CN108180043A - 一种涡轮叶片榫齿底面盖板的装配结构及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种涡轮叶片榫齿底面盖板的装配结构及方法，装配结构包括盖板和开设在涡轮叶片榫齿底面上用于安装盖板的装配孔，盖板的形状为长方形，装配孔的形状为锥型孔，装配孔的横截面与盖板相似，装配孔孔口的长度和宽度分别小于孔底以及盖板的长度和宽度，孔底的长度和宽度分别大于盖板的长度和宽度；装配时先将盖板压弯，再将盖板装入装配孔中，再将盖板进行校平，使弯曲的盖板校正平整，完全锁紧在装配孔中，即实现了盖板与装配孔之间的装配。本发明采用机械挤压锁紧式涡轮叶片榫齿底面盖板的装配方法，因此能够避免采用钎焊工艺产生的一系列问题。

Description

一种涡轮叶片榫齿底面盖板的装配结构及方法

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，具体方法是用于精密铸造空心高压涡轮工作叶片的榫齿底面盖板的装配结构及方法。

背景技术

在航空发动机领域，涡轮叶片榫齿底面盖板的安装一般采用高温钎焊固定，由于高温钎焊是一种热加工过程，通常温度在1150℃～1350℃，会让零件材料组织产生变化，对零件的使用性能产生影响，同时又存在钎料溢流进内腔或流到榫齿表面的风险，直接导致零件报废，而且钎焊产品一致性差，可控性低，生产周期长，加工效率低，加工还需配备专门的高温钎焊炉，一般都采用进口设备，生产成本高。针对此问题，需要对装配工艺方法进行改进和创新。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种涡轮叶片榫齿底面盖板的装配结构及方法，本发明是一种采用机械挤压锁紧式涡轮叶片榫齿底面盖板的装配方法，因此能够避免采用钎焊工艺产生的一系列问题。

本方法的目的是通过下述方案实现的：

一种涡轮叶片榫齿底面盖板的装配结构，包括盖板和开设在涡轮叶片榫齿底面上用于安装盖板的装配孔，盖板的形状为矩形，装配孔的形状为锥型孔，装配孔的横截面与盖板相似，装配孔孔口的长度和宽度分别小于孔底以及盖板的长度和宽度，孔底的长度和宽度分别大于盖板的长度和宽度。

装配孔的侧面与装配孔的轴线之间的夹角为5～30°。

盖板的尺寸为5.1mm×3.6mm×1mm；装配孔孔口的长度为4.9mm，宽度为3.6mm，装配孔的深度为1mm。

一种涡轮叶片榫齿底面盖板的装配方法，包括如下步骤：

步骤1，将盖板压弯，使盖板的长度方向或宽度方向的长度小于装配孔长度或宽度方向上的尺寸；

步骤2，将盖板装入装配孔中；

步骤3，对装入装配孔中的盖板进行校平，使弯曲的盖板校正平整，完全锁紧在装配孔中。

所述步骤1中，盖板沿其宽度或长度方向的对称轴压弯，压弯后呈V型，弯曲角度为120～170°，转接半径R根据盖板形状大小决定。

所述步骤2中，将盖板装入装配孔中时，盖板两侧边的端部朝下伸入装配孔中，顶部朝上。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明的涡轮叶片榫齿底面盖板的装配结构盖板的形状为长方形，装配孔的形状为锥型孔，装配孔的横截面与盖板相似，装配孔孔口的长度和宽度分别小于孔底以及盖板的长度和宽度，孔底的长度和宽度分别大于盖板的长度和宽度；在将盖板装配入装配孔中时，先将盖板压弯，使盖板的长度方向或宽度方向的长度小于装配孔长度或宽度方向上的尺寸，因此使盖板能够沿长度或者宽度方向放入装配孔中；再对装入装配孔中的盖板进行校平，使弯曲的盖板校正平整，由于装配孔孔口的长度和宽度分别小于孔底以及盖板的长度和宽度，孔底的长度和宽度分别大于盖板的长度和宽度，因此盖板能够完全锁紧在装配孔中，即实现了盖板与装配孔之间的装配；

本发明盖板与装配孔的加工以及它们之间的装配过程均可完全由机械加工完成，不涉及热加工过程，因此对工件的材料性能影响较小，加工一致性好，能够避免原钎焊工艺钎料溢流进内腔或榫齿表面的风险，同时加工设备比较常见，国内现有大量类似设备，生产周期短，加工效率高，加工成本低。

附图说明

图1是本发明盖板的加工示意图；

图2是本发明叶片榫齿装配孔加工示意图；

图3是本发明盖板与装配孔装配示意图。

图中：1-盖板，2-下模，3-上模，4-支撑块，5-叶片，6-刀具，7-冲压模，8-装配孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来对本发明作进一步的说明。

如图3所示，结合图2，本发明的涡轮叶片榫齿底面盖板的装配结构，包括盖板1和开设在涡轮叶片榫齿底面上用于安装盖板的装配孔8，盖板1的形状为长方形，装配孔8的形状为锥型孔，装配孔8的横截面与盖板1相似，装配孔8孔口的长度和宽度分别小于孔底以及盖板1的长度和宽度，孔底的长度和宽度分别大于盖板1的长度和宽度。

如图1至图3所示，本发明的涡轮叶片榫齿底面盖板的装配方法，包括如下步骤：

步骤1，如图1，将盖板1压弯，盖板1沿其宽度或长度方向的对称轴压弯，压弯后呈V型，使盖板1的长度方向或宽度方向的长度小于装配孔8长度或宽度方向上的尺寸；

步骤2，将盖板1装入装配孔8中，将盖板1装入装配孔8中时，如图3，盖板1两侧边的端部朝下伸入装配孔8中，顶部朝上；

步骤3，如图3，对装入装配孔8中的盖板1进行校平，使弯曲的盖板1校正平整，完全锁紧在装配孔8中。

实施例1

本实施例中，在进行涡轮叶片榫齿底面盖板的装配时，其步骤如下：

(1)盖板的加工：根据叶片榫齿底面孔口大小，加工出尺寸大小一致的盖板1；如图1，再将尺寸合格的盖板1冲压成V型弯曲状，冲压力可通过冲压弯曲公式进行计算，避免出现表面裂纹，保证盖板弯曲一致性；

(2)叶片榫齿装配孔的加工：如图2，在榫齿顶面加工装配用型孔，通过加工设备两次旋转角度实施型孔的加工；

(3)盖板装配：如图3，将弯曲状盖板平放入榫齿型孔中，确保盖板完全进入型孔中；

(4)盖板锁紧：使用专用工具对弯曲状盖板进行冲压，冲压力可根据冲压校平公式进行计算，将弯曲状盖板校正平整，完全锁紧在型孔中。

实施例2

以某型高压涡轮工作叶片的盖板装配为例，其步骤如下：

1、加工盖板：盖板的原始大小为5.1×3.6×1(mm)，如图2，将盖板冲压为V型，冲压时，盖板的弯曲角度为140°，转接半径R＝2.5mm。首先通过线切割将整块料板加工成尺寸大小一致的盖板，再抛修去除线切割加工零件表面所产生重熔层；然后根据盖板的弯曲角度及转接角制作冲压模，通过冲压弯曲公式计算冲压力P₁为式中，C1为系数，σ_b为盖板所用材料的抗拉强度(MPa)，b为盖板宽度或曲线长度(mm)，t为盖板厚度(mm)，2L为凹模肩部的宽度(mm)。将盖板放入冲压模中，采用数控冲床设定计算所得冲压力对盖板进行冲压，确保加工精度及加工质量一致性；

2、叶片榫齿装配孔的加工：将叶片安装固定在榫齿夹具上，榫头竖直，盖板安装口朝上，采用五轴数控电火花成型机进行加工，通过成型机B轴旋转20°，刀具竖直加工一单边，再通过B轴旋转-20°，加工另一边，将榫头盖板安装口加工成锥型口，孔口尺寸为4.9×3.6mm，孔深为1.5mm，单边角度为20°。

3、盖板装配：如图3，将弯曲状盖板平放入榫齿锥型孔中，确保盖板完全进入锥型孔中；

4盖板锁紧：使用专用工具对弯曲状盖板进行校平，校平力可根据校平公式进行计算校平力P₂，P₂＝KF＝100×(5.1×3.6)＝1836N，式中K为单位面积校平力(N)，F为校平零件接触表面面积(mm²)，将弯曲状盖板校正平整，完全锁紧在锥型的装配孔中。

Claims (6)

1.一种涡轮叶片榫齿底面盖板的装配结构，其特征在于，包括盖板(1)和开设在涡轮叶片榫齿底面上用于安装盖板的装配孔(8)，盖板(1)的形状为矩形，装配孔(8)的形状为锥型孔，装配孔(8)的横截面与盖板(1)相似，装配孔(8)孔口的长度和宽度分别小于孔底以及盖板(1)的长度和宽度，孔底的长度和宽度分别大于盖板(1)的长度和宽度。

2.根据权利要求1所述的装配结构，其特征在于，装配孔(8)的侧面与装配孔(8)的轴线之间的夹角为5～30°。

3.根据权利要求1所述的装配结构，其特征在于，盖板(1)的尺寸为5.1mm×3.6mm×1mm；装配孔(8)孔口的长度为4.9mm，宽度为3.6mm，装配孔(8)的深度为1mm。

4.一种基于权利要求1-3任意一项所述的装配结构的装配方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，将盖板(1)压弯，使盖板(1)的长度方向或宽度方向的长度小于装配孔(8)长度或宽度方向上的尺寸；

步骤2，将盖板(1)装入装配孔(8)中；

步骤3，对装入装配孔(8)中的盖板(1)进行校平，使弯曲的盖板(1)校正平整，完全锁紧在装配孔(8)中。

5.根据权利要求4所述的装配方法，其特征在于，所述步骤1中，盖板(1)沿其宽度或长度方向的对称轴压弯，压弯后呈V型，弯曲角度为120～170°。

6.根据权利要求5所述的装配方法，其特征在于，所述步骤2中，将盖板(1)装入装配孔(8)中时，盖板(1)两侧边的端部朝下伸入装配孔(8)中，顶部朝上。