CN109465385A - 一种无余量叶片蜡模状态校正检测工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无余量叶片蜡模状态校正检测工装，所述无余量叶片蜡模状态校正检测工装构成如下：胎具(1)、检测构件(2)和基准面(3)，检测构件(2)和基准面(3)均连接在胎具(1)上；满足了叶片叶身、通道蜡模状态下尺寸一致性的要求，保证了铸造叶片的尺寸精度，提高了发动机使用性能，提高了叶片工作效率，有效地节约了人力、物力和财力，可创造经济效益百余万元。

Description

一种无余量叶片蜡模状态校正检测工装

技术领域

本发明涉及叶片精铸件的结构设计和应用技术领域，特别提供了一种无余量叶片蜡模状态校正检测工装。

背景技术

目前国内叶片生产过程中，蜡模状态下的叶片尺寸基本都是通过控制压蜡过程各项参数间接控制的，叶片蜡模尺寸的稳定性和一致性，无直接的控制措施，冷却后通过三坐标等测量工具进行蜡模尺寸检测扫描，存在滞后性，部分叶片由于三坐标检测过程相对复杂、周期相对长蜡模状态基本不进行检测，蜡模状态尺寸失控，通过最后铸件状态下进行尺寸的矫正，这种方式存在较大的质量隐患，需要一种创新的办法解决该问题。

人们迫切希望获得一种技术效果优良的无余量叶片蜡模状态校正、检测工装。

发明内容

本发明的目的是提供一种技术效果优良的无余量叶片蜡模状态校正、检测工装。实现该类无叶片蜡模状态尺寸的校正和检测，保证叶片蜡模尺寸一致性和稳定性，生产出合格的高精度叶片类铸件。

所述无余量叶片蜡模状态校正检测工装包括主体结构1，主体结构包括多个独立的单元，每个独立单元构成如下：胎具1、检测构件2和基准面3，检测构件2和基准面3均连接在胎具1上；优选的，独立单元的数量为7个，7个独立单元连体成型，即可实现同时校正、检测7个叶片的作用。所述检测构件2包括过端21、止端22和中值部23；所述过端21、止端22和中值部23连接为一体结构；检测构件2为工装定性检测用具，即当叶片在主体结构1上实现定位后，通过构件2的过端21、止端22和中值部23对叶片整体尺寸进行定性的判断。

所述胎具1的工作型面坐标采用渐近形原理，由叶片叶形面理论坐标值乘以修正系数而得：

Xp′＝Xp×kx

Yp′＝Yp×ky

Zp′＝Yp×kz-(Δ1+Δ2)/2

式中Xp′、Yp′、Zp′为胎具型面坐标，Xp、Yp、Zp为叶片叶盆形面理论坐标，k为修正系数；

修正系数K值由叶片的母合金材料收缩率δ1，压制叶片蜡模选用的蜡料的收缩率δ2、型壳的膨胀率δ3和基于X、Y方向产生的铸件Z向结构特性变量值β决定，即：

Kx、y＝δ1+δ2-δ3

K z＝(δ1+δ2-δ3)×(1+β)。

所述胎具(1)的工作型面坐标采用渐近形原理，由叶片叶形面理论坐标值乘以修正系数而得，所述叶片型面示意图见图1；

Xp′＝Xp×kx

Yp′＝Yp×ky

Zp′＝Yp×kz-(Δ1+Δ2)/2

式中Xp′、Yp′、Zp′为胎具型面坐标，Xp、Yp、Zp为叶片叶盆形面理论坐标，k为修正系数；

修正系数K值由叶片的母合金材料收缩率δ1，压制叶片蜡模选用的蜡料的收缩率δ2、型壳的膨胀率δ3和基于X、Y方向产生的铸件Z向结构特性变量值β决定，即：

Kx、y＝δ1+δ2-δ3

K z＝(δ1+δ2-δ3)×(1+β)。

按照蜡模在具体环境下的收缩率，再叠加上通道轮廓度尺寸的公差，依据最大实体设计，同时兼顾叶片叶冠、下缘板的回转角度，得出可检测蜡模通道长度范围，设计制造了蜡模检测胎具，实现了叶片蜡模状态尺寸一致性、可控性，提升了叶片生产效率。

通过对叶片研制生产全过程跟踪，发现涡轮叶片叶身变形主要由于蜡模变形造成的。蜡模压制后起模时用力不当，可造成起模变形；蜡模叶身中间厚，进、排气边薄，因此收缩量不同，使得蜡模叶身发生扭转，而且无论蜡模如何摆放，蜡模叶身均处于悬臂状态，蜡模的自重又可造成蜡模叶身发生弯曲，蜡模在压制、蜡模存放、周转过程中，均存在不同程度的变形，因此，采用叶身渐近形原理，设计制造了蜡模校正胎具，并按照蜡模具体工作环境下的收缩率，再叠加上、下缘板通道轮廓度尺寸的公差Δ1、Δ2，得出压制完成冷却后蜡模的理论通道尺寸范围，依据最大实体设计，同时兼顾叶片上、下缘板的回转角度，得出可检测蜡模通道长度范围。

蜡模校正胎具的结构如图5所示，蜡模在胎具上摆放时，以叶冠内表面为基准贴合面，对叶冠的扭转变形起到了较好的控制作用；蜡模上表面放置沙袋，保证叶片蜡模叶盆型面与胎具型面完全贴合，有效保证了叶片叶身型面的形状和尺寸；在叶片Z轴方向设置了检测量块，通过过、止端控制叶片蜡模状态的通道长度，从而保证叶片铸件通道长度尺寸合格。胎具材料为LD8，该材料具有较好的加工性能，工作型面的粗糙度可达到Ra0.4，且硬度低，不损伤蜡模，价格低廉，重量轻，方便搬运。

参见附图6，低压涡轮工作叶片在胎具上的定位示意图，叶片蜡模压制完成后将蜡模放置于胎具1上，放置过程中将叶片上缘板内流到面作为基准面，与胎具基准面3进行贴合，将整个叶片放置于胎具中，叶片无法放入胎具中的，视为叶片通道超差，需要进行压制过程调整，可以放入胎具中的，蜡模冷却时用沙袋将叶身部分压实。冷却后，使用检测构件2的三个截面进行过端、中值和止端检测，过端过、止端止的蜡模为叶片蜡模状态下的合格蜡模，可以继续周转工序，反之则为尺寸超差件，报废重溶处理。

所述无余量叶片蜡模状态校正检测工装主要应用于各种航空发动机及燃气轮机涡轮、导向、空心、无余量等各类叶片精铸件的研制生产。

所述无余量叶片蜡模状态校正检测工装通过采用蜡模状态下叶片通道尺寸检测工装，有效的将生产中叶片通道长度在蜡模状态下进行控制，节约了三坐标检测的工作周期，提升了实际生产中操作的便利性，同时更快速的反应出蜡模制造生产过程的稳定性，将产品尺寸稳定性控制在第一道工序，避免批量性问题产品。满足了叶片叶身、通道蜡模状态下尺寸一致性的要求，保证了铸造叶片的尺寸精度，提高了发动机使用性能，提高了叶片工作效率，有效地节约了人力、物力和财力，可创造经济效益百余万元。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为叶片型面示意图；

图2为低压涡轮叶片示意图一；

图3为低压涡轮叶片示意图二；

图4为低压涡轮叶片示意图三；

图5为蜡模校正胎具结构示意图；

图6为蜡模校正检测工装结构示意图一；

图7为蜡模校正检测工装结构示意图二；

图8为蜡模校正检测工装结构示意图三

图9为检测构件结构示意图。

具体实施方式

实施例1

所述无余量叶片蜡模状态校正检测工装包括主体结构1，主体结构包括多个独立的单元，每个独立单元构成如下：胎具1、检测构件2和基准面3，检测构件2和基准面3均连接在胎具1上；优选的，独立单元的数量为7个，7个独立单元连体成型，即可实现同时校正、检测7个叶片的作用。所述检测构件2包括过端21、止端22和中值部23；所述过端21、止端22和中值部23连接为一体结构；检测构件2为工装定性检测用具，即当叶片在主体结构1上实现定位后，通过构件2的过端21、止端22和中值部23对叶片整体尺寸进行定性的判断。

所述胎具1的工作型面坐标采用渐近形原理，由叶片叶形面理论坐标值乘以修正系数而得：

Xp′＝Xp×kx

Yp′＝Yp×ky

Zp′＝Yp×kz-(Δ1+Δ2)/2

式中Xp′、Yp′、Zp′为胎具型面坐标，Xp、Yp、Zp为叶片叶盆形面理论坐标，k为修正系数；

修正系数K值由叶片的母合金材料收缩率δ1，压制叶片蜡模选用的蜡料的收缩率δ2、型壳的膨胀率δ3和基于X、Y方向产生的铸件Z向结构特性变量值β决定，即：

Kx、y＝δ1+δ2-δ3

K z＝(δ1+δ2-δ3)×(1+β)。

所述胎具(1)的工作型面坐标采用渐近形原理，由叶片叶形面理论坐标值乘以修正系数而得，所述叶片型面示意图见图1；

Xp′＝Xp×kx

Yp′＝Yp×ky

Zp′＝Yp×kz-(Δ1+Δ2)/2

式中Xp′、Yp′、Zp′为胎具型面坐标，Xp、Yp、Zp为叶片叶盆形面理论坐标，k为修正系数；

修正系数K值由叶片的母合金材料收缩率δ1，压制叶片蜡模选用的蜡料的收缩率δ2、型壳的膨胀率δ3和基于X、Y方向产生的铸件Z向结构特性变量值β决定，即：

Kx、y＝δ1+δ2-δ3

K z＝(δ1+δ2-δ3)×(1+β)。

按照蜡模在具体环境下的收缩率，再叠加上通道轮廓度尺寸的公差，依据最大实体设计，同时兼顾叶片叶冠、下缘板的回转角度，得出可检测蜡模通道长度范围，设计制造了蜡模检测胎具，实现了叶片蜡模状态尺寸一致性、可控性，提升了叶片生产效率。

通过对叶片研制生产全过程跟踪，发现涡轮叶片叶身变形主要由于蜡模变形造成的。蜡模压制后起模时用力不当，可造成起模变形；蜡模叶身中间厚，进、排气边薄，因此收缩量不同，使得蜡模叶身发生扭转，而且无论蜡模如何摆放，蜡模叶身均处于悬臂状态，蜡模的自重又可造成蜡模叶身发生弯曲，蜡模在压制、蜡模存放、周转过程中，均存在不同程度的变形，因此，采用叶身渐近形原理，设计制造了蜡模校正胎具，并按照蜡模具体工作环境下的收缩率，再叠加上、下缘板通道轮廓度尺寸的公差Δ1、Δ2，得出压制完成冷却后蜡模的理论通道尺寸范围，依据最大实体设计，同时兼顾叶片上、下缘板的回转角度，得出可检测蜡模通道长度范围。

蜡模校正胎具的结构如图5所示，蜡模在胎具上摆放时，以叶冠内表面为基准贴合面，对叶冠的扭转变形起到了较好的控制作用；蜡模上表面放置沙袋，保证叶片蜡模叶盆型面与胎具型面完全贴合，有效保证了叶片叶身型面的形状和尺寸；在叶片Z轴方向设置了检测量块，通过过、止端控制叶片蜡模状态的通道长度，从而保证叶片铸件通道长度尺寸合格。胎具材料为LD8，该材料具有较好的加工性能，工作型面的粗糙度可达到Ra0.4，且硬度低，不损伤蜡模，价格低廉，重量轻，方便搬运。

参见附图6，低压涡轮工作叶片在胎具上的定位示意图，叶片蜡模压制完成后将蜡模放置于胎具1上，放置过程中将叶片上缘板内流到面作为基准面，与胎具基准面3进行贴合，将整个叶片放置于胎具中，叶片无法放入胎具中的，视为叶片通道超差，需要进行压制过程调整，可以放入胎具中的，蜡模冷却时用沙袋将叶身部分压实。冷却后，使用检测构件2的三个截面进行过端、中值和止端检测，过端过、止端止的蜡模为叶片蜡模状态下的合格蜡模，可以继续周转工序，反之则为尺寸超差件，报废重溶处理。

所述无余量叶片蜡模状态校正检测工装主要应用于各种航空发动机及燃气轮机涡轮、导向、空心、无余量等各类叶片精铸件的研制生产。

所述无余量叶片蜡模状态校正检测工装通过采用蜡模状态下叶片通道尺寸检测工装，有效的将生产中叶片通道长度在蜡模状态下进行控制，节约了三坐标检测的工作周期，提升了实际生产中操作的便利性，同时更快速的反应出蜡模制造生产过程的稳定性，将产品尺寸稳定性控制在第一道工序，避免批量性问题产品。满足了叶片叶身、通道蜡模状态下尺寸一致性的要求，保证了铸造叶片的尺寸精度，提高了发动机使用性能，提高了叶片工作效率，有效地节约了人力、物力和财力，可创造经济效益百余万元。

Claims (1)

1.一种无余量叶片蜡模状态校正检测工装，其特征在于：所述无余量叶片蜡模状态校正检测工装包括主体结构(1)，主体结构包括多个独立的单元，每个独立单元构成如下：胎具(1)、检测构件(2)和基准面(3)，检测构件(2)和基准面(3)均连接在胎具(1)上；所述检测构件(2)包括过端(21)、止端(22)和中值部(23)；所述过端(21)、止端(22)和中值部(23)连接为一体结构；

所述胎具(1)的工作型面坐标采用渐近形原理，由叶片叶形面理论坐标值乘以修正系数而得：

Xp′＝Xp×kx

Yp′＝Yp×ky

Zp′＝Yp×kz-(Δ1+Δ2)/2

式中Xp′、Yp′、Zp′为胎具型面坐标，Xp、Yp、Zp为叶片叶盆形面理论坐标，k为修正系数；

修正系数K值由叶片的母合金材料收缩率δ1，压制叶片蜡模选用的蜡料的收缩率δ2、型壳的膨胀率δ3和基于X、Y方向产生的铸件Z向结构特性变量值β决定，即：

Kx、y＝δ1+δ2-δ3

Kz＝(δ1+δ2-δ3)×(1+β)。