CN112091336A - 一种整铸成联叶片电火花加工干涉气膜孔精确定位方法 - Google Patents

一种整铸成联叶片电火花加工干涉气膜孔精确定位方法 Download PDF

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Abstract

一种整铸成联叶片电火花加工干涉气膜孔精确定位方法，包括以下步骤：步骤1，将干涉孔XYZ三向空间角度调整为两向或单向空间角度；步骤2，将整铸成联叶片11通过其上的安装板放置到定位装置的底座1定位台弧面上，加工A片12盆内干涉及加工B片13背部干涉孔；步骤3，截面测量；坐标系偏差补偿；步骤5，对刀；步骤6，将排电极移动到实际加工位置确认加工路径无干涉；步骤7，通过装卸精密可调换电极片更换排电极进行对刀后加工。本发明方法解决了整体铸造双联叶片由于轮廓偏差、定位误差大和电火花工艺限制等问题影响的干涉气膜孔定位精度低的问题，成功完成某新机整铸整铸成联叶片干涉气膜孔电火花加工精确定位工作，完成验证批试制。

Description

一种整铸成联叶片电火花加工干涉气膜孔精确定位方法
技术领域
本发明属于特种加工技术领域，具体涉及一种整铸成联叶片电火花加工干涉气膜孔精确定位方法。
背景技术
涡轮导向叶片是航空发动机的关键气动部件，近年来为了提高发动机整体性能，降低气流损失、提高结构强度，涡轮导向叶片家族中增加了双联整体铸造结构，这种叶片不但铸造工艺复杂，而且零件相关加工技术难度极高，其中两个相邻叶片和流道间遮挡部位的气膜孔，因加工区间狭小、干涉点多，采用传统电火花打孔方式无法进行加工，如图1所示，以及采用电火花成形加工受制与型面轮廓度差、定位复杂的问题无法对干涉气膜孔进行精确定位。
本项研究针对这个技术难题，以某整铸双联高导叶片为试验载体，对该叶片遮挡部位气膜孔电火花加工精确定位进行细致研究，优化基准减少孔矢量方向、型面扫描基准补偿技术、干涉区域外对刀、可快换精度电极片等方式，成功完成干涉气膜孔精确定位并进行了小批验证。
发明内容
本发明的目的是提供一种整铸成联叶片电火花加工干涉气膜孔精确定位方法，解决整体铸造双联叶片由于轮廓偏差、定位误差大和电火花工艺限制的问题而影响干涉气膜孔定位精度低的问题。
一种整铸成联叶片电火花加工干涉气膜孔精确定位方法，包括以下步骤：
步骤1，建立整铸成联叶片三维模型，整铸成联叶片由A片和B片组成，通过三维模型调整计算，将A片和B片之间分布的多排矢量干涉孔的XYZ三向空间角度调整为两向或单向空间角度，降低空间矢量定位难度；
步骤2，设计整铸成联叶片定位装置实现降维后的干涉孔加工位置定位，将整铸成联叶片通过其上的弧面安装板放置到定位装置的底座定位台弧面上实现整铸成联叶片弧面位移限定，通过叶片定位挡片A或叶片定位挡片B阻挡整铸成联叶片的安装边端面实现弧面定位，通过压板压紧整铸成联叶片的安装板，通过旋转定位工作台带动定位装置实现旋转定位工作台轴定位，当采用叶片定位挡片A定位时，加工A片盆内干涉孔；当采用叶片定位挡片B定位时，加工B片背部干涉孔；
步骤3，分别采用触点式扫描设备对已经安装在定位装置上的整铸成联叶片的A片与B片加工位置状态的型面进行截面扫描；
步骤4，将扫描截面图与理论三维截面图进行对比，将理论型面分别对应拟合到三个实际扫描的截面，计算出实际整铸成联叶片干涉孔坐标系偏差，并将坐标系偏差补偿到加工程序文件中；
步骤5，首次整铸成联叶片加工前采用手动移动电极夹座带动各成排电极分别触碰定位装置的对刀球的XYZ向面，通过对刀球与干涉孔之间的理论位置坐标换算得出实际排电极位置并补偿到加工程序中，并记录对刀位置；将记录好的对刀位置编入程序文件中，自动完成对刀；
步骤6，将各排电极手动移动到实际加工位置记录各排电极行进路径，保证加工路径无干涉，通过设置在电极夹持器上的观测窗观测实际干涉孔加工位置与三维模型位置偏差，确保无目视差别；
步骤7，通过装卸精密可调换电极片更换不同排干涉孔的排电极进行对刀后加工。
所述定位装置包括带弧面凸台定位的底座、对刀球、压板、叶片定位档位片B、叶片定位档位片A，所述底座上表面设置有对刀球，底座的定位台弧面上设置有整铸成联叶片，整铸成联叶片的安装板通过压板压紧，所述底座定位台上开设有挡位片槽A和挡位片槽B，整铸成联叶片通过安装于挡位片槽A中的叶片定位档位片A或安装于挡位片槽B中的叶片定位档位片B对整铸成联叶片的A片或B片的安装边定位，定位装置通过底座安装于成形机的旋转定位工作台上，成形机的主轴与电机夹持器连接。
所述电极夹持器包括电极夹座，所述电极夹座水平部分一端通过螺钉设置有排电极夹头，且使电机夹座与排电极夹头采用两面对齐定位，沿排电极夹头长度方向均匀设置有电极棒组成排电极，电极夹座另一端设置有圆柱体，电机夹持器通过圆柱体安装于成型机主轴上，在电极夹座水平部分开设有观测窗。
本发明的有益效果为：
1、本发明方法解决了整铸成联叶片由于轮廓偏差、定位误差大和电火花工艺限制等问题影响的干涉气膜孔定位精度低的问题，成功完成某新机整铸成联叶片干涉气膜孔电火花加工精确定位工作，完成验证批试制。
2、采用可快换电极片的避让电极夹持器设计结构，加工不同排及不同位置孔采用更换排电极块的形式，解决了不同排、不同部位气膜孔电极片频繁换装后重复定位精度低的难题。
3、采用干涉区域外对刀方式，配合多轴矢量X/Z或Y/Z合成加工的方法，解决了整铸成联叶片干涉部位空间角度气膜孔定位技术难题。
4、将干涉孔XYZ三向空间角度转化成X/Z二维空间角度，采用了叶片定位档位片A或叶片定位档位片B完成A片或B片加工，采用了对刀球与定位装置定位面保证精确位置关系，即与理论叶片型面集叠轴保证精确位置关系。
附图说明
图1为本发明整铸整铸成联叶片示意图；
图2为本发明定位装置结构与整铸成联叶片配合示意图；
图3为本发明叶背叶盆理论截面线和扫描线分析拟合效果图，图3(a)为拟合前效果图，图3(b)为拟合后效果图；
图4为本发明电极夹持器与整铸成联叶片示意图；
图5为本发明电极夹持器示意图；
1-底座，2-对刀球，3-压板，4-叶片定位档位片B，5-挡位片槽A，6-电极夹座，7-排电极夹头，8-电极棒，9-圆柱体，10-观测窗，11-整铸成联叶片，12-A片，13-B片。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
如图1、图2和图4所示，一种整铸成联叶片电火花加工干涉气膜孔精确定位方法，包括以下步骤：
步骤1，通过UG建模软件建立整铸成联叶片11三维模型，整铸成联叶片11由A片12和B片13组成，通过在UG建模软件操作界面旋转三维模型，测量二维矢量角度和位置，将A片12和B片13之间分布的多排矢量干涉孔的XYZ三向空间角度调整为两向空间角度，降低空间矢量定位难度；
步骤2，设计整铸成联叶片11定位装置实现降维后的干涉孔加工位置定位，将整铸成联叶片11通过其上的弧面安装板放置到定位装置的底座1定位台弧面上实现整铸成联叶片11弧面位移限定，通过叶片定位挡片A或叶片定位挡片B4阻挡整铸成联叶片11的安装边端面实现弧面定位，通过压板3压紧整铸成联叶片11的安装板，通过旋转定位工作台带动定位装置实现旋转定位工作台轴定位，当采用叶片定位挡片A定位时，加工A片12盆内干涉孔；当采用叶片定位档位片B4定位时，加工B片13背部干涉孔；
步骤3，分别采用触点式扫描设备对已经安装在定位装置上的整铸成联叶片11的A片12与B片13加工位置状态的型面进行截面扫描；
步骤4，将扫描截面图与理论三维截面图进行对比，如图3所示，将理论型面分别对应拟合到三个实际扫描的截面，计算出实际整铸成联叶片11干涉孔坐标系偏差，并将坐标系偏差补偿到加工程序文件中；
步骤5，首次整铸成联叶片11加工前采用手动移动电极夹座6带动各成排电极分别触碰定位装置的对刀球2的XYZ向面，通过对刀球2与干涉孔之间的理论位置坐标换算得出实际排电极位置并补偿到加工程序中，并记录对刀位置；将记录好的对刀位置编入程序文件中，自动完成对刀；
步骤6，将各排电极手动移动到实际加工位置记录各排电极行进路径，保证加工路径无干涉，通过设置在电极夹持器上的观测窗10观测实际干涉孔加工位置与三维模型位置偏差，确保无目视差别；
步骤7，通过装卸精密可调换电极片更换不同排干涉孔的排电极进行对刀后加工。
所述定位装置包括带弧面凸台定位的底座1、对刀球2、压板3、叶片定位档位片B4、叶片定位档位片A，所述底座1上表面设置有对刀球2，底座1的定位台弧面上设置有整铸成联叶片11，整铸成联叶片11的安装板通过压板3压紧，所述底座1定位台上开设有挡位片槽A5和挡位片槽B，整铸成联叶片11通过安装于挡位片槽A5中的叶片定位档位片A或安装于挡位片槽B中的叶片定位档位片B4对整铸成联叶片11的A片12或B片13的安装边定位，定位装置通过底座1安装于成形机的旋转定位工作台上，成形机的主轴与电机夹持器连接。
如图5所示，所述电极夹持器包括电极夹座6，所述电极夹座6水平部分一端通过螺钉设置有排电极夹头7，且使电机夹座与排电极夹头7采用两面对齐定位，沿排电极夹头7长度方向均匀设置有电极棒8组成排电极，电极夹座6另一端设置有圆柱体9，电机夹持器通过圆柱体9安装于成型机主轴上，在电极夹座6水平部分开设有观测窗10。

Claims (3)

1.一种整铸成联叶片电火花加工干涉气膜孔精确定位方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，建立整铸成联叶片三维模型，整铸成联叶片由A片和B片组成，通过三维模型调整计算，将A片和B片之间分布的多排矢量干涉孔的XYZ三向空间角度调整为两向或单向空间角度，降低空间矢量定位难度；
步骤2，设计整铸成联叶片定位装置实现降维后的干涉孔加工位置定位，将整铸成联叶片通过其上的弧面安装板放置到定位装置的底座定位台弧面上实现整铸成联叶片弧面位移限定，通过叶片定位档片A或叶片定位档片B阻挡整铸成联叶片的安装边端面实现弧面定位，通过压板压紧整铸成联叶片的安装板，通过旋转定位工作台带动定位装置实现旋转定位工作台轴定位，当采用叶片定位档片A定位时，加工A片盆内干涉孔；当采用叶片定位档片B定位时，加工B片背部干涉孔；
步骤3，分别采用触点式扫描设备对已经安装在定位装置上的整铸成联叶片的A片与B片加工位置状态的型面进行截面扫描；
步骤4，将扫描截面图与理论三维截面图进行对比，将理论型面分别对应拟合到三个实际扫描的截面，计算出实际整铸成联叶片干涉孔坐标系偏差，并将坐标系偏差补偿到加工程序文件中；
步骤5，首次整铸成联叶片加工前采用手动移动电极夹座带动各成排电极分别触碰定位装置的对刀球的XYZ向面，通过对刀球与干涉孔之间的理论位置坐标换算得出实际排电极位置并补偿到加工程序中，并记录对刀位置；将记录好的对刀位置编入程序文件中，自动完成对刀；
步骤6，将各排电极手动移动到实际加工位置记录各排电极行进路径，保证加工路径无干涉，通过设置在电极夹持器上的观测窗观测实际干涉孔加工位置与三维模型位置偏差，确保无目视差别；
步骤7，通过装卸精密可调换电极片更换不同排干涉孔的排电极进行对刀后加工。
2.根据权利要求1所述的一种整铸成联叶片电火花加工干涉气膜孔精确定位方法，其特征在于：所述定位装置包括带弧面凸台定位的底座、对刀球、压板、叶片定位档位片B、叶片定位档位片A，所述底座上表面设置有对刀球，底座的定位台弧面上设置有整铸成联叶片，整铸成联叶片的安装板通过压板压紧，所述底座定位台上开设有档位片槽A和档位片槽B，整铸成联叶片通过安装于档位片槽A中的叶片定位档位片A或安装于档位片槽B中的叶片定位档位片B对整铸成联叶片的A片或B片的安装边定位，定位装置通过底座安装于成形机的旋转定位工作台上，成形机的主轴与电机夹持器连接。
3.根据权利要求2所述的一种整铸成联叶片电火花加工干涉气膜孔精确定位方法，其特征在于：所述电极夹持器包括电极夹座，所述电极夹座水平部分一端通过螺钉设置有排电极夹头，且使电机夹座与排电极夹头采用两面对齐定位，沿排电极夹头长度方向均匀设置有电极棒组成排电极，电极夹座另一端设置有圆柱体，电机夹持器通过圆柱体安装于成型机主轴上，在电极夹座水平部分开设有观测窗。
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