CN114871698B

CN114871698B - 一种低惯量涡轮盘的加工方法

Info

Publication number: CN114871698B
Application number: CN202210520827.XA
Authority: CN
Inventors: 窝丁日海; 王永明; 杜鹏; 张乘齐; 谢利强; 陈阿龙
Original assignee: AECC Sichuan Gas Turbine Research Institute
Current assignee: AECC Sichuan Gas Turbine Research Institute
Priority date: 2022-05-12
Filing date: 2022-05-12
Publication date: 2023-06-13
Anticipated expiration: 2042-05-12
Also published as: CN114871698A

Abstract

本发明提供了一种低惯量涡轮盘的加工方法，所述方法包括如下步骤：S1：获取内腔轮廓收缩量；S2：加工内腔轮廓；S3：加工基准修正辅助外轮廓；S4：检测基准修正辅助外轮廓的壁厚；S5：按照S4检测的壁厚修正基准，若此时壁厚满足理论壁厚，则以此修正基准为加工精准，进行S6，若壁厚未满足理论壁厚，则返回S3；S6：按照S5获取的修正后的基准加工外轮廓。该加工方法既能有效保证低惯量涡轮盘焊接后的内腔轮廓精度，同时又能通过壁厚检测，减少低惯量涡轮盘内腔加工基准、外轮廓加工基准之间转换时的误差，从而保证低惯量涡轮盘外轮廓的加工的准确性，提高整个低惯量涡轮盘加工精度。

Description

一种低惯量涡轮盘的加工方法

技术领域

本发明属于航空发动机技术领域，具体涉及一种低惯量涡轮盘的加工方法。

背景技术

低惯量涡轮盘是航空发动机涡轮盘研制的最新结构，具有质量轻、应力小，承载能力强的特点，是新一代发动机关键技术之一。如图1所示，低惯量涡轮盘通过左幅板2和右辐板3连接而成，左、右辐板之间形成一个中心内腔4。现有的低惯量涡轮盘加工一般先加工出左、右辐板毛坯内腔轮廓，再把左、右辐板焊接成低惯量涡轮盘毛坯，最后加工出低惯量涡轮盘外轮廓1而成。左、右辐板内腔轮廓加工时一般选用内腔面为基准，而焊接后加工低惯量涡轮盘外轮廓时，基准只能选在外轮廓面上，因此需要基准转换。但是由于左、右辐板焊接必然带来轮廓变形，焊接前、后加工基准之间无法进行准确转换，给低惯量涡轮盘加工精度的提高带来了困难。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能保证焊接后低惯量涡轮盘内腔轮廓的准确度，然后通过减小低惯量涡轮盘内腔加工基准、外轮廓加工基准之间转换误差，保证加工的准确性，从而有效提高低惯量涡轮盘的加工精度的加工方法。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案，提供一种低惯量涡轮盘的加工方法，所述方法包括如下步骤：

S1：获取内腔轮廓收缩量；

S2：加工内腔轮廓；

S3：加工基准修正辅助外轮廓；

S4：检测基准修正辅助外轮廓的壁厚；

S5：按照S4检测的壁厚修正基准，若此时壁厚满足理论壁厚，则以此修正基准为加工精准，进行S6，若壁厚未满足理论壁厚，则返回S3；

S6：按照S5获取的修正后的基准加工外轮廓。

本发明提供的低惯量涡轮盘的加工方法，还具有这样的特征，所述S1中的内腔轮廓收缩量根据低惯量涡轮盘的加工材质和低惯量涡轮盘辐板的结构获得。

本发明提供的低惯量涡轮盘的加工方法，还具有这样的特征，所述S2中根据S1获得的内腔轮廓收缩量对内腔轮廓进行加工，加工后的内腔轮廓的宽度为内腔轮廓理论宽度值和内腔轮廓收缩量之和。

本发明提供的低惯量涡轮盘的加工方法，还具有这样的特征，所述S2中的内腔轮廓的表面粗糙度不大于Ra0.8。

本发明提供的低惯量涡轮盘的加工方法，还具有这样的特征，所述S3中，基准修正辅助外轮廓分为左基准修正辅助外轮廓和右基准修正辅助外轮廓，左基准修正辅助轮廓和右基准修正辅助轮廓分别与左理论内腔轮廓和右理论内腔轮廓平行，且基准修正辅助轮廓加工表面粗糙度不大于Ra0.8。

本发明提供的低惯量涡轮盘的加工方法，还具有这样的特征，所述S4中通过超声波测厚仪测量壁厚，测量精度不大于0.1mm。

本发明提供的低惯量涡轮盘的加工方法，还具有这样的特征，所述超声波测厚仪测量方向为基准修正辅助外轮廓平直段的法向。

本发明提供的低惯量涡轮盘的加工方法，还具有这样的特征，所述S5的基准修正步骤为：

S5.1：获取左基准修正辅助外轮廓上的两个点以及左轮廓的厚度，得到第一组基准；

S5.2：获取右基准修正辅助外轮廓上的两个点以及右轮廓的厚度，得到第二组基准；

S5.3：将第一组基准和第二组基准平均，获得修正后的基准。

本发明提供的低惯量涡轮盘的加工方法，还具有这样的特征，所述S5.1中左基准修正辅助外轮廓上的两个点在对应左幅板内腔轮廓平直段的20％-80％范围上；所述S5.2中右基准修正辅助外轮廓上的两个点在对应右幅板内腔轮廓平直段的20％-80％范围上。

有益效果

本发明所提供的低惯量涡轮盘的加工方法，既能有效保证低惯量涡轮盘焊接后的内腔轮廓精度，同时又能通过壁厚检测，减少低惯量涡轮盘内腔加工基准、外轮廓加工基准之间转换时的误差，从而保证低惯量涡轮盘外轮廓的加工的准确性，提高整个低惯量涡轮盘加工精度。

附图说明

图1为低惯量涡轮盘轮廓及其毛坯结构示意图；

图2为本发明实施例所提供的低惯量涡轮盘加工方法中的左幅板示意图；

图3为本发明实施例所提供的低惯量涡轮盘加工方法中的右幅板示意图；

图4为本发明实施例所提供的低惯量涡轮盘加工方法的参数示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步的详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

如图1-4所示，本实施例提供了一种低惯量涡轮盘的加工方法，所述方法包括如下步骤：

S1：获取内腔轮廓收缩量；低惯量涡轮盘左辐板毛坯2、右辐板毛坯3焊接时，低惯量涡轮盘内腔4会收缩，左辐板内腔轮廓6、右辐板内腔轮廓8加工前计算内腔轮廓收缩量，根据工艺试验结果表明，收缩量分别为左辐板毛坯2、右辐板毛坯3厚度的0.6％～0.8％，加工材质为粉末合金、结构为左、右辐板之间形成一个中心内腔的结构；

S2：加工内腔轮廓：分别以

和/>

为基准，加工低惯量涡轮盘内腔轮廓，考虑焊接过程低惯量涡轮盘内腔4会收缩，根据左辐板内腔轮廓6、右辐板内腔轮廓8收缩量，左辐板毛坯2、右辐板毛坯3内腔分别加工到左辐板补加工轮廓7、右辐板补加工轮廓9；

S3：加工基准修正辅助外轮廓；

S4：检测基准修正辅助外轮廓的壁厚：使用超声波测厚仪检测轮廓壁厚，包括左辐板毛坯2壁厚LD1和右辐板毛坯3壁厚LD2，通过左辐板基准修正辅助轮廓11上点D1、D2，右辐板基准修正辅助轮廓12上点D3、D4分别测量左辐板壁厚LD1、右辐板壁厚LD2，且初始壁厚LD1和LD2应超过各自理论轮廓壁厚的1.5倍以上；

S5：按照S4检测的壁厚修正基准，若此时壁厚满足理论壁厚，则以此修正基准为加工精准，进行S6，若壁厚未满足理论壁厚，则返回S3；理论壁厚指的是低惯量涡轮盘的基准修正辅助外轮廓与内腔轮廓之间厚度的设计值；

S6：按照S5获取的修正后的基准加工外轮廓，得到低惯量涡轮盘轮廓1。

在部分实施例中，所述S1中的内腔轮廓收缩量根据低惯量涡轮盘的加工材质和低惯量涡轮盘辐板的结构获得。

在部分实施例中，所述S2中根据S1获得的内腔轮廓收缩量对内腔轮廓进行加工，加工后的内腔轮廓的宽度为内腔轮廓宽度理论值和内腔轮廓收缩量之和。

在部分实施例中，所述S2中的内腔轮廓的表面粗糙度不大于Ra0.8。

在部分实施例中，所述S3中，基准修正辅助外轮廓分为左基准修正辅助外轮廓11和右基准修正辅助外轮廓12，左基准修正辅助轮廓11和右基准修正辅助轮廓12分别与左理论内腔轮廓6和右理论内腔轮廓8平行，且基准修正辅助轮廓加工表面粗糙度不大于Ra0.8。

在部分实施例中，所述S4中通过超声波测厚仪测量壁厚，测量精度不大于0.1mm。

在部分实施例中，所述超声波测厚仪测量方向为基准修正辅助外轮廓平直段的法向。

在部分实施例中，所述S5的基准修正步骤为：

S5.1：获取左基准修正辅助外轮廓11上的两个点D1、D2以及左轮廓的厚度LD1，得到第一组基准；

S5.2：获取右基准修正辅助外轮廓12上的两个点D3、D4以及右轮廓的厚度LD2，得到第二组基准；

S5.3：将第一组基准和第二组基准平均，获得修正后的基准；

S5.4：重复步骤S3-S5.3，直至得到一组与理论壁厚LD1和LD2都吻合的基准

并以此为基准加工出基准/>

在部分实施例中，所述S5.1中左基准修正辅助外轮廓上的两个点在对应左幅板内腔轮廓平直段的20％-80％范围上；所述S5.2中右基准修正辅助外轮廓上的两个点在对应右幅板内腔轮廓平直段的20％-80％范围上。

上述实施例所提供的加工方法的原理：

通过提前补加工低惯量涡轮盘内腔轮廓，保证左辐板毛坯、右辐板毛坯焊接后内腔轮廓准确的基础上，采用超声波测厚仪检测外轮廓与内轮廓的壁厚，修正外轮廓加工基准，从而减小低惯量涡轮盘内腔轮廓加工基准和外轮廓加工基准转换误差，保证低惯量涡轮盘外轮廓加工的准确性，实现低惯量涡轮盘高精度加工。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种低惯量涡轮盘的加工方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

S1：获取内腔轮廓收缩量；

S2：加工内腔轮廓；

S3：加工基准修正辅助外轮廓；

S4：检测基准修正辅助外轮廓的壁厚；

S6：按照S5获取的修正后的基准加工外轮廓，

所述S3中，基准修正辅助外轮廓分为左基准修正辅助外轮廓和右基准修正辅助外轮廓，左基准修正辅助轮廓和右基准修正辅助轮廓分别与左理论内腔轮廓和右理论内腔轮廓平行，且基准修正辅助轮廓加工表面粗糙度不大于Ra0.8，

所述S5的基准修正步骤为：

S5.3：将第一组基准和第二组基准平均，获得修正后的基准，

所述S5.1中左基准修正辅助外轮廓上的两个点在对应左幅板内腔轮廓平直段的20%-80%范围上；

所述S5.2中右基准修正辅助外轮廓上的两个点在对应右幅板内腔轮廓平直段的20%-80%范围上。

2.根据权利要求1所述的低惯量涡轮盘的加工方法，其特征在于，所述S1中的内腔轮廓收缩量根据低惯量涡轮盘的加工材质和低惯量涡轮盘辐板的结构获得。

3.根据权利要求1所述的低惯量涡轮盘的加工方法，其特征在于，所述S2中根据S1获得的内腔轮廓收缩量对内腔轮廓进行加工，加工后的内腔轮廓的宽度为内腔轮廓理论宽度值和内腔轮廓收缩量之和。

4.根据权利要求3所述的低惯量涡轮盘的加工方法，其特征在于，所述S2中的内腔轮廓的表面粗糙度不大于Ra0.8。

5.根据权利要求1所述的低惯量涡轮盘的加工方法，其特征在于，所述S4中通过超声波测厚仪测量壁厚，测量精度不大于0.1mm。

6.根据权利要求5所述的低惯量涡轮盘的加工方法，其特征在于，所述超声波测厚仪测量方向为基准修正辅助外轮廓平直段的法向。