叶轮叶轮轴工艺分析
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- 叶轮叶轮轴工艺分析飞机整体式叶轮及叶轮轴设计制造方案
吴一豪
(西北工业大学机电学院, 陕西 西安 710072)
摘要 叶轮是动力机械的最主要部件，特别是在航空航天发动机领域，叶轮及叶轮轴的结构设计以及工艺质量都影响着发动机的整体性能。根据叶轮的几何结构以及相关的工艺内容来看，设计制造叶轮以及叶轮轴时受到的约束情况很多，由于相邻叶片空间距离较小，在加工过程中比较容易产生干涉的情况，所以在加工叶轮时，除了要保证在设计时提前规划好叶片的加工轨迹外，还要注意加工时执行加工轨迹的准确度和加工质量的实时监测。本文通过CATIA软件，对叶轮以及叶轮轴的工艺外形进行初步的设计，并在保证其装配协调性的前提下完成叶轮和叶轮轴的装备，在保证其能够正常工作的前提下，对其外形和结构进行了适当的修改，继而达到加工成本低，运转速度精度高，造型美观的特点。
关键词 叶轮及叶轮轴；加工工艺；整体锻压；CATIA；
1零（部）件结构特点分析
1.1 叶轮
整体式叶轮作为航空航天发动机的关键部件对于飞行器的整体飞行性能有不言而喻的影响，叶轮与叶轮轴的加工设计质量直接决定了发动机的性能高低，叶轮的大体结构如下图所示：
其结构主要包括叶轮和轮毂。其中的轮毂曲面主要是由流线曲线围绕着旋转轴旋转而得到的，叶片曲面是由叶片曲线沿着旋转轴垂直方向拉伸之后通过片体的增厚来实现的，叶片上部的曲面是可以由裁剪得出的。
整体式叶轮都是根据复杂的流体动力学理论进行设计的得到的，其叶片是均匀分布在轮毂上面的叶片的形状也要符合流体流动的规律，整体式叶轮的形状结构复杂，同时精度要求也比较高。
对于整体式叶轮来说，为了达到最好的叶轮的性能，叶片的设计是至关重要的。叶轮叶片的正反两个面虽然都是曲面，但是又是直纹面，这两个面分别被称为压力面和吸力面。在这两个面的中间属于过度面，采用的可变圆角形式。从叶轮的进口算起到叶片根部的圆角逐渐增大。之所以在叶轮进口处选择较小的圆角主要是为了降低阻塞损失，而在叶轮中间位置采用较大的圆角主要是为了增加叶片承受应力的能力。...
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