CN109489518A - 精密复合测具、砂芯定位方法及航空发动机铝镁合金铸件 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精密复合测具，砂芯定位方法及其应用，精密复合测具用于装设在铸箱上以对铸箱上的砂芯进行测量和定位，精密复合测具包括：支撑在铸箱上并与铸箱可拆卸连接的安装板，安装板上设有用于对组装在铸箱上的砂芯进行中心位置、角向位置和高度测量的第一测量件，以及用于找寻砂芯的定位孔位置并对砂芯进行测量位置定位的第二测量件。本发明的精密复合测具，其结构简单，容易装夹和拆卸。第一测量件通过调节中心位置、角向位置和高度的位置精度，实现复杂砂芯安装定位，第二测量件通过定位砂芯的定位孔位置，有效避免被砂芯复杂部位遮挡，导致测量准确性低的问题，保证铸型的精度和铸件质量。

Description

精密复合测具、砂芯定位方法及航空发动机铝镁合金铸件

技术领域

本发明涉及航空发动机砂型铸造领域，特别地，涉及一种精密复合测具。此外，本发明还涉及一种包括上述精密复合测具的砂芯定位方法及其应用。

背景技术

航空发动机中机匣类零件，例如前机匣等，其尺寸一般较大，壁厚较薄，结构复杂，主要形状为螺旋锥体结构，构成材料一般为高温有色合金。新型航空发动机铝镁合金铸件尺寸精度要求越来越苛刻，目前铸件毛坯状态尺寸要求已提升至CT6～CT7级，传统的尺寸控制方式已难以满足设计图纸尺寸要求，迫切需要改良砂芯组合过程中的尺寸控制手段，提高铸件尺寸精度。

发明内容

本发明提供了一种精密复合测具、砂芯定位方法及其应用，以解决传统砂芯组合过程中的尺寸控制手段无法满足铸件尺寸精度的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种精密复合测具，精密复合测具用于装设在铸箱上以对铸箱上的砂芯进行测量和定位，精密复合测具包括：支撑在铸箱上并与铸箱可拆卸连接的安装板，安装板上设有用于对组装在铸箱上的砂芯进行中心位置、角向位置和高度测量的第一测量件，以及用于找寻砂芯的定位孔位置并对砂芯进行测量位置定位的第二测量件。

进一步地，第一测量件采用用于与砂芯的中心孔相匹配并插入至砂芯底部和贯穿安装板的测量杆；测量杆设有用于控制测量杆向中心孔方向移动的第一控制件。

进一步地，第二测量件采用贯穿安装板的旋转式测量杆，旋转式测量杆与测量杆的距离大于80mm；旋转式测量杆设有用于限制旋转式测量杆周向转动的第一限位件，设有用于控制旋转式测量杆沿轴向向铸箱方向移动的第二控制件，旋转式测量杆靠近定位孔的一端设有径向延伸的凸缘，凸缘的自由端设有沿铸箱方向延伸并插入定位孔的侧头。

进一步地，旋转式测量杆远离定位孔的一端设有用于周向转动旋转式测量杆的把手；安装板还包括限制旋转式测量杆轴向转动的第二限位件。

进一步地，精密复合测具还包括多根用于支撑精密复合测具的支撑件，支撑件间隔布设在铸箱上；支撑件采用立柱，立柱间隔布设。

进一步地，安装板上设有贯穿安装板并与铸箱上的定位销可拆卸连接的通孔；第一测量件设有用于观测砂芯的中心位置、角向位置和高度的观测台；第二测量件设有用于定位定位孔位置的观测台。

根据本发明的另一方面，还提供了一种砂芯定位方法，其包括上述精密复合测具，包括以下步骤：S1：将砂芯组装在铸箱上，进行初始定位；S2：将精密复合测具安装在铸箱上；S3：将第一测量件插入砂芯的中心孔测量砂芯的中心位置、角向位置和高度，调整砂芯位置，达到预装要求；S4：将第二测量件插入砂芯的定位孔，如若不能插入，则调整砂芯位置，直至第二测量件插入砂芯的定位孔，完成砂芯的定位，除去精密复合测具。

进一步地，S1中将砂芯组装在铸箱之前，将砂芯与铸箱接触部位涂覆粘结剂，或者，S1中进行初始定位后，在砂芯与铸箱连接处涂覆粘结剂；S4中将第二测量件插入砂芯的中心孔之前，将第二测量件下沉5mm～10mm，防止砂芯凸出部位遮挡。

进一步地，砂芯的定位方法还包括将砂芯与铸箱接触部位的粘结剂进行烘烤；烘烤温度为600℃～700℃，烘烤时间为15s～30s。

根据本发明的另一方面，还提供了一种航空发动机铝镁合金铸件，采用上述砂芯定位方法制备而成。

本发明具有以下有益效果：

本发明的精密复合测具，具有用于测量砂芯的中心位置、角向位置和高度的第一测量件和用于定位砂芯的定位孔位置的第二测量件，其结构简单，容易装夹和拆卸。第一测量件通过调节中心位置、角向位置和高度的位置精度，实现复杂砂芯安装定位，第二测量件通过定位砂芯的定位孔位置，有效避免被砂芯复杂部位遮挡，导致测量准确性低的问题，通过精密复合测具结构和功能上的创新，通过两次精准定位，实现了对结构复杂的砂芯测量尺寸的精确控制，保证铸型的精度和铸件质量。

本发明的砂芯定位方法，先将砂芯组装在铸箱进行初始定位，通过第一测量件的测量，对砂芯位置进行调节，达到预装要求再进行第二测量件测量，直至完成砂芯的定位。其定位方法简单，拆卸方便，通过两步的准确测量和定位，实现了对结构复杂的砂芯精准定位，从而进一步提高铸型的尺寸精度和铸件的质量。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的精密复合测具示意图；

图2是本发明优选实施例的铸箱与砂芯组装示意图；以及

图3是本发明优选实施例的精密复合测具对砂芯定位示意图。

附图标记说明：

1、精密复合测具；2、铸箱；3、砂芯、11、安装板；12、测量杆；13、旋转式测量杆；14、第一控制件；15、第二控制件；16、第一限位件；17、凸缘；18、测头；19、第二限位件；21、定位销；31、中心孔；111、通孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

图1是本发明优选实施例的精密复合测具示意图；图2是本发明优选实施例的铸箱与砂芯组装示意图；图3是本发明优选实施例的精密复合测具对砂芯定位示意图。

如图1和图3所示，本实施例的精密复合测具，精密复合测具1用于装设在铸箱2上以对铸箱2上的砂芯3进行测量和定位，精密复合测具1包括：支撑在铸箱2上并与铸箱2可拆卸连接的安装板11，安装板11上设有用于对组装在铸箱2上的砂芯3进行中心位置、角向位置和高度测量的第一测量件，以及用于找寻砂芯3的定位孔位置并对砂芯3进行测量位置定位的第二测量件。本发明的精密复合测具，具有用于测量砂芯的中心位置、角向位置和高度的第一测量件和用于定位砂芯3的定位孔位置的第二测量件，其结构简单，容易装夹和拆卸。第一测量件通过调节中心位置、角向位置和高度的位置精度，实现复杂砂芯3安装定位，第二测量件通过定位砂芯3的定位孔位置，有效避免被砂芯3复杂部位遮挡，导致测量准确性低的问题，通过精密复合测具1的结构和功能上的创新，通过两次精准定位，实现了对结构复杂的砂芯测量尺寸的精确控制，保证铸型的精度和铸件质量。

如图1所示，本实施例中，第一测量件采用用于与砂芯3的中心孔31相匹配并插入至砂芯3底部和贯穿安装板11的测量杆12。测量杆12设有用于控制测量杆12向中心孔31方向移动的第一控制件14。上述测量杆12设置在砂芯3中心孔31的上端，在测量杆12下沉测量时，直接落入中心孔31内，并到达砂芯3的底部，方便测量。上述第一控制件14用于控制测量杆12下沉距离以满足不同型号的砂芯3测量定位。上述测量杆12与第一控制件14可采用卡接配合、螺纹配合、滑轨配合等多种形式。上述测量杆12采用金属、陶瓷、橡胶、玻璃等材料制备，选材并没有过多的限制。测量杆12与砂芯3的中心孔31的间隙为0.3mm左右，能顺利插入到砂芯3的底部，则说明砂芯3的中心位置和角向位置符合要求，方便观察测量结果，在测量杆12上设置有用于检测高度的高度观测台，观测台两边各设有台阶和定位座，定位座也可作为第一控制件14，高台阶高于定位座平面0.3mm，矮台阶低于定位座平面0.3mm。测量砂芯高度时，矮台阶面不高于定位座平面，高台阶面不低于定位座平面时，砂芯高度符合要求，否则需调整砂芯3的高度，直至符合要求。因此，第一测量件允许的误差控制在0.3范围内。

如图1所示，本实施例中，第二测量件采用贯穿安装板11的旋转式测量杆13，旋转式测量杆13与测量杆12的距离大于80mm。旋转式测量杆13设有用于限制旋转式测量杆13周向转动的第一限位件16，设有用于控制旋转式测量杆13沿轴向向铸箱2方向移动的第二控制件15，旋转式测量杆13靠近定位孔的一端设有径向延伸的凸缘17，凸缘17的自由端设有沿铸箱2方向延伸并插入定位孔的侧头18。上述旋转式测量杆13与测量杆12的距离大于80mm，避免二者相互干扰测定结果。

上述旋转式测量杆13在接近定位孔方向设置有凸缘17，在凸缘17设置向下的侧头18，可以插入定位孔。上述旋转式测量杆13在测量过程中，先进行下沉，防止砂芯3凸出部位遮挡，将侧头18朝向远离砂芯3的方向，待下沉的靠近定位孔附近，将旋转式测量杆13进行周向旋转，由于受到第一限位件16的限制，侧头18旋转至砂芯3上定位孔的正上方，将旋转式测量杆13继续下沉，如果进入定位孔内，说明砂芯3定位准确，如果侧头18不能进入定位孔内，则需要进一步调整砂芯3的位置，直至侧头18进入定位孔内。上述第一限位件16为设置在旋转式测量杆13上的凸台结构，在旋转式测量杆13周向转动过程中，当凸台结构被砂芯3上的凸出部件阻挡时，侧头18旋转至砂芯3上定位孔的正上方时，实现对旋转式测量杆13的限制。旋转式测量杆13在下沉之前，控制侧头18与定位孔的垂直距离为15mm左右，侧头18的活动半径为20mm左右，在旋转式测量杆13停止转动时，侧头18停留在砂芯3上定位孔的上方。

上述旋转式测量杆13的侧头18如果不能插入定位孔内，需要对砂芯3进行调整，可以采用水平、竖直、周向旋转调整等多种方式，但需要满足中心位置、角向位置和高度的要求，即砂芯3各个方向上还有最大0.3mm的活动空间可以移动，如果调整多次已经没有调整余地了，旋转式测量杆13仍然不能插入定位孔，则说明砂芯3的尺寸不符合要求，需重制或更换。

本实施例中，旋转式测量杆13远离定位孔的一端设有用于转动旋转式测量杆13的把手。安装板11还包括限制旋转式测量杆13周向转动的第二限位件19。上述把手的设置，方便控制旋转式测量杆13旋转。上述第二限位件19进一步限制旋转式测量杆13轴向转动，使得侧头18准确定位。第二限位件19也可以与第一限位件16配合，优选地，第一限位件16为限位销，第二限位件19为限位挡板，二者配合，限制旋转式测量杆13轴向转动距离。

本实施例中，精密复合测具1还包括多根用于支撑精密复合测具1的支撑件，支撑件间隔布设在铸箱2上。支撑件采用立柱，立柱间隔布设。支撑件采用立柱，立柱间隔布设在铸箱2上。优选地，立柱与安装板11为伸缩调节。立柱与安装板11采用嵌套调节、条形槽调节、插孔调节或滑动调节中至少一种，安装板11作为立柱可伸缩调节的定位件，可以调节铸箱2与精密复合测具1之间的距离，也可以调节精密复合测具1与砂芯3的距离。

本实施例中，安装板11上设有贯穿安装板11并与铸箱2上的定位销21可拆卸连接的通孔111。第一测量件设有用于观测砂芯3的中心、角向和高度的观测台。第二测量件设有用于定位定位孔位置的观测台。上述安装板11通过定位销21固定在铸箱2上，方便调节精密复合测具1对砂芯3的测量，其可拆卸连接，方便安装和搬运。第一测量件设置观测台便于观察砂芯3的中心位置、角向位置和高度是否在规定的测量范围内，进而调节砂芯3的安装位置。第二测量件设置的观测台用于观测第二测量件下沉情况，确定是否插入砂芯3的定位孔内。

如图2和图3所示，本实施例的砂芯定位方法，包括上述精密复合测具，包括以下步骤：S1：将砂芯3组装在铸箱2上，进行初始定位；S2：将精密复合测具1安装在铸箱2上；S3：将第一测量件插入砂芯3的中心孔31测量砂芯3的中心位置、角向位置和高度，调整砂芯3位置，达到预装要求；S4：将第二测量件插入砂芯3的定位孔，如若不能插入，则调整砂芯3位置，直至第二测量件插入砂芯3的定位孔，完成砂芯3的定位，除去精密复合测具1。本发明的砂芯定位方法，先将砂芯组装在铸箱进行初始定位，通过第一测量件的测量，对砂芯位置进行调节，达到预装要求再进行第二测量件测量，直至完成砂芯的定位。其定位方法简单，拆卸方便，通过两步的准确测量和定位，实现了对结构复杂的砂芯精准定位，从而进一步提高铸型的尺寸精度和铸件的质量。

如图3所示，本实施例中，S1中将砂芯3组装在铸箱2之前，将砂芯3与铸箱2接触部位涂覆粘结剂，或者，S1中进行初始定位后，在砂芯3与铸箱2连接处涂覆粘结剂。上述粘结剂利于砂芯3与铸箱2组合，由于粘结剂的没有进行烘烤，粘结速度慢，因此可以进行砂芯3位置的精细调整。S4中将第二测量件插入砂芯3的中心孔31之前，将第二测量件下沉5mm～10mm，防止砂芯3凸出部位遮挡。上述由于砂芯3结构复杂，凸出部位会阻挡测量的准确性，因此先将第二测量件下沉5mm～10mm，接近定位孔位置，减少凸出部位的部位遮挡，或者减少对凸出部位构成遮挡，提高测量准确性。

本实施例中，砂芯的定位方法还包括将砂芯3与铸箱2接触部位的粘结剂进行烘烤。烘烤温度为600℃～700℃，烘烤时间为15s～30s。粘结剂烘烤固化，提高粘结剂与砂芯3和铸箱2之间的结合能力，提高稳定性。

本实施例的航空发动机铝镁合金铸件，采用上述砂芯定位方法制备而成。

具体实施例：S1：将砂芯3与铸箱2接触部位涂覆粘结剂，将砂芯3组装在铸箱2上，进行初始定位；S2：将精密复合测具1通过定位销21可拆卸连接在安装板11的定位孔111内；S3：将安装板11上的测量杆12通过第一控制件14调节测量杆12落入中心孔31的距离，达到砂芯3的底部，测量砂芯3的中心位置、角向位置，砂芯3能到达底部，说明砂芯3的中心位置、角向位置符合要求，通过设置高度观测台对高度进行测量，矮台阶面不高于定位座平面，高台阶面不低于定位座平面时，说明砂芯3高度符合要求，如若没有满足相应的测量要求，需要对砂芯3的中心位置、角向位置或高度进行调节，直至符合预装规定要求；S4：将安装板11上的旋转式测量杆13先进行下沉10mm，防止砂芯3凸出部位遮挡，将侧头18朝向远离砂芯3的方向，待下沉的靠近定位孔附件，将旋转式测量杆13进行旋转，由于受到第一限位件16的限制，侧头18旋转至砂芯3上定位孔的正上方，将旋转式测量杆13继续下沉，如果进入定位孔内，说明砂芯3定位准确，如果侧头18不能进入定位孔内，则需要进一步调整砂芯3的位置，直至侧头18进入定位孔内，完成砂芯3的定位，最后除去精密复合测具1，采用喷灯烘烤砂芯3与铸箱2接触部位的粘结剂，烘烤温度为600℃，烘烤时间为20s。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种精密复合测具，用于装设在铸箱(2)上以对铸箱(2)上的砂芯(3)进行测量和定位，其特征在于，

所述精密复合测具(1)包括：

支撑在所述铸箱(2)上并与所述铸箱(2)可拆卸连接的安装板(11)，

所述安装板(11)上设有用于对组装在所述铸箱(2)上的所述砂芯(3)进行中心位置、角向位置和高度测量的第一测量件，以及用于找寻所述砂芯(3)的定位孔位置并对所述砂芯(3)进行测量位置定位的第二测量件。

2.根据权利要求1所述的精密复合测具，其特征在于，

所述第一测量件采用用于与所述砂芯(3)的中心孔(31)相匹配并插入至所述砂芯(3)底部和贯穿所述安装板(11)的测量杆(12)；

所述测量杆(12)设有用于控制所述测量杆(12)向所述中心孔(31)方向移动的第一控制件(14)。

3.根据权利要求1所述的精密复合测具，其特征在于，

所述第二测量件采用贯穿所述安装板(11)的旋转式测量杆(13)，所述旋转式测量杆(13)与所述测量杆(12)的距离大于80mm；

所述旋转式测量杆设有用于限制所述旋转式测量杆(13)周向转动的第一限位件(16)，设有用于控制所述旋转式测量杆(13)沿轴向向所述铸箱(2)方向移动的第二控制件(15)，所述旋转式测量杆(13)靠近所述定位孔的一端设有径向延伸的凸缘(17)，所述凸缘(17)的自由端设有沿所述铸箱(2)方向延伸并插入所述定位孔的测头(18)。

4.根据权利要求3所述的精密复合测具，其特征在于，

所述旋转式测量杆(13)远离所述定位孔的一端设有用于转动所述旋转式测量杆(13)的把手；

所述安装板(11)还包括限制所述旋转式测量杆(13)周向转动的第二限位件(19)。

5.根据权利要求1所述的精密复合测具，其特征在于，

所述精密复合测具(1)还包括多根用于支撑所述精密复合测具(1)的支撑件，所述支撑件间隔布设在所述铸箱(2)上；

所述支撑件采用立柱。

6.根据权利要求1所述的精密复合测具，其特征在于，

所述安装板(11)上设有贯穿所述安装板(11)并与所述铸箱(2)上的定位销(21)可拆卸连接的通孔(111)；

所述第一测量件设有用于观测所述砂芯(3)的中心位置、角向位置和高度的观测台；

所述第二测量件设有用于定位所述定位孔位置的观测台。

7.一种砂芯定位方法，其特征在于，包括权利要求1至6任一项所述的精密复合测具，包括以下步骤：

S1：将砂芯(3)组装在铸箱(2)上，进行初始定位；

S2：将所述精密复合测具(1)安装在所述铸箱(2)上；

S3：将第一测量件插入所述砂芯(3)的中心孔(31)测量所述砂芯(3)的中心位置、角向位置和高度，调整所述砂芯(3)位置，达到预装要求；

S4：将第二测量件插入所述砂芯(3)的定位孔，如若不能插入，则调整所述砂芯(3)位置，直至所述第二测量件插入所述砂芯(3)的定位孔，完成所述砂芯(3)的定位，除去所述精密复合测具(1)。

8.根据权利要求7所述的砂芯定位方法，其特征在于，

所述S1中将砂芯(3)组装在铸箱(2)之前，将所述砂芯(3)与所述铸箱(2)接触部位涂覆粘结剂，或者

所述S1中进行初始定位后，在所述砂芯(3)与所述铸箱(2)连接处涂覆粘结剂；

所述S4中将第二测量件插入所述砂芯(3)的中心孔(31)之前，将所述第二测量件下沉5mm～10mm，防止所述砂芯(3)凸出部位遮挡。

9.根据权利要求8所述的砂芯定位方法，其特征在于，

所述砂芯的定位方法还包括将砂芯(3)与铸箱(2)接触部位的粘结剂进行烘烤；

所述烘烤温度为600℃～700℃，所述烘烤时间为15s～30s。

10.一种航空发动机铝镁合金铸件，采用权利要求7至9任一项所述的砂芯定位方法制备而成。