CN103786003A

CN103786003A - 一种航空发动机导向叶片缘板的加工方法

Info

Publication number: CN103786003A
Application number: CN201410018552.5A
Authority: CN
Inventors: 刘建珺; 李绍鹏
Original assignee: Xian Aviation Power Co Ltd
Current assignee: AECC Aviation Power Co Ltd; AVIC Aviation Engine Corp PLC
Priority date: 2014-01-15
Filing date: 2014-01-15
Publication date: 2014-05-14
Anticipated expiration: 2034-01-15
Also published as: CN103786003B

Abstract

本发明公开了一种航空发动机导向叶片的加工方法，在导向叶片毛坯的下缘板两端分别设置挡板围成侧边开口的凹槽腔；在该凹槽腔内倒入自凝牙托粉和自凝牙托水形成坚固的填充树脂或者直接填充树脂；以导向叶片下缘板一侧端面的粗基准定位磨削另一侧端面；以磨削过的端面定位，夹具夹紧在下缘板填充树脂处，分别磨削、车削上、下缘板其它部位；加工完后将填充树脂气化掉；牙托粉自凝固化后与叶片形成一体，增大了定位面积，左、右侧端面一侧用于定位一侧夹紧，稳定可靠；车加工径向面时夹具可轻松让开内弧车加工处，车刀不会与夹具体发生干涉，叶片不会因车刀的点接触而产生的径向力使其变形，保证了叶片加工的尺寸精度。

Description

一种航空发动机导向叶片缘板的加工方法

技术领域

本发明涉及航空发动机涡轮导向叶片加工技术，具体涉及一种航空发动机导向叶片缘板的加工方法。

背景技术

对于航空发动机涡轮导向叶片，其毛坯一般采用高温合金材料铸造，在制机种的导向叶片下缘板多为如图1所示的“Π”形结构。对于这种材料和结构的叶片，尤其下缘板即“Π”形下部的厚度为3-5mm，端面的加工长度一般不超过15-18mm，在机械加工中一般采用70年代引进的英国罗.罗公司斯贝202型发动机叶片的加工技术，即左、右两侧上下分别一次成型磨削端面和径向面的办法完成加工，工装的定位和夹紧容易实现。而对于高性能的低压涡轮导向叶片,材料为高温合金K465，下缘板为“工”字形和“J”字形悬臂结构，该结构叶片的下缘板壁薄，刚性不好，侧端面窄成品为1.5mm，内弧径向面宽成品最大27mm，采用现有的加工技术，在加工时有两个弱点：一是要加工内弧面，此时侧端面窄不便于定位，车刀会与夹具体发生干涉，夹具设计上避让有难度；二是采用以往的成型磨削，内弧面积偏大，冷却不易完全冲入磨削区，为避免出现磨削烧伤，工艺上需采用冷却好的车削工艺代替磨削工艺，但随之带来第三个问题是由于下缘板下部壁薄，车削的径向力容易使其产生变形。这种“工”字形或“J”字形悬臂结构叶片的加工工艺成了新的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种航空发动机导向叶片缘板的加工方法，解决现有加工技术加工低压涡轮导向叶片缘板不便于定位、易导致缘板变形的问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种航空发动机导向叶片缘板的加工方法，包括以下步骤：

（1）在导向叶片毛坯的下缘板两端分别设置挡板，挡板与下缘板围成侧边开口的凹槽腔；

（2）将叶片放倒使所述凹槽腔开口向上，在该凹槽腔内铺放自凝牙托粉，然后再倒入自凝牙托水，待牙托粉自凝固化形成坚固的填充树脂；或者在该凹槽腔内直接倒入加热融化的绿色低熔点树脂流体，待树脂冷却凝固成坚硬的树脂填充体；

（3）以导向叶片毛坯下缘板一侧端面的粗基准定位磨削另一侧端面，磨削时连同填充树脂同时磨削，以便增大基准面的定位面积，作为下一步加工的定位平面用；

（4）以步骤（3）磨削过的端面定位，夹具夹紧在下缘板填充树脂处，分别磨削、车削下缘板其它部位；

（5）全部加工完确保尺寸合格后，将叶片放入热处理炉中，将填充树脂气化掉；若采用绿色树脂填充，则将叶片放入烘箱中加热，使树脂与叶片分离。

所述步骤（2）中，在凹槽腔内先铺放第一层自凝牙托粉约5mm厚，然后倒入自凝牙托水，牙托粉与牙托水比例按10g：5ml配比，使倒入的牙托水刚好没过牙托粉；然后继续铺放第二层自凝牙托粉，填满凹槽腔，铺放牙托粉高度不得低于下缘板端面余量，然后再倒入自凝牙托水，使倒入的牙托水刚好没过牙托粉。

将叶片放入热处理炉中加热至400-500℃将填充树脂气化掉。

所述步骤（2）在凹槽腔内直接倒入经烘箱加热至121℃融化的RIGIDAX绿色低熔点树脂流体，等待1～2分钟冷却即可凝固成坚硬的树脂填充体。

所述步骤（5）将叶片放入烘箱中加热至121℃将绿色填充树脂熔化与叶片分离，残留痕迹采用三氯乙烯蒸汽熏蒸清除。

所述导向叶片下缘板为“工”字形结构，采用胶布将夹布胶木片或硬纸片固定在导向叶片毛坯的下缘板两端，夹布胶木片或硬纸片与下缘板的两侧分别形成侧边开口的凹槽腔。

所述导向叶片下缘板为“J”字形结构，采用胶布将夹布胶木片或硬纸片固定在导向叶片毛坯的下缘板两端，夹布胶木片或硬纸片与下缘板一侧形成侧边开口的凹槽腔。

本发明的发动机导向叶片缘板的加工方法，在叶片毛坯的下缘板两端设置挡板围成侧边开口的凹槽腔，在凹槽腔内填充绿色树脂或者牙托粉和牙托水的混合体，利用牙托粉或绿色树脂自凝固化后有足够的硬度和强度的优点，在叶片凹槽里与叶片形成一体，与叶片同时加工后增大了侧端面的定位面积，这样左、右侧端面一侧用于定位，一侧夹紧，稳定可靠；车加工径向面（内弧面）时，夹具轻而易举可让开内弧车加工处，车刀不会与夹具体发生干涉，叶片也不会因车刀的点接触而产生的径向力使其向凹槽方向变形，保证了叶片加工的尺寸精度。

附图说明

图1是在制机型低压一级涡轮叶片下缘板“Π”形结构示意图；

图2是某型低压涡轮二级导向叶片填充牙托粉后定位、夹紧部位示意图；

图3是某型低压涡轮另一种二级导向叶片填充牙托粉后定位、夹紧、加工部位示意图；

图4是某型高导叶片焊接组件填充牙托粉后加工部位示意图；

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式详细说明本发明方案：

实施例1，导向叶片“工”字形悬臂结构下缘板加工步骤如下：

（1）采用胶布将夹布胶木片或硬纸片固定在洁净的叶片下缘板的“工”字形悬臂结构两端（叶盆、叶背侧下缘板部位），这时夹布胶木片与“工”字形结构缘板形成两个侧端开口的凹槽腔；零件批量大时可设计一固定夹具遮挡形成凹槽腔。

（2）将叶片放倒，这时一侧的凹槽向上，在该凹槽内铺放自凝牙托粉，然后再倒入自凝牙托水，以牙托水刚好没过牙托粉为宜；待十几分钟后牙托粉自凝固化，形成坚固的填充树脂；或者也可以直接在凹槽内填充绿色低熔点树脂，其树脂采用英国进口，牌号为RIGIDAX。

（3）翻转叶片，再对另一侧凹槽进行步骤（2）的同样操作，并在此过程中应控制填入量,作为第一基准的一侧填充量要略低于端面（约0.3mm），得到如图2所示的叶片结构；图中叶片1下缘板3处凹槽中有牙托粉填充剂2，自凝固化后形成树脂。

（4）先以叶片左侧缘板已磨削过的粗基准表面定位，磨削右侧上缘板端面和下缘板端面A，其中下缘板磨削时连同填充树脂同时磨削，以便增大基准面的定位面积，作为下一步加工的定位平面用；

（5）再以右侧加工过的A表面连同填充树脂定位，下缘板夹紧在左侧填充树脂B处，分别磨削叶盆、叶背侧缘板楔面；再车削左侧上缘板、下缘板C和下缘板“工”字形内弧（径向）表面C1；

（6）全部加工完确保尺寸合格后，将叶片放入热处理炉中，加热至400～500℃把填充树脂气化掉。若采用进口绿色树脂做填充物，则将叶片加热至RIGIDAX熔化温度121℃来将其除掉，它的残留痕迹应采用三氯乙烯蒸汽熏蒸零件来清除。

实施例2，某型低压涡轮另一种二级导向叶片“J”字形悬臂结构下缘板加工步骤如下：

（1）采用胶布将夹布胶木片或硬纸片固定在洁净的叶片下缘板的“J”字形悬臂结构两端（叶盆、叶背侧下缘板部位），这时夹布胶木片与“J”字形结构缘板形成1个侧端开口的凹槽腔，零件批量大时可设计一固定夹具遮挡形成凹腔；

（2）将叶片放倒，这时一侧的凹槽向上，在该凹槽内铺放牙托粉，第一层铺放约5mm厚，要求平整，然后倒入自凝牙托水，牙托粉与牙托水比例按10g：5ml配比，以牙托水刚好没过牙托粉为宜，稍加调和，然后继续铺放第二层牙托粉，填满凹槽，并在此过程中应控制填入量,待磨削左侧填充要略低于端面高度，然后再倒入自凝牙托水，仍以牙托水刚好没过牙托粉为宜；稍加调和，待十几分钟后牙托粉自凝固化,得到如图3所示叶片局部结构；

（3）先以叶片右侧E平面定位，分别磨削上缘板端面和下缘板D、D1、D2各部位，其中下缘板磨削时局部允许磨上填充树脂；

（4）以左侧上缘板端面和下缘板的D1平面定位，夹紧在右侧D2端面上，上部夹紧在上缘板端面上，进行铣削、钻削槽和孔；

（5）将叶片放入热处理炉中，加热至400～500℃把填充树脂气化掉;

（6）再以左侧上、下缘板的D1平面定位，夹紧在右侧D2端面上，上部夹紧在上缘板端面或流道度面上，角向靠上缘板槽侧定位，分别磨削叶盆、叶背侧缘板楔面；车削上缘板凹槽及电火花等其它工序。

实施例3、高导叶片另一种焊接组件加工步骤如下：

（1）在图4所示的导向叶片缘板上带有多个裸露的小圆柱（Φ0.8-Φ1.2），局部区域内填充牙托粉，然后倒入牙托水，牙托粉与牙托水比例按10g：5ml配比，以牙托水刚好没过牙托粉为宜填满凹槽，稍加调和，待十几分钟后牙托粉自凝固化，形成坚固的填充树脂；;

（2）磨削填充区域，采用强力缓进给五轴磨床MC607或MFP50，需使用中气孔砂轮，以防树脂堵塞砂轮气孔，出现叶片烧伤，砂轮牌号：

P350（或300）×25×75（76.2）WA70F9V35

（3）加工尺寸全部测量合格后，将叶片放入热处理炉中，加热至400～500℃把牙托粉固化体气化掉。

填充树脂成分：填充树脂是由牙医所用的义齿基托树脂（Ⅱ型）（自凝牙托粉）和义齿基托树脂（Ⅱ型）液（自凝牙托水）结合发生高分子反应聚合而成，其主要成分是丙烯酸甲脂类材料，牙托水的作用是合成聚丙烯酸甲脂的原料。

采用基托树脂作为填充介质，易操作，直接按使用说明书进行配比，经加工后在叶片凹槽内留存1～2个月尺寸稳定不会松动，此树脂用后容易清理，不用回收，叶片加工时缘板不会变形，且对叶片材料和环境没有污染，树脂原材料在市面医药店容易买到，价格便宜，经济适用。

采用此工艺方法增大了侧端面的定位面积，这样左、右侧端面一侧用于定位，一侧夹紧，均稳定可靠；车加工径向面（内弧面）时，夹具轻而易举可让开内弧车加工处，车刀不会与夹具体发生干涉，叶片也不会因车刀的点接触而产生的径向力使其向凹槽方向变形，极好的保证叶片加工的尺寸精度。

这种工艺方法操作简单，成本低，介质易去除，并可降低悬臂式缘板结构的加工工艺难度，同时能稳定叶片缘板的加工尺寸精度。为今后加工类似结构叶片打下了良好工艺基础，它确立了航空发动机涡轮叶片悬臂结构缘板“填充树脂可加大定位面并提供可靠的压紧部位及支撑防加工变形”这一工艺方法，可供所有航空发动机制造企业加工类似结构叶片时参照使用。

Claims

1.一种航空发动机导向叶片缘板的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（4）以步骤（3）磨削过的端面定位，夹具夹紧在下缘板填充树脂处，分别磨削、车削上、下缘板其它部位；

2.如权利要求1所述的航空发动机导向叶片缘板的加工方法，其特征在于：所述步骤（2）中，在凹槽腔内先铺放第一层自凝牙托粉约5mm厚，然后倒入自凝牙托水，牙托粉与牙托水比例按10g：5ml配比，使倒入的牙托水刚好没过牙托粉；然后继续铺放第二层自凝牙托粉，填满凹槽腔，铺放牙托粉高度不得低于下缘板端面余量，然后再倒入自凝牙托水，使倒入的牙托水刚好没过牙托粉。

3.如权利要求2所述的航空发动机导向叶片缘板的加工方法，其特征在于：将叶片放入热处理炉中加热至400-500℃将填充树脂气化掉。

4.如权利要求1所述的航空发动机导向叶片缘板的加工方法，其特征在于：所述步骤（2）在凹槽腔内直接倒入经烘箱加热至121℃融化的RIGIDAX绿色低熔点树脂流体，等待1～2分钟冷却即可凝固成坚硬的树脂填充体。

5.如权利要求4所述的航空发动机导向叶片缘板的加工方法，其特征在于：所述步骤（5）将叶片放入烘箱中加热至121℃将绿色填充树脂熔化与叶片分离，残留痕迹采用三氯乙烯蒸汽熏蒸清除。

6.如权利要求1-5任一项所述的航空发动机导向叶片缘板的加工方法，其特征在于：所述导向叶片下缘板为“工”字形结构，采用胶布将夹布胶木片或硬纸片固定在导向叶片毛坯的下缘板两端，夹布胶木片或硬纸片与下缘板的两侧分别形成侧边开口的凹槽腔。

7.如权利要求1-5任一项所述的航空发动机导向叶片缘板的加工方法，其特征在于：所述导向叶片下缘板为“J”字形结构，采用胶布将夹布胶木片或硬纸片固定在导向叶片毛坯的下缘板两端，夹布胶木片或硬纸片与下缘板一侧形成侧边开口的凹槽腔。