可调螺旋桨桨叶制造工艺探讨

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【摘要】采用不同制造工艺，对螺旋桨桨叶的精度等级有很大的影响。本文通过对不同的桨叶制造工艺的探讨和分析，寻求较为经济的桨叶制造工艺组合，以满足本公司可调螺旋桨桨叶达到ISO484标准S级和级的精度要求。

【关键词】桨叶；制造工艺；精度要求

1、前言

我国正处于世界造船大国向世界造船强国的转型期，船舶制造业已有多元化发展趋势，但高端的船舶推进器受国外的一些知名厂家垄断，国内也只有极少数厂家能生产，而且大多数都是走的低端产品路线，目前的生产状况根本无法满足市场的需求，成为行业发展瓶颈。国家提出发展海洋经济规划，开发高性能、高附加值的船舶装备是当今国内造船业多元化发展的方向。用户对船舶机动性及平稳性要求越来越高。这就要求高质量、高精度的可调螺旋桨来代替原来较为低端定距桨。为了降低制造成本，减少设备投入，需要我们寻求较为经济的桨叶制造工艺组合。

2、桨叶毛坯的铸造工艺

2.1造型工艺：通常有二种造型方法

一是水玻璃粘土砂测点造型，需要工艺人员编制造型测点工艺表（下表），人工测点造型。其优点是适用性强，生产准备时间短，无需模具（生产准备投入费用少）；缺点是生产效率低，铸件质量稳定性差；适用于单件或少量生产。二是模具树脂砂造型，需要预先制作模具，人工树脂砂模具造型。其优点生产效率较高，铸件质量稳定；缺点是生产准备时间长，投入费用多；适用于批量生产。综合以上二种造型方法的优缺点，采用水玻璃粘土砂测点造型制造一次性母模，以母模作模具，再进行人工树脂砂造型。既提高了生产效率，又减少了投入费用，同时又可获得较为稳定的铸件质量。

2.2熔炼

采用中频电炉熔炼，吹氮气除气除渣，炉前直读光谱检测，可获得稳定的高质量铜水。

3、桨叶的加工工艺

3.1桨叶法兰的加工：首先工艺人员需要根据桨叶截面螺距及截面型值（图1）编制出桨叶截面螺距测点表（表2），划线工根据测点表划线，划出桨叶螺距基准线。法兰加工通常采用数显坐标镗床或数控坐标镗床加工，加工内容通常是法兰底面，法兰外圆和法兰联接螺孔。操作工根据工艺或图纸以桨叶螺距基准线为基准加工以上内容。

3.2桨叶叶型的加工：通常有人工测点打磨加工和数控机床加工。

3.2.1人工测点打磨加工

划线工用螺距规根据测点表及桨叶法兰上的螺距基准对桨叶各个半径截面的毛坯叶面进行测点和标记打磨余量，打磨工依据各标记的打磨余量进行打磨和抛光。这种人工测点打磨加工的工艺，是最原始的工艺，操作工的个人技能对桨叶螺距精度影响很大，有经验的技术工人在精打细作的情况下，其桨叶螺距精度仅能达到ISO484标准要求的I级，通常只能做到Ⅱ级和Ⅲ级甚至更差。目前国内大多数螺旋桨厂都采用这种原始的加工艺，其优点成本低，投入少。适合低端产品的制造。

3.2.2数控机床加工

数控机床加工工艺，可以选用三轴联动、五轴联动、七轴联动的数控机床，五轴联动和七轴联动的数控机床价格昂贵，一台设备通常上千万元。目前国内仅有一二家有实力的厂家选用了上千万元的五轴联动和七轴联动的数控机床，且仅用于少量有特殊要求的产品的制造。无法进行量产。因此选用价格便宜的三轴联动数控机床加工桨叶叶面，是比较理想的选择。

选择三轴联动龙门数控铣床作为桨叶叶面加工设备。首先，需要设计桨叶夹紧工装，让桨叶固定在机床工作台面上；其次，用Catia三维软件根据桨叶型值表及螺距参数建立桨叶三维模型（图2）；第三，选用合适的刀具，用Powermill软件产生刀具补偿及刀具路径（图3）；第四，通过龙门数控铣床接口对桨叶毛坯叶面进行加工。加工后的桨叶叶面通常保留0.5mm的抛光余量。加工后的桨叶叶面需经人工抛光、切边、修正等，才可完工。如此制作的桨叶优点：精度等级高，可稳定在ISO484要求的S级（特级）和级，制造成本较低。

4、结论

通过上面对不同的桨叶制造工艺的探讨和分析，认为既经济又高精度要求，且质量稳定的桨叶制造工艺组合是：采用水玻璃粘土砂测点造型制造一次性母模，以母模作模具，再进行人工树脂砂造型；采用电炉熔炼，吹氮气除气除渣，炉前直读光谱检测，获得稳定的高质量铜水，通过浇注获得桨叶毛坯；采用数显坐标镗床或数控坐标镗床加加工桨叶法兰；采用三轴联动龙门数控铣床加工桨叶叶面，再经人工抛光、切边、修正等获得完工的可调螺旋桨桨叶。认为这样的桨叶制造工艺组合，可以满足本公司可调螺旋桨桨叶ISO484标准S级和级的精度要求，同时也能满足高端的船舶推进器市场竞争的需要。