CN112192163A - 一种发动机空心可调导叶加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种发动机空心可调导叶加工方法，通过采用棒料锻造加工成带有加工余量的方钢毛坯，形成结构稳定的基料，然后对方钢毛坯进行铣削加工六个平面，并在铣削加工后的方钢毛坯上开设定位孔，在铣削加工后的方钢毛坯单面铣削叶型中分面和内腔，将两个铣削叶型中分面和内腔后的方钢毛坯开设内腔一面对齐通过定位销定位后焊接得到发动机空心可调导叶初坯，利用两个方钢毛坯分别加工叶型中分面和内腔后焊接形成内腔结构，避免了锻造过程中对内腔壁造成的影响，采用铣削和焊接，能够得到薄壁结构的发动机空心可调导叶，本发明方法简单，保证了保证叶片设计要求，提高加工效率，缩短加工周期。
Description
技术领域
本发明属于发动机空心叶片加工技术，具体涉及一种发动机空心可调导叶加工方法。
背景技术
随着发动机的不断改进，压气机叶片的结构由实心结构向空心结构发展。现有发动机空心可调导叶的外形和内腔结构参见图4、图5，包括安装扁1、上轴颈2、上圆台安装板3、叶身型面4、下圆台安装板5和下轴颈6，叶身型面4上开设5个内腔7。上轴颈2上有定角向的安装扁1，上轴颈2与上圆台安装板3相连，上圆台安装板3与叶身型面4相连，叶身型面4与下圆台安装板5相连，下圆台安装板5与下圆台安装板6相连。叶片外形为双轴颈结构叶片，叶身为样条线组成的空间复杂型面，叶身内有随叶身型面变化的封闭空腔，壁厚1.2mm，叶片长达303mm，刚性差，类似结构的空心导流叶片通过精锻技术成型的难度极大，合格率低，甚至在现有的精锻技术条件下无法实现，目前主要是采用精锻技术，加强在精锻过程中参数控制，争取提高产品合格率，但是由于工艺限制，加工难度大，合格率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发动机空心可调导叶加工方法，以克服现有技术的不足，本发明能够保证叶片设计要求，缩短加工周期，提高零件加工效率及合格率。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种发动机空心可调导叶加工方法，包括以下步骤：
步骤1)、采用棒料锻造加工成带有加工余量的方钢毛坯；
步骤2)、将方钢毛坯进行铣削加工六个平面，并在铣削加工后的方钢毛坯上开设定位孔；
步骤3)、在铣削加工后的方钢毛坯单面铣削叶型中分面和内腔；
步骤4)、将两个铣削叶型中分面和内腔后的方钢毛坯开设内腔一面对齐通过定位销定位后焊接得到发动机空心可调导叶初坯；
步骤5)、对发动机空心可调导叶初坯进行机加工得到发动机空心可调导叶。
进一步的，方钢毛坯在长度和宽度方向上的加工余量为15-25mm。
进一步的，方钢毛坯在厚度方向上的加工余量为15-20mm。
进一步的，将两个铣削加工后的方钢毛坯内腔加工面对齐固定后开设定位孔。
进一步的，在方钢毛坯上加工的内腔深度为待加工成型发动机空心可调导叶空腔厚度的一半。
进一步的，将铣削后的两个方钢毛坯以叶型中分面合在一起，用定位销插入定位孔定位后通过夹具夹持，通过扩散焊得到发动机空心可调导叶初坯。
进一步的，对发动机空心可调导叶初坯依次进行铣叶身基准、打顶尖孔、加工叶身型面、车轴颈和铣叶型安装扁，最后通过线切割叶身基准完成叶片的加工。
进一步的，采用线切割机线切割发动机空心可调导叶初坯进排气边和叶身余量，然后在铣床上加工叶身基准完成叶身基准铣加工。
进一步的，在线切割后的发动机空心可调导叶初坯两端的工艺凸台上打顶尖孔。
进一步的，以两端线切割后的工艺凸台定位夹紧进行叶身型面铣削，然后采用两顶尖顶紧加工叶身两端安装板和轴颈，最后以叶身基准定角向，夹紧两端轴颈后加工轴颈安装扁，最终线切割叶身基准完成叶片的加工。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种发动机空心可调导叶加工方法，通过采用棒料锻造加工成带有加工余量的方钢毛坯，形成结构稳定的基料，然后对方钢毛坯进行铣削加工六个平面，并在铣削加工后的方钢毛坯上开设定位孔，在铣削加工后的方钢毛坯单面铣削叶型中分面和内腔，将两个铣削叶型中分面和内腔后的方钢毛坯开设内腔一面对齐通过定位销定位后焊接得到发动机空心可调导叶初坯，利用两个方钢毛坯分别加工叶型中分面和内腔后焊接形成内腔结构，避免了锻造过程中对内腔壁造成的影响，采用铣削和焊接，能够得到薄壁结构的发动机空心可调导叶，本发明方法简单，保证了保证叶片设计要求，提高加工效率，缩短加工周期。
进一步的，方钢毛坯在长度和宽度方向上的加工余量为15-25mm，减少加工量，提高加工效率。
进一步的，将两个铣削加工后的方钢毛坯内腔加工面对齐固定后开设定位孔，确保了定位焊接的结构稳定性。
进一步的，对发动机空心可调导叶初坯依次进行铣叶身基准、打顶尖孔、加工叶身型面、车轴颈和铣叶型安装扁，最后通过线切割叶身基准完成叶片的加工，方法简单，有利于薄壁结构件成型，提高了加工精度。
附图说明
图1是本发明实施例中发动机空心可调导叶毛坯示意图。
图2是本发明实施例中发动机空心可调导叶毛坯中分面、内腔铣削示意图。
图3是本发明实施例中发动机空心可调导叶铣叶身基准示意图。
图4是现有发动机空心可调导叶的外形结构示意图。
图5是现有发动机空心可调导叶内腔结构示意图。
其中，1、安装扁；2、上轴颈；3、上圆台安装板；4、叶身；5、下圆台安装板；6、下轴颈；7、空腔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
一种发动机空心可调导叶加工方法，包括以下步骤：
步骤1)、将棒料锻造成方钢毛坯，方钢毛坯结构如图1所示，通过锻造提高棒料强度和硬度；方钢毛坯在长度和宽度方向上留有加工余量，具体的，方钢毛坯在长度和宽度方向上的加工余量为15-25mm；最优的，方钢毛坯在长度和宽度方向上的加工余量均为20mm。
方钢毛坯在厚度方向上留有加工余量，方钢毛坯在厚度方向上的加工余量为15-20mm，具体为17mm。
步骤2)、将方钢毛坯进行铣削加工六个平面，并在铣削加工后的方钢毛坯上开设定位孔；
具体的，将方钢毛坯的六个面在铣床上全部铣削形成平整平面，并将铣削后的两个方钢毛坯叠加在一起打定位孔，保证定位孔的位置一致，如图2所示；
将两个铣削加工后的方钢毛坯内腔加工面对齐固定后开设定位孔；本申请采用两个方钢毛坯结构分别铣削叶型中分面和内腔，通过两个方钢毛坯叶型中分面合并形成初坯结构，以确保内腔加工精度。
步骤3)、在铣削加工后的方钢毛坯单面铣削叶型中分面和内腔；
在方钢毛坯上加工的内腔深度为待加工成型发动机空心可调导叶空腔厚度的一半；
步骤4)、将两个铣削叶型中分面和内腔后的方钢毛坯开设内腔一面对齐通过定位销定位后焊接得到发动机空心可调导叶初坯；
将铣削后的两个方钢毛坯以叶型中分面合在一起，用定位销插入定位孔定位，装入焊接夹具中，通过扩散焊连接成一个整体，即完成5个空腔7的加工；采用扩散焊及定位销定位能够确保两个方钢毛坯焊接稳定。
步骤5)、对发动机空心可调导叶初坯进行机加工得到发动机空心可调导叶。
具体的，对发动机空心可调导叶初坯依次进行铣叶身基准、打顶尖孔、加工叶身型面、车轴颈和铣叶型安装扁，最后通过线切割叶身基准完成叶片的加工。
具体的，采用线切割机线切割发动机空心可调导叶初坯进排气边和叶身余量，然后在铣床上加工叶身基准完成叶身基准铣加工，为后续加工安装扁提供角向定位；
在线切割后的发动机空心可调导叶初坯两端的工艺凸台上打顶尖孔，保证两顶尖孔中心在同一轴线上，作为后续车削轴颈的基准，结果如图3所示。
加工叶身型面：以两端线切割后的工艺凸台定位夹紧，在五轴加工中心上铣叶身型面；然后采用两顶尖顶紧，在车床上加工叶身两端安装板和轴颈，最后以叶身基准定角向，夹紧两端轴颈，在四坐标加工中心上加工轴颈安装扁，最终线切割叶身基准完成叶片的加工。
下面结合附图对本发明的结构原理和使用步骤作进一步说明：
具体的，发动机空心可调叶片原材料采用棒料，经过锻造形成叶片机加方钢毛料，其毛料结构参见图1，具体加工步骤如下：
1、将棒料锻造成方钢毛坯，结构参加图1，毛坯长度、宽度方向上留有20mm余量，由于一个叶片需要两个方钢毛坯，其厚度方向上两个方钢合在一起余量为35mm。
2、两个方钢毛坯的加工：将方钢毛坯的六个面在铣床上全部铣削，并将铣削后的两个长方形毛坯叠加在一起打定位孔，保证定位孔的位置一致，最后分别铣削叶型中分面和内腔，如图2。
3、扩散焊：将铣削后的叶片两个单件以叶型中分面合在一起，用定位销插入定位孔定位，装入焊接夹具中，通过扩散焊连接成一个整体，即完成5个空腔7的加工。
4、铣叶身基准、打顶尖孔：用线切割机线切割叶片进排气边、叶身余量，在铣床上加工叶身基准，为后续加工安装扁提供角向定位，在线切割后两端的工艺凸台上打顶尖孔，保证两顶尖孔中心在同一轴线上，作为后续车削轴颈的基准，结果如图3。
5、加工叶身型面：以两端线切割后的工艺凸台定位夹紧，在五轴加工中心上铣叶身型面4。
6、车轴颈：采用两顶尖顶紧，在车床上加工叶身两端安装板3、6，轴颈2、5。
7、铣叶型安装扁：以叶身基准定角向，夹紧两端轴颈，在四坐标加工中心上加工轴颈安装扁1；最终线切割叶身基准完成叶片的加工。
Claims (10)
1.一种发动机空心可调导叶加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)、采用棒料锻造加工成带有加工余量的方钢毛坯；
步骤2)、将方钢毛坯进行铣削加工六个平面，并在铣削加工后的方钢毛坯上开设定位孔；
步骤3)、在铣削加工后的方钢毛坯单面铣削叶型中分面和内腔；
步骤4)、将两个铣削叶型中分面和内腔后的方钢毛坯开设内腔一面对齐通过定位销定位后焊接得到发动机空心可调导叶初坯；
步骤5)、对发动机空心可调导叶初坯进行机加工得到发动机空心可调导叶。
2.根据权利要求1所述的一种发动机空心可调导叶加工方法，其特征在于，方钢毛坯在长度和宽度方向上的加工余量为15-25mm。
3.根据权利要求1所述的一种发动机空心可调导叶加工方法，其特征在于，方钢毛坯在厚度方向上的加工余量为15-20mm。
4.根据权利要求1所述的一种发动机空心可调导叶加工方法，其特征在于，将两个铣削加工后的方钢毛坯内腔加工面对齐固定后开设定位孔。
5.根据权利要求1所述的一种发动机空心可调导叶加工方法，其特征在于，在方钢毛坯上加工的内腔深度为待加工成型发动机空心可调导叶空腔厚度的一半。
6.根据权利要求1所述的一种发动机空心可调导叶加工方法，其特征在于，将铣削后的两个方钢毛坯以叶型中分面合在一起，用定位销插入定位孔定位后通过夹具夹持，通过扩散焊得到发动机空心可调导叶初坯。
7.根据权利要求1所述的一种发动机空心可调导叶加工方法，其特征在于，对发动机空心可调导叶初坯依次进行铣叶身基准、打顶尖孔、加工叶身型面、车轴颈和铣叶型安装扁，最后通过线切割叶身基准完成叶片的加工。
8.根据权利要求7所述的一种发动机空心可调导叶加工方法，其特征在于，采用线切割机线切割发动机空心可调导叶初坯进排气边和叶身余量，然后在铣床上加工叶身基准完成叶身基准铣加工。
9.根据权利要求8所述的一种发动机空心可调导叶加工方法，其特征在于，在线切割后的发动机空心可调导叶初坯两端的工艺凸台上打顶尖孔。
10.根据权利要求9所述的一种发动机空心可调导叶加工方法，其特征在于，以两端线切割后的工艺凸台定位夹紧进行叶身型面铣削，然后采用两顶尖顶紧加工叶身两端安装板和轴颈，最后以叶身基准定角向，夹紧两端轴颈后加工轴颈安装扁，最终线切割叶身基准完成叶片的加工。
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