可調(diào)螺旋槳槳葉制造工藝探討

【摘要】采用不同制造工藝，對(duì)螺旋槳槳葉的精度等級(jí)有很大的影響。本文通過(guò)對(duì)不同的槳葉制造工藝的探討和分析，尋求較為經(jīng)濟(jì)的槳葉制造工藝組合，以滿足本公司可調(diào)螺旋槳槳葉達(dá)到ISO484標(biāo)準(zhǔn)S級(jí)和級(jí)的精度要求。

【關(guān)鍵詞】槳葉；制造工藝；精度要求

1、前言

我國(guó)正處于世界造船大國(guó)向世界造船強(qiáng)國(guó)的轉(zhuǎn)型期，船舶制造業(yè)已有多元化發(fā)展趨勢(shì)，但高端的船舶推進(jìn)器受?chē)?guó)外的一些知名廠家壟斷，國(guó)內(nèi)也只有極少數(shù)廠家能生產(chǎn)，而且大多數(shù)都是走的低端產(chǎn)品路線，目前的生產(chǎn)狀況根本無(wú)法滿足市場(chǎng)的需求，成為行業(yè)發(fā)展瓶頸。國(guó)家提出發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)規(guī)劃，開(kāi)發(fā)高性能、高附加值的船舶裝備是當(dāng)今國(guó)內(nèi)造船業(yè)多元化發(fā)展的方向。用戶對(duì)船舶機(jī)動(dòng)性及平穩(wěn)性要求越來(lái)越高。這就要求高質(zhì)量、高精度的可調(diào)螺旋槳來(lái)代替原來(lái)較為低端定距槳。為了降低制造成本，減少設(shè)備投入，需要我們尋求較為經(jīng)濟(jì)的槳葉制造工藝組合。

2、槳葉毛坯的鑄造工藝

2.1造型工藝：通常有二種造型方法

一是水玻璃粘土砂測(cè)點(diǎn)造型，需要工藝人員編制造型測(cè)點(diǎn)工藝表（下表），人工測(cè)點(diǎn)造型。其優(yōu)點(diǎn)是適用性強(qiáng)，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短，無(wú)需模具（生產(chǎn)準(zhǔn)備投入費(fèi)用少）；缺點(diǎn)是生產(chǎn)效率低，鑄件質(zhì)量穩(wěn)定性差；適用于單件或少量生產(chǎn)。二是模具樹(shù)脂砂造型，需要預(yù)先制作模具，人工樹(shù)脂砂模具造型。其優(yōu)點(diǎn)生產(chǎn)效率較高，鑄件質(zhì)量穩(wěn)定；缺點(diǎn)是生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，投入費(fèi)用多；適用于批量生產(chǎn)。綜合以上二種造型方法的優(yōu)缺點(diǎn)，采用水玻璃粘土砂測(cè)點(diǎn)造型制造一次性母模，以母模作模具，再進(jìn)行人工樹(shù)脂砂造型。既提高了生產(chǎn)效率，又減少了投入費(fèi)用，同時(shí)又可獲得較為穩(wěn)定的鑄件質(zhì)量。

2.2熔煉

采用中頻電爐熔煉，吹氮?dú)獬龤獬?，爐前直讀光譜檢測(cè)，可獲得穩(wěn)定的高質(zhì)量銅水。

3、槳葉的加工工藝

3.1槳葉法蘭的加工：首先工藝人員需要根據(jù)槳葉截面螺距及截面型值（圖1）編制出槳葉截面螺距測(cè)點(diǎn)表（表2），劃線工根據(jù)測(cè)點(diǎn)表劃線，劃出槳葉螺距基準(zhǔn)線。法蘭加工通常采用數(shù)顯坐標(biāo)鏜床或數(shù)控坐標(biāo)鏜床加工，加工內(nèi)容通常是法蘭底面，法蘭外圓和法蘭聯(lián)接螺孔。操作工根據(jù)工藝或圖紙以槳葉螺距基準(zhǔn)線為基準(zhǔn)加工以上內(nèi)容。

3.2槳葉葉型的加工：通常有人工測(cè)點(diǎn)打磨加工和數(shù)控機(jī)床加工。

3.2.1人工測(cè)點(diǎn)打磨加工

劃線工用螺距規(guī)根據(jù)測(cè)點(diǎn)表及槳葉法蘭上的螺距基準(zhǔn)對(duì)槳葉各個(gè)半徑截面的毛坯葉面進(jìn)行測(cè)點(diǎn)和標(biāo)記打磨余量，打磨工依據(jù)各標(biāo)記的打磨余量進(jìn)行打磨和拋光。這種人工測(cè)點(diǎn)打磨加工的工藝，是最原始的工藝，操作工的個(gè)人技能對(duì)槳葉螺距精度影響很大，有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)工人在精打細(xì)作的情況下，其槳葉螺距精度僅能達(dá)到ISO484標(biāo)準(zhǔn)要求的I級(jí)，通常只能做到Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)甚至更差。目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)螺旋槳廠都采用這種原始的加工藝，其優(yōu)點(diǎn)成本低，投入少。適合低端產(chǎn)品的制造。

3.2.2數(shù)控機(jī)床加工

數(shù)控機(jī)床加工工藝，可以選用三軸聯(lián)動(dòng)、五軸聯(lián)動(dòng)、七軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床，五軸聯(lián)動(dòng)和七軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，一臺(tái)設(shè)備通常上千萬(wàn)元。目前國(guó)內(nèi)僅有一二家有實(shí)力的廠家選用了上千萬(wàn)元的五軸聯(lián)動(dòng)和七軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床，且僅用于少量有特殊要求的產(chǎn)品的制造。無(wú)法進(jìn)行量產(chǎn)。因此選用價(jià)格便宜的三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工槳葉葉面，是比較理想的選擇。

選擇三軸聯(lián)動(dòng)龍門(mén)數(shù)控銑床作為槳葉葉面加工設(shè)備。首先，需要設(shè)計(jì)槳葉夾緊工裝，讓槳葉固定在機(jī)床工作臺(tái)面上；其次，用Catia三維軟件根據(jù)槳葉型值表及螺距參數(shù)建立槳葉三維模型（圖2）；第三，選用合適的刀具，用Powermill軟件產(chǎn)生刀具補(bǔ)償及刀具路徑（圖3）；第四，通過(guò)龍門(mén)數(shù)控銑床接口對(duì)槳葉毛坯葉面進(jìn)行加工。加工后的槳葉葉面通常保留0.5mm的拋光余量。加工后的槳葉葉面需經(jīng)人工拋光、切邊、修正等，才可完工。如此制作的槳葉優(yōu)點(diǎn)：精度等級(jí)高，可穩(wěn)定在ISO484要求的S級(jí)（特級(jí)）和級(jí)，制造成本較低。

4、結(jié)論

通過(guò)上面對(duì)不同的槳葉制造工藝的探討和分析，認(rèn)為既經(jīng)濟(jì)又高精度要求，且質(zhì)量穩(wěn)定的槳葉制造工藝組合是：采用水玻璃粘土砂測(cè)點(diǎn)造型制造一次性母模，以母模作模具，再進(jìn)行人工樹(shù)脂砂造型；采用電爐熔煉，吹氮?dú)獬龤獬?，爐前直讀光譜檢測(cè)，獲得穩(wěn)定的高質(zhì)量銅水，通過(guò)澆注獲得槳葉毛坯；采用數(shù)顯坐標(biāo)鏜床或數(shù)控坐標(biāo)鏜床加加工槳葉法蘭；采用三軸聯(lián)動(dòng)龍門(mén)數(shù)控銑床加工槳葉葉面，再經(jīng)人工拋光、切邊、修正等獲得完工的可調(diào)螺旋槳槳葉。認(rèn)為這樣的槳葉制造工藝組合，可以滿足本公司可調(diào)螺旋槳槳葉ISO484標(biāo)準(zhǔn)S級(jí)和級(jí)的精度要求，同時(shí)也能滿足高端的船舶推進(jìn)器市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的需要。