CN106271469A - 一种细长空心多腔薄壁压气机叶片的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种细长空心多腔薄壁压气机叶片的加工方法，采用分体式加工，首先将第一毛坯采用高精切加工成内表面与第二空腔内表面形状一致的整流罩；然后将第二毛坯加工成支板；最后将整流罩与支板在焊接夹具中进行焊接，得到叶片半成品，进而在叶片半成品上加工其余空腔。本发明采用分体式加工方法，将整个叶片进行分体加工，有效的缩短加工周期，提高了零件的合格率及加工效率。

Description

一种细长空心多腔薄壁压气机叶片的加工方法

技术领域

本发明属于航空发动机压气机叶片加工技术，具体涉及一种细长空心多腔薄壁压气机叶片的加工方法。

背景技术

一种细长空心多腔薄壁压气机叶片的外形结构参见图1，它由螺杆8、上轴颈1、上安装板2、上安装板内表面3、叶身型面4、下安装板内表面5、下安装板6、叶冠7组成。螺杆8右端与上轴颈1左端相连，上轴颈1的右端与上安装板2的外侧相连，上安装板2的内侧为上安装板内表面3、上安装板内表面3与叶身型面4根部相连，叶身型面4的尖部与下安装板内表面5相连，下安装板内表面5为下安装板6的内表面，下安装板6的外表面与叶冠7相连。该叶片内部结构见图2，叶片属于多腔异形零件，由五个空腔组成。上安装板2上的第一空腔9，形状为U型腔体；叶身型面4靠近进气边侧的第二空腔10，形状为样条线组成的空间复杂形状；叶身型面4中间部位的第三空腔11，形状为U型腔体；下安装板6上的第四空腔12，形状为T型；螺柱8上的第五空腔13，形状为圆形。常见加工该类型叶片主要方法是精铸。其缺点是：第一、零件精度达不到设计要求，合格率低。第二、加工周期长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种细长空心多腔薄壁压气机叶片的加工方法，以克服上述现有技术存在的缺陷，本发明采用分体式加工方法，将整个叶片进行分体加工，有效的缩短加工周期，提高了零件的合格率及加工效率。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种细长空心多腔薄壁压气机叶片的加工方法，采用分体式加工，包括以下步骤：

步骤一：选取用于加工第二空腔的第一毛坯，以及用于加工上轴颈、上安装板、上安装板内表面、叶身型面、下安装板内表面、下安装板、叶冠、螺杆、第一空腔、第三空腔、第四空腔以及第五空腔的第二毛坯；

步骤二：将第一毛坯采用高精切加工成内表面与第二空腔内表面形状一致的整流罩；

步骤三：第二毛坯的加工；

a)将第二毛坯装夹在型面定位夹紧的夹具中，用数控铣床在第二毛坯的两端数控铣加工四方、端面，并在两端端面上分别打一个顶尖孔，且保证两顶尖孔中心在同一轴线上，得到第二毛坯A；

b)将第二毛坯A装夹在四方定位夹紧的夹具中，在第二毛坯A的一个端面上钻深孔，为线切割第三空腔做引线准备，得到第二毛坯B；

c)将第二毛坯B装夹在四方定位夹紧及顶尖顶紧的夹具中，在数控铣床上加工叶身型面、上安装板内表面以及下安装板内表面，得到支板；

步骤四：将整流罩与支板在焊接夹具中进行焊接，得到叶片半成品，进而在叶片半成品上加工上轴颈和螺杆，然后加工上安装板、下安装板、叶冠和第五空腔，然后加工第三空腔，最后加工第一空腔和第四空腔，即得到细长空心多腔薄壁压气机叶片。

进一步地，步骤四中加工上轴颈和螺杆的具体过程为：采用顶尖顶紧，在车床上加工上轴颈和螺杆。

进一步地，步骤四中加工上安装板、下安装板、叶冠和第五空腔的具体过程为：以叶身型面及上轴颈定位夹紧，在数控铣床加工上安装板、下安装板、叶冠和第五空腔。

进一步地，步骤四中加工第三空腔的具体过程为：以叶身型面、上安装板以及下安装板定位夹紧线切割加工第三空腔。

进一步地，步骤四中加工第一空腔和第四空腔的具体过程为：以叶身型面、上安装板以及下安装板定位夹紧，采用电极加工第一空腔和第四空腔。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明采用分体式加工方法对细长空心多腔薄壁压气机叶片进行加工，保证了第二空腔的加工精度及加工效率，有效的提高了零件的合格率，缩短了加工周期，试验证明，本发明方法的加工周期比同类叶片精铸加工的方法缩短了30％以上。

附图说明

图1是细长空心多腔薄壁压气机叶片的外形结构示意图；

图2是图1的横向俯视图；

图3是图2的纵向剖视图；

图4是图3的C-C向放大图；

图5是图3的G向放大图；

图6是图3的I处放大图；

图7是细长空心多腔薄壁压气机叶片的拆分结构图。

其中，1、上轴颈；2、上安装板；3、上安装板内表面；4、叶身型面；5、下安装板内表面；6、下安装板；7、叶冠；8、螺杆；9、第一空腔；10、第二空腔；11、第三空腔；12、第四空腔；13、第五空腔；14、支板；15、整流罩。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述：

参见图1，细长空心多腔薄壁压气机叶片包括螺杆8、上轴颈1、上安装板2、上安装板内表面3、叶身型面4、下安装板内表面5、下安装板6、叶冠7。螺杆8右端与上轴颈1左端相连，上轴颈1的右端与上安装板2的外侧相连，上安装板2的内侧为上安装板内表面3、上安装板内表面3与叶身型面4根部相连，叶身型面4的尖部与下安装板内表面5相连，下安装板内表面5为下安装板6的内表面，下安装板6的外表面与叶冠7相连。

该叶片内部结构见图2～图6，叶片属于多腔异形零件，由5个空腔组成。上安装板2上的第一空腔9，形状为U型腔体；叶身型面4靠近进气边侧的第二空腔10，形状为样条线组成的空间复杂形状；叶身型面4中间部位的第三空腔11，形状为U型腔体；下安装板6上的第四空腔12，形状为T型；螺柱8上的第五空腔13，形状为圆形。该叶片毛坯为模锻件，加工方法采用分体式加工，参加图7，将叶片分成整流罩和支板两部分加工后，在将分件焊接成一个整体叶片，加工5个空腔。加工步骤：

1、利用第一毛坯棒材，采用高精切加工得到整流罩15；

2、支板14的加工：

1)工艺基准的加工：将第二毛坯装夹在型面定位夹紧的夹具中，用数控铣床在两端的工艺凸台上数控铣加工四方、端面，并在两个端面上各打一顶尖孔，保证两顶尖孔中心在同一轴线上，得到第二毛坯A；

2)钻深孔：将第二毛坯A装在工艺凸台四方定位夹紧的夹具中钻深孔，为后面线切割空腔11做引线准备工作，得到第二毛坯B；

3)数控铣加工叶身型面4、上安装板内表面3和下安装板内表面5：将毛坯装夹在四方定位夹紧，顶尖顶紧的夹具中，在数控铣床上加工叶身型面4、上安装板内表面3、下安装板内表面5，得到支板14；

3、真空钎焊：将整流罩15与支板14在型面定位夹紧的焊接夹具中进行焊接，将整流罩15与支板14焊接成为一体，保证第二空腔10的所有尺寸及技术要求；

4、车加工上轴颈及螺杆：采用两顶尖顶紧，在车床上加工上轴颈2和螺杆8；

5、数控铣上下安装板及叶冠：以叶身型面4及上轴颈1定位夹紧，在数控铣床加工上安装板2、下安装板6、叶冠7及第五空腔13；

6、线切割加工第三空腔11：以叶身型面4、上安装板2及下安装板6定位夹紧线切割加工第三空腔11，保证U型空腔尺寸；

7、电火花加工第一空腔9和第四空腔12：以叶身型面4、上安装板2及下安装板6定位夹紧，用专用电极加工第一空腔9和第四空腔12。

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细说明：

某型航空发动机压气机导流支板叶片，毛坯为模锻件，上安装板2及上安装板内表面3余量为5mm，螺杆8左端面端面余量2.5mm，下安装板6及下安装板内表面5余量2.5mm，叶冠7周边余量5mm，端面加长20mm作为工艺凸台，加工方法如下：

1、整流罩15的加工：第一毛坯为Φ80棒材，车外圆至Φ75，以外径定位夹紧，采用高精切加工，一个毛坯可以加工出8个整流罩15，保证第二空腔10的内部形状及尺寸；

2、支板14的加工：

1)工艺基准的加工：将第二毛坯装夹在叶身型面4定位夹紧的夹具中，用数控铣床第二毛坯两端的工艺凸台上数控铣加工四方、端面，并在两端的端面上各打一顶尖孔；保证两顶尖孔同心，得到第二毛坯A；

2)钻深孔：将得到第二毛坯A装在工艺凸台四方定位夹紧的夹具中钻深孔，从左端端面沿轴线向工艺凸台钻Φ1通深孔，为后面线切割第三空腔11做引线准备工作，得到第二毛坯B；

3)数控铣加工叶身型面4、上安装板内表面3和下安装板内表面5：将第二毛坯B装夹在工艺凸台四方定位夹紧，顶尖顶紧的夹具中，在数控铣床上加工叶身型面4的叶盆和叶背型面、上安装板内表面3、下安装板内表面5，得到支板14；

3、真空钎焊：将整流罩15与支板14在型面定位夹紧的焊接夹具中进行焊接，将整流罩15与支板14焊接成为一体，保证第二空腔10的所有尺寸及技术要求；

4、车加工上轴颈及螺杆：采用两顶尖顶紧，在车床上加工上轴颈1和螺杆8；

5、数控铣上下安装板及叶冠：以叶身型面4及上轴颈1定位夹紧，在数控铣床加工上安装板2、下安装板6、叶冠7及第五空腔13；

6、线切割加工第三空腔11：以叶身型面4、上安装板2及下安装板6定位夹紧线切割加工第三空腔11，保证U型空腔尺寸；

7、电火花加工第一空腔9和第四空腔12：以叶身型面4、上安装板2及下安装板6定位夹紧，分别用U型专用电极加工第一空腔9，T型专用电极加工第四空腔12，完成叶片加工。

Claims (5)

1.一种细长空心多腔薄壁压气机叶片的加工方法，其特征在于，采用分体式加工，包括以下步骤：

步骤一：选取用于加工第二空腔(10)的第一毛坯，以及用于加工上轴颈(1)、上安装板(2)、上安装板内表面(3)、叶身型面(4)、下安装板内表面(5)、下安装板(6)、叶冠(7)、螺杆(8)、第一空腔(9)、第三空腔(11)、第四空腔(12)以及第五空腔(13)的第二毛坯；

步骤二：将第一毛坯采用高精切加工成内表面与第二空腔(10)内表面形状一致的整流罩(15)；

步骤三：第二毛坯的加工；

a)将第二毛坯装夹在型面定位夹紧的夹具中，用数控铣床在第二毛坯的两端数控铣加工四方、端面，并在两端端面上分别打一个顶尖孔，且保证两顶尖孔中心在同一轴线上，得到第二毛坯A；

b)将第二毛坯A装夹在四方定位夹紧的夹具中，在第二毛坯A的一个端面上钻深孔，为线切割第三空腔(11)做引线准备，得到第二毛坯B；

c)将第二毛坯B装夹在四方定位夹紧及顶尖顶紧的夹具中，在数控铣床上加工叶身型面(4)、上安装板内表面(3)以及下安装板内表面(5)，得到支板(14)；

步骤四：将整流罩(15)与支板(14)在焊接夹具中进行焊接，得到叶片半成品，进而在叶片半成品上加工上轴颈(1)和螺杆(8)，然后加工上安装板(2)、下安装板(6)、叶冠(7)和第五空腔(13)，然后加工第三空腔(11)，最后加工第一空腔(9)和第四空腔(12)，即得到细长空心多腔薄壁压气机叶片。

2.根据权利要求1所述的一种细长空心多腔薄壁压气机叶片的加工方法，其特征在于，步骤四中加工上轴颈(1)和螺杆(8)的具体过程为：采用顶尖顶紧，在车床上加工上轴颈(1)和螺杆(8)。

3.根据权利要求2所述的一种细长空心多腔薄壁压气机叶片的加工方法，其特征在于，步骤四中加工上安装板(2)、下安装板(6)、叶冠(7)和第五空腔(13)的具体过程为：以叶身型面(4)及上轴颈(1)定位夹紧，在数控铣床加工上安装板(2)、下安装板(6)、叶冠(7)和第五空腔(13)。

4.根据权利要求3所述的一种细长空心多腔薄壁压气机叶片的加工方法，其特征在于，步骤四中加工第三空腔(11)的具体过程为：以叶身型面(4)、上安装板(2)以及下安装板(6)定位夹紧线切割加工第三空腔(11)。

5.根据权利要求3所述的一种细长空心多腔薄壁压气机叶片的加工方法，其特征在于，步骤四中加工第一空腔(9)和第四空腔(12)的具体过程为：以叶身型面(4)、上安装板(2)以及下安装板(6)定位夹紧，采用电极加工第一空腔(9)和第四空腔(12)。