大型薄壁叶轮制造方法与流程

本发明涉及叶轮制造领域，具体地涉及大型薄壁叶轮制造方法。

背景技术：

叶轮是水轮机、汽轮机、航空发动机、火箭发动机、膨胀机、泵、风机、压缩机等产品上的重要部件，其作用是对流过的气体或液体进行增压或能量转换。叶轮通常由轮盘、叶片、连接件等零件组成，按其结构分为开式、半闭式、闭式叶轮。

闭式整体叶轮大多壁薄，叶片扭曲，结构复杂，尺寸精度及表面粗糙度要求高，无法使用机械加工制作，为了获得精度及表面粗糙度高的叶轮，需要采用精密铸造流程，由于精密铸造生产过程复杂，技术难度大，一般都作为毛坯制作手段。而对于结构复杂、尺寸大、薄壁的闭式叶轮，直接采用现有技术，存在以下几方面的不足之处：

1)低压铸造大型薄壁叶轮时，对于整个铸造过程压力的控制无法采用与普通叶轮低压铸造同样的控制方式，大型薄壁叶轮对于铸造过程中压力的控制上要求更精准，压力控制的过程也要更加符合大型薄壁叶轮的特点；

2)在利用现有铸造模具进行大型薄壁叶轮的铸造加工时，往往由于其本身模具结构的不合理，上下模的冷却顺序非自上而下，同时叶轮铸件都是由外而内进行冷却，叶轮的内部叶片结构无法得到有效的冷却效果，整个冷却过程中叶轮铸件的冷却速度不均一，冷却程度不均一，最终成型的叶轮铸件出现缩松等缺陷；

3)由于大型薄壁叶轮的直径尺寸较大，现有的铸造模具在铸造大型叶轮时，模具的透气性差，造成铸造过程排气不畅，在铸造溶液往模具内填充时会产生阻力，导致叶轮铸件出现浇不足现象，或者模具内气体排不出去发生熔融金属液包气现象，使叶轮铸件产生气孔、砂眼等缺陷，组织性能低，影响叶轮铸件的使用性能；

4)由于叶轮的壁比较薄，尤其是针对大型薄壁闭式叶轮，最薄处小于1.2mm，直接装夹容易造成变形及破裂，对叶轮造成损坏，不仅进一步地为后续的车加工带了难度，而且多数情况下对叶轮造成破坏后，叶轮就会报废，大大增加了生产成本；

5)因装夹工具较为复杂，叶轮上较多的面没有被加工到，很大程度降低了车加工的精度；叶轮直接设置于叶轮支撑用底板上，没有对叶轮进行一个有效的定位，这样在车加工过程中容易因震动而使叶轮表面产生裂纹，同时，存在较大的安全隐患，进一步降低加工精度；

6)在热处理过程中，如图7和图8所示，叶轮的上叶板、下叶板很薄，在达到固溶温度时，几乎没有机械性能，很容易被流动冷却介质破坏，造成变形或破裂。冷却介质，从相邻叶片的间隙即叶轮的径向进入，会对上叶板和下叶板造成碰撞从而使得叶板产生变形，甚至产生裂纹，如图8所示，上叶板和下叶板分别向上和向下变形，脱离理论正确位置，不利于叶轮的精密制造。

7)对于部分叶轮，叶轮中轴部位短于叶轮的高度，而在叶轮热处理过程中，叶轮放置于底板上时，中心轴孔没有任何支撑，导致中心轴孔处同样容易因重力作用而产生形变，或者中心轴孔的支撑不能适用于多种不同尺寸的叶轮，导致在热处理过程中叶轮中轴部位因没有支撑而容易产生变形。

因此，需要对叶轮的制造方法进行进一步地研究分析；此外，现有技术不仅没有完善的手段来制造大型薄壁叶轮，而且对其他大型薄壁复杂铝件的铸造及制造，如大型薄壁轴承、压力容器以及应用于航天、国防和汽车工业中的大型薄壁铸件，同样存在较多的缺陷，因此，需要对相关问题做进一步深入研究。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种大型薄壁叶轮制造方法，该方法针对大型叶轮制造中存在的问题，制作合适的、透气性好的模具、型芯和砂型或石膏型，并在铸造过程中能对铸造的条件进行有效的控制，同时，通过合适的夹具，大大提高叶轮机加工精度，并在热处理过程中，能有效防止冷却介质对叶轮叶板造成冲刷而导致叶板变形的发生，可避免叶轮中心轴孔发生变形。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

大型薄壁叶轮制造方法，具体步骤如下：

1)根据叶轮的形状制备叶轮铸造用的型芯、砂型和模具；

2)装配模具、型芯和砂型形成铸造模具并与低压铸造装置连接；

3)铸造材料置于低压铸造装置内，该装置沿设定压力曲线进行低压充型铸造，以获得精度高的大型薄壁叶轮，以使得最后降温后叶轮表面粗糙度Ra小于等于6.3μm；

4)充型完成后，对铸造模具进行冷却降温；

5)待铸件冷却后，脱模，对铸件进行机加工。

为了实现直径大于600mm，甚至是850mm、1000mm的大型薄壁叶轮的制造，本发明中采用适当的低压铸造条件以及冷却方案，不仅制造的产品成品率高，而且表面精度同样得到了保证，经过申请人试验，通过调整铸造用模具的尺寸、相关试验条件，上述的方法可以用于制造小型薄壁叶轮(直径小于600mm)。

其中，在所述步骤3)中设定压力曲线分为依次连接的升液阶段、充型阶段、增压阶段和保压阶段，升液阶段的升液速度为0.0009-0.003MPa/s，升液压力为0.01-0.05MPa；充型阶段的充型速度为0.012-0.025MPa/s，充型压力为0.08-0.10MPa；增压阶段的增压速度为0.015-0.035MPa/s，增压压力为0.20-0.40MPa；保压阶段的保压压力为0.20-0.40MPa。

所述步骤1)中型芯的具体制作步骤如下：

2-1)将叶片熔模嵌于石膏型芯模具中；

2-2)将除去气泡的石膏浆料在真空条件下灌注到石膏型芯模具中，并振动脱泡；

2-3)待石膏型芯静置固化后，干燥石膏型芯并进行修整。

真空下灌注具有良好的成形性能，灌注一次即可成型，工艺较为简单，制作周期较短，叶片熔模采用低熔点合金，具有较好的强度，不易变形，制作出型芯中叶片形状一致性好。

为了实现上述目的，可以采用用于完成石膏型芯制作的系统，该系统包括一个箱体，所述的箱体与抽真空装置相连；在所述箱体的内部安装有石膏型芯模具，在石膏型芯模具内镶嵌有低熔点合金叶轮叶片，在石膏型芯模具的底部设有对型芯模具中浆料进行振动脱泡的振动器；在真空箱顶部设有进料口，进料口安装有进料漏斗，进料漏斗的下方设有与真空箱内模具浇铸口连通的导流槽，箱体顶部安装有用于观察真空箱内部工作情况的玻璃视窗。

在步骤2-3)中，待石膏型芯静置固化后，将石膏型芯放置于干燥托架上进行干燥，以解决叶轮石膏型芯干燥过程中受力不均、变形、裂纹等问题。

所述步骤1)中铸造叶轮的模具包括上下相对应设置的上模和下模，所述上模和下模形成的型腔内设有所述的砂型，所述砂型上部设有用以形成叶轮内腔和叶片的所述型芯；在所述上模设有用于对叶轮内部进行冷却的第一冷却部，在所述下模设有供铸造溶液进入的浇口，所述上模的顶部设有用于对上模进行喷气冷却的多个第二冷却部，所述上模的下表面设有用于对铸造过程中产生的气体进行排气的多个排气部；模具中采用型芯和砂型的配合有利于底部铝液保温及对铸件的补缩；在上模上设置环槽对铸造产生的气体排出，改善了叶轮铸造的排气。

进一步地，所述第一冷却部为冷却锥，在第一冷却部内通入冷却介质，所述第二冷却部为冷却环，在所述冷却环底部开有对上模上表面进行吹气的开口；在上模上设置的冷却环和冷却锥可以很好的提高铸件的冷却速度，改善缩松；通过向所述第一冷却部和所述第二冷却部内通入冷却介质进行降温，有效提高叶轮成型率，冷却速度快。

所述砂型底部设置至少3个支撑型芯的台阶，台阶之间设有供铸造溶液进入的淌道，台阶也可以采用台阶形式或其他可能的块状、阶梯状等形式，砂型的台阶支撑型芯，在台阶之间的淌道供铸造溶液进入模具内成型。

所述步骤1)中砂型包括砂型模底板，所述砂型模底板周边固定有竖直的砂型外框，所述砂型外框顶部与砂型模顶板固定连接，所述砂型模顶板和砂型模底板之间配合有砂型模，砂型模底板、砂型外框、砂型模顶板与砂型模之间的空隙为砂型型腔，所述型芯侧面与砂型之间具有用以形成叶轮下叶板的第一设定间隙，型芯侧面与砂型之间的缝隙形成叶轮上叶板，所述型芯上表面与上模之间具有用以形成叶轮上叶板的第二设定间隙；型芯上表面和上模之间的间隙形成叶轮下叶板，用以形成封闭式叶轮结构；所述型芯内部设有多条用以形成叶轮叶片的缝隙；在型芯内设置上多个与叶轮的叶片形状相适配的缝隙，用以在铸造过程中形成叶轮的叶片。

为了进一步提高叶轮成品的表面精度，对叶轮进行的机加工有：粗加工、铸件修整、铸件探伤和铸件的精加工。

对铸件进行精加工的具体步骤如下：

3-1)将叶轮端部大圆面放置于底板工作面的第一凹部内；

3-2)旋转设置于底板上的第一压紧件至闭位置，对叶轮下叶板进行压紧并通过紧固件锁紧；

3-3)采用车加工装置对叶轮的内圆、曲面及端面进行精密机加工；

3-4)步骤3-3)完成后，旋转第一压紧件到开位置，将叶轮卸下并上下翻转，将叶轮端部小圆面放置于第二凹部内；

3-5)通过第二压紧件压紧叶轮后，对步骤3-4)中未加工的叶轮面进行精密加工。

通过合适的夹具以及翻转的方法对叶轮进行精加工，实现分序对叶轮进行机加工，避免对某些面因夹具或者其他原因而未加工的情况发生，进一步提高叶轮表面精度。

具体地，为了实现上述的精加工，采用的夹具包括底板，底板工作面设有同心设置的第一凹部和第二凹部，当叶轮水平设置时，叶轮端部大圆面为叶轮端部第一圆面，叶轮端部小圆面为叶轮端部第二圆面，第一凹部与叶轮端部第一圆面配合，第二凹部与叶轮端部第二圆面配合，第一凹部的边缘设有用于压紧叶轮壁的第一压紧件，第二凹部的中心可拆卸设有用于将叶轮端部第二圆面锁紧于底板的第二压紧件，这样第一凹部与叶轮端部第一圆面配合，起到一个快速定位作用，第一压紧件将叶轮锁紧于底板，在叶轮是闭式叶轮时，第一压紧件可对叶轮下叶板进行压紧即实现对叶轮的整个压紧；当叶轮翻转后，第二凹部与叶轮端部第二圆面配合，同样起到快速定位作用，通过第二压紧件进行固定。

进一步地，对铸件热处理的具体步骤如下：

4-1)在耐热托板上方设置支撑元件；

4-2)将叶轮放置在耐热托板上并设置升降装置与支撑元件连接，实现这套装置对不同大小尺寸叶轮的支撑；

4-3)通过升降装置调整支撑元件的高度用于支撑叶轮的中心轴孔；

4-4)对每个相邻叶片之间的空间均设置叶板固定保护结构覆盖叶轮两个叶板以防止热处理中叶板变形；

4-5)进行热处理；

4-6)步骤5)完成后，从叶板固定保护结构的流道口内通入冷却介质。

此外，在所述步骤5)完成后，采用三坐标测量流道面各坐标点数值及机加工尺寸，并对叶轮进行动静平衡和超速试验，以获得叶轮稳定性数据。

具体地，热处理过程中采用的叶板固定保护结构包括设于上叶板覆盖板和下叶板覆盖板，上叶板覆盖板可以是一块倾斜设置或者水平设置的板，只要能使得冷却介质避免与上叶板直接接触即可，上叶板覆盖板可以与下叶板覆盖板通过一个中空的框体连接，该框体的中空部分为冷却介质流道口，这样所述上叶板覆盖板与下叶板覆盖板通过流道口连接为一体。为了提高保护效果，所述上叶板覆盖板中部开有上叶板卡槽用于将上叶板的端部卡于卡槽内，防护保护叶板效果较为理想。

采用本发明提供的热处理方法，能有效防止叶轮叶板在热处理中的变形产生，同时冷却介质还会通过叶板固定保护装置的流道口，进入叶轮内部，进一步提高工件的质量和精度。

本发明的有益效果是：

1)利用低熔点合金叶片来制作叶轮铸造用石膏型芯，使用石膏混合浆料灌浆成形，真空下灌注具有良好的成形性能，灌注一次即可成型，工艺较为简单，制作周期较短，低熔点合金叶片具有较好的强度，不易变形，制作出型芯中叶片形状一致性好。

2)低熔点合金在石膏型芯干燥过程中熔化，熔模方式从石膏型芯中去除叶片的方式操作简单，不污染石膏表面,且合金可以重复利用；使用石膏型芯铸造的大型叶轮，铸件表面质量好，表面粗糙度高，叶片尺寸的精度高。

3)本发明模具的上模中设置环槽和排气塞改善排气，在上模上设置冷却锥及在上模上表面设置冷却环来提高铸件冷却速度，同时在石膏型芯底部使用砂型有利于底部铝液保温及对铸件的补缩。

4)本发明模具上通过改善排气和冷却的能够实现对薄壁大尺寸的叶轮的整体铸造程序，成型质量好，精度高。

5)通过设置第一凹部对叶轮端部第一圆面进行定位，并通过第一压紧件将叶轮锁紧于底板，无需焊接，固定方便快捷，在对叶轮进行第一轮的机加工后；再设置第二凹部对叶轮第二圆面进行定位，并通过第二压紧件进行紧固，实现分序对叶轮进行机加工，避免对某些面因夹具或者其他原因而未加工的情况发生，提高叶轮表面精度。

6)通过采用叶板固定保护结构对叶轮上叶板和下叶板进行保护，有效避免热处理过程中冷却介质对叶板的冲刷碰撞，并且叶板固定保护结构中部留有冷却介质流道口，仍然能保证冷却效果；并且对下叶板进行紧固，有效保证防止叶轮在热处理中叶轮端部的变形。

附图说明

图1为本发明叶轮铸造模具的结构示意图；

图2为叶轮铸造模具的俯视图；

图3为本发明叶轮铸造系统的结构示意图；

图4为本发明中叶轮卡入大定位圆内时的示意图；

图5为本发明中叶轮卡入小定位圆内时的示意图；

图6为本发明中夹具装置的俯视图；

图7为传统叶轮热处理中冷却介质流入时的侧面剖视图；

图8为叶轮受冷却介质碰撞产生变形的示意图；

图9为本发明保护装置的侧面剖视图；

图10为本发明保护装置的俯视图；

图11为本发明叶板固定保护装置的侧视图；

图12为本发明叶板固定保护装置的侧面剖视图；

图13为本发明中的真空振动装置的结构图；

图14为本发明中的真空振动装置的结构图；

图15为叶轮低压铸造压力曲线图；

其中，1上模，2下模，3砂型，4型芯，5冷却锥，6浇口，7冷却环，8环槽，9进气管，10集渣包，11模芯环，12石墨盘，13环形凹槽，14台阶，15砂型凹槽，16支撑台，17砂型外框，18限位台，19铸造平台，20加热装置，21盖板，22升液管，23升液管圆盘，24坩埚，25进气管，26中间加热器，27垫子，28排气孔，29缝隙；

1-1定位块，1-2压紧螺栓A，1-3调整块，1-4调整螺栓，1-5小定位圆，1-6叶轮，1-7底板，1-8压紧块，1-9压紧支撑螺栓，1-10压紧螺栓B，1-11压紧螺栓C，1-12紧固压板，1-13大定位圆，1-14调整块槽，1-15开位置，1-16闭位置；

2-2上叶板，2-3下叶板，2-4热处理料架，2-5旋转丝杠，2-6托盘，2-7丝杠槽，2-8叶板固定保护结构，2-9叶片，2-10流道口，2-11上叶板卡槽，2-12下叶板缺口，2-13耐热托板；

3-1进料漏斗，3-2进料阀门，3-3石膏型芯模具，3-4振动底座，3-5真空表安装孔，3-6箱体，3-7振动器，3-8锁门件，3-9玻璃视窗，3-10门板，3-11合页，3-12进料口，3-13导流槽，3-14加强筋，3-15真空管安装孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

实施例1

如图1所示，铸造模具，包括上下相对应设置的上模1和下模2，上模1和下模2形成的型腔内设有砂型3和型芯4，上模1和下模2选择金属模，型芯4选择石膏型芯；在上模1设有用于对叶轮内部进行冷却的冷却锥5，在下模2设有供铸造溶液进入的浇口6，上模1的顶部设有用于对上模1进行喷气冷却的多个冷却环7，上模1的下表面设有用于对铸造过程中产生的气体进行排气的多个环槽8。模具中采用型芯4和砂型3的配合有利于底部铝液保温及对铸件的补缩；在上模1上设置的冷却环7和冷却锥可以很好的提高铸件的冷却速度，改善缩松；在上模1上设置环槽对铸造产生的气体排出，改善了叶轮铸造的排气。

上模1中部凹陷，中空，并设有冷却锥5，冷却锥5为一个空腔。冷却锥5中插有进气管9，在铸造填充完毕后，通入冷却气，对叶轮内部进行降温，上模1和下模2均为金属模具。

冷却环7的数量大于3个，冷却环7中空，在冷却环7底部具有多个对上模1上表面进行吹气的出气口；在冷却环中通入冷却空气后，从出气口中吹出，对上金属模上表面冷却；或者，冷却环采用螺旋线的方式进行多环设置。

在上模1下表面设置集渣包10；下模2在浇口6布设可拆卸的模芯环11，模芯环11与下模2之间设置密封件；密封件为石墨盘12；模芯环11和下模2连接在一起，在下模2上分体设置模芯环11，可以在出现铸造溶液凝固堵口时，方便拆卸、清理：同时在模芯环11中间有石墨盘12，可以有效防止铸造溶液的泄漏。

下模2下表面设有多个环形凹槽13；减少下模2同铸造平台19之间的接触面积，使模具在铸造平台上放置的更加平稳，环形凹槽同样可以采用螺旋线的方式进行多环设置。

下模2内部设有砂型3，砂型3上部填充有型芯4，型芯4底部放置在砂型3的台阶14上，台阶14数量大于等于3个，两个台阶14之间设有淌道，铝液从其中进入到模具内部。

砂型3顶部设有支撑定位型芯4的砂型凹槽15，型芯4具有与砂型凹槽15相配合的支撑台16；型芯4放置在砂型3台阶14上，型芯4外侧下边缘轴向设有支撑台16，对应放置在砂型凹槽15内。

型芯4下表面同砂型3之间留有一定距离空隙，用以形成叶轮的上叶板2-2，其距离根据叶轮下叶板厚度设定。型芯4上表面与上模1之间具有用以形成叶轮下叶板的设定间隙，用以形成叶轮的下叶板2-3，其距离根据叶轮上叶板2-2的厚度设定；用以形成封闭式叶轮。型芯4设有多条缝隙29，用以形成叶轮的叶片的填充。

下模2上在砂型3周边设有砂型外框17，砂型外框17顶部具有限定上模1位置的限位台18，上模1下部设有与限位台18相配合的限位块，上模1放置在下模2的砂型外框17上，通过砂型外框17顶部的限位台18固定其位置。

如图2所示，上模1下表面设置环槽8以改善排气，环槽8的数量大于3条，或者采用螺旋线的方式进行多环设置；在每条环槽8上间隔一定距离布设多个排气孔28，排气孔28中设置排气塞，实现只排气不排溶液。排气塞的由耐热材料制备而成，中间设有很小排气缝隙，保证不漏铸造溶液。

在铸造过程中，通过调节冷却空气的进量控制模具的温度、调节加热装置的温度控制铝液温度660-700℃、控制进气压力控制充型压力及速度、保压时间等参数来改善铸造缺陷、提高铸造质量。

大型薄壁叶轮制造方法，具体步骤如下：

1)制备叶轮铸造用的型芯4、砂型3和模具；

2)装配模具、型芯4和砂型3形成铸造模具并与低压铸造装置连接；

3)对铝锭进行熔化、除渣除气处理，对铸造模具进行低压充型铸造；

4)充型完成后，对铸造模具进行冷却降温；

5)待铸造模具温度低于60-100℃时，拆模，待铸件冷却至室温时，拆解铸造模具，将铸件取出，对铸件进行清洗，对铸件中心轴孔及外表面进行粗加工；

6)对铸件进行热处理，钳工修整，并对铸件进行荧光及X光探伤；

7)对叶轮铸件的内孔、外形和键槽进行精加工；

8)采用三坐标测量流道面各坐标点数值及机加工尺寸，对叶轮进行检验；

9)对铸件进行动静平衡机高速试验，以获得精度高的大型薄壁叶轮。

对叶轮铸造采用低压铸造，铸造过程中压力按照图15所示的设定压力曲线图进行铸造，设定压力曲线分为依次连接的升液阶段、充型阶段、增压阶段和保压阶段，升液阶段的升液速度为0.0009-0.003MPa/s，升液压力为0.01-0.05MPa；充型阶段的充型速度为0.012-0.025MPa/s，充型压力为0.08-0.10MPa；增压阶段的增压速度为0.015-0.035MPa/s，增压压力为0.20-0.40MPa；保压阶段的保压压力为0.20-0.40MPa。

所述步骤1)中型芯的具体制作步骤如下：

2-1)将铸造成型好的低熔点合金叶轮叶片嵌于石膏型芯模具中；

2-2)称取石膏粉50-60Kg，称取25-35Kg纯净水，混合制成石膏浆料，水温控制在15-25℃之间，混合好后放入真空箱中，进行抽真空及振动脱泡；

2-3)待石膏型芯静置固化后，干燥石膏型芯并进行修整。

为了实现上述目的，可以采用用于完成石膏型芯制作的系统，该系统包括一个箱体3-6，如图13和图14所示，所述的箱体3-6与抽真空装置相连；箱体3-6外侧设有加强筋3-14，在所述箱体3-6的内部安装有石膏型芯模具3-3，在石膏型芯模具3-3内镶嵌有低熔点合金叶轮叶片，在箱体3-6的内部安装有对模具3-3中浆料进行振动的振动底座3-4；这里振动底座3-4为一个安装在模具底部的振动器3-7；在所述的真空箱顶部设有进料口3-12，所述的进料口3-12安装有进料漏斗3-1，进料漏斗3-1设有进料阀门3-2，进料漏斗3-1的下方设有与真空箱内模具浇铸口连通的导流槽3-13，所述的箱体3-6顶部安装有用于观察真空箱内部工作情况的玻璃视窗。

箱体3-6上还设有真空表安装孔3-15，真空表安装孔3-15上安装真空表，真空表安装孔3-15设置在箱体的顶部；通过真空表来观察真空箱内的真空情况，箱体3-6上还设有起重吊环，用于箱体的移动，起重吊环一般安装在箱体3-6的顶部。

真空管安装孔3-15安装在箱体的后面与真空泵相连，实现对箱体内部的抽真空；但是真空管安装孔3-15也不限于安装在真空箱的后面，也可以安装在真空箱的其他面，只要能实现抽真空的功能即可。

所述的箱体3-6的前面设有密封门板3-10，门板右侧有锁门件3-8。门板左侧有合页3-11，合页3-11与箱体3-6连接。

在步骤2-3)中，待石膏型芯静置固化后，将石膏型芯放置于干燥托架上进行干燥，以解决叶轮石膏型芯干燥过程中受力不均、变形、裂纹等问题。

在机加工或者车加工中，所采用的夹具包括底板1-7，在底板1-7上表面设有多个两个用于卡住叶轮端面的第一凹部与第二凹部，因叶轮1-6的端面一个大一个小，因此第一凹部与第二凹部即图1中的大定位圆1-13和小定位圆1-5，在底板1-7工作面活动设有在多个压紧块1-8作为第一压紧件和多个定位块1-1作为定位件，压紧块1-8可旋转固定于底板1-7上，小定位圆1-5与叶轮端部第二圆面配合时，采用第二压紧件进行紧固，第二压紧件包括用于覆盖在叶轮中心轴孔表面的紧固压板1-12，紧固件穿过紧固压板1-12、叶轮1-6中心与底板1-7紧固。

两个定位圆的设置是为了更好的快速实现对叶轮1-6的固定，定位圆的形状最好与叶轮1-6端面的形状相同，或者可以在凹陷部位周围为锯齿形状，既方便对叶轮1-6快速定位，又方便取出叶轮1-6。

为了在机加工过程中，快速对叶轮1-6进行定位，缩短装夹时间，在底板1-7上表面开有多个调整块槽1-14，在调整块槽1-14内设置调整块1-3，为避免对叶轮的破坏，调整块1-3的材料为铝等软质金属，通过调整块1-3与叶轮1-6基准面接触保证定位的准确性，底板1-7设有与调整块槽1-14连通的第三开孔，调整螺栓1-4通过第三开孔调整调整块1-3的高度，以方便对叶轮水平度的调整，紧固孔可竖直开于底板1-7内。

紧固件为压紧螺栓B1-10，如图1所示，用于穿过压紧螺栓B1-10的压紧螺栓开孔设于压紧块1-8的中部，在压紧块1-8远离叶轮1-6的端部设有压紧支撑螺栓1-9，紧固件也可以是钢栓，上下两端通过螺母分别紧固。

所述压紧块1-8通过压紧支撑螺栓1-9可旋转固定于底板1-7上，定位块1-1通过压紧螺栓A1-2可旋转固定于底板1-7上，压紧块1-8上设有压紧螺栓开孔，压紧螺栓B1-10穿过开孔与底板1-7固定，在夹具装置空闲时，压紧块1-8和定位基准块1-1处于开位置，不会干涉到叶轮1-6的放置，当放置好叶轮1-6后，压紧块1-8和定位块1-1对叶轮1-6进行压牢，因多个压紧块1-8与定位块1-1在底板1-7上均匀设置在叶轮1-6的周围，设置对称，如图3所示，不会对薄壁叶轮造成损伤。

热处理中所用的保护装置，包括用于放置叶轮的耐热托板2-13，耐热托板2-13上方设有用于支撑叶轮中心轴孔的托盘2-6，托盘2-6与耐热托板2-13通过旋转丝杠2-5连接，耐热托板上设有丝杠槽2-7，耐热托板2-13上表面设有多个用于保护上叶板2-2和下叶板2-3的叶板固定保护结构2-8，在叶板固定保护结构2-8的中心开有冷却介质流道口2-10；放置好叶轮后，通过旋转丝杠2-5旋转带动托盘2-6向上移动，从而对叶轮中心轴孔部位进行有效支撑，因旋转丝杠2-5与托盘2-6配合，可以实现不同尺寸叶轮的支撑，若要实现所有同样尺寸的叶轮的热处理，可将托盘2-6设置为固定结构；通过叶板固定保护结构2-8对上叶板2和下叶板2-3进行保护，有效防止叶板的变形，如图9和图10所示，对每个相邻叶片2-9之间的空间均设置叶板固定保护结构2-8，叶板固定保护结构2-8均匀布置在叶轮圆周。

所述叶板固定保护结构2-8包括设于流道口2-10上方的上叶板覆盖板，和设于流道口下方的下叶板覆盖板，上叶板覆盖板可以是一块倾斜设置或者水平设置的板，只要能使得冷却介质避免与上叶板直接接触即可，上叶板覆盖板可以与下叶板覆盖板通过一个中空的框体连接，该框体的中空部分为冷却介质流道口2-10，如图11和图12所示，为了叶板固定保护结构2-8能有效贴合叶轮1-6，下叶板覆盖板上开有至少一个螺栓孔或者螺钉孔，用于将整个叶板固定保护结构2-8固定于耐热托板2-13。

为了提高保护效果，如图8所示，所述上叶板覆盖板中部开有上叶板卡槽2-11用于将上叶板的端部卡于卡槽内，防护保护叶板效果较为理想。

所述下叶板覆盖板水平设置，且其下表面设有用于与下叶板2-3拼接的下叶板缺口2-12，因为在热处理过程中，下叶板2-3是高出耐热托板2-13的，通过该下叶板缺口2-12可以直接覆盖下叶板2-3的端部，避免冷却气体对下叶板2-3造成直接冲刷碰撞。

实施例2

本实施例中热处理中的夹具，包括用于放置叶轮的耐热托板，耐热托板上表面设有一个用于保护上叶板和下叶板的叶板固定保护装置，在叶板固定保护装置的中心开有冷却介质流道口；通过叶板固定保护装置对上叶板和下叶板进行保护，有效防止叶板的变形。

叶板固定保护装置包括设于流道口上方的上叶板覆盖板，和设于流道口下方的下叶板覆盖板，上叶板覆盖板和下叶板覆盖板各自水平设置，二者之间竖直设置多个连接件，留有冷却介质入口。

实施例3

本实施例中车加工中的夹具，包括底板，底板工作面设有一凹部，凹部与叶轮端部大圆面所在工作面配合，凹部的边缘设有用于将叶轮端部第一圆面锁紧于底板的第一压紧件，在底板工作面上可拆卸设有用于将叶轮端部第二圆面锁紧于底板的第二压紧件设有第二压紧件。

该方案省去了第一个方案中的第二凹部，同样可满足对叶轮的快速定位，此时，第二压紧件中紧固压板最好通过三角形设置的螺栓进行紧固，便于提高稳定性。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。