汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵中半開(kāi)式葉輪錐面角度專用量具設(shè)計(jì)

朱　勇

（河南省西峽汽車水泵股份有限公司技術(shù)中心,河南　西峽　474500）

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵中半開(kāi)式葉輪錐面角度專用量具設(shè)計(jì)

朱勇

（河南省西峽汽車水泵股份有限公司技術(shù)中心,河南西峽474500）

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)的重要組成部分。其作用是使冷卻液循環(huán)流動(dòng)降低發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行溫度。本文介紹了汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵使用的半開(kāi)式葉輪錐面角度的測(cè)量方法，量具的設(shè)計(jì)原理、使用方法以及判定準(zhǔn)則。

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵；半開(kāi)式葉輪；葉輪錐面；測(cè)量圓；測(cè)量圓高度；錐面角度

1　引言

汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水泵的運(yùn)行依據(jù)能量守恒定律，即發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸輸出的機(jī)械能通過(guò)輪系傳遞給水泵，又通過(guò)水泵傳遞給冷卻液，使機(jī)械能轉(zhuǎn)化為冷卻液的液壓能，冷卻液從外界獲得能量后就產(chǎn)生了速度、壓力。葉輪是水泵的重要組成部分，它是一個(gè)過(guò)流部件。葉輪的精度、結(jié)構(gòu)對(duì)水泵的性能具有決定性的作用。

葉輪的結(jié)構(gòu)可分為三類：閉式葉輪、開(kāi)式葉輪、半開(kāi)式葉輪。

如圖1所示：

圖1

2　圖紙標(biāo)注理解

葉輪圖紙?jiān)O(shè)計(jì)時(shí)，葉片錐面標(biāo)注大多會(huì)給出錐角和錐面某一截面的高度尺寸，如圖2所示。這兩個(gè)尺寸遵守獨(dú)立原則，要分項(xiàng)測(cè)量，每個(gè)尺寸合格，則認(rèn)為葉片合格。

164°形成一個(gè)錐面，其實(shí)際角度由圓錐角公差帶控制。葉片為曲線形式（也有設(shè)計(jì)為直線形葉片），檢驗(yàn)時(shí)必須觀察葉片錐面全貌。

葉片錐面相對(duì)于A基準(zhǔn)要求對(duì)稱，同時(shí)往往還要規(guī)定葉片錐面的跳動(dòng)量。

?100稱為葉輪測(cè)量圓。

半開(kāi)式葉輪設(shè)計(jì)圖紙（主視圖）如圖2所示：

圖2

本文闡述的是對(duì)圖2中的角度尺寸即164°設(shè)計(jì)專用檢具。

3　164°的測(cè)量方法

圖紙標(biāo)注為角度尺寸，實(shí)際為多葉片形成的錐面頂角。多葉片組成錐面，錐面不連續(xù)，加工過(guò)程中形成斷續(xù)切屑，在數(shù)控設(shè)備上加工，錐面是由插補(bǔ)命令自動(dòng)走刀形成，每個(gè)葉片角度偏差都不一樣。葉片錐面有三種偏差結(jié)果：一種是單個(gè)葉片錐角整體偏大，另一種是單個(gè)葉片整體偏小，最后一種是在單個(gè)葉片上錐角由大到小（或從小到大）過(guò)渡。在實(shí)際的批量生產(chǎn)中，三種葉片錐角偏差往往交差存在，多數(shù)是由于生產(chǎn)過(guò)程中刀具的磨損和更換、設(shè)備固有變差造成。必須對(duì)每個(gè)葉片的角度都進(jìn)行檢驗(yàn)，葉片在要求的角度范圍內(nèi)，則認(rèn)為葉片錐角合格,以此綜合評(píng)定葉片錐角。

單件或小批量試制生產(chǎn)時(shí)，通常采用三坐標(biāo)測(cè)量；

大批量生產(chǎn)時(shí)，為提高檢測(cè)效率，必須設(shè)計(jì)專用檢具。

4　專用檢具測(cè)量方法

專用檢具通常采用比較測(cè)量，即約定一個(gè)理想錐面，用葉輪錐面與之比較，觀察間隙是否均勻，依靠測(cè)量間隙數(shù)值判定角度是否超差,即把錐角角度公差轉(zhuǎn)化為葉輪錐面法向距離偏差。設(shè)計(jì)的要點(diǎn)在于每個(gè)葉片都可檢測(cè)，同時(shí)必須使用A基準(zhǔn)模擬實(shí)際錐面對(duì)稱中心，還要配合標(biāo)準(zhǔn)直徑的測(cè)棒（或塞尺）來(lái)檢查葉片與檢具形成的間隙。這里使用測(cè)棒（或塞尺）的原因是測(cè)棒（或塞尺）與檢具和葉片是線接觸，可較準(zhǔn)確測(cè)出葉片與檢具體形成的間隙。

5　檢具方案

假設(shè)：164°在實(shí)際生產(chǎn)中按164°±1.5°控制。

檢具整體方案如圖3所示：

圖3

檢具由三個(gè)零件組成：用于模擬A基準(zhǔn)的定位芯軸，模擬理想錐面的檢具體，判定錐角是否超差的測(cè)棒（或塞尺）。

設(shè)計(jì)圖紙如圖4所示：

圖4

（2）檢具體的主要作用是模擬理想圓錐面，形成基準(zhǔn)參照。檢具體設(shè)計(jì)的要點(diǎn)在于：1、基準(zhǔn)圓錐面要盡量精確，錐角公差帶應(yīng)控制在葉輪錐角公差的0.1以內(nèi)；2、應(yīng)能檢測(cè)每個(gè)葉片的角度情況；

如圖5所示：164°±15’作為基準(zhǔn)圓錐面，用于檢查葉輪葉片與檢具體形成的間隙是否均勻；在檢具體上做出一條曲線，這條曲線與葉輪葉片具有相同的形狀；其作用為可檢查每個(gè)葉片的錐角情況。必須注意，檢具體上的曲線一定要與葉片形狀一致，否則不能觀察葉片全貌。

在檢具體的葉片形狀曲面上，分別以：?70、?100、?130、?145圓與葉片形狀曲面的交線處刻度，用于判別葉片特征圓處的錐面角度情況。如圖5所示：

圖5

（3）定位芯軸與葉輪A基準(zhǔn)孔小間隙配合，模擬葉輪A基準(zhǔn)。檢具體模擬164°基準(zhǔn)圓錐。檢具體上開(kāi)設(shè)與葉片一致的曲線面，用于觀察每個(gè)葉片錐面情況；在曲線面上開(kāi)設(shè)有特征圓刻度，用于判定葉片錐面角度變化。如圖6所示：

圖6

6　測(cè)棒直徑（或塞尺厚度）的選擇

假設(shè)圖紙標(biāo)注的164°按164°±1.5°控制，則該尺寸最大極限尺寸為：165.5°，最小極限尺寸為：162.5°。兩個(gè)極限尺寸與基準(zhǔn)角度164°比較，與基準(zhǔn)錐面上形成最大間隙處，在基準(zhǔn)錐面法向方向形成的距離為0.5mm.如圖7所示：

圖7

由于檢具的制造、裝配誤差的不可消除，測(cè)棒直徑（或塞尺厚度）取理論間隙的0.7，即0.35。

7　判定原測(cè)

葉輪安裝在檢具上，用手用力按住葉輪大面，使葉輪葉片部分高點(diǎn)與檢具體接觸。旋轉(zhuǎn)葉輪，使葉片與檢具體上的檢測(cè)曲面對(duì)應(yīng)。觀察葉片與檢具體形成的間隙是否均勻。觀察最大間隙在什么地方。用0.35厚度的塞尺輕輕塞最大間隙處。塞尺不過(guò)即為合格。塞尺通過(guò)為不合格。

為了防止誤收，也可采用內(nèi)縮安全裕度的方式。內(nèi)縮的安全裕度為理論測(cè)棒直徑的0.1，即如果理論測(cè)棒直徑為0.35，則驗(yàn)收時(shí)采用0.35-0.35X0.1=0.315≈0.3的測(cè)棒直徑。

[1]黃云清.公差配合與測(cè)量技術(shù)[K].-北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001（03）.

[2]陳家瑞.汽車構(gòu)造（上冊(cè)）[K].-3版.-北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009（02）.

[3]關(guān)醒凡.現(xiàn)代泵技術(shù)手冊(cè)[K].-北京：宇航出版社，1995.

朱勇（1983-），男，本科，助理工程師。