案例研究:Ebara使用Turbodesign1设计和制造液压部件系统

Ebara的流体机械系统公司是Ebara三大事业集团中历史最悠久的公司，拥有世界级水准的顶级技术。

多年来，Ebara的流体机械和系统公司提供泵，风扇，压缩机，冷水机和其他机械及相关设备，作为日常生活和工业的基础设施。为了创造具有竞争力和环保的产品，公司继续寻求提高经济效率和可靠性，并开发先进的技术，旨在不断提高能源效率、紧凑性、减轻重量和使用寿命。

结合Turbodesign1

Ebara已经建立了开发和制造新泵的设施，可以在短时间内使用CAD数据制造定制泵的液压部件。该系统现在连接到Turbodesign1软件模块，Turbodesign1是Advanced Design Technology公司的一个软件模块，该软件模块使用3D逆向设计，其中叶片几何形状是针对特定的叶片负载分布进行计算的，并通过计算流体动力学(CFD)代码进行性能预测。新开发的泵液压部件设计和制造系统的流程分为以下几个阶段:

• 液压设计阶段

• 材料浇注阶段

• 加工阶段

• 检查阶段

为了对液压泵零件进行设计，将Turbodesign1软件与CFD结合引入设计系统。应用该软件对粗体扩散泵、蜗壳泵、多级泵、污水泵等泵的叶片几何形状进行了优化求解。对于这些类型的泵，已经在广泛的特定转速范围内确定了最佳设计参数，以实现最高效率、最高吸力性能、最小尺寸、无失速特性和负载限制特性。

在制造方面，开发了一套新颖的液压零件三维模型几何三维CAD系统。在该系统中，通过逆向设计方法得到的叶片表面轮廓，加上初步优化的叶冠和轮毂子午形状，可建立三维实体模型。此外，叶片与叶冠或轮毂表面之间的圆角可以自动配制。从叶片表面的数据文件可以在短时间内制备出整个叶轮的实体模型数据。

采用快速成型(RP)技术制造了模型泵。在叶轮的制造方面，采用选择性激光烧结(SLS)系统制备了尼龙树脂模型的高强度玻璃。激光模版光刻(LSL)设备用于套管或扩散器模型，因为它允许生产大尺寸环氧树脂模型。将完成的水工模型置于三维三坐标测量机上，自动测量水工模型的坐标。

将制作好的水力模型置于专用性能试验装置中，在全自动模式下进行一般性能试验和逆流特性试验。

生产泵液压部件的制造

采用RP技术的精密铸造工艺制造了生产泵的液压部件。该系统通过主模型直接制作铸造用的失模模型或间接制作蜡模，然后应用于精密铸造工艺生产金属液压件。液压零件采用由五轴加工中心、车削加工中心、光学对准单元、自动转移机床、自动仓库和数控机床组成的柔性制造系统进行加工。

结果

我们基于Turbodesign1的新集成系统和新的制造系统使我们能够将设计时间从一周缩短到几天，将制造周期从六周缩短到一周，我们已经极大地缩短了开发时间。定制泵的开发周期现在仅为两周。

作者:Takashi Enomoto，流体动力学总经理

Ebara公司，流体动力学技术开发办公室，定制泵开发部，流体机械与系统公司