CN112872273B - 一种精锻叶片模具型线补偿方法 - Google Patents

一种精锻叶片模具型线补偿方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种精锻叶片模具型线补偿方法，通过以待补偿精锻叶片模具型线的中点为坐标零点，建立补偿坐标轴；以补偿值对待补偿精锻模具的理论型线的Y轴值进行补偿得到理论型线的补偿型线Y轴坐标值，根据补偿后的理论型线的Y轴坐标值进行精锻叶片的模具设计，即可完成精锻叶片模具型线补偿，采用非线性补偿值，不仅适用于前缘线和后缘线相对叠合点O对称的情况，也适用于前缘线和后缘线相对叠合点O非对称的情况，根据本发明的方法得到的补偿型线完成加工的模具，不需要钳修，锻造的叶片符合实际需求，调模时间大幅缩短，实现了当班次装模，大大提高了加工效率。

Description

一种精锻叶片模具型线补偿方法
技术领域
本发明属于发动机叶片精锻模具技术，具体涉及一种精锻叶片模具型线补偿方法。
背景技术
为了解决锻造过程中金属材料的弹塑性变形因素及热处理过程中残余应力释放造成的叶片实际型面偏离理论型面问题，目前，发动机精锻叶片模具设计时，对模具型线均进行补偿处理。
现有方法专利号CN103244195公开了《一种精锻叶片厚度塑性变形补偿方法》。该专利涉及的模具型线补偿原理如图6所示，叠合点O两侧的叶片横截面长度对称，即从O点到前缘线的距离Xq与从O到后缘线的距离|Xh|相等，O点处补偿值为零，坐标Xq和Xh处补偿值最大，为ΔPmax，从O点到Xq点和Xh点的补偿值按线性增加，即任一坐标点Xi与其补偿值ΔPi之间的函数关系为：
Figure BDA0002980665770000011
而在实际生产过程中，多数叶片叠合点O两侧的叶片横截面长度非对称，Xq≠|Xh|，根据线性关系确定的模具型线各点补偿值与实际需要差异大，模具仍需多次钳修，才能达到使用要求，锻造调模时间长，平均需2个班次；适用范围窄，仅适用于叠合点O两侧的叶片横截面长度对称的情况，大大降低了叶片精锻模具的精度，从而降低了生产效率。
发明内容
本发明的目的在于提供一种精锻叶片模具型线补偿方法，以克服现有技术的不足。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种精锻叶片模具型线补偿方法，包括以下步骤：
S1，以待补偿精锻叶片模具型线的中点为坐标零点，建立补偿坐标轴；
S2，以补偿值ΔPi对待补偿精锻模具的理论型线的Y轴值进行补偿得到理论型线的补偿型线Y轴坐标值，根据补偿后的理论型线的Y轴坐标值进行精锻叶片的模具设计，即可完成精锻叶片模具型线补偿；
Figure BDA0002980665770000021
式中，Xi为精锻叶片在x轴上i点的坐标值，Xq为前缘点x轴坐标值，ΔPmax为最大补偿值，Xh为后缘点x轴坐标值。
进一步的，待补偿精锻叶片模具型线的中点为待补偿精锻叶片模具的叠合点。
进一步的，以补偿方向截面值不变为X轴，以待补偿截面值为Y轴建立补偿坐标轴，对待补偿精锻叶片模具型线的Y轴方向进行补偿。
进一步的，对精锻叶片模具的叶背理论型线L1进行补偿得到叶背补偿型线S1。
进一步的，对精锻叶片模具的叶盆理论型线L2进行补偿得到叶盆补偿型线S2。
进一步的，前缘点Xq处叶背补偿型线S1的最大补偿值为0.15mm～0.2mm。
进一步的，后缘点Xh处叶背补偿型线S1的最大补偿值为0.15mm～0.2mm。
进一步的，前缘点Xq处叶盆补偿型线S2的最大补偿值为0.15mm～0.2mm。
进一步的，后缘点Xh处叶盆补偿型线S2的最大补偿值为0.15mm～0.2mm。
进一步的，若Y轴补偿点位于原Y轴坐标点下方，则补偿值ΔPi为负值。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明一种精锻叶片模具型线补偿方法，通过以待补偿精锻叶片模具型线的中点为坐标零点，建立补偿坐标轴；以补偿值对待补偿精锻模具的理论型线的Y轴值进行补偿得到理论型线的补偿型线Y轴坐标值，根据补偿后的理论型线的Y轴坐标值进行精锻叶片的模具设计，即可完成精锻叶片模具型线补偿，采用非线性补偿值，不仅适用于前缘线和后缘线相对叠合点O对称的情况，也适用于前缘线和后缘线相对叠合点O非对称的情况，根据本发明的方法得到的补偿型线完成加工的模具，不需要钳修，锻造的叶片符合实际需求，调模时间大幅缩短，实现了当班次装模，大大提高了加工效率。
附图说明
图1为本发明实施例中补偿值数学模型示意图。
图2为本发明实施例中补偿原理示意图。
图3为本发明实施例1补偿示意图。
图4为本发明实施例2补偿示意图。
图5为本发明实施例3补偿示意图。
图6为现有模具型线补偿原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
一种精锻叶片模具型线补偿方法，包括以下步骤：
S1，以待补偿精锻叶片模具型线的中点为补偿零点，建立补偿坐标轴，中点为补偿坐标轴中心；
待补偿精锻叶片模具型线的中点为待补偿精锻叶片模具的叠合点，叠合点到待补偿精锻叶片模具的前缘线的距离Xq与叠合点到待补偿精锻叶片模具后缘线的距离|Xh|相等。
具体的，以补偿方向截面值不变为X轴，以待补偿截面值为Y轴建立补偿坐标轴，对待补偿精锻叶片模具型线的Y轴方向进行补偿。
S2，以补偿值ΔPi对待补偿精锻模具的理论型线的Y轴值进行补偿得到理论型线的补偿型线Y轴坐标值，根据补偿后的理论型线的Y轴坐标值进行精锻叶片的模具设计，即可完成精锻叶片模具型线补偿；
Figure BDA0002980665770000041
式中，Xq为前缘点x轴坐标值，ΔPmax为最大补偿值，Xh为后缘点x轴坐标值。
如图1所示，根据建立的补偿坐标轴，任意一坐标点Xi与其补偿值ΔPi之间的函数关系为：ΔPi＝a·Xi2+b·Xi+c，待补偿精锻叶片模具型线的中点X0处补偿值为零，从中点X0处开始分别至前缘点Xq、后缘点Xh，补偿值按ΔPi＝a·Xi2+b·Xi+c的关系逐渐递增；
已知前缘点Xq坐标为(Xq，ΔPmax)，后缘点Xh坐标为(Xh，ΔPmax)，前缘与后缘中点X0坐标为
Figure BDA0002980665770000042
将以上三点的坐标分别代入ΔP＝a·X2+b·X+c，可得出
Figure BDA0002980665770000051
因此，模具理论型线上任意一坐标点X与其补偿值ΔP之间的函数关系为：
Figure BDA0002980665770000052
具体的，精锻叶片模具的理论型线包括叶背理论型线L1和叶盆理论型线L2，对精锻叶片模具的叶背理论型线L1进行补偿得到叶背补偿型线S1，对精锻叶片模具的叶盆理论型线L2进行补偿得到叶盆补偿型线S2。
叶背理论型线L1上任意一点坐标为(Xbi,Ybi)，叶盆理论型线L2上任意一点坐标为(Xpi,Ypi)，叶背补偿型线S1上任意一点坐标为(Xbi,Ybi′)，叶盆补偿型线S2上任意一点坐标为(Xpi,Ypi′)，前缘点Xq处和后缘点Xh处补偿值最大为ΔPmax。
叶背理论型线L1上每个点的补偿值ΔPbi:
根据补偿算法
Figure BDA0002980665770000053
求出叶背理论型线L1上每个点的补偿值ΔPbi；
根据叶背理论型线L1上每个点的补偿值ΔPbi，得到叶背补偿型线S1上每个点的纵坐标Ybi′：
Ybi′＝Ybi+ΔPbi，Y轴上Ybi′位于Ybi的上方，若需要补偿后的Y轴点Ybi′位于Ybi的下方，则Y轴上Ybi′＝Ybi-ΔPbi；
叶盆理论型线L2上每个点的补偿值ΔPpi:
根据补偿算法
Figure BDA0002980665770000054
求出叶盆理论型线L2上每个点的补偿值ΔPi；
根据叶盆补偿型线S2上每个点的纵坐标Ypi′：
Ypi′＝Ypi-ΔPpi，Ypi′位于Ypi的下方，若需要Ypi′位于Ypi的下方，则Ypi′＝Ypi+ΔPpi；
根据得到的叶背补偿型线S1的Y轴坐标值和叶盆补偿型线S2的Y轴坐标值生成叶背补偿型线S1和叶盆补偿型线S2，根据补偿后得到的叶背补偿型线S1和叶盆补偿型线S2实现精锻叶片模具的加工，根据本发明的方法得到的补偿型线完成加工的模具，不需要钳修，锻造的叶片符合实际需求，调模时间大幅缩短，实现了当班次装模，当班次生产，本发明的补偿方法不仅适用于前缘线和后缘线相对叠合点O对称的情况，也适用于前缘线和后缘线相对叠合点O非对称的情况。前缘点Xq处叶背补偿型线S1的最大补偿值为0.15mm～0.2mm，前缘点Xq处叶盆补偿型线S2的最大补偿值为0.15mm～0.2mm，后缘点Xh处叶背补偿型线S1的最大补偿值为0.15mm～0.2mm，后缘点Xh处叶盆补偿型线S2的最大补偿值为0.15mm～0.2mm。
实施例1：
模具的理论型线分为叶背理论型线L1和叶盆理论型线L2，叶背理论型线L1上任意一点坐标为(Xbi,Ybi)，叶盆理论型线L2上任意一点坐标为(Xpi,Ypi)，叶背补偿型线S1上任意一点坐标为(Xbi,Ybi′)，叶盆补偿型线S2上任意一点坐标为(Xpi,Ypi′)，前缘点Xq处和后缘点Xh处，叶背补偿型线S1和叶盆补偿型线S2的补偿值最大，均为0.20mm。
补偿的步骤如下：
1)计算叶背理论型线L1上每个点的补偿值ΔPbi:
根据补偿算法
Figure BDA0002980665770000061
求出叶背理论型线L1上每个点的补偿值ΔPbi；
2)计算叶背补偿型线S1上每个点的纵坐标Ybi′：
Ybi′＝Ybi+ΔPbi，Ybi′位于Ybi的上方，若需要Ybi′位于Ybi的下方，则Ybi′＝Ybi-ΔPbi；
3)计算叶盆理论型线L2上每个点的补偿值ΔPpi:
根据补偿算法
Figure BDA0002980665770000071
求出叶盆理论型线L2上每个点的补偿值ΔPpi；
4)计算叶盆补偿型线S2上每个点的纵坐标Ypi′：
Ypi′＝Ypi-ΔPpi，Ypi′位于Ypi的下方，若需要Ypi′位于Ypi的下方，则Ypi′＝Ypi+ΔPpi；
5)生成叶背补偿型线S1和叶盆补偿型线S2：
将获取的叶背补偿型线S1和叶盆补偿型线S2Y轴补偿后的坐标点导入绘图软件，得到叶背补偿型线S1叶盆补偿型线S2；补偿示意图见图3，数据见表1；
6)设计模具：
用得到的叶背补偿型线S1和叶盆补偿型线S2加工精锻叶片的模具。
表1为实施例1中补偿型线数据表
Figure BDA0002980665770000072
Figure BDA0002980665770000081
实施例2：
模具的理论型线分为叶背理论型线L1和叶盆理论型线L2，精锻叶片模具的补偿型线分为叶背补偿型线S1和叶盆补偿型线S2，叶背理论型线L1上任意一点坐标为(Xbi,Ybi)，叶盆理论型线L2上任意一点坐标为(Xpi,Ypi)，叶背补偿型线S1上任意一点坐标为(Xbi,Ybi′)，叶盆补偿型线S2上任意一点坐标为(Xpi,Ypi′)，前缘点Xq处和后缘点Xh处，叶背补偿型线S1的最大补偿值为0.2mm，叶盆补偿型线S2的补偿值最大，均为0.10mm。
补偿的步骤如下：
1)计算叶背理论型线L1上每个点的补偿值ΔPbi:
根据补偿算法
Figure BDA0002980665770000082
求出叶背理论型线L1上每个点的补偿值ΔPbi；
2)计算叶背补偿型线S1上每个点的纵坐标Ybi′：
Ybi′＝Ybi+ΔPbi，Ybi′位于Ybi的上方，若需要Ybi′位于Ybi的下方，则Ybi′＝Ybi-ΔPbi；
3)计算叶盆理论型线L2上每个点的补偿值ΔPpi:
根据补偿算法
Figure BDA0002980665770000091
求出叶盆理论型线L2上每个点的补偿值ΔPpi；
4)计算叶盆补偿型线S2上每个点的纵坐标Ypi′：
Ypi′＝Ypi-ΔPpi，Ypi′位于Ypi的下方，若需要Ypi′位于Ypi的下方，则Ypi′＝Ypi+ΔPpi；
5)生成叶背补偿型线S1和叶盆补偿型线S2：
将获取的叶背补偿型线S1和叶盆补偿型线S2Y轴补偿后的坐标点导入绘图软件，得到叶背补偿型线S1叶盆补偿型线S2；补偿示意图见图4，数据见表2；
6)设计模具：
用得到的叶背补偿型线S1和叶盆补偿型线S2加工精锻叶片的模具。
表2为实施例2中补偿型线数据表
Figure BDA0002980665770000092
实施例3：
模具的理论型线分为叶背理论型线L1和叶盆理论型线L2，精锻叶片模具的补偿型线分为叶背补偿型线S1和叶盆补偿型线S2，叶背理论型线L1上任意一点坐标为(Xbi,Ybi)，叶盆理论型线L2上任意一点坐标为(Xpi,Ypi)，叶背补偿型线S1上任意一点坐标为(Xbi,Ybi′)，叶盆补偿型线S2上任意一点坐标为(Xpi,Ypi′)，前缘点Xq处叶背补偿型线S1的最大补偿值为0.18mm，前缘点Xq处叶盆补偿型线S2的最大补偿值为0.10mm，后缘点Xh处处叶背补偿型线S1的最大补偿值为0.20mm，后缘点Xh处处叶盆补偿型线S2的最大补偿值为0.15mm。
补偿的步骤如下：
1)计算叶背理论型线L1上每个点的补偿值ΔPbi:
根据补偿算法
Figure BDA0002980665770000101
求出叶背理论型线L1上每个点的补偿值ΔPbi；
2)计算叶背补偿型线S1上每个点的纵坐标Ybi′：
Ybi′＝Ybi+ΔPbi，Ybi′位于Ybi的上方，若需要Ybi′位于Ybi的下方，则Ybi′＝Ybi-ΔPbi；
3)计算叶盆理论型线L2上每个点的补偿值ΔPpi:
根据补偿算法
Figure BDA0002980665770000102
求出叶盆理论型线L2上每个点的补偿值ΔPpi；
4)计算叶盆补偿型线S2上每个点的纵坐标Ypi′：
Ypi′＝Ypi-ΔPpi，Ypi′位于Ypi的下方，若需要Ypi′位于Ypi的下方，则Ypi′＝Ypi+ΔPpi；
5)生成叶背补偿型线S1和叶盆补偿型线S2：
将获取的叶背补偿型线S1和叶盆补偿型线S2Y轴补偿后的坐标点导入绘图软件，得到叶背补偿型线S1叶盆补偿型线S2；补偿示意图见图5，数据见表3；
6)设计模具：
用得到的叶背补偿型线S1和叶盆补偿型线S2加工精锻叶片的模具。
表3为实施例3中补偿型线数据表
Figure BDA0002980665770000111
如图3至图5所示，根据不同精锻模具前缘点和后缘点的最大补偿值，采用本方法能够快速精确的实现精锻模具补偿型线的确认，补偿后的型线确定的加工模具能够满足需求，不需要钳修，调模时间大幅缩短，实现了当班次装模，当班次生产，适用于前缘线和后缘线相对叠合点O非对称的情况，大大提高了加工效率。

Claims (8)

1.一种精锻叶片模具型线补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，以待补偿精锻叶片模具型线的中点为坐标零点，建立补偿坐标轴；待补偿精锻叶片模具型线的中点为待补偿精锻叶片模具的叠合点；
S2，以补偿值ΔPi对待补偿精锻模具的理论型线的Y轴值进行补偿得到理论型线的补偿型线Y轴坐标值，根据理论型线的补偿型线Y轴坐标值进行精锻叶片的模具设计，即可完成精锻叶片模具型线补偿；
Figure FDA0003615041740000011
式中，Xi为精锻叶片在x轴上i点的坐标值，Xq为前缘点x轴坐标值，ΔPmax为最大补偿值，Xh为后缘点x轴坐标值；
以补偿方向截面值不变为X轴，以待补偿截面值为Y轴建立补偿坐标轴，对待补偿精锻叶片模具型线的Y轴方向进行补偿。
2.根据权利要求1所述的一种精锻叶片模具型线补偿方法，其特征在于，对精锻叶片模具的叶背理论型线L1进行补偿得到叶背补偿型线S1。
3.根据权利要求1所述的一种精锻叶片模具型线补偿方法，其特征在于，对精锻叶片模具的叶盆理论型线L2进行补偿得到叶盆补偿型线S2。
4.根据权利要求2所述的一种精锻叶片模具型线补偿方法，其特征在于，前缘点Xq处叶背补偿型线S1的最大补偿值为0.15mm～0.2mm。
5.根据权利要求2所述的一种精锻叶片模具型线补偿方法，其特征在于，后缘点Xh处叶背补偿型线S1的最大补偿值为0.15mm～0.2mm。
6.根据权利要求4所述的一种精锻叶片模具型线补偿方法，其特征在于，前缘点Xq处叶盆补偿型线S2的最大补偿值为0.15mm～0.2mm。
7.根据权利要求4所述的一种精锻叶片模具型线补偿方法，其特征在于，后缘点Xh处叶盆补偿型线S2的最大补偿值为0.15mm～0.2mm。
8.根据权利要求1所述的一种精锻叶片模具型线补偿方法，其特征在于，若Y轴补偿点位于原Y轴坐标点下方，则补偿值ΔPi为负值。
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