CN113977209B - 一种基于硬装夹的航发叶片加工工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于硬装夹的航发叶片加工工艺，属于航空发动机零部件加工领域。首先铣削加工出定位基准，之后基于定位基准进行粗加工，热处理后再对上缘板、叶身及下缘板进行精加工，之后线切割去除工艺凸台及机加余量，最后对上下缘板两端面进行精加工。该工艺方法通过硬装夹工艺设计，相比于浇筑工艺减少了基准转换次数，减少了工序数量，保证了叶片的加工质量，同时提高了叶片的加工效率，缩短了加工周期。加工工艺简单，加工步骤少，加工周期短，加工效率高；产品不受限于毛料状态，最终质量仅与加工过程相关。

Description

一种基于硬装夹的航发叶片加工工艺
技术领域
本发明属于航空发动机零部件加工领域，涉及一种基于硬装夹的航发叶片加工工艺。
背景技术
某型发动机静子叶片结构参见图1，叶片由上缘板，下缘板及叶身型面构成。目前，加工该类型静子叶片的主要工艺有两种。一种为采用精锻毛坯，先进行进、排气边加工，再使用进气边及叶身作基准定位，进行方箱浇注，以浇注方箱为基准进行安装板其余尺寸加工。另一种为采用模锻毛坯，先进行工艺凸台加工，再使用工艺凸台定位加工叶型及缘板，再以缘板四周定位进行缘板两端面加工。以上两种方法对锻造技术要求较高，无法适应快速研发的需求。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中，航空发动机叶片加工工艺对锻造技术要求较高，无法适应快速研发需求的缺点，提供一种基于硬装夹的航发叶片加工工艺。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种基于硬装夹的航发叶片加工工艺，航发叶片包括叶身、叶根和内流道面，叶身沿轴向设有进气边和排气边，叶身的两端设有上缘板和下缘板，包括以下步骤：
步骤1)将毛料装夹在数控铣床上，在毛料两端铣削加工出定位基准；
步骤2)对叶身、内流道面、上缘板和下缘板进行粗加工；
步骤3)对步骤2)加工完成后的叶片进行热处理；
步骤4)对上缘板四周进行精加工，之后对叶身、下缘板及内流道面进行精加工；
步骤5)去除工艺凸台及机加余量，之后分别对上缘板和下缘板的两端面进行精加工。
优选地，步骤3)中，热处理的条件为：温度590～610℃，时间225～255min。
优选地，步骤4)中对上缘板四周进行精加工具体包括：
采用硬装夹对叶身及内流道面进行定位，对上缘板四周及叶根侧工艺凸台的四周进行精加工，同时，在叶根侧工艺凸台上加工出顶尖孔。
优选地，步骤4)中，对叶身、下缘板及内流道面进行精加工具体为：
采用精加工后的上缘板的四周面及顶尖孔进行定位，以顶尖孔一侧的工艺凸台作为辅助支撑，在五坐标加工中心上进行叶型及缘板内流道面精加工。
优选地，步骤5)中，去除工艺凸台及机加余量是利用线切割技术进行的。
优选地，步骤5)中的线切割技术具体为：
对上缘板和下缘板的工艺凸台四周定位，利用线切割机去除上缘板和下缘板的两端面工艺凸台及机加余量。
优选地，步骤5)中，对上缘板和下缘板的两端面进行精加工时，以步骤4)中精加工后的叶身及内流道面进行定位。
优选地，顶尖孔设有一个，且位于叶根侧工艺凸台的中心。
优选地，顶尖孔为A2.5型。
优选地，步骤1)中使用的毛料为方钢毛料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种基于硬装夹的航发叶片加工工艺，首先铣削加工出定位基准，之后基于定位基准进行粗加工，热处理后再对上缘板、叶身及下缘板进行精加工，之后线切割去除工艺凸台及机加余量，最后对上下缘板两端面进行精加工。该工艺方法通过硬装夹工艺设计，相比于浇筑工艺减少了基准转换次数，减少了工序数量，保证了叶片的加工质量，同时提高了叶片的加工效率，缩短了加工周期。加工工艺简单，加工步骤少，加工周期短，加工效率高；产品不受限于毛料状态，最终质量仅与加工过程相关。
附图说明
图1是本发明应用的某型发动机静子叶片结构示意图；
图2是本发明应用的某型发动机静子叶片方钢毛料示意图；
图3是本发明应用的某型发动机静子叶片步骤4示意图；
图4是本发明应用的某型发动机静子叶片步骤7示意图。
其中，1-叶身；2-进气边；3-上缘板；4-下缘板；5-排气边。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
实施例1
一种基于硬装夹的航发叶片加工工艺，如图1所示，航发叶片包括叶身1、叶根和内流道面，叶身1沿轴向设有进气边2和排气边5，叶身1的两端设有上缘板3和下缘板4，包括以下步骤：
步骤1)将毛料装夹在数控铣床上，在毛料两端铣削加工出定位基准；
步骤2)对叶身1、内流道面、上缘板3和下缘板4进行粗加工；
步骤3)对步骤2)加工完成后的叶片在温度610℃下热处理225min；
步骤4)对上缘板3四周进行精加工，之后对叶身1、下缘板4及内流道面进行精加工；
步骤5)利用线切割技术去除工艺凸台及机加余量，之后分别对上缘板3和下缘板4的两端面进行精加工。
实施例2
一种基于硬装夹的航发叶片加工工艺，如图1所示，航发叶片包括叶身1、叶根和内流道面，叶身1沿轴向设有进气边2和排气边5，叶身1的两端设有上缘板3和下缘板4，包括以下步骤：
步骤1)将毛料装夹在数控铣床上，在毛料两端铣削加工出定位基准；
步骤2)对叶身1、内流道面、上缘板3和下缘板4进行粗加工；
步骤3)对步骤2)加工完成后的叶片在温度590℃下热处理255min；
步骤4)采用硬装夹对叶身(1)及内流道面进行定位，对上缘板(3)四周及叶根侧工艺凸台的四周进行精加工，同时，在叶根侧工艺凸台上加工出顶尖孔。顶尖孔为A2.5型。顶尖孔设有一个，且位于叶根侧工艺凸台的中心。采用精加工后的上缘板(3)的四周面及顶尖孔进行定位，以顶尖孔一侧的工艺凸台作为辅助支撑，在五坐标加工中心上进行叶型及缘板内流道面精加工。
步骤5)利用线切割技术去除工艺凸台及机加余量，之后分别对上缘板3和下缘板4的两端面进行精加工。
实施例3
一种基于硬装夹的航发叶片加工工艺，如图1所示，航发叶片包括叶身1、叶根和内流道面，叶身1沿轴向设有进气边2和排气边5，叶身1的两端设有上缘板3和下缘板4，包括以下步骤：
步骤1)将毛料装夹在数控铣床上，在毛料两端铣削加工出定位基准；
步骤2)对叶身1、内流道面、上缘板3和下缘板4进行粗加工；
步骤3)对步骤2)加工完成后的叶片在温度600℃下热处理240min；
步骤4)采用硬装夹对叶身(1)及内流道面进行定位，对上缘板(3)四周及叶根侧工艺凸台的四周进行精加工，同时，在叶根侧工艺凸台上加工出顶尖孔。顶尖孔为A2.5型。顶尖孔设有一个，且位于叶根侧工艺凸台的中心。采用精加工后的上缘板(3)的四周面及顶尖孔进行定位，以顶尖孔一侧的工艺凸台作为辅助支撑，在五坐标加工中心上进行叶型及缘板内流道面精加工。
步骤5)对上缘板(3)和下缘板(4)的工艺凸台四周定位，利用线切割机去除上缘板(3)和下缘板(4)的两端面工艺凸台及机加余量。对上缘板(3)和下缘板(4)的两端面进行精加工时，以步骤4)中精加工后的叶身(1)及内流道面进行定位。
实施例4
某型发动机静子叶片结构参见图1，该叶片毛坯为方钢，材料为TC4，叶片由上缘板3、叶身1、进气边2、排气边3、下缘板4组成。加工该类型静子叶片的主要步骤为：
1)铣定位基准：将该方钢毛料装夹在数控铣床上，在毛料两端铣削加工出定位基准；
2)粗加工叶身及安装板四周：使用两端定位基准，在四坐标加工中心上，对叶身1、内流道面及上缘板3和下缘板4的四周进行粗加工，即通过步骤1)定位基准加对叶身1及上缘板3和下缘板4的四周进行粗加工；
3)热处理：温度605℃下热处理235min，消除机加应力；
4)精铣上缘板四周及顶尖孔：采用硬装夹工装，使用步骤3)加工出的叶身1及内流道面定位，对上安装板四周及叶根侧工艺凸台四周进行精加工，同时在叶根侧工艺凸台中心加工出顶尖孔，顶尖孔为A2.5型；
5)叶身、下缘板及内流道面精加工：采用精加工后的上缘板四周面及顶尖孔进行定位，顶尖孔侧工艺凸台辅助支撑，在五坐标加工中心上进行叶身1、下缘板4及内流道面精加工；
6)线切割去除工艺凸台及机加余量：以上缘板3和下缘板4工艺凸台四周定位，使用线切割机去除上缘板3和下缘板4的两端面工艺凸台及机加余量。
7)精铣缘板两端面：以步骤5)加工出的叶身型面定位，采用硬装夹工装对上缘板3和下缘板4的两端面进行精加工。之后进行后续常规加工步骤。
综上所述，本发明的加工工艺简单，实施方便，加工周期短，加工效率高，适于大规模推广使用。
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 (8)

1.一种基于硬装夹的航发叶片加工工艺，航发叶片包括叶身(1)、叶根和内流道面，叶身(1)沿轴向设有进气边(2)和排气边(5)，叶身(1)的两端设有上缘板(3)和下缘板(4)，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)将毛料装夹在数控铣床上，在毛料两端铣削加工出定位基准；
步骤2)对叶身(1)、内流道面、上缘板(3)和下缘板(4)进行粗加工；
步骤3)对步骤2)加工完成后的叶片进行热处理；
步骤4)对上缘板(3)四周进行精加工，之后对叶身(1)、下缘板(4)及内流道面进行精加工；
其中，对上缘板(3)四周进行精加工具体包括：采用硬装夹对叶身(1)及内流道面进行定位，对上缘板(3)四周及叶根侧工艺凸台的四周进行精加工，同时，在叶根侧工艺凸台上加工出顶尖孔；
对叶身(1)、下缘板(4)及内流道面进行精加工具体为：
采用精加工后的上缘板(3)的四周面及顶尖孔进行定位，以顶尖孔一侧的工艺凸台作为辅助支撑，在五坐标加工中心上进行叶型及缘板内流道面精加工；
步骤5)去除工艺凸台及机加余量，之后分别对上缘板(3)和下缘板(4)的两端面进行精加工。
2.根据权利要求1所述的基于硬装夹的航发叶片加工工艺，其特征在于，步骤3)中，热处理的条件为：温度590～610℃，时间225～255min。
3.根据权利要求1所述的基于硬装夹的航发叶片加工工艺，其特征在于，步骤5)中，去除工艺凸台及机加余量是利用线切割技术进行的。
4.根据权利要求1所述的基于硬装夹的航发叶片加工工艺，其特征在于，步骤5)中的线切割技术具体为：
对上缘板(3)和下缘板(4)的工艺凸台四周定位，利用线切割机去除上缘板(3)和下缘板(4)的两端面工艺凸台及机加余量。
5.根据权利要求1所述的基于硬装夹的航发叶片加工工艺，其特征在于，步骤5)中，对上缘板(3)和下缘板(4)的两端面进行精加工时，以步骤4)中精加工后的叶身(1)及内流道面进行定位。
6.根据权利要求1所述的基于硬装夹的航发叶片加工工艺，其特征在于，顶尖孔设有一个，且位于叶根侧工艺凸台的中心。
7.根据权利要求1或6所述的基于硬装夹的航发叶片加工工艺，其特征在于，顶尖孔为A2.5型。
8.根据权利要求1所述的基于硬装夹的航发叶片加工工艺，其特征在于，步骤1)中使用的毛料为方钢毛料。
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