CN105268771A - 一种空心薄壁铸件的矫正装置及其矫正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空心薄壁铸件的矫正装置及其矫正方法，包括：导入部分、内腔矫正部分、外型矫正部分以及退出部分，其中，导入部分为锥形结构，且锥形结构体积小于待校正铸件锥形空心部位体积；外型矫正部分为圆柱体结构，外型矫正部分与导入部分之间通过内腔矫正部分过度连接，内腔矫正部分为锥面结构，且外型矫正部分的直径值大于内腔矫正部分的最大直径值；外型矫正部分末端安装有用于承受施加应力的退出部分。通过工具进行敲击，使得矫正薄壁变形能够得以矫正，采用矫正模结合敲击工具矫正后，薄壁变形彻底消除，合格率接近100％，圆环薄壁外形规整，表面状态优异，表面应力较小，矫正周期较短，批次矫正一致性非常好。

Description

一种空心薄壁铸件的矫正装置及其矫正方法

技术领域

本发明属于铸毛坯矫正模具设计及应用领域，具体涉及一种空心薄壁铸件的矫正装置及其矫正方法。

背景技术

随着先进发动机的快速发展，对零件要求日益增高，空心薄壁铸件由于大大减少了铸件质量，因此越来越多的空心薄壁铸件应用在航空发动机的制造中。空心薄壁铸件采用熔模精密铸造成型，在实际应用中，薄壁铸件容易产生变形，影响铸件的使用情况。分析产生变形原因为下述两个因素：一是薄壁铸件在浇注完成后冷却凝固过程中，可能会造成铸造热应力释放不均匀而产生变形；二是在零件后续处理过程中，由于人为因素的影响，使得铸件薄壁部分易产生变形。因此，铸件入库时空心薄壁口尺寸呈现批次不合格状态，矫正空心薄壁变形成为能否成功交付合格铸件的关键。

为满足空心薄壁铸件设计图纸空心薄壁口尺寸的要求，传统的方法是直接采用木榔头沿着空心薄壁口周边手工矫正，虽然该方法可以解决部分铸件空心薄壁口变形问题，但每批次的一致性差，矫正周期时间长，矫正很容易使圆形空心薄壁口尺寸不规则而且容易破坏零件的表面质量，与零件的设计不符。迄今为止未有其他有效地矫正方法，采用该方法最终零件的入库率为不到50％，未能有效地解决薄壁变形问题。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种空心薄壁铸件的矫正装置及其矫正方法。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：

一种空心薄壁铸件的矫正装置，包括：导入部分、内腔矫正部分、外型矫正部分以及退出部分，其中，导入部分为锥形结构，且锥形结构体积小于待校正铸件锥形空心部位体积；外型矫正部分为圆柱体结构，外型矫正部分与导入部分之间通过内腔矫正部分过度连接，内腔矫正部分为锥面结构，且外型矫正部分的直径值大于内腔矫正部分的最大直径值；外型矫正部分末端安装有用于承受施加应力的退出部分。

所述导入部分的尖端部分为圆弧状结构。

所述圆弧状结构半径为R＝3mm～5mm，导入部分长度围为40～45mm。

所述导入部分中锥形结构的锥面角度为20°～30°。

所述内腔矫正部分的锥面结构与合格铸件的内腔结构相匹配，且锥面结构的锥面角度为8°30′-9°30′。

所述外型矫正部分的那长度为40～50mm。

所述退出部分厚度为10mm～15mm。

包括以下步骤：

1)将矫正装置的导入部分插入待校正铸件一端的空腔，然后使外型矫正部分的平面放置于平台，使得待校正铸件与矫正装置呈竖直状态，用工具敲击待校正铸件的另一端，使矫正装置与待校正铸件紧紧贴合；

2)将待校正铸件与矫正装置水平放置在平台上，用工具敲击待校正铸件的外边缘，使得与矫正装置内腔矫正部分相接处的面得到校正；

3)将待校正铸以及矫正装置向下，用工具均匀敲击退出部分，直到矫正装置从待校正铸件中脱落。

与现有技术比较，本发明的有益效果为：

本发明提供了一种空心薄壁铸件的矫正装置，通过设置与待校正的铸件内腔结构相同的内腔矫正部分，当矫正装置放置于待校正的铸件中，通过工具进行敲击，使得矫正薄壁变形能够得以矫正，采用矫正模结合敲击工具矫正后，薄壁变形彻底消除，合格率接近100％，圆环薄壁外形规整，表面状态优异，表面应力较小，矫正周期较短，批次矫正一致性非常好。

本发明还提供了一种空心薄壁铸件的矫正装置的矫正方法，该方法将按照空心薄壁铸件内腔的结构加工得到，通过插入待校正铸件一端的空腔，对待校正铸件不同位置进行敲击，使得铸件各个方向都得到矫正，另外，有益于采用统一的矫正装置，是的矫正的合格率稳定，极大的提高了产品入库合格率，并且该方法操作简单，大大提高了生产效率。

附图说明

图1是本发明中空心薄壁铸件的矫正装置结构示意图；

图2是本发明中空心薄壁铸件的矫正装置剖面示意图。

图中，1为导入部分，2为内腔矫正部分，3为外型矫正部分，4为退出部分。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

矫正模是一种基于产品变形而设计制造的矫正工装模具，具体设计方法是根据空心薄壁部分尺寸设计一种内置紧密配合工装模具。采用该模具可以矫正空心薄壁的变形，由于模具的内置嵌入能够保证矫正零件规整的圆弧度以及批次一致性。该矫正方法结构简单、经济实用、矫正周期短，能够获得尺寸精确、规整外形、无表面缺陷、无矫正应力的合格空心薄壁铸件，采用该矫正方法后最终零件的入库率达到100％。

如图1、2所示，本发明提供了一种空心薄壁铸件的矫正装置，包括：导入部分1、内腔矫正部分2、外型矫正部分3以及退出部分4，其中，导入部分1为锥形结构，且锥形结构体积小于待校正铸件锥形空心部位体积；外型矫正部分3为圆柱体结构，外型矫正部分3与导入部分1之间通过内腔矫正部分2过度连接，内腔矫正部分2为锥面结构，且外型矫正部分3的直径值大于内腔矫正部分的最大直径值；外型矫正部分3末端安装有用于承受施加应力的退出部分4。

如图1所示，本发明中，为防止模具磕碰铸件，将矫正模导入部分1设计成圆弧状，其半径为R＝3mm～5mm，该段长度控制在40mm～45mm；为方便模具嵌入空心薄壁零件中并且不接触未变形铸件结构，矫正模前端设计尺寸小于锥形空心部位，锥面c角度设计为20°～30°；内腔矫正部分2：即是薄壁变形矫正内腔段，该部分设计为关键段，按铸件设计图纸空心尺寸设计该段矫正模具尺寸，所述内腔矫正部分2的锥面结构与合格铸件的内腔结构相匹配，且锥面结构的锥面角度为8°30′-9°30′，优选8°59′，；外型矫正部分3以面a紧贴铸件的园端面，且那长度为40～50mm，外直径的长度与铸件毛料的外圆齐平，，该部位随铸件设计成圆柱体方便人工矫正以及操作时手的握持；退出部分4：该段设计遵循嵌入和取出矫正模时所需承受施加应力的一个楔子，楔子尺寸为外型矫正部分3直径增加20mm～30mm，厚度控制在10mm～15mm。

本发明还提供了一种空心薄壁铸件的矫正方法，包括以下步骤：

1)将矫正装置的导入部分1插入待校正铸件一端的空腔，然后使外型矫正部分3的平面放置于平台，使得待校正铸件与矫正装置呈竖直状态，用工具敲击待校正铸件的另一端，使矫正装置与待校正铸件紧紧贴合；

2)将待校正铸件与矫正装置水平放置在平台上，用工具敲击待校正铸件的外边缘，使得与矫正装置内腔矫正部分2相接处的面得到校正；

3)将待校正铸以及矫正装置向下，用工具均匀敲击退出部分4，直到矫正装置从待校正铸件中脱落。

示例性一，以某型号发动机点火扩散装置，材料为高温合金，矫正模结构设计如图1所示，正模的强度、刚度、机械加工性能和成本，选择45#钢作为模具设计材料。模具表面光洁度加工要求为6.3。

矫正方法如下：

①室温状态下，将矫正模具的导入部分插入铸件的空腔，然后使d面放置于平台，用木榔头敲击铸件的e面，使矫正模a面与铸件紧紧贴合；

②将f面放置在平台上，用木榔头敲击铸件f面，使矫正模的f面与铸件的f面齐平，经检测矫正区域的铸件尺寸符合铸件的尺寸公差；

③将铸件以及矫正模的d面向下，用木榔头敲击铸件g面，敲击4处均布，直到矫正模从铸件中脱落。

示例性二，某型号发动机点火扩散壳体，材料为K163，矫正模结构设计如图1所示，正模的强度、刚度、机械加工性能和成本，选择ZL作为模具设计材料。模具表面光洁度加工要求为6.3。

矫正方法如下：

①室温状态下，将矫正模具的导入部分插入铸件的空腔，然后使d面放置于平台，用木榔头敲击铸件的e面，使矫正模a面与铸件紧紧贴合；

②将f面放置在平台上，用木榔头敲击铸件f面，使矫正模的f面与铸件的f面齐平，经检测矫正区域的铸件尺寸符合铸件的尺寸公差；

③将铸件以及矫正模的d面向下，用木榔头敲击铸件g面，敲击4处均布，直到矫正模从铸件中脱落。

矫正模使得空心薄壁铸件的变形问题彻底得到解决。选择某空心薄壁点火扩散装置铸件作为实际应用验证分析：一批铸件仅采用手工木榔头矫正薄壁变形；另一批铸件采用矫正模与木榔头结合矫正薄壁变形。结果表明：采用手工木榔头矫正后，薄壁变形得到一定改善，但合格率低，圆环薄壁外形不规整，表面凸凹不均，表面应力较大，矫正周期较长，批次一致性较差；采用矫正模结合木榔头矫正后，薄壁变形彻底消除，合格率接近100％，圆环薄壁外形规整，表面状态优异，表面应力较小，矫正周期较短，批次矫正一致性非常好。

可见矫正模的设计应用可以有效地解决铸件空心薄壁附件变形问题，极大的提高了产品入库合格率。该发明在某机的空心薄壁点火扩散装置变形矫正中取得了很好的效果，同时该发明所涉及的创新性成果也可推广应用到其他空心薄壁件变形矫正中。

Claims (8)

1.一种空心薄壁铸件的矫正装置，其特征在于，包括：导入部分(1)、内腔矫正部分(2)、外型矫正部分(3)以及退出部分(4)，其中，导入部分(1)为锥形结构，且锥形结构体积小于待校正铸件锥形空心部位体积；外型矫正部分(3)为圆柱体结构，外型矫正部分(3)与导入部分(1)之间通过内腔矫正部分(2)过度连接，内腔矫正部分(2)为锥面结构，且外型矫正部分(3)的直径值大于内腔矫正部分的最大直径值；外型矫正部分(3)末端安装有用于承受施加应力的退出部分(4)。

2.根据权利要求1所述的空心薄壁铸件的矫正装置，其特征在于，所述导入部分(1)的尖端部分为圆弧状结构。

3.根本就权利要求2所述的空心薄壁铸件的矫正装置，其特征在于，所述圆弧状结构半径为R＝3mm～5mm，导入部分(1)长度围为40～45mm。

4.根据权利要求1所述的空心薄壁铸件的矫正装置，其特征在于，所述导入部分(1)中锥形结构的锥面角度为20°～30°。

5.根据权利要求1所述的空心薄壁铸件的矫正装置，其特征在于，所述内腔矫正部分(2)的锥面结构与合格铸件的内腔结构相匹配，且锥面结构的锥面角度为8°30′-9°30′。

6.根据权利要求1所述的空心薄壁铸件的矫正装置，其特征在于，所述外型矫正部分(3)的那长度为40～50mm。

7.根据权利要求1所述的空心薄壁铸件的矫正装置，其特征在于，所述退出部分(4)厚度为10mm～15mm。

8.一种基于权利要求1所述的空心薄壁铸件的矫正装置的矫正方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将矫正装置的导入部分(1)插入待校正铸件一端的空腔，然后使外型矫正部分(3)的平面放置于平台，使得待校正铸件与矫正装置呈竖直状态，用工具敲击待校正铸件的另一端，使矫正装置与待校正铸件紧紧贴合；

2)将待校正铸件与矫正装置水平放置在平台上，用工具敲击待校正铸件的外边缘，使得与矫正装置内腔矫正部分(2)相接处的面得到校正；

3)将待校正铸以及矫正装置向下，用工具均匀敲击退出部分(4)，直到矫正装置从待校正铸件中脱落。