浅谈提升水泵设计制造水平的途径

潘胜华

上海中韩杜科泵业制造有限公司  201715

摘要：水泵广泛应用于液体传输以及市政供水等多种领域，对于人们生活和社会发展具有重要影响，为此需要不断深入探讨，创新发展水泵设计与制造的相关技术。文章先概述了我国水泵设计制造的现状，从水泵自主设计能力，零件工艺结构设计、生产制造技术等三方面分析了水泵设计制造现存的问题，随后介绍了提升水泵设计制造水平的途径，包括加强水泵自主设计研发，加强水泵零件工艺结构设计，加强生产制造技术创新应用，其中加强水泵自主设计研发，包括加强优化叶轮的水利设计、强化三元流技术研发应用等，希望本文能给从事水泵设计制造的相关人员提供帮助或参考。

关键词：水泵设计；制造技术；创新应用

引言：水泵作为日常生产生活中的重要工程机械设备，会直接影响人们生活质量和社会经济稳定发展。我国以往主要依靠引入外国先进水泵生产制造技术为主，而随着科技发展，水泵生产制造技术得到明显提升，展现出多元化趋势，但依然存在较大发展空间，为此需要针对水泵设计制造进行深入探讨，增强独立自主的开发能力，不断创新，优化水泵制造工艺，提升国内水泵设计及生产制造水平。

一、水泵设计制造的现状

水泵生产制造在国内机械制造领域发挥着重要作用，对社会经济发展具有积极影响，当下国内水泵相关设计制造主要以自主研发、引入先进技术以及联合设计等方式为主，目前我国泵生产企业数量达6,000多家，但规模以上企业只有约1,300家，尽管我国拥有大量水泵生产企业，但从整体发展层面分析，各个水泵生产企业的制造技术水平参差不齐，存在较大差异，国内的水泵制造企业在自主研发等方面依然存在竞争力不足等问题，我国的中低端水泵生产主要以仿制改进为主。

开拓国际市场时，由于缺少技术和品牌优势，议价能力弱、利润率低、抵御风险能力较差。因此研究我国水泵设计与制造的水平，对我国泵行业的未来发展有着重要意义。

二、水泵设计制造现存问题

（一）水泵自主设计能力薄弱

当前部分企业在水泵设计制造中依然存在技术性问题，沿用传统设计方法和设计理念,水泵技术含量较低。大部分泵企开发水泵的固有模式，都是通过购买著名外企的水泵，进行拆解测绘，即在电脑中用绘图软件把测量的数据绘制成叶轮水力模型，相当于拷贝仿制水泵，其水泵的性能往往低于外企的原型水泵。开发初期经常出现水泵的效能低、超电机功率、大流量上不去等等，需要结合理论知识，在电脑中通过计算,调整叶轮叶形、叶片安放角，反复测试来验证水力性能；从水泵设计出图、制造工艺路线设计，到生产制造、组装测试，整个水泵的开发周期较长。同时水泵设计人员的思维僵化，无法从目前这些设计框架中突破出来，形成自己的、独特的设计理念，形成不了企业自已的品牌特色。

（二）零件工艺结构设计经验不足

水泵零件工艺结构是否合理，直接影响水泵零件的加工成本及水泵的综合性能；目前水泵设计人员大多数专注水利模型的设计，而对零件的工艺结构认识不足，设计产品时，不考虑水泵零件的使用场合，盲目追求零件的强度及尺寸精度；忽视了零件的经济性及加工适用性；比如铸件壁厚设计不均，铸件起模方向设计有内凹，铸件各表面相交处无铸造圆角或过小,机加加工过渡浪费等等。

（三）水泵生产制造技术落后

水泵制造中先进设备及技术应用不足,主要表现在工装设备、生产工艺设计等方面。优质的水泵设计，依赖完善的制造工艺体系及精良的工装设备来实现。水泵零部件多为铸造件，材料牌号多样化，形状各异、结构复杂、形位公差要求高；目前多数企业生产制造水泵仍沿用传统车、铣、磨、钻等设备的加工模式；虽然设备配有数控系统，但设备加工工序单一，复杂铸造零件的加工，需要多台不同类型的机床，多次装夹定位加工完成，不仅加工效率低，而且加工出来的零件，尺寸精度难以满足设计精度的要求；整台水泵因多个零件的累计加工误差，装配运行起来稳定性差，故障率较高。

三、提升水泵设计制造水平的途径

（一）加强水泵自主设计研发

1，加强优化叶轮的水力设计

叶轮属于水泵的核心部件，也称之为水泵的心脏，水泵的流量、扬程、效能、汽蚀等水利参数主要由叶轮决定；在外界环境及工况相同的情况下，叶轮对水泵的性能产生较大影响，同时具有一定连续性，为此针对水泵实施综合设计生产中需要针对叶轮实施全面优化改造，叶轮实施优化设计中，需要设计人员积极学习先进经验，融合国内外先进技术，针对叶轮构建预测模型，融合模态解析以及有限元模型对水泵性能开展动态分析，合理应用引入性能灵敏度和模态置信度基础理论，形成叶轮动态设计改造方法。 另一方面设计员应学习掌握三维粘性数值模拟软件，运用其叶轮网生成技术对流体数值基础保障进行研究分析，对离心泵内部流场的有效分析，提高水泵的研发速度，降低水泵的研发成本。

2，强化三元流技术研发应用

国内叶轮机械制造产业开始推广应用三元流技术，该项技术本质即利用专门系统软件，融合各种先进理论方法，考虑现场运行工况，对叶轮实施创新设计，在保持泵体、电路以及管路不变基础上提升综合

运行效率，提高系统节能效果。通过数十年的应用和研究，三元流技术应用于水泵生产制造当中并取得了一定的成就，相关技术理论越加成熟，部分西方发达国家同时也针对该项技术领域投入大量人力资源和资金支持，促进创新研发。我国的水泵制造企业应该始终坚持技术创新的根本理念，利用三元流技术的先进性，提高我国水泵设计制造的水平。

（二）加强零件工艺结构设计

水泵叶轮水力设计固然重要，但其他泵体、支架、泵盖的结构设计同样不可忽视。生产现场铸件缩孔、砂眼等不良品，产品设计缺陷占大部分。提升整泵的设计制造水平，须注重水泵零件的工艺结构设计。制造工艺包括铸造、机械加工、冲压、焊接、装配等工艺方法，首先水泵设计员须深入了解铸造工艺对零件结构的基本要求，比如铸造圆角，铸件壁厚，拔模斜度，铸件内、外形的要求等，机械加工工艺对零件结构的基本要求，比如零件倒角，退刀槽等，熟悉加工设备的加工工序、装夹方式、基准要求，合理设计零件的工艺凸、凹台，减少零件装夹次数，降低加工面积，提高加工效率。其次企业须完善水泵设计管理流程，强化水泵零件的工艺结构性审核工作；设立专业岗位技能培训目标，针对水泵设计制造者开展专业培训，结合岗位性质和需求差异合理设计培训内容，提高设计制造者专业能力。同时加强设计及制造部门的合作交流，促进水泵设计制造的融合发展。

（三）加强生产制造技术的创新应用

近年来随着国家对制造产业扶持政策的加快推进，我国数控设备应用技术得到快速的发展，具有车、铣、钻功能的复合生产体系逐渐取缔传统模式下的机械加工模式，新时期的机械生产系统呈现出数字化、自动化以及高效率等特征，成为我国生产制造未来发展主流趋势，数字化生产中，融合仿真、模拟技术实施生产装配，设计人员可以基于计算机系统实施生产制造，对整个生产工艺本质进行全面揭示，优化控制水平，支持自主设计生产制造［1］。水泵制造企业一方面应结合企业水泵零件的结构特性，进行水泵材料、制造工艺、加工设备的不断创新； 如上图冲压不锈钢多级离心泵中叶轮、导叶，使用不锈钢材质替代灰铁材质，冲压焊接工艺替代现有铸造工艺等；

如上图不锈钢泵盖及其自动加工单元，通过优化生产工艺方案，一台机器人操作三台数控设备，完成零件自动上、下料，加工、检测、判定等生产过程；达到水泵性能稳定，生产提效，经济环保等目的。另一方面应借鉴国内外制造企业的自动化、智能化工厂的成功经验，加快推进加工设备的自动化、数字化改造；逐步实现水泵零件加工、整泵装配的自动化、智能化生产，提高水泵制造质量，实现水泵整体运行的稳定性，同时提升生产效率。

结语：综上所述，水泵设计制造的质量直接影响我国水泵产业未来的发展方向。为此针对我国水泵设计制造的现存问题，相关水泵制造企业基于现有水泵设计造水平，借鉴国外水泵设计制造的先进技术，加强水泵设计制造人才的培养，坚持独立自主设计、创新的理念；加强水泵性能研究，加快推进数字化、智能化设计制造技术的应用，提高水泵设计制造的整体水平。

参考文献：

［1］数字化制造技术在工厂中的应用.中国数字化企业网.