CN110385770B - 具有凸轮闭合特征的加工组件 - Google Patents

Abstract

提供了一种具有凸轮闭合特征的加工组件。提供了一种使用加工组件来成形物品的加工组件和方法。例如，加工组件(100)具有前端(102)和后端(104)，并且包括第一工具区段(106)，第二工具区段(108)，在前端附近的前凸轮部分(124)和在后端附近的后凸轮部分(126)。前凸轮部分限定从动表面(128)，并且从动表面的至少一部分具有曲线轮廓。后凸轮部分限定以第一角度(α)延伸的第一表面(130)和以第二角度(β)延伸的第二表面(132)。第一和第二工具区段限定了用于成形物品的腔(110)。示例性方法包括将物品预制件定位在腔内并将紧固件(152)插入加工组件的后端内，直到紧固件完全插入加工组件内。

Description

具有凸轮闭合特征的加工组件

技术领域

本主题大体涉及一种用于形成诸如复合部件的物品的加工组件。更具体地，本主题涉及一种用于使诸如燃气涡轮发动机翼型的复合部件成形的加工组件。

背景技术

更常见的是，非传统的高温复合材料，例如陶瓷基质复合(CMC)材料和聚合物基质复合(PMC)材料，正用于诸如燃气涡轮发动机的应用中。与典型的部件(例如金属部件)相比，由这种材料制成的部件具有更高的温度能力，这可以改善部件性能和/或提高发动机温度。复合部件也可以提供其他优点，例如改进的强度重量比。

通常，复合部件至少部分地由多个复合材料层形成。复合层可以从复合基质带或片上切下，然后堆叠以形成复合层叠层，复合基质也可以包含其他成分，例如溶剂和粘合剂。然后可将叠层放置在加工组件内以进行处理，例如在压热器中压实和固化。通常，加工组件包括需要特定螺栓旋拧顺序的多个螺栓。不当的螺栓旋拧顺序可能夹住一部分叠层，例如翼型叠层的前缘，或者可能产生层弯曲。此外，相对的螺栓通常需要多轮松动和重新拧紧以适当地闭合加工组件。因此，典型的加工组件具有复杂的闭合过程，从而增加了操作者所需的加工时间和技术技能，这会增加部件成本并降低产量，同时降低适当地闭合每个部分的组件的可能性。

因此，改进的加工组件将是有用的。特别地，具有简化加工组件的闭合过程并确保加工组件的各区段正确对准的特征的加工组件将是有益的。此外，即使当定位在加工组件内的复合叠层具有变化的厚度时，也希望确保工具区段正确对准的加工组件。

发明内容

本发明的方面和优点将部分地在以下描述中阐述，或者可以从描述中显而易见，或者可以通过实践本发明来学习。

在本主题的一个示例性实施例中，提供了一种加工组件。加工组件具有前端和后端。加工组件包括第一工具区段，第二工具区段，在加工组件的前端附近的前凸轮部分，以及在加工组件的后端附近的后凸轮部分。前凸轮部分限定从动表面，并且从动表面的至少一部分具有曲线轮廓。后凸轮部分限定以第一角度延伸的第一表面和以第二角度延伸的第二表面。第一工具区段和第二工具区段限定用于使物品成形的腔。

在本主题的另一示例性实施例中，提供了一种加工组件。加工组件具有前端和后端。加工组件包括第一工具区段，第二工具区段，在加工组件的前端附近的前凸轮部分，以及在加工组件的后端附近的后凸轮部分。前凸轮部分限定从动表面，并且从动表面的至少一部分具有曲线轮廓。后凸轮部分限定以第一角度延伸的第一表面和以第二角度延伸的第二表面。加工组件还包括第一紧固件和第二紧固件，第一紧固件延伸穿过前凸轮部分，第一工具区段，并且进入第二工具区段，第二紧固件延伸穿过第一工具区段并进入后凸轮部分后方的第二工具区段。加工组件还包括位于第一紧固件的头部和前凸轮部分的从动表面之间的圆形插入件。第一工具区段和第二工具区段限定用于使物品成形的腔，并且第一工具区段相对于第二工具区段枢转。

在本主题的另一示例性实施例中，提供了一种使用加工组件来成形物品的方法。该物品由陶瓷基质复合(CMC)材料形成，并且加工组件包括第一工具区段，第二工具区段，前凸轮部分和后凸轮部分。该方法包括将物品的CMC预制件定位在由第一工具区段和第二工具区段限定的腔内，并将第二紧固件插入加工组件的后端，直到第二紧固件完全插入加工组件内。插入第二紧固件使第一工具区段相对于第二工具区段枢转，以闭合加工组件。

参考以下描述和所附权利要求，将更好地理解本发明的这些和其他特征，方面和优点。包含在本说明书中并构成其一部分的附图示出了本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

附图说明

在说明书中阐述了针对本领域普通技术人员的本发明的完整且可行的公开，包括其最佳模式，其参考附图，其中：

图1提供了根据本主题的各种实施例的示例性燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。

图2提供了根据本主题的示例性实施例的翼型的示意性横截面视图。

图3提供了根据本主题的示例性实施例的处于完全闭合位置的加工组件的横截面视图。

图4提供了根据本主题的示例性实施例的用于容纳在图3的加工组件中的前凸轮部分插入件的立体图。

图5提供了图3的加工组件的后凸轮部分的近视图。

图6提供了根据本主题的示例性实施例的处于部分闭合位置的图3的加工组件的横截面视图。

图7提供了根据本主题的示例性实施例的图6的加工组件的第一工具区段和第二工具区段之间的前端界面的近视图。

图8提供了图6的加工组件的后凸轮部分的近视图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，其中一个或多个示例在附图中示出。详细描述使用数字和字母标记来指代附图中的特征。附图和说明书中的相同或类似的标记已用于指代本发明的相同或相似的部分。如本文所使用的，术语“第一”，“第二”和“第三”可以互换使用以将一个部件与另一个部件区分开，并且不旨在表示各个部件的位置或重要性。术语“上游”和“下游”是指相对于流体路径中的流体流动的相对方向。例如，“上游”是指流体从其流动的方向，“下游”是指流体向其流动的方向。

现在参考附图，其中相同的附图标记在所有附图中表示相同的元件，图1是根据本公开的示例性实施例的燃气涡轮发动机的示意性横截面视图。更具体地，对于图1的实施例，燃气涡轮发动机是高旁通涡轮风扇喷气发动机10，在此称为“涡轮风扇发动机10”。如图1所示，涡轮风扇发动机10限定轴向方向A(平行于为参考提供的纵向中心线12延伸)和径向方向R。通常，涡轮风扇10包括风扇部分14和设置在风扇部分14下游的核心涡轮发动机16。

所示的示例性核心涡轮发动机16通常包括基本上管状的外壳18，其限定环形入口20。外壳18以串行流动关系包围：压缩机部分，该压缩机部分包括增压器或低压(LP)压缩机22和高压(HP)压缩机24；燃烧部分26；涡轮部分，包括高压(HP)涡轮28和低压(LP)涡轮30；和喷射排气喷嘴部分32。高压(HP)轴或线轴34将HP涡轮28驱动地连接到HP压缩机24。低压(LP)轴或线轴36将LP涡轮30驱动地连接到LP压缩机22。

对于所描绘的实施例，风扇部分14包括风扇38，风扇38具有以间隔开的方式联接到盘42的多个风扇叶片40。如图所示，风扇叶片40通常沿径向方向R从盘42向外延伸。风扇叶片40和盘42一起可通过LP轴36绕纵向轴线12旋转。在一些实施例中，可以包括具有多个齿轮的动力齿轮箱，用于将LP轴36的旋转速度降低到更有效的旋转风扇速度。

仍然参照图1的示例性实施例，盘42由可旋转的前机舱48覆盖，该前机舱48在空气动力学上轮廓形成为促进通过多个风扇叶片40的气流。另外，示例性风扇部分14包括环形风扇壳体或外机舱50，其周向地围绕风扇38和/或核心涡轮发动机16的至少一部分。应该理解的是，机舱50可以构造成通过多个周向间隔开的出口导向静叶52相对于核心涡轮发动机16被支撑。此外，机舱50的下游部分54可以在核心涡轮发动机16的外部上延伸，以在两者之间限定旁路气流通道56。

在涡轮风扇发动机10的操作期间，一定体积的空气58通过机舱50和/或风扇部分14的相关入口60进入涡轮风扇10。当空气58的体积通过风扇叶片40时，如箭头62所示的空气58的第一部分被引导或导向到旁路气流通道56中，并且如箭头64所示的第二部分空气58被引导或导向到LP压缩机22中。第一部分空气62和第二部分空气64之间的比率通常称为旁通比。然后，当第二部分空气64被导向通过高压(HP)压缩机24并进入燃烧部分26时，第二部分空气64的压力增加，在燃烧部分26，其与燃料混合并燃烧以提供燃烧气体66。

燃烧气体66被导向通过HP涡轮28，其中来自燃烧气体66的一部分热能和/或动能通过连接到外壳18的HP涡轮定子静叶68和连接到HP轴或线轴34的HP涡轮转子叶片70的连续级段提取，从而使HP轴或线轴34旋转，从而支撑HP压缩机24的操作。然后燃烧气体66被导向通过LP涡轮30，其中通过连接到外壳18的LP涡轮定子静叶72和连接到LP轴或线轴36的LP涡轮转子叶片74的连续级段从燃烧气体66提取第二部分热能和动能，从而支撑LP压缩机22的操作和/或风扇38的旋转。

随后，燃烧气体66被导向通过核心涡轮发动机16的喷射排气喷嘴部分32，以提供推进推力。同时，随着第一部分空气62在从涡轮风扇10的风扇喷嘴排气部分76排出之前被导向通过旁路气流通道56，第一部分空气62的压力被实质上增加，也提供推进推力。HP涡轮28，LP涡轮30和喷射排气喷嘴部分32至少部分地限定热气路径78，用于将燃烧气体66导向通过核心涡轮发动机16。

在一些实施例中，涡轮风扇发动机10的部件，特别是热气路径78内或限定热气路径78的部件，可包括复合材料，例如陶瓷基质复合(CMC)材料或具有高温能力的其他复合材料。在其他实施例中，发动机10的其他部分(例如风扇部分14)中的部件可以由合适的复合材料制成，例如聚合物基质复合(PMC)材料。复合材料通常包括嵌入基质材料(例如陶瓷基质材料)中的纤维增强材料。增强材料用作复合材料的承载组分，而复合材料的基质用于将纤维粘合在一起并充当介质，外部施加的应力通过该介质传递并分配到纤维。

示例性CMC材料可包括碳化硅(SiC)，硅，二氧化硅或氧化铝基质材料及其组合。陶瓷纤维可以嵌入基质中，例如氧化稳定的增强纤维，包括如蓝宝石一样的单丝和碳化硅(例如，Textron的SCS-6)，以及粗纱和纱线，包括碳化硅(例如，Nippon Carbon的

Ube Industries的

和Dow Corning的

)，硅酸铝(例如，Nextel的440和480)，切碎的晶须和纤维(例如，Nextel的440和

)，以及可选的陶瓷颗粒(例如,Si、Al、Zr、Y的氧化物及其组合)和无机填料(例如，叶蜡石，硅灰石，云母，滑石，蓝晶石和蒙脱石)。例如，在某些实施例中，可以包括陶瓷耐火材料涂层的纤维束形成为增强带，例如单向增强带。多个带可以叠放在一起(例如，作为层)以形成预制件部件。在形成预制件之前或在形成预制件之后，可以用浆料组合物浸渍纤维束。然后可以对预制件进行热处理(例如固化或烧尽)以在预制件中产生高焦炭残留物，以及随后的化学处理，例如用硅熔融渗透，以达到由具有所需化学成分的CMC材料形成的部件。在其他实施例中，CMC材料可以形成为例如碳纤维布而不是带。

在特定实施例中，涡轮风扇发动机10的翼型由复合材料形成。如图2所示，示例性复合翼型80包括与凸形吸入侧84相对的凹形压力侧82。翼型80的相对的压力侧和吸入侧82，84沿着翼型跨距(未示出)在内端和外端之间径向延伸。此外，翼型80的压力侧和吸入侧82，84在前缘86和相对的后缘88之间轴向延伸。前缘86和后缘88从翼型80的内端径向延伸到外端。此外，压力侧和吸入侧82，84限定翼型80的外表面90。在一些实施例中，复合翼型80由CMC材料形成，并且在其他实施例中，复合翼型80由PMC材料形成。在其他实施例中，复合翼型80由任何其他合适的复合材料形成。涡轮风扇发动机10内的不同翼型80可由不同的复合材料形成，例如，取决于发动机10内的翼型80的位置。

复合翼型80可以通过形成预制件，将加工组件装配在预制件周围，对预制件进行高压灭菌以使其固化，并且然后进一步加工固化的预制件(例如通过烧制和致密化固化的预制件)来制造。在示例性实施例中，复合翼型80由围绕内部心轴缠绕的多个复合层形成，内部心轴在翼型80内形成内部腔。图3-8示出了根据本主题的示例性实施例的加工组件100。加工组件100具有前端102和后端104，并且加工组件100包括第一工具区段106和第二工具区段108。第一工具区段106和第二工具区段108一起限定用于使翼型80成形的腔110。也就是说，复合翼型预制件装配在腔110内，使得加工组件100装配在翼型预制件周围。

第一工具区段106相对于第二工具区段108枢转，以在加工组件100的腔110内闭合复合翼型预制件。更具体地，在加工组件100的前端102附近，第一槽112限定在第一工具区段106中，第一开口114限定在第二工具区段108中。第一紧固件116容纳在第一槽112和第一开口114内。如图3和6所示，第一槽112比第一紧固件116的杆118宽，并且第一槽112从槽112的第一端120到槽112的第二端122逐渐变细，如下面更详细描述的。在一些实施例中，第一紧固件116是肩螺栓，其在接收在第一开口114内时与第二工具区段108螺纹接合；肩螺栓的肩部119确保第一紧固件116插入到一定深度，例如，以保持第一和第二工具区段106，108在工具区段100的前端102处彼此接触，如本文所描述，而不管第一紧固件116在第一开口114内的紧固程度如何。更具体地，肩螺栓的第一紧固件116被紧固以确保肩部接触其盲孔的底部，即肩螺栓116的肩部119在第一开口114内达到最低点。此外，如图3所示，肩螺栓116的肩部119被容纳的第一开口114的直径优选地选择为与肩螺栓116紧密配合以帮助防止肩螺栓116在被加载时弯曲或偏转。无论使用何种类型的第一紧固件116，当第一紧固件116被接收在第一槽112和第一开口114内时，锥形第一槽112允许第一工具区段106相对于第二工具区段108枢转，同时第一紧固件116定位在第一槽112内。

仍然参考图3，加工组件100还包括靠近加工组件100的前端102的前凸轮部分124和靠近加工组件100的后端104的后凸轮部分126。前凸轮部分124限定了从动表面128，并且如图4中最清楚地示出的，从动表面128的至少一部分具有弧形或曲线轮廓。转到图5和8，后凸轮部分126限定第一表面130和邻接的第二表面132，它们一起形成后凸轮部分126的具有复合角的从动表面，如本文更详细描述的。第一表面130在过渡点131处过渡到第二表面132。

参照图3和图4，应当理解，在所示实施例中，前凸轮部分124是插入件，该插入件容纳在限定在第一工具区段106中的插入凹部134中，并且使用合适的紧固件131固定到第一工具区段106。邻近前凸轮部分插入件124的侧面125的插入凹部134的侧面有助于将插入件定位在插入凹部134内，并且紧固件131将插入件124保持就位。在其他实施例中，前凸轮部分124及其从动表面128可以形成为第一工具区段106的一部分而不是作为单独的插入件，例如，前凸轮部分124可以是第一工具区段106的机加工特征。此外，虽然以弧形，曲线形或倾斜轮廓示出，但从动表面128可具有任何合适的形状，以确保当加工组件100围绕预制件闭合时工具区段106，108正确对准。也就是说，随着第一工具区段106闭合腔110内的预制件，从动表面128有助于相对于第二工具区段108引导第一工具区段106。更具体地，弧形，曲线形或倾斜的从动表面128适应第一工具区段106相对于第二工具区段108的枢转动作，使得随着第一工具区段106枢转以闭合加工组件100，第一工具区段106的吸入侧前缘164保持接触第二工具区段108。

此外，如图3和4所示，圆形插入件136定位在第一紧固件116的头部138和前凸轮部分124的从动表面128之间。圆形插入件136具有弯曲表面140和平坦表面142；弯曲表面140接触从动表面128，并且平坦表面142接触第一紧固件116的头部138。这样，圆形插入件136提供与从动表面128的接触线，使得圆形插入件136沿着从动表面128比第一紧固件116的头部138更容易滑动。此外，与紧固件的头部138相比，圆形插入件136增加了与从动表面128接触的表面积，这减小了由于滑动接触而在前凸轮部分124上的磨损并且允许更平稳的闭合操作。另外，如图4所示，加工组件100的一些实施例可包括一个以上的第一紧固件116，例如，以增加作用线并在加工组件的前端102处分散负载。应当理解，每个第一紧固件116可以被接收在第一工具区段106中的槽和第二工具区段108中的开口内，该槽类似于第一槽112构造，并且该开口类似于第一开口114构造。

如图3所示，第一槽112延伸穿过前凸轮部分124。如前所述，第一槽112从第一端120到与第一端120相对的第二端122逐渐变细。更具体地，第一槽112在前凸轮部分124处比在第一工具区段106的与第二工具区段108对接的第一对接表面144处宽。第一紧固件116在第一槽112和第一开口114内延伸，使得第一紧固件116的头部138搁置在圆形插入件136上，并且第一紧固件116的杆118穿过圆形插入件136，前凸轮部分124，第一工具区段106，并进入第二工具区段108。此外，如图4所示，在一些实施例中，可以使用多于一个的第一紧固件116，例如，以增加作用线并扩展第一紧固件116所经受的载荷。

现在参照图3和图5，在所示实施例中，第一工具区段106限定后凸轮部分126，第二工具区段108限定接触后凸轮部分126的接触部分146。如图5和8中最清楚地所示，第一表面130以第一角度α延伸，第二表面132以第二角度β延伸。更具体地，参考图8，第一角度α和第二角度β相对于吸入侧后缘表面147被限定，吸入侧后缘表面147与第二工具区段108对接。为清楚起见，第一角度α和第二角度β均被描绘为从与吸入侧后缘表面147平行且相切的线测量。第一角度α可以相对于表面147在约0°至约90°的范围内，并且第二角度β可以相对于表面147在约0°至约90°的范围内。在其他实施例中，第一角度α和第二角度β之间的差可以在约0°至约40°的范围内。因为第一表面130邻接第二表面132，所以第一和第二表面130，132形成后凸轮部分126的具有复合角的一个从动表面。

接触部分146滑动地接触第一表面130和第二表面132，使得随着第一工具区段106相对于第二工具区段108滑动，第一表面130和第二表面132引导第一工具区段106。例如，如图6和8所示，随着第一工具区段106相对于第二工具区段108移动以闭合腔110，第二工具区段108的接触部分146首先接触第一表面130并沿第一表面130滑动。随着第一工具区段106绕着腔110内的预制件继续闭合，接触部分146过渡到在第一表面130和第二表面132之间的过渡点131处与第二表面132接触。然后，接触部分146沿第二表面132滑动，直到如图3和5所示，第二对接表面148接触第二工具区段108，并且接触部分146被接收在互补形状的接触部分凹部150内(图8)，该接触部分凹部150限定在邻近第二表面132的第一工具区段106内。

如图3和6所示，当第一和第二工具区段106，108对齐以便绕着预制件闭合时，第二紧固件152容纳在第二槽154和第二开口156内，第二槽154限定在后凸轮部分126后面的第一工具区段106中，第二开口156被限定在第二工具区段108中邻近第二槽154。这样，第二紧固件152延伸穿过第一工具区段106并进入后凸轮部分126后方的第二工具区段108。与第一槽112类似，第二槽154比第二紧固件152的杆158宽。因此，即使当第二紧固件152延伸穿过第一槽154并进入第二开口156时，第一工具区段106也可相对于第二工具区段108枢转。在一些实施例中，第二紧固件152是内六角螺钉，六角头螺钉，按钮头螺钉，但第二紧固件152可以是任何合适的紧固件。

图3和6进一步示出第一工具区段106限定吸入侧前缘164，第二工具区段108限定压力侧前缘166。加工组件100构造成使得随着在第一紧固件116容纳在第一槽112和第一开口114内的情况下第一工具区段106相对于第二工具区段108枢转，吸入侧前缘164保持与第二工具区段108的第三对接表面168接触。更具体地，层叠层或预制件定位在腔110内，其中加工组件100处于打开位置。当打开时，第一工具区段106的第一对接表面144接触第二工具区段108的第三对接表面168，并且第一紧固件116容纳在第一槽112和第一开口114内。为了闭合加工组件100，第二紧固件152插入第二槽154和第二开口156内。随着第二紧固件152例如通过在第二开口156内与第二工具区段108螺纹接合而被紧固，第一工具区段106绕着第一凸轮部分124枢转，第一工具区段106的第二对接表面148朝向第二工具区段108的第四对接表面170移动，如图8所示。也就是说，随着第二紧固件152被紧固，第一凸轮部分124的从动表面128的轮廓允许第一工具区段106相对于第二工具区段108的枢转动作，同时保持吸入侧前缘164与第二工具区段108的第三对接表面168接触。随着加工组件100继续闭合，后凸轮部分126接合，并且接触部分146接触后凸轮部分126的第一表面130并沿第一表面130滑动。接触部分146沿第一表面130的移动可以被称为后凸轮部分126的第一阶段。第一阶段将第一工具区段106向后拉，并使吸入侧前缘164与压力侧前缘166对齐。换句话说，随着接触部分146在后凸轮部分126的凸轮动作的第一阶段中沿着第一表面130滑动，吸入侧前缘164沿着第三对接表面168滑动，如图7所示，直到吸入侧前缘164与压力侧前缘166对齐。此外，在第一阶段期间后凸轮部分126的凸轮动作向后拉动(即朝向后缘)层叠层的吸入侧表面中的任何层体。前凸轮部分124的凸轮动作使吸入侧前缘164保持与第二工具区段108的第三对接表面168接触。

随着加工组件100继续闭合，当圆形插入件136沿着从动表面128行进时，第一工具区段106继续围绕前凸轮部分124枢转。接触部分146越过过渡点131，从与第一表面130的接触过渡到后凸轮部分126的第二表面132，并且沿着第二表面132滑动。接触部分146沿第二表面132的移动可以被称为后凸轮部分126的第二阶段。当加工组件100闭合以压紧腔110内的层时，第二阶段保持第一工具区段106和第二工具区段108之间的接触。更具体地，第二阶段(即，接触部分146沿第二表面132的移动，第二表面132以第二角度β延伸)适应腔110内的层的厚度变化，以保持第一和第二工具区段106，108在吸入侧和压力侧前缘164，166处接触。也就是说，形成位于腔110内的叠层的层可具有可变的固化层厚度(CPT)，其是固化/压实的层叠复合层的最终厚度。使用后凸轮部分126的复合角度，即从第一表面130过渡到第二表面132，允许加工组件100完全闭合同时适应CPT变化并且在叠层的后端占据任何体积而不会失去在加工组件100的前端102处的工具区段106，108之间的接触。

因此，如本文所述，加工组件100构造成使得前凸轮部分124和后凸轮部分126同时工作以完全闭合腔110，同时拉下层体并使工具区段106，108对准以防止在腔110内的物品中形成间隙或者台阶。随着第一工具区段106相对于第二工具区段108枢转并且接触部分146沿第一和第二表面130，132滑动，圆形插入件136沿着前凸轮部分124的从动表面128行进。通过第一紧固件头部138和与从动表面128接触的圆形插入件136之间的接触，第一紧固件116和前凸轮部分124之间的接触有助于保持第一和第二工具区段106，108在前端102处的接触。更具体地，如图4所示，从动表面128具有包括弧形，曲线形或倾斜中间部分的轮廓，这有助于确保当第一工具区段106在凸轮动作的第一阶段期间在后端104处向后拉时，工具区段106，108在前端102处相对于彼此不会松弛。随着第一阶段106枢转以在后端104处闭合腔110时，随着凸轮动作转换到第二阶段，从动表面128的轮廓过渡到大致平坦或平面的轮廓，以帮助确保工具区段106，108在吸入侧和压力侧前缘164，166处保持接触，吸入侧和压力侧前缘164，166在第一阶段期间彼此对准。在加工组件100的前端102处保持工具区段106，108之间的接触有助于避免夹持点，所得翼型80中的台阶，压实不良等。因此，应当理解，加工组件100利用一个滑动动作来拉下叠层中的任何主体并闭合加工组件100而不夹住任何层或在工具区段之间留下任何间隙。此外，如本文所述，随着加工组件100闭合并且吸入侧和压力侧前缘164，166对齐，每个凸轮部分124，126的轮廓保持工具区段106，108之间的接触，以确保工具区段完全闭合，而不夹住各层或在工具区段之间留下任何间隙。

当第二对接表面148接触第四对接表面170时，加工组件100完全闭合。当加工组件100完全闭合时，接触部分146可以被接收在接触部分凹部150内。而且，如上所述，闭合加工组件100需要仅拧紧后面的第二紧固件152。在一些实施例中，可以使用多于一个的第二紧固件152。

如前所述，加工组件100可用于制造CMC翼型80。如本文所述，在叠置CMC层以形成叠层或预制件之后，将预制件压实，并且如果合适的话，在经受高压和高温的情况下固化以制备预制件。更具体地，加工组件100可用于压实和压紧这些层，这有助于将翼型80的最终形状赋予这些层，并且预制件可在加工组件内固化，例如在压热器中固化以形成高压灭菌体。在示例性实例中，然后在真空或惰性环境中加热(烧制)高压灭菌体以分解粘合剂，除去溶剂，并将前体转化为所需的陶瓷基质材料。由于粘合剂的分解，结果是多孔CMC烧制体可以经历致密化，例如熔体渗透(MI)，以填充孔隙并产生CMC部件。用于上述方法的具体加工技术和参数将取决于材料的具体组成。例如，硅CMC部件可以由熔融硅渗透的纤维材料形成，例如通过通常称为Silcomp工艺的工艺。制造CMC部件的另一种技术是称为浆料浇铸熔体渗透(MI)工艺的方法。在使用浆料浇铸MI方法制造的一种方法中，通过首先提供包含含碳化硅(SiC)纤维的平衡二维(2D)编织布层来生产CMC，该编织布具有彼此成基本上成90°角的两个编织方向，在编织的两个方向上具有基本相同数量的纤维。术语“含碳化硅纤维”是指具有包含碳化硅的组成的纤维，并且优选基本上是碳化硅。例如，纤维可以具有被碳包围的碳化硅芯，或者相反，纤维可以具有被碳化硅包围或被碳化硅包封的碳芯。

用于形成CMC部件的其他技术包括聚合物渗透和热解(PIP)和氧化物/氧化物处理。在PIP工艺中，碳化硅纤维预制件渗透有预陶瓷聚合物，例如聚硅氮烷，然后进行热处理以形成SiC基质。在氧化物/氧化物处理中，可以预浸渍铝或铝硅酸盐纤维，然后将其层压成预选择的几何形状。部件也可以由碳纤维增强碳化硅基质(C/SiC)CMC制成。C/SiC处理包括以预选择的几何形状放置在工具上的碳纤维预制件。如在用于SiC/SiC的浆料浇铸方法中所使用的，工具(例如，加工组件100)由石墨材料制成。在约1200℃的化学气相渗透工艺中，纤维预制件由加工组件100支撑，由此形成C/SiC CMC部件。在其他实施例中，2D，2.5D和/或3D预制件可以用于MI，CVI，PIP或其他工艺。例如，2D编织织物的切割层可以如上所述以交替的编织方向堆叠，或者可以缠绕或编织细丝并将其与3D编织，缝合或针刺组合以形成具有多轴纤维结构的2.5D或3D预制件。也可以使用形成2.5D或3D预制件的其他方式，例如，使用其他编织或缝编方法或利用2D织物。

任选地，在处理之后，CMC部件(即，CMC翼型80)可以根据需要进行精加工，并且涂覆有一种或多个涂层，例如环境障碍涂层(EBC)。此外，上述方法仅作为示例提供。例如，可以使用其他已知的用于固化复合层的方法或技术，以及用于使CMC部件致密化的方法或技术。或者，可以使用这些或其他已知方法的任何组合。此外，尽管在本文描述的示例性实施例中，加工组件100用于成形燃气涡轮发动机的翼型，例如图2中所示的复合翼型80，但是应当理解，加工组件100可以构造成使得加工组件100用于成形另一物品，即除翼型之外的制品。例如，腔110可具有任何合适的形状，用于接收使用加工组件100适当形成的任何燃气涡轮发动机部件的叠层或预制件。作为另一示例，尽管在此描述和示出为具有两个工具半部106，108，但是加工组件100可包括任何合适数量的工具区段，例如，以容纳具有与翼型80不同形状的物品。此外，加工组件100可以分成不同数量的工具区段以适应不同尺寸的物品，例如更大或更小的翼型80。

另外，前凸轮部分124和后凸轮部分126被描述为在所示实施例中表示它们的邻近位置，并且可替代地称为第一和第二凸轮部分124，126。应当理解，凸轮部分124,126可以限定在加工组件100内的任何合适位置，并且可以包括附加凸轮部分，例如第三，第四等凸轮部分，以确保加工组件保持对齐，并适当地闭合物品预制件。此外，在其他实施例中，后凸轮部分126可包括除第一和第二表面130，132之外的其他表面，其中第一和第二表面130，132形成具有复合角的凸轮部分126的从动表面，例如，凸轮部分126可包括三个表面，三个表面分别相对于第二对接表面148成不同的角度。类似地，第一凸轮部分124可包括具有任何合适轮廓的从动表面128，用于保持工具区段彼此接触，例如，在加工组件100内成形的物品的关键部分处或附近。此外，尽管在此描述和示出为第一工具区段106的一部分或者容纳在在第一工具区段106中，但是前凸轮部分可以是第二工具区段108的一部分或者容纳在第二工具区段108中，并且同样地，第二工具区段108可以限定后凸轮部分，同时第一工具区段106限定接触部分146。另外，加工组件100的一些实施例可以省略第一紧固件116和/或第二紧固件152并且利用不同的机构，例如单级或多级压力机，以产生与紧固件116，152类似的动作或运动。更进一步的实施例可以结合加工组件100和/或其部件的构造中的其他变型。

因此，如本文所述，用于复合部件的加工组件包括简化加工组件的闭合过程并确保加工组件的区段正确对准的特征，即使在定位在加工组件内的复合叠层具有例如，从前端到后端的变化厚度。更具体地，通过仅拧紧一组螺栓(即，后部紧固件152)来闭合本文所述的加工组件。闭合过程的这种简化可以由于较短的处理时间而降低部件成本，并且降低执行闭合过程所需的操作员技术技能。此外，凸轮闭合特征，即前凸轮部分124和后凸轮部分126，确保当加工组件闭合时前工具边缘保持接触，这允许加工组件适应形成位于加工组件内的叠层的层的不同厚度，并且提供良好的层压实。另外，本文所述的加工组件包括第一工具区段，该第一工具区段相对于第二工具区段枢转以打开和闭合，这允许加工组件容纳更复杂的叠层形状，以及具有更大体积的叠层。此外，凸轮闭合特征在闭合期间将层体紧密地向后拉，同时保持工具区段的前部分之间的接触，这有助于消除层膨胀和空隙，同时实现良好的压实。另外，与已知的加工组件相比，本文所述的加工组件可以产生更好的成形部件形状，例如更好的成形翼型形状。而且，将前凸轮部分124形成为容纳在加工组件中的插入件有助于在前凸轮部分124损坏时更换前凸轮部分124。本领域普通技术人员还可以实现本文描述的主题的其他优点。

本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且还使本领域技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统以及执行任何结合的方法。本发明的可专利范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这些其他示例包括与权利要求的字面语言没有不同的结构元件，或者如果它们包括与权利要求的字面语言无实质差别的等效结构元件，则这些其他示例意图在权利要求的范围内。

Claims (19)

1.一种加工组件，其特征在于，所述加工组件具有前端和后端，所述加工组件包括：

第一工具区段；

第二工具区段；

前凸轮部分，所述前凸轮部分在所述加工组件的所述前端附近，所述前凸轮部分限定从动表面，所述从动表面的至少一部分具有曲线轮廓；和

后凸轮部分，所述后凸轮部分在所述加工组件的所述后端附近，所述后凸轮部分限定具有复合角的后从动表面，所述后从动表面包括第一表面和与所述第一表面邻接的第二表面，所述第一表面以第一角度延伸，所述第二表面以第二角度延伸，

其中，所述第一工具区段和所述第二工具区段限定用于使物品成形的腔；

第一紧固件，所述第一紧固件被容纳在所述前凸轮部分和所述第一工具区段中限定的第一槽和所述第二工具区段中的第一开口内，其中，所述第一槽逐渐变细，使得所述第一槽在所述前凸轮部分处比在所述第一工具区段的第一对接表面处宽。

2.根据权利要求1所述的加工组件，其特征在于，其中，所述第一工具区段相对于所述第二工具区段枢转。

3.根据权利要求1所述的加工组件，其特征在于，其中，所述第一工具区段限定所述第一表面和所述第二表面，其中，所述第一角度和所述第二角度相对于所述第一工具区段的对接表面被限定，并且其中，所述第一表面邻接所述第二表面。

4.根据权利要求1所述的加工组件，其特征在于，其中，所述前凸轮部分是插入件，所述插入件被容纳在所述第一工具区段中的插入凹部内。

5.根据权利要求1所述的加工组件，其特征在于，其中，所述第一工具区段限定所述后凸轮部分，并且其中，所述第二工具区段限定与所述后凸轮部分接触的接触部分。

6.根据权利要求1所述的加工组件，其特征在于，进一步包括：

圆形插入件，所述圆形插入件具有弯曲表面和平坦表面，

其中，所述圆形插入件位于所述第一紧固件的头部和所述前凸轮部分的所述从动表面之间，使得所述弯曲表面接触所述从动表面，并且所述平坦表面接触所述第一紧固件的所述头部。

7.根据权利要求1所述的加工组件，其特征在于，其中，所述物品是燃气涡轮发动机的翼型。

8.根据权利要求7所述的加工组件，其特征在于，其中，所述第一工具区段限定吸入侧前缘，并且其中，随着所述第一工具区段相对于所述第二工具区段枢转，所述吸入侧前缘保持与所述第二工具区段接触，以将所述前凸轮部分与所述后凸轮部分接合。

9.根据权利要求7所述的加工组件，其特征在于，其中所述翼型由复合材料形成。

10.一种加工组件，其特征在于，所述加工组件具有前端和后端，所述加工组件包括：

第一工具区段；

第二工具区段；

前凸轮部分，所述前凸轮部分在所述加工组件的所述前端附近，所述前凸轮部分限定从动表面，所述从动表面的至少一部分具有曲线轮廓；

后凸轮部分，所述后凸轮部分在所述加工组件的所述后端附近，所述后凸轮部分限定具有复合角的后从动表面，所述后从动表面包括第一表面和与所述第一表面邻接的第二表面，所述第一表面以第一角度延伸，所述第二表面以第二角度延伸；

第一紧固件，所述第一紧固件延伸通过所述前凸轮部分、所述第一工具区段，并进入所述第二工具区段；第二紧固件，所述第二紧固件延伸通过所述第一工具区段，并进入所述后凸轮部分的后方的所述第二工具区段；和

圆形插入件，所述圆形插入件位于所述第一紧固件的头部和所述前凸轮部分的所述从动表面之间，

其中，所述第一工具区段和所述第二工具区段限定用于使物品成形的腔，并且

其中，所述第一工具区段相对于所述第二工具区段枢转。

11.根据权利要求10所述的加工组件，其特征在于，其中，所述第一紧固件被容纳在所述前凸轮部分和所述第一工具区段中限定的第一槽内，并且其中，所述第一槽逐渐变细，使得所述第一槽在所述前凸轮部分处比在所述第一工具区段的第一对接表面处宽。

12.根据权利要求10所述的加工组件，其特征在于，其中，所述第一工具区段限定所述第一表面和所述第二表面，其中，所述第一角度和所述第二角度相对于所述第一工具区段的对接表面被限定，并且其中，所述第一表面邻接所述第二表面。

13.根据权利要求10所述的加工组件，其特征在于，其中，所述第二紧固件被容纳在所述第一工具区段中限定的第二槽内。

14.根据权利要求10所述的加工组件，其特征在于，其中，所述前凸轮部分是插入件，所述插入件被容纳在所述第一工具区段中的插入凹部内。

15.根据权利要求10所述的加工组件，其特征在于，其中，所述第一工具区段限定所述后凸轮部分，并且其中，所述第二工具区段限定与所述后凸轮部分接触的接触部分。

16.根据权利要求10所述的加工组件，其特征在于，其中，所述物品是燃气涡轮发动机的陶瓷基质复合翼型。

17.一种使用前述权利要求1-9中任一项所述的加工组件来成形物品的方法，其特征在于，所述物品由陶瓷基质复合(CMC)材料形成，所述加工组件包括第一工具区段、第二工具区段、前凸轮部分和后凸轮部分，所述后凸轮部分限定具有复合角的后从动表面，所述后从动表面包括第一表面和与所述第一表面邻接的第二表面，所述第一表面以第一角度延伸，所述第二表面以第二角度延伸，所述方法包括：

将所述物品的CMC预制件定位在由所述第一工具区段和所述第二工具区段限定的腔内；和

将第二紧固件插入所述加工组件的后端内，直到所述第二紧固件完全插入所述加工组件内，

其中，插入所述第二紧固件使所述第一工具区段相对于所述第二工具区段枢转，以闭合所述加工组件。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，其中，随着所述第二紧固件被插入，所述后凸轮部分接合，以保持所述第一工具区段和所述第二工具区段在所述加工组件的前端处接触并闭合所述加工组件，其中当所述后凸轮部分接合时，所述第二工具区段的接触部分接触并沿所述第一工具区段的第一表面滑动，直到所述接触部分到达过渡点并且过渡以接触并沿着所述第一工具区段的第二表面滑动。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，其中，所述前凸轮部分包括从动表面和圆形插入件，第一紧固件延伸穿过所述前凸轮部分、所述第一工具区段和所述第二工具区段，使得所述第一紧固件的头部接触所述圆形插入件，随着所述接触部分沿所述第一表面和所述第二表面滑动，所述圆形插入件沿着所述从动表面行进。

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