CN102873362B - 一种叶片模锻毛坯基准孔的卧式打孔方法及卧式打孔工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叶片模锻毛坯基准孔的卧式打孔方法，包括如下步骤：调整截面样板之间的相对位置后固定于底板上；将叶片模锻毛坯水平放置在卧式打孔工装上，将叶片模锻毛坯的背面置于截面样板的凹槽中；将卧式打孔工装置于数控机床的旋转工作台上，将压板压住底板使其固定；数控机床钻头水平进给以加工叶片模锻毛坯件端面所需数量的基准孔，旋转工作台旋转后加工另一端面。该方法能够快速加工出满足设计和使用要求、且精度较高的基准孔。尤其对于较大、较重的叶片，在保证基准孔加工精确度的同时，可大大降低操作工人的劳动强度与技能要求，具有可观的经济效益与现实意义。

Description

一种叶片模锻毛坯基准孔的卧式打孔方法及卧式打孔工装

技术领域

本发明属于装备制造领域，具体涉及一种叶片模锻毛坯基准孔的卧式打孔方法及卧式打孔工装。

背景技术

传统的轴流压缩机组/透平机组中的核心零件叶片的制造工艺流程为：下料→模锻成型→抛丸清理→热处理→打孔→粗加工→精加工→探伤→检验→交库。作为叶片制造工艺过程中的重要环节之一，打孔即指在叶片模锻毛坯两端面加工出后序加工所需的基准孔，而基准孔加工的精确度对叶片模锻件是否可加工出合格的叶片起着决定性作用。就国内生产叶片的企业所了解，加工基准孔的方法主要是采用立式打孔工艺，即将叶片模锻毛坯竖立放置，依靠内、背弧样板将叶片模锻毛坯侧向夹紧、固定，然后利用钻床、钻模板打孔。除钻孔环节外，整个生产过程基本都是人工操作，生产效率低下，加工精度不易保证、对工人的技能要求较高、基准孔精度参差不齐；经研究发现，特别是对较大、较重的叶片，传统的立式打孔工艺更难以将竖立放置的叶片模锻毛坯进行精确定位，往往导致加工报废的情况，浪费了大量的人力物力。

发明内容

为了避免采用传统的立式打孔工艺中，加工叶片基准孔造成加工精度低、基准孔精度参差不齐等不足和缺陷，本发明的目的在于，提供一种叶片模锻毛坯基准孔的卧式打孔方法及打孔工装，该方法采用卧式打孔工装将叶片模锻毛坯固定，使用数控机床对叶片模锻毛坯进行基准孔加工，能够快速加工出满足设计和使用要求、且精度较高的基准孔。尤其对于较大、较重的叶片，在保证基准孔加工精确度的同时，可大大降低操作工人的劳动强度与技能要求，具有可观的经济效益与现实意义。

为达到以上的目的，本发明采用如下的技术方案：

一种叶片模锻毛坯基准孔的卧式加工方法，该方法采用卧式打孔工装将叶片模锻毛坯固定，使用数控机床对叶片模锻毛坯进行基准孔加工；

所述卧式打孔工装包括底板以及至少两个截面样板，截面样板用于支撑并固定叶片模锻毛坯；所述截面样板竖直固定于底板上；截面样板上开有凹槽，每个截面样板上凹槽的规格数据取自叶片模锻毛坯成型锻模的相应部位的截面数据；

所述数控机床为卧式数控机床，数控机床的旋转工作台上设置至少两个压板；

所述卧式加工方法具体包括如下步骤：

步骤1：根据叶片模锻毛坯的规格，调整截面样板之间的相对位置，然后采用T型螺栓与螺母将截面样板固定于底板上；

步骤2：将叶片模锻毛坯水平放置在卧式打孔工装上，将叶片模锻毛坯的背面置于截面样板的凹槽中，使叶片模锻毛坯的相应部位与其对应的各截面样板互相吻合，并采用毛坯压板固定。

步骤3：将卧式打孔工装及叶片模锻毛坯件整体置于数控机床的旋转工作台上，将压板压住底板使其固定；

步骤4：以叶片模锻毛坯的中心轴线为基准线，按照叶片模锻毛坯基准孔的设计要求，使数控机床钻头水平进给以加工叶片模锻毛坯件端面所需数量的基准孔，完成一个端面基准孔加工后，退出数控机床钻头，数控机床旋转工作台旋转180°，再加工另一端面所需数量的基准孔，直至完成叶片模锻毛坯件所需的全部基准孔。

本发明还包括如下其他技术特征：

各个所述截面样板之间相互平行。

所述卧式打孔工装包括两个截面样板。

每个所述截面样板的凹槽周边位置设置有若干个毛坯压板。

所述底板和截面样板的材料采用金属、塑料或木制品。

所述叶片模锻毛坯是静叶片、动叶片或导叶片的模锻毛坯。

用于所述叶片模锻毛坯基准孔的卧式加工的卧式打孔工装，包括底板以及至少两个截面样板，截面样板用于支撑并固定叶片模锻毛坯；所述截面样板竖直固定于底板上；截面样板上开有凹槽，每个截面样板上凹槽的规格数据取自叶片模锻毛坯成型锻模的相应部位的截面数据。

所述各个所述截面样板之间相互平行。

每个所述截面样板的凹槽周边位置设置有若干个毛坯压板。

所述底板和截面样板的材料采用金属、塑料或木制品。

本发明的有益效果如下：

1）降低了对工人的技能要求：本发明采用卧式打孔，将叶片模锻毛坯水平固定于卧式打孔工装，适当调节叶片毛坯的位置，保证叶片与工装上各截面样板紧密贴合，然后用压板压紧固定即可，完全避免了采用立式打孔工艺而导致在整个叶片模锻毛坯固定过程中工人必须不断调整叶片模锻毛坯位置，并且依靠经验来对叶片模锻毛坯进行定位的缺陷，对工人的技能要求大大降低。

2）提高了基准孔的加工精度：该方法将定位精确的叶片模锻毛坯与卧式打孔工装整体装夹在数控机床工作台面上进行基准孔加工，数控机床的打孔精度高于钻床与钻模板的精度，有效保证了叶片模锻毛坯的基准孔加工精度。

3）改善大叶片难以打孔的难题：本发明采用卧式打孔，巧妙的利用大叶片自重，使叶片模锻毛坯依靠自身重力与截面样板形成三维的定位功能，准确将叶片模锻毛坯定位于卧式打孔工装，避免了采用立式打孔工艺而竖立放置得叶片毛坯难以准确定位的缺点，为大叶片毛坯提供了简单、有效、可靠的基准孔加工方法。

附图说明

图1为卧式打孔工装的结构示意图。

图2为叶片在卧式打孔工装上的定位示意图。

图3为卧式打孔工装在数控机床旋转工作台上的定位示意图。

图2、3中所示的叶片为静叶。

图4为叶片模锻毛坯及基准孔示意图。其中，图4（a）为一种静叶及基准孔示意图；图4（b）为一种动叶及基准孔示意图。

图中各标号的含义如下：

1-底板；2-第一截面样板；3-叶片模锻毛坯；4-第二截面样板；5-T型螺栓及螺母；6-数控机床钻头；7-压板；8-数控机床旋转工作台。

以下结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

如图1-图3所示，本发明的叶片模锻毛坯基准孔的卧式加工方法，该方法采用卧式打孔工装将叶片模锻毛坯固定，使用数控机床对叶片模锻毛坯进行基准孔加工；

所述卧式打孔工装包括底板1以及至少两个截面样板，截面样板用于支撑并固定叶片模锻毛坯，其数量根据叶片模锻毛坯的实际形状与大小来确定；所述截面样板竖直固定于底板1上，且各截面样板之间相互平行；截面样板上开有凹槽，每个截面样板上凹槽的规格数据取自叶片模锻毛坯成型锻模的相应部位的截面数据，这是为了保证叶片模锻毛坯3固定在卧式打孔工装中的状态与模锻完成后的最终成型状态完全一致，即还原了叶片模锻毛坯在锻模中的最终定位，这有助于为数控机床提供基准，从而找到基准孔的准确位置，加工出精度较高的基准孔。每个截面样板的凹槽周边位置设置有若干个毛坯压板；

工装底板1和截面样板的材质可以采用金属、塑料或木制品。

所述数控机床为卧式数控机床，它的数控机床钻头6为水平进给运动，该数控机床钻头6可自由调节以确定加工基准点，且数控机床旋转工作台8能够绕其中心旋转180°以上。数控机床的旋转工作台8上设置至少两个压板7，压板7用于将卧式打孔工装的底板1固定在旋转工作台8上。压板7的一端垂直固定有螺纹杆，该螺纹杆下端的T型结构置于旋转工作台上的T型槽中。

本发明所应用的叶片模锻毛坯3的外形与尺寸不限于图中所示的动叶和静叶，可为任何一种叶片形式，如静叶片、动叶片、导叶片等，其材质可采用铝合金、不锈钢、高温合金、玻璃纤维或树脂等。

所述卧式加工方法具体包括如下步骤：

步骤1：根据叶片模锻毛坯3的规格，调整截面样板之间的相对位置，然后采用T型螺栓与螺母5将截面样板固定于底板1上；

步骤2：将叶片模锻毛坯3水平放置在卧式打孔工装上，将叶片模锻毛坯3的背面置于截面样板的凹槽中，使叶片模锻毛坯3的相应部位与其对应的各截面样板互相吻合，并采用毛坯压板固定。

步骤3：将卧式打孔工装及叶片模锻毛坯件3整体置于数控机床的旋转工作台8上，将压板7压住底板1使其固定；

步骤4：以叶片模锻毛坯3的中心轴线为基准线，按照叶片模锻毛坯3基准孔的设计要求，使数控机床钻头6水平进给以加工叶片模锻毛坯件3端面所需数量的基准孔，完成一个端面基准孔加工后，退出数控机床钻头6，数控机床旋转工作台8旋转180°，再加工另一端面所需数量的基准孔，直至完成叶片模锻毛坯件3所需的全部基准孔。如图4所示，对于静叶一般需加工两个基准孔，对于动叶一般需加工3个基准孔。

本发明适用于各种类型的叶片模锻毛坯基准孔加工，只是根据叶片型式的不同，其应用的卧式打孔工装上各截面样板数据、尺寸有所不同。比如，底板1为系列化设计的通用底板，划归为同一个规格范围内的叶片打孔工装可通用一个底板1。

实施例：

如图1-图3所示，本实施例中，卧式打孔工装包括底板1、第一截面样板2和第二截面样板4，其中，所述第一截面样板2和第二截面样板4分别通过T型螺栓及螺母5竖直固定于底板1上，且第一截面样板2和第二截面样板4相互平行；第一截面样板2和第二截面样板4上端均开有凹槽，第一截面样板2上端的凹槽与叶片模锻毛坯3根部形状相匹配，第二截面样板4与叶片模锻毛坯3的叶片末端形状相匹配；第一截面样板2和第二截面样板4的凹槽规格数据取自叶片模锻毛坯成型锻模的相应部位的截面数据。每个截面样板的凹槽周边位置设置有若干个毛坯压板。

所述数控机床的旋转工作台8上设置有至少两个压板7，压板7用于将卧式打孔工装的底板1固定在旋转工作台上。压板7的一端垂直固定有螺纹杆，该螺纹杆下端的T型结构置于旋转工作台上的T型槽中。

对叶片模锻毛坯进行卧式打孔具体流程如下：

1、按照卧式打孔工装的设计图纸装配各零部件，确保各截面样板的间距达到设计要求；根据叶片模锻毛坯3的规格，调整第一截面样板2与第二截面样板4相对位置，利用若干T型螺栓及螺母5将第一截面样板2和第二截面样板4分别固定于底板1上。

2、将叶片模锻毛坯3定位于卧式打孔工装上，将叶片模锻毛坯3的背面置于截面样板的凹槽中，使叶片模锻毛坯件的相应部位与其对应的各截面样板互相吻合，采用毛坯压板固定。

3、将卧式打孔工装及叶片模锻毛坯件3整体定位于数控机床旋转工作台8上，并采用压板7固定牢靠。

4、以叶片模锻毛坯3的中心轴线为基准线，按照叶片模锻毛坯3基准孔的设计要求，使数控机床钻头6水平进给以加工叶片模锻毛坯件3端面所需数量的基准孔，完成一个端面基准孔加工后，退出数控机床钻头6，使数控机床旋转工作台8旋转180°，再加工另一端面所需数量的基准孔，直至完成叶片模锻毛坯件3所需的全部基准孔。

Claims (6)

1.一种叶片模锻毛坯基准孔的卧式打孔方法，其特征在于，该方法采用卧式打孔工装将叶片模锻毛坯固定，使用数控机床对叶片模锻毛坯进行基准孔加工；

所述卧式打孔工装包括底板(1)以及至少两个截面样板，截面样板用于支撑并固定叶片模锻毛坯；所述截面样板竖直固定于底板(1)上；截面样板上开有凹槽，每个截面样板上凹槽的规格数据取自叶片模锻毛坯成型锻模的相应部位的截面数据；

所述数控机床为卧式数控机床，数控机床的旋转工作台(8)上设置至少两个压板(7)；

所述卧式打孔方法具体包括如下步骤：

步骤1：根据叶片模锻毛坯(3)的规格，调整截面样板之间的相对位置，然后将截面样板固定于底板(1)上；

步骤2：将叶片模锻毛坯(3)水平放置在卧式打孔工装上，将叶片模锻毛坯(3)的背面置于截面样板的凹槽中，使叶片模锻毛坯(3)的相应部位与其对应的各截面样板互相吻合，并采用毛坯压板固定；

步骤3：将卧式打孔工装及叶片模锻毛坯(3)整体置于数控机床的旋转工作台(8)上，将压板(7)压住底板(1)并旋紧；

步骤4：以叶片模锻毛坯(3)的中心轴线为基准线，按照叶片模锻毛坯(3)基准孔的设计要求，使数控机床钻头(6)水平进给以加工叶片模锻毛坯(3)端面所需数量的基准孔，完成一个端面基准孔加工后，退出数控机床钻头(6)，数控机床旋转工作台(8)旋转180°，再加工另一端面所需数量的基准孔，直至完成叶片模锻毛坯(3)所需的全部基准孔。

2.如权利要求1所述的叶片模锻毛坯基准孔的卧式打孔方法，其特征在于，各个所述截面样板之间相互平行。

3.如权利要求1所述的叶片模锻毛坯基准孔的卧式打孔方法，其特征在于，所述卧式打孔工装包括两个截面样板。

4.如权利要求1所述的叶片模锻毛坯基准孔的卧式打孔方法，其特征在于，每个所述截面样板的凹槽周边位置设置有若干个毛坯压板。

5.如权利要求1所述的叶片模锻毛坯基准孔的卧式打孔方法，其特征在于，所述底板(1)和截面样板的材料采用金属、塑料或木制品。

6.如权利要求1所述的叶片模锻毛坯基准孔的卧式打孔方法，其特征在于，所述叶片模锻毛坯(3)是静叶片、动叶片或导叶片的模锻毛坯。