CN102125998A - 涡轮增压器压气机叶轮模具的制作方法 - Google Patents

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陈钢
陈国文
董复兴
朱爱国
冯云虎
闫健菲
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Abstract

本发明公开了涡轮增压器压气机叶轮模具的制作方法，其主要工艺步骤为：1、建立涡轮增压器压气机叶轮计算机三维模型；2、使用高速五轴联动机床，加工铝合金样轮；3、使用耐温、耐腐蚀模具树脂将铝样轮包裹；4、通过使用可腐蚀铝合金的腐蚀液将铝样轮溶化，加工形成叶轮阴模型腔，完成涡轮增压器叶轮模具的制作。本发明制作操作过程简便，制作成本低，叶片表面光洁，加工精度高。

Description

涡轮增压器压气机叶轮模具的制作方法
技术领域：
本发明属于涡轮增压器叶轮模具技术领域，具体涉及一种涡轮增压器压气机叶轮模具的制作方法。
背景技术
压气机叶轮作为废气涡轮增压器核心关键部件，长期以来一直受到国内外增压器生产厂家的关注，压气机叶轮的生产工艺为石膏硅橡胶精密铸造工艺，其中灌制硅橡胶的叶轮模具是其生产工艺中所用到的核心模具，其制作精度的高低直接关系到最终压气机叶轮的精度，故高质量、高精度的压气机叶轮模具是生产高精度压气机叶轮的关键。压气机叶轮模具的制作方法目前在国内主要有以下两类：
一、分体组合模具：
作为压气机叶轮模具早期的制作工艺，主要有以下特点：
1、叶轮分体模块采用手工或通过机械加工完成；
2、叶轮模块材料选用低熔点合金、铜、铝、模具钢加工；
3、模块加工好后，在预先设计好的模块底座上组合拼接，模块间通过手工研配；
这种模具制作方法，由于模具采用分体模块组合方法，加之现有叶轮叶型多为前倾后弯自由曲面叶型，叶轮模块要求为多轴数控设备加工，现有国内设备铣削成型的模块质量精度水平较低，叶轮组合后精度不易保证；另一方面基于模块制作的分体性，分体模块每次组合后一致性不好，叶轮硅橡胶模具的精度不高，批量使用时存在一致性偏差。
二、整体式模具
作为近几年发展起来的新工艺方法，主要思路就是叶轮模具整体做出，不再制作分体模块进行组合，从工艺本身解决了分体组合模具的弊病，但是由于叶轮叶片的复杂型，叶轮叶片型腔的制作就成为研究的工艺难点，总的思路就是使用某种材料预先包裹某种叶轮样件，然后通过某种机械或物理化学方法在不破坏叶轮模具的前提下，取出样轮叶片，最终得到完整的叶轮阴模模具，中国专利CN1830597和CN101480699公布了两种增压器压气机叶轮模具的制作工艺。
一种采用低熔点样轮，树脂阴模的方法；一种采用五轴铝样轮，电铸金属阴模的方法。
两种方法都具备整体模具的特点，但各自方法也存在一些局限性，低熔点样轮加工本身难度较大，低熔点材料强度不高，难于加工叶片较薄的叶轮，后续工艺采用沸水熔化，会对树脂材料造成变形，影响模具精度；五轴样轮电铸工艺，虽然样轮加工上存在优势，但是电铸工艺属于化学金属表面沉积工艺，在电铸过程中需要沉积较厚的电铸层，存在应力变形问题，容易造成较薄叶轮叶片变形，另一方面由于叶轮本身结构复杂，存在较深的气流通道，在电铸过程中容易造成局部表面缺陷，影响最终效果，还有就是电铸工艺需要专用设备，工艺复杂，成本较高。
发明内容：
本发明提供一种涡轮增压器压气机叶轮模具的制作方法，解决了目前压气机叶轮模具制作精度低，电铸模具基准车削困难的问题。
本发明可通过以下技术方案实现：涡轮增压器压气机叶轮模具的制作方法，按以下工艺步骤制作：1、建立涡轮增压器压气机叶轮计算机三维模型；2、使用高速五轴联动机床，加工铝合金样轮；3、使用耐温、耐腐蚀模具树脂将铝样轮包裹；4、通过使用可腐蚀铝合金的腐蚀液将铝样轮溶化，加工形成叶轮阴模型腔，完成涡轮增压器叶轮模具的制作。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：本发明采用涡轮增压器压气机叶轮模具的制作方法，制作操作过程简便，制作成本低，叶片表面光洁，加工精度高。
具体实施方式
一种涡轮增压器压气机叶轮模具的制作方法，按以下工艺步骤制作：
1、建立涡轮增压器压气机叶轮计算机三维模型；压气机叶轮叶型的设计可以通过正向或逆向设计得到压气机叶轮的叶片数据，然后通过三维设计软件完成叶轮三维模型的设计，设计模型需考虑后续铸造收缩率；
2、使用高速五轴联动机床，加工铝合金样轮；叶轮的加工要选用高速五轴联动机床，这样才可以保证高速点铣的完成，得到的样轮要求表面光洁，叶片尺寸精度高。
3、使用耐温、耐腐蚀模具树脂将铝样轮包裹；树脂材料选用专用模具树脂，灌制过程要求平稳，保证样轮的完整包裹。
4、利用腐蚀液将铝样轮溶化，进行必要的加工后，形成叶轮阴模型腔，完成涡轮增压器叶轮模具的制作。腐蚀剂选用可腐蚀铝合金的腐蚀液，腐蚀过程要求缓慢，待腐蚀结束后对叶轮模具根据使用要求进行必要的外围加工装配，即可得到完成的整体式涡轮增压器叶轮模具。

Claims (1)

1.一种涡轮增压器压气机叶轮模具的制作方法，其特征是：按以下工艺步骤制作：
Figure FSA00000409679900011
建立涡轮增压器压气机叶轮计算机三维模型；
Figure FSA00000409679900012
使用高速五轴联动机床，加工铝合金样轮；
Figure FSA00000409679900013
使用耐温、耐腐蚀模具树脂将铝样轮包裹；
Figure FSA00000409679900014
通过使用可腐蚀铝合金的腐蚀液将铝样轮溶化，加工形成叶轮阴模型腔，完成涡轮增压器叶轮模具的制作。
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