CN114643456B - 一种航空发动机可调导叶轴颈的防变形加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种航空发动机可调导叶轴颈的防变形加工方法，其能有效减小甚至避免在去除低熔点合金后叶身型面回弹造成的影响。其包括以下步骤：步骤1，将叶片装入封包夹具中，使用低熔点合金进行浇注形成封包块，将基准从叶身型面转移到封包块上；步骤2，将封包块安装入加工夹具中，以封包块表面作为基准加工叶片一端轴颈；步骤3，去除封包块上的低熔点合金；步骤4，将加工完成的一端轴颈作为定位基准将叶片装夹到随行夹具中，对叶片进行局部低熔点合金浇注；步骤5，将定位基准转移到随行夹具上，并以随行夹具表面作为装夹定位面装夹到机床上，对另一端轴颈进行加工。

Description

一种航空发动机可调导叶轴颈的防变形加工方法

技术领域

本发明涉及叶片加工技术领域，具体为一种航空发动机可调导叶轴颈的防变形加工方法。

背景技术

如图1所示的一种航空航空发动机可调导叶，其由上至下依次为上轴颈100、叶身101和下轴颈102，上下轴颈的跳动要求严格。目前，加工上下轴颈的主要方法为：采用精锻叶片在铣削进排气边位置，抛修进排气边轮廓后，以尺寸合格的叶身型面作加工基准，来加工上下轴颈，在加工时先使用低熔点合金浇注提升零件加工刚性，零件在低熔点合金浇注过程中会因为零件受热膨胀和低熔点合金的膨胀收缩等因素造成叶型产生弯曲和扭转弹性变形，由于在精车轴颈的时候作为基准的叶型发生了变形，当加工完两端轴颈并去除低熔点合金后，此时由于叶身型面回弹造成加工出来的两端轴颈相对叶型的空间位置发生了偏移，造成加工后的两端轴颈的尺寸和跳动不能满足设计要求。

目前还有的加工方法例如公开号为CN112388260A的一件专利申请公开了一种航空发动机双轴颈整流叶片轴颈的加工方法，其先将叶片安装在随行夹具中，再将随行夹具装入浇铸模具中进行浇注后取出，在进行加工时以随行夹具表面作为加工基准来对上下轴颈进行加工，但是采用该方法在去除低熔点合金后，由于叶身型面回弹，仍会存在两端轴颈不能满足设计要求的问题。

发明内容

针对传统方法加工可调导叶轴颈不能满足设计要求的问题，本发明提供了一种航空发动机可调导叶轴颈的防变形加工方法，其能有效减小甚至避免在去除低熔点合金后叶身型面回弹造成的影响。

其技术方案是这样的：一种航空发动机可调导叶轴颈的防变形加工方法，其包括以下步骤：步骤1，将叶片装入封包夹具中，使用低熔点合金对叶身型面进行浇注形成封包块，之后将封包块取出并将基准从叶身型面转移到封包块上；

步骤2，将封包块安装入加工夹具中，以封包块表面作为基准加工叶片一端轴颈；

其特征在于，其还包括以下步骤：步骤3，将封包块从加工夹具中取出，去除封包块上的低熔点合金；

步骤4，将加工完成的一端轴颈作为定位基准将叶片装夹到随行夹具中，待加工的另一端轴颈伸出所述随行夹具，对叶片邻接待加工的另一端轴颈的位置进行局部低熔点合金浇注；

步骤5，将定位基准转移到随行夹具上，并以随行夹具表面作为装夹定位面装夹到机床上，对另一端轴颈进行加工；

步骤6，加工完成后，将随行夹具取下，取出叶片，去除局部浇注的低熔点合金，完成上下轴颈的加工。

其进一步特征在于：

所述封包夹具包括底座、叶背半模、叶盆半模和进气边半模，所述叶背半模和所述叶盆半模分别安装在所述底座上并且位于叶片的两侧，所述进气边半模固定在所述底座上并且位于所述叶片底部；所述进气边半模上安装有进气边定位销，所述叶背半模上安装有叶背定位销一、叶背定位销二，所述叶盆半模上安装有叶盆定位销一、叶盆定位销二，所述叶背定位销一位于叶背的前后端并且与叶背半模固定连接，所述叶盆定位销一位于叶盆的前后端并且与叶盆半模固定连接，所述叶盆定位销一和所述叶背定位销一分别对应设置并且其间距等于叶片对应位置的厚度；所述叶背定位销二和所述叶盆定位销二对应叶片中部设置，所述叶背定位销二和所述叶盆定位销二分别通过压紧机构与所述叶背半模、所述叶盆半模连接，所述压紧机构包括固定在叶背半模或者叶盆半模外侧的固定块，所述固定块中间开设有安装槽，所述叶背定位销二、所述叶盆定位销二穿过所述固定块、所述安装槽、所述叶背半模/叶盆半模设置，所述安装槽内安装有压紧弹簧，所述叶背定位销二、所述叶盆定位销二上设有限位凸起，所述压紧弹簧套设在所述叶背定位销二、所述叶盆定位销二并且所述一端抵住所述限位凸起，另一端抵住所述固定块；

所述底座上安装有导轨，叶背半模和所述叶盆半模分别通过滑块与所述导轨连接，所述滑块分别与气缸连接；

所述封包夹具还包括叶背前盖板、叶盆前盖板、叶背后盖板、叶盆后盖板，所述叶背前盖板、所述叶背后盖板分别位于叶背前后端，所述叶盆前盖板、所述叶盆后盖板分别位于叶盆前后端，叶背前盖板、叶盆前盖板、叶背后盖板、叶盆后盖板分别设有与叶片形状相对应的仿形面，依靠叶背前盖板、叶盆前盖板、叶背后盖板、叶盆后盖板、叶背半模内侧面、叶盆半模内侧面、进气边半模内侧面围合形成浇注型腔；

所述随行夹具包括底座、圆筒、支撑组件，所述底座和所述支撑组件分别位于所述圆筒的两端，所述底座用于连接先加工好的一端轴颈；所述支撑组件包括呈圆形的内端盖、呈圆形的外端盖，所述内端盖由半圆形的左内端盖和半圆形的右内端盖组合形成，所述内端盖底端与所述圆筒连接，所述内端盖由底端至顶端的方向上还依次开设有与叶片形状相对应的仿形孔、浇注型腔，所述仿形孔用于叶身型面的穿过，所述浇注型腔用于在步骤4中浇注所述低熔点合金；所述外端盖由半圆形的左外端盖和半圆形的右外端盖形成，所述外端盖覆盖在所述内端盖外部并与所述内端盖连接，所述外端盖上开设有浇注槽，所述浇注槽与所述浇注型腔连通，所述左外端盖和所述右外端盖上分别开设有夹持槽，所述夹持槽与所述浇注槽连通，滑动压块、限位销置于所述夹持槽内，所述滑动压块中间开设有压紧槽，所述限位销位于所述压紧槽内，夹紧弹簧位于所述压紧槽内并且其一端抵住所述限位销，另一端抵住所述滑动压块，通过所述夹紧弹簧使所述滑动压块朝向所述浇注槽滑动，用于夹紧叶片。

本发明的有益效果为：先通过封包块加工形成一端轴颈，在加工另一端轴颈时以加工完成的轴颈作为基准面进行加工，提升其定位精度，同时局部进行微量浇铸低熔点合金，降低了零件的发热，减少了零件在低熔点合金浇注过程中发生的零件变形，同时通过低熔点合金包裹也能给零件提供了足够的包裹性和加工刚性，生产得到的叶片合格率高，进而能有效减小甚至避免在去除低熔点合金后叶身型面回弹造成的影响。

附图说明

图1为叶片结构示意图；

图2为封包夹具主视示意图；

图3为封包夹具俯视示意图；

图4为图3的A-A处剖视示意图；

图5为压紧机构示意图；

图6为随行夹具示意图；

图7为随行夹具俯视示意图；

图8为右内端盖和右外端盖示意图；

图9为内端盖示意图。

具体实施方式

一种航空发动机可调导叶轴颈的防变形加工方法，其包括以下步骤：步骤1，将叶片装入封包夹具中，封包夹具使用方形封包，使用低熔点合金对叶身型面进行浇注形成封包块，低熔点合金为锡铋合金，其由42%（重量）锡和58%（重量）铋配比形成，之后将封包块取出并将基准从叶身型面转移到封包块上；

步骤2，将封包块安装入加工夹具（车床夹具）中，以封包块表面作为基准加工叶片下轴颈；其中，可以通过测量叶型（叶身型面）和基准端下轴颈的相对位置关系调整封包夹具内叶型的位置预先补偿封包变形问题，确保加工完基准端下轴颈后叶身型面和基准端下轴颈相对位置关系正确；

步骤3，将封包块从加工夹具中取出，去除封包块上的低熔点合金；

步骤4，将下轴颈作为定位基准将叶片装夹到随行夹具中，上轴颈伸出随行夹具，对叶片邻接上轴颈的位置进行局部低熔点合金浇注，浇注时最大程度减少低熔点合金用量；

步骤5，将定位基准转移到随行夹具上，并以随行夹具表面作为装夹定位面装夹到机床上，对上轴颈进行加工；

步骤6，加工完成后，将随行夹具取下，取出叶片，去除局部浇注的低熔点合金，完成上下轴颈的加工。

具体封包夹具结构如下：结合图2-图4所示的封包夹具包括底座1、叶背半模2、叶盆半模3和进气边半模4，叶背半模2和叶盆半模3分别安装在底座1上并且位于叶片的两侧，进气边半模4固定在底座1上并且位于叶片底部；进气边半模4上安装有进气边定位销41，叶背半模2上安装有叶背定位销一21、叶背定位销二22，叶盆半模3上安装有叶盆定位销一31、叶盆定位销二32，叶背定位销一21位于叶背的前后端并且与叶背半模2固定连接，叶盆定位销一31位于叶盆的前后端并且与叶盆半模3固定连接，叶盆定位销一21和叶背定位销一31分别对应设置并且其间距等于叶片对应位置的厚度；叶背定位销二22和叶盆定位销二32对应叶片中部设置，可以均匀设置多组，叶背定位销二22和叶盆定位销二32分别通过压紧机构5与叶背半模2、叶盆半模3连接，结合图5所示，压紧机构5包括固定在叶背半模2或者叶盆半模3外侧的固定块51，固定块51中间开设有安装槽52，叶背定位销二22、叶盆定位销二32穿过固定块51、安装槽52、叶背半模2/叶盆半模3设置，安装槽52内安装有压紧弹簧53，叶背定位销二22、叶盆定位销二32上设有限位凸起54，压紧弹簧53套设在叶背定位销二22、叶盆定位销二32并且一端抵住限位凸起54，另一端抵住固定块51，这样定位销二就可以依靠弹簧弹性压紧在叶型上。

底座1上安装有导轨11，叶背半模2和叶盆半模3分别通过滑块12与导轨11连接，滑块12分别与气缸13连接；通过气缸13可以调整半模的位置方便调节。

封包夹具还包括叶背前盖板23、叶盆前盖板33、叶背后盖板（图中未示出）、叶盆后盖板（图中未示出），叶背前盖板23、叶背后盖板33分别位于叶背前后端，叶盆前盖板、叶盆后盖板分别位于叶盆前后端，叶背前盖板23、叶盆前盖板33、叶背后盖板、叶盆后盖板分别设有与叶片形状相对应的仿形面，依靠叶背前盖板23、叶盆前盖板33、叶背后盖板、叶盆后盖板、叶背半模2内侧面、叶盆半模3内侧面、进气边半模内侧面围合形成浇注型腔。

随行夹具具体结构如图6、图7、图8、图9所示，随行夹具包括底座6、圆筒7、支撑组件8，底座6和支撑组件8分别位于圆筒7的两端，底座6用于连接下轴颈；支撑组件8包括呈圆形的内端盖81、呈圆形的外端盖82，内端盖81由半圆形的左内端盖和半圆形的右内端盖组合形成，内端盖81底端与圆筒7连接，内端盖81由底端至顶端的方向上还依次开设有与叶片形状相对应的仿形孔83、浇注型腔84，仿形孔83用于叶身型面的穿过，浇注型腔84用于在步骤4中浇注低熔点合金，浇注型腔84仅位于邻接上轴颈的局部位置，其可以包括叶型上端及一部分不需要加工到的轴颈；外端盖82由半圆形的左外端盖和半圆形的右外端盖形成，外端盖82覆盖在内端盖81外部并与内端盖81连接，外端盖82上开设有浇注槽85，浇注槽85与浇注型腔84连通，左外端盖和右外端盖上分别开设有夹持槽86，夹持槽86与浇注槽85连通，滑动压块87、限位销88置于夹持槽86内，滑动压块87中间开设有压紧槽89，限位销88位于压紧槽89内，夹紧弹簧80位于压紧槽89内并且其一端抵住限位销88，另一端抵住滑动压块87，通过夹紧弹簧80使滑动压块87朝向浇注槽85滑动，用于夹紧叶片。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种航空发动机可调导叶轴颈的防变形加工方法，其包括以下步骤：步骤1，将叶片装入封包夹具中，使用低熔点合金对叶身型面进行浇注形成封包块，之后将封包块取出并将基准从叶身型面转移到封包块上；

步骤2，将封包块安装入加工夹具中，以封包块表面作为基准加工叶片一端轴颈；

其特征在于，其还包括以下步骤：步骤3，将封包块从加工夹具中取出，去除封包块上的低熔点合金；

步骤4，将加工完成的一端轴颈作为定位基准将叶片装夹到随行夹具中，待加工的另一端轴颈伸出所述随行夹具，对叶片邻接待加工的另一端轴颈的位置进行局部低熔点合金浇注；

所述随行夹具包括底座、圆筒、支撑组件，所述底座和所述支撑组件分别位于所述圆筒的两端，所述底座用于连接先加工好的一端轴颈；所述支撑组件包括呈圆形的内端盖、呈圆形的外端盖，所述内端盖由半圆形的左内端盖和半圆形的右内端盖组合形成，所述内端盖底端与所述圆筒连接，所述内端盖中间由底端至顶端的方向上还依次开设有与叶片形状相对应的仿形孔、浇注型腔，所述仿形孔用于叶身型面的穿过，所述浇注型腔用于在步骤4中浇注所述低熔点合金；所述外端盖由半圆形的左外端盖和半圆形的右外端盖形成，所述外端盖覆盖在所述内端盖外部并与所述内端盖连接，所述外端盖上开设有浇注槽，所述浇注槽与所述浇注型腔连通，所述左外端盖和所述右外端盖上分别开设有夹持槽，所述夹持槽与所述浇注槽连通，滑动压块、限位销置于所述夹持槽内，所述滑动压块中间开设有压紧槽，所述限位销位于所述压紧槽内，夹紧弹簧位于所述压紧槽内并且其一端抵住所述限位销，另一端抵住所述滑动压块，通过所述夹紧弹簧使所述滑动压块朝向所述浇注槽滑动，用于夹紧叶片；

步骤5，将定位基准转移到随行夹具上，并以随行夹具表面作为装夹定位面装夹到机床上，对另一端轴颈进行加工；

步骤6，加工完成后，将随行夹具取下，取出叶片，去除局部浇注的低熔点合金，完成上下轴颈的加工。

2.根据权利要求1所述的一种航空发动机可调导叶轴颈的防变形加工方法，其特征在于：所述封包夹具包括底座、叶背半模、叶盆半模和进气边半模，所述叶背半模和所述叶盆半模分别安装在所述底座上并且位于叶片的两侧，所述进气边半模固定在所述底座上并且位于所述叶片底部；所述进气边半模上安装有进气边定位销，所述叶背半模上安装有叶背定位销一、叶背定位销二，所述叶盆半模上安装有叶盆定位销一、叶盆定位销二，所述叶背定位销一位于叶背的前后端并且与叶背半模固定连接，所述叶盆定位销一位于叶盆的前后端并且与叶盆半模固定连接，所述叶盆定位销一和所述叶背定位销一分别对应设置并且其间距等于叶片对应位置的厚度；所述叶背定位销二和所述叶盆定位销二对应叶片中部设置，所述叶背定位销二和所述叶盆定位销二分别通过压紧机构与所述叶背半模、所述叶盆半模连接，所述压紧机构包括固定在叶背半模或者叶盆半模外侧的固定块，所述固定块中间开设有安装槽，所述叶背定位销二、所述叶盆定位销二穿过所述固定块、所述安装槽、所述叶背半模/叶盆半模设置，所述安装槽内安装有压紧弹簧，所述叶背定位销二、所述叶盆定位销二上设有限位凸起，所述压紧弹簧套设在所述叶背定位销二、所述叶盆定位销二并且所述一端抵住所述限位凸起，另一端抵住所述固定块。

3.根据权利要求2所述的一种航空发动机可调导叶轴颈的防变形加工方法，其特征在于：所述底座上安装有导轨，叶背半模和所述叶盆半模分别通过滑块与所述导轨连接，所述滑块分别与气缸连接。

4.根据权利要求2所述的一种航空发动机可调导叶轴颈的防变形加工方法，其特征在于：所述封包夹具还包括叶背前盖板、叶盆前盖板、叶背后盖板、叶盆后盖板，所述叶背前盖板、所述叶背后盖板分别位于叶背前后端，所述叶盆前盖板、所述叶盆后盖板分别位于叶盆前后端，叶背前盖板、叶盆前盖板、叶背后盖板、叶盆后盖板分别设有与叶片形状相对应的仿形面，依靠叶背前盖板、叶盆前盖板、叶背后盖板、叶盆后盖板、叶背半模内侧面、叶盆半模内侧面、进气边半模内侧面围合形成浇注型腔。

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