针对船用水泵叶轮的空间尺寸链难点进行工艺研究，通过尺寸换算和锥度塞规设计，制作一种检测非连续锥面空间理论高度的样板，经实际加工和装配验证，解决了叶轮空间尺寸的加工和检验难题。

    叶轮是水泵体总成中的重要部件，其尺寸精度、叶片的形状及加工工艺等对水泵整体性能有重要的影响，如果叶轮加工精度差，影响了装配精度，就有可能在泵入口和叶片处产生较大的水能损失，严重时甚至导致平衡性能失效。

    1. 零件结构

    图 1 所 示 开 式 叶 轮 为 非 完全回转体异形铸铜件，材料为ALBC3，有多个叶片径向圆周排列。单个叶轮做静平衡试验，水泵总成体做动平衡试验。

a）正视

b）侧视

图1 叶轮结构

    2. 尺寸精度要求

    叶轮主要精度要求如图2所示，中轴孔为1∶50锥孔，叶片呈10°锥面，叶片与锥轴孔之间有两条复杂空间尺寸链：① φ39.25mm、1∶50和43（0，－0.1）mm。②48.6（＋0.2，0）mm、5（+0.2，+0.1）mm、φ225mm和10°。

图2 水泵叶轮尺寸及精度

    3. 加工及检测难点

    叶轮叶片与中轴锥孔均是车削加工而成，但不能一次装夹加工完成，需要2个工位分别调头装夹，导致叶片空间尺寸φ225mm、5（+0.2，+0.1）mm和10°无法直接走刀和测量，而这直接决定整个尺寸链和后续水泵体总成的装配是否干涉。如图3所示，装配间隙是0.22～2.63mm。因为叶片10°表面较粗糙，被测要素又是空间理论尺寸，且是非连续的锥体，所以无法用三坐标测量。

图3 水泵体工况

    4. 机加工采取的措施

    1）划线检验毛坯，叶片厚度尺寸作为粗基准划线。

    2）车出粗基准（铸造留夹头），如图4所示。

    3）粗车端面、外圆，镗内孔。通过尺寸链换算，算出封闭链尺寸4.9（－0.1，－0.2） mm和25.2（0，－0.1）mm，如图5所示。设计辅助量规，如图6所示，辅助车工和检验员检验。

图5 粗车及镗内孔工序示意

图6 辅助量规示意

    4）精镗锥孔。通过尺寸链换算出锥孔理论圆与小端面的尺寸35.7（+0.8，0 ）mm和5.7mm（见图7），设计锥度塞规 φ39.25mm×（1∶50），着色检验，贴合度≥60%。

图7 精镗锥孔示意

    5）设计专用车床用花盘。花盘装在车床主轴上，辅助垫板、定位块和叶轮装配在花盘上，车端面和叶片的锥面。如图8所示（花盘未示），通过尺寸链换算，由定位块大端面开始用深度千分尺测量尺寸L，53.5（0，－0.1）mm尺寸作为封闭环间接保证。叶片空间尺寸53.5（0，－0.1）mm、5（+0.2，+0.1）mm 、φ225mm和10°借助深度千分尺和检验样板进行现场加工和检验。检验样板结构如图9所示，通、止端H值与公差见表1。采用透光检测方法，只要同时满足图10和图11所示条件，即为合格品。

图8 叶片加工和检验示意

图9 检验样板结构及尺寸

表1 通、止端H值与公差     （单位：mm）

图10 最小检验样板工作示意

图11 最大检验样板工作示意

    5. 结语

    以上方法有效保证了叶轮空间复杂尺寸链的加工，在线检验方便且效率高。经装机验证，加工精度可靠，零件的可靠性和装配性好。