CN113369831A - 一种航空发动机叶片的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航空发动机叶片的加工工艺，属于航空发动机叶片加工制造领域，采用标准化的加工基准，消除传统叶片加工需专用夹具的问题；三坐标检测叶片尺寸时采用标准化的加工基准进行定位，同时增加坐标系校正步骤，消除三坐标检测需专用定位测具的问题；不再将加工基准作为检测基准，可消除装夹误差、夹具误差、基准转换误差产生的尺寸偏差。采用本发明提供的工艺方法进行叶片的铣削加工，可以很好的解决传统铣削加工方式的不足之处，简化工艺路线，抛弃传统精加工需专用夹具、专用测具以及高精度定位基准的加工方式，采用粗基准即可进行精加工，在降低叶片加工成本和加工难度的前提下，提高叶片的加工精度。
Description
技术领域
本发明属于航空发动机叶片加工制造领域，涉及一种航空发动机叶片的加工工艺。
背景技术
航空发动机叶片属于复杂曲面类零件，结构特征多，尺寸精度要求高，加工工艺复杂多变。在传统的加工方式中，叶片的加工需采用专用夹具、专用测具，费用高且不利于存放、管理；叶片的精加工需精度很高的精加工基准，加工难度高，尺寸精度难以保证；叶片精加工时，叶身型面刚性差，加工易变形；若叶片的复杂结构较多，则需经过多次的基准转换，由此带来的基准转换误差、装夹误差累计，会对叶片加工精度有很大的影响。
发明内容
为了克服上述现有技术中，现有的航空发动机叶片加工方法由于需要经过多次基准转换导致叶片加工精度低的缺点，本发明的目的在于提供一种航空发动机叶片的加工工艺。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种航空发动机叶片的加工工艺，包括如下步骤：
步骤1)在叶片的毛料两端利用铣削加工获得标准化的加工基准；
步骤2)以步骤1)的加工基准进行定位，依次利用粗铣加工方法和精铣加工方法加工出叶片的所有部位；
步骤3)以步骤2)精铣加工后的加工表面为定位基准，去除叶片两端的标准化基准，同时将叶片上缘板、叶片下缘板精铣到位；
步骤4)依次对步骤3)处理后的叶片进行抛光、检验和表面处理，得到航空发动机叶片。
优选地，步骤1)所述的加工基准的公差为-0.20～+0.20mm。
优选地，步骤1)中铣削加工前要对叶片的毛料进行锻造，锻造时在毛料的两端为铣削标准化加工留下1mm余量。
优选地，步骤2)中所述粗铣加工方法具体是采用无变形装夹定位方式，打表装夹叶片，加工出叶片的所有部位；
粗铣加工过程是对叶片毛料的两端基准干涉区域以外的区域进行加工。
优选地，精铣加工方法是采用无变形装夹定位方式，打表装夹叶片。
进一步优选地，精铣加工的打表装夹过程中，表针波动为-0.02～+0.02mm。
优选地，步骤4)所述的抛光具体是对叶片表面进行抛光，抛光标准为叶片表面的粗糙度为Ra0.4。
优选地，步骤4)所述的叶片检验是对叶片型面、叶片上缘板、叶片下缘板尺寸进行检测。
优选地，步骤4)所述的表面处理是通过铬酸阳极化法对叶片表面进行处理。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种航空发动机叶片的加工工艺，采用标准化的加工基准，消除传统叶片加工需专用夹具的问题；三坐标检测叶片尺寸时采用标准化的加工基准进行定位，同时增加坐标系校正步骤，消除三坐标检测需专用定位测具的问题；不再将加工基准作为检测基准，可消除装夹误差、夹具误差、基准转换误差产生的尺寸偏差；采用打表、无变形的装夹方式，可消除装夹变形，同时加工基准的误差不再对加工尺寸产生影响，故不再对加工基准的精度和一致性进行高精度的要求。
本发明工艺改变了传统的叶片铣削加工工艺，解决了叶片传统加工工艺需专用夹具、专用测具的劣势，降低了精加工对基准过高的精度要求，增强了叶片装夹稳定性，减少了基准转换。采用本发明提供的工艺方法进行叶片的铣削加工，可以很好的解决传统铣削加工方式的不足之处，简化工艺路线，抛弃传统精加工需专用夹具、专用测具以及高精度定位基准的加工方式，采用粗基准即可进行精加工，在降低叶片加工成本和加工难度的前提下，提高叶片的加工精度。
附图说明
图1为本发明叶片毛料示意图；
图2为本发明叶片标准化基准示意图；
图3为本发明叶片标准化基准示意图，其中，(a)为A向旋转后的叶片标准化基准示意图，(b)为B向旋转后的叶片标准化基准示意图；
图4为叶片精加工完成后状态示意图。
其中：1-毛料状态下的上缘板；2-毛料状态下的下缘板；3-毛料状态下的型面；4-上缘板的标准化基准；5-下缘板的标准化基准；6-A向旋转标准化基准；7-B向旋转标准化基准；8-精加工后的叶片。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
实施例1
一种航空发动机叶片的加工工艺，包括如下步骤：
步骤1)在叶片的毛料两端利用铣削加工获得标准化的加工基准；
步骤2)以步骤1)的加工基准进行定位，依次利用粗铣加工方法和精铣加工方法加工出叶片的所有部位；
步骤3)以步骤2)精铣加工后的叶片精铣加工表面为定位基准，去除叶片两端的标准化基准，同时将叶片上缘板、叶片下缘板精铣到位；
步骤4)依次对步骤3)处理后的叶片进行抛光、检验和表面处理，得到航空发动机叶片。
实施例2
一种航空发动机叶片的铣削加工工艺方法，包括：
a、标准化的加工、检测基准：叶片毛料两端铣削加工出标准化的加工基准，如图2所示。多件号叶片铣削的加工基准一致，则可用一套通用夹具即可加工多件号叶片。检测时，以该通用夹具进行定位，并对坐标系进行校正，则不再需要专用检测夹具。
b、精铣叶片时低精度要求的定位基准：精加工时，可采用粗加工时的加工基准进行定位，基准精度可设置在较大范围内。
c、无变形装夹定位方式：一端标准化加工基准用通用夹具直接装夹定位，另一端用四个自由度的虎钳夹具打表依次定位，实现无变形装夹，利用过定位增强装夹稳定性。
d、消除基准转换、装夹误差：一次定位、精加工出几乎所有部位的尺寸(两端基准干涉区域除外)，如图3所示。同时加工、检测的基准都不是定位基准，故精加工不存在基准转换、装夹误差。
实施例3
a、标准化的加工、检测基准：叶片两端铣削四方定位基准，如图2所示，以此基准定位加工出叶片的所有部位(两端基准干涉区域除外)。将此基准尺寸进行标准化，则相似结构、多件号叶片不再需专用夹具。检测时，以该通用夹具进行定位，并对坐标系进行校正，则不再需要专用检测夹具。b、精铣叶片时低精度要求的定位基准：扭转叶片传统精加工需精基准的劣势。所有部位的加工、检测均是依据理论坐标原点进行的，将理论模型与实际加工、检测紧密结合，叶片的加工尺寸不再与夹具精度、定位面精度、装夹精度有直接关系，消除叶片精加工过程中的夹具误差、基准误差、装夹误差。因此可将定位基准的公差范围可以设置在较大范围内，即以粗基准来进行精加工。c、无变形装夹定位方式：一端通用夹具装夹，底面、盆侧面、进气边端面直接装夹定位。另一端由有四个自由度的虎钳夹具定位，先在盆背侧选一位置用表块打点定位，装夹时，要求表针值不能波动，依次压紧盆背侧定位块。再在进排气边侧选一位置用表块打点定位，装夹时，要求表针值不能波动，依次压紧进排气边侧定位块，如此保证叶片装夹无变形。同时，此处利用过定位增强装夹稳定性。d、消除基准转换、装夹误差：一次定位、精加工出几乎所有部位的尺寸(两端基准干涉区域除外)，如图3所示。其可减少工序间基准转换次数，可消除大部分装夹误差、基准转换误差。精加工完成后，零件表面尺寸特征均为高精度数控加工一次成型的特征，既能用于后续部位加工时的装夹定位，又可用于本工序检测时基准找正，不但为后续工序提供了高精度、高一致性的加工基准，也为本工序消除了工艺基准的转换误差。
实施例4
以某机某级风扇叶片为例进行说明，其加工步骤为：
(1)毛料：锻造毛料时，在毛料两端为铣削标准化加工基准留下余量，如图1所示，包括毛料状态下的上缘板1、毛料状态下的下缘板2和料状态下的型面3。
(2)铣削标准化基准：在叶片毛料两端处铣削加工出标准化的加工基准，加工基准公差设置为±0.20mm，如图2所示。分别包括上缘板的标准化基准4和下缘板的标准化基准5。对其进行旋转，A向旋转标准化基准6如图3(a)所示，B向旋转标准化基准7如图3(b)所示。
(3)粗铣叶片：以标准化的基准定位，采用无变形装夹定位方式，打表装夹叶片，粗铣加工出叶片的所有部位(两端基准干涉区域除外)。实际加工时，并不需要每件叶片均打表定位，因叶片是同批次连续铣削加工，具有一定的尺寸一致性，将虎钳两个定位面固定，每天打表装夹调整一次虎钳这两个定位面即可。
(4)精铣叶片：以标准化的基准定位，精铣加工出叶片的所有部位(两端基准干涉区域除外)，加工后的叶片8的结构如图4所示。实际装夹定位与粗铣时装夹定位方法相同。因叶片各尺寸有公差范围存在，故实际打表装夹时，并不需要表针一点波动都没有，根据该叶片的尺寸公差范围，实际装夹时，允许表针波动±0.02mm，此时装夹难度进一步降低，也保证了叶片的加工精度。
(5)去除两端标准化基准：以精铣叶片时形成的高精度、高一致性的加工表面为定位基准，去除两端标准化基准。同时将叶片此处结构精铣到位。这是该加工工艺中，唯一存在装夹误差、基准转换误差的地方。但是因精铣时，叶片加工的高精度、高一致性，此处的误差可控制在微小范围内。
(6)叶片抛光：抛光叶片型面，保证表面粗糙度要求。
(7)叶片检验：交由检验进行尺寸检测。
(8)表面处理：对叶片表面进行特种工艺处理。
(9)入库：零件包装、入库。
需要说明的是，上述实施例所述的表面处理实际是利用铬酸阳极化法处理，铬酸浓度为50～60g/L，温度为30～40℃，阳极氧化时间视情况而定。
综上所述，采用本发明提供的工艺方法进行叶片的铣削加工，叶片的精加工则不再需要专用工装、不再需要高精度的加工基准、定位装夹无变形、不再存在基准转换、装夹误差，工艺加工路线精简，加工质量及加工效率同时提高。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种航空发动机叶片的加工工艺，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1)在叶片的毛料两端利用铣削加工获得标准化的加工基准；
步骤2)以步骤1)的加工基准进行定位，依次利用粗铣加工方法和精铣加工方法加工出叶片的所有部位；
步骤3)以步骤2)精铣加工后的加工表面为定位基准，去除叶片两端的标准化基准，同时将叶片上缘板、叶片下缘板精铣到位；
步骤4)依次对步骤3)处理后的叶片进行抛光、检验和表面处理，得到航空发动机叶片。
2.根据权利要求1所述的航空发动机叶片的加工工艺，其特征在于，步骤1)所述的加工基准的公差为-0.20～+0.20mm。
3.根据权利要求1所述的航空发动机叶片的加工工艺，其特征在于，步骤1)中铣削加工前要对叶片的毛料进行锻造，锻造时在毛料的两端为铣削标准化加工留下尺寸为1mm的余量。
4.根据权利要求1所述的航空发动机叶片的加工工艺，其特征在于，步骤2)中所述粗铣加工方法具体是采用无变形装夹定位方式，打表装夹叶片，加工出叶片的所有部位。
5.根据权利要求1所述的航空发动机叶片的加工工艺，其特征在于，步骤2)中所述精铣加工和精铣加工均是对叶片毛料的两端基准干涉区域以外的区域进行加工。
6.根据权利要求1所述的航空发动机叶片的加工工艺，其特征在于，精铣加工方法是采用无变形装夹定位方式，打表装夹叶片。
7.根据权利要求6所述的航空发动机叶片的加工工艺，其特征在于，精铣加工的打表装夹过程中，表针波动为-0.02～+0.02mm。
8.根据权利要求1所述的航空发动机叶片的加工工艺，其特征在于，步骤4)所述的抛光具体是对叶片表面进行抛光，抛光标准为叶片表面的粗糙度为Ra0.4。
9.根据权利要求1所述的航空发动机叶片的加工工艺，其特征在于，步骤4)所述的叶片检验是对叶片型面、叶片上缘板、叶片下缘板尺寸进行检测。
10.根据权利要求1所述的航空发动机叶片的加工工艺，其特征在于，步骤4)所述的表面处理是通过铬酸阳极化法对叶片表面进行处理。
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