參數
　　砂輪線速度：20～27m/s（采用干磨削方式）
　　每次磨削深度：0.005～0.02mm
　　工件轉速：10r/min（即立車工作臺轉速）
　　工件每轉砂輪進給：4～6mm
4.3.5 加工效果
　　磨削后實際尺寸：Φ128.01
　　形位公差：孔的不柱度、不圓柱度，用百分表測得，其值幾乎為零。
　　孔的軸線與基準端面垂直度：兩個表面一次裝夾完成，其值幾乎為零。
　　粗糙度：軸孔表面輪廓的平均算術偏差值（Ra）： 0.4≤Ra<0.8
　　由4.3.5加工效果不難可以看出：其尺寸精度控制在H6的中線；粗糙度降低兩個等級； 由于采用磨削幾何精度提高了一個等級；最明顯的效果指標表現在粗糙度由100%的回用率變為100%的優質合格率。
5 工藝過程的變化及需要注意的幾個問題
5.1 工藝優化
　　原工藝過程為：半精加工→精車前找正→精車外形和軸孔→插床加工鍵槽→鏜床分別加工動葉安裝及調整孔→粗找平衡→安裝動葉及調整裝置→精找動平衡→做標記拆分動葉和調整裝置→總裝車間
　　現工藝過程為：半精加工→插床加工鍵槽→磨削前找正→磨削加工→轉鏜床分別加工動葉安裝及調整孔→粗找平衡→安裝動葉及調整裝置→精找動平衡→做標記拆分動葉和調整裝置→總裝車間
　　兩種工藝過程最大的工藝變化是：前者是精車外形和軸孔后，插床加工鍵槽這樣孔的精度被破壞，必然給裝配帶去麻煩。后者是半精加工后，插床進行加工鍵槽，因軸孔留有磨削余量插削不會對精加工產生影響；這樣即避免了最終軸孔的精度被破壞，也排除了車削加工中的困難和不利因素。軸孔粗糙度由100%的回用率變為100%的優質合格率。
5.2 車床磨削特殊控制因素
5.2.1 及時修整砂輪，砂輪上不應沾有油污，修整砂輪直至砂輪磨削面無沙粒不勻，沒有可見非砂粒物質為止。
5.2.2 如果設備具有冷卻循環裝置可使用磨削冷卻液，這樣可以增加砂輪線速度提高磨削質量。
5.2.3 沒有數控設

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