CN115401421B - 一种多联涡轮导向叶片的制备方法 - Google Patents

一种多联涡轮导向叶片的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供的多联涡轮导向叶片的制备方法，用于将铸造后的单联毛坯叶片制备为多联导向叶片，包括步骤单联磨削、步骤多联钎焊和步骤多联磨削。步骤单联磨削对各个单联毛坯叶片的待焊接面进行磨削，得到单联磨削叶片；步骤多联钎焊将各个单联磨削叶片按照多联导向叶片的各个单联导向叶片的位置关系进行定位，并对相邻两个单联磨削叶片的待焊接面进行钎焊，得到多联导向叶片半成品；步骤多联磨削对多联导向叶片半成品的焊缝以及上缘板和下缘板其它具有余量的待磨削位置进行磨削处理，得到多联导向叶片成品。本发明提供的多联涡轮导向叶片的制备方法用于制备多联涡轮导向叶片。

Description

一种多联涡轮导向叶片的制备方法
技术领域
本发明涉及航空发动机技术领域，更具体地说，涉及一种多联涡轮导向叶片的制备方法。
背景技术
航空发动机被誉为现代先进工业的“皇冠”，是国家综合实力发展水平的重要标志之一，涡轮叶片是航空发动机的关键部件，处于航空发动机中温度最高、应力最复杂、工作环境最苛刻的部位，被誉为“皇冠上的明珠”。
涡轮叶片通常由精密熔模铸造技术制备，随着精铸工艺的发展，叶片叶身部位已经可以实现无余量铸造。然而，对于工作叶片，榫齿、缘板、叶冠部位，及导向叶片缘板、楔形面、圆弧等部位，由于具有较高的装配精度要求，需要留有加工余量对其进行机械加工。缓进给磨削由于其高效率、高精度、高刀具修整效率等优点，被广泛应用于航空发动机涡轮叶片的加工。
目前，虽然精密铸造技术发展较为迅速，但是对于大尺寸单晶多联导向叶片，即安装在涡轮导向器内、外环上沿周向等距分布的叶片，尤其是三联及以上导向叶片的铸造，仍然存在技术瓶颈。铸造过程中杂晶、内部疏松缺陷等仍然未能得到有效控制，使得铸造技术往往局限于单联或双联导向叶片的制造。然而，为了减小相邻两叶片之间间隙的气流损失，提高发动机的效率，迫切需要采用多联导向叶片进行装机。
因此，如何制备多联涡轮导向叶片，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种多联涡轮导向叶片的制备方法，以制备多联涡轮导向叶片。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种多联涡轮导向叶片的制备方法，用于将铸造后的单联毛坯叶片制备为多联导向叶片，包括步骤：
单联磨削，对各个所述单联毛坯叶片的待焊接面进行磨削，得到单联磨削叶片；
多联钎焊，将各个所述单联磨削叶片按照所述多联导向叶片的各个单联导向叶片的位置关系进行定位，并对相邻两个所述单联磨削叶片的待焊接面进行钎焊，得到多联导向叶片半成品；
多联磨削，对所述多联导向叶片半成品的焊缝以及上缘板和下缘板其它具有余量的待磨削位置进行磨削处理，得到多联导向叶片成品。
优选地，在上述的多联涡轮导向叶片的制备方法中，在步骤多联磨削之后还包括步骤：
焊缝检测，对所述多联导向叶片成品的焊缝进行检测，以确定所述多联导向叶片成品是否存在缺陷部位；
补焊，对所述多联导向叶片成品的缺陷部位进行补焊。
优选地，在上述的多联涡轮导向叶片的制备方法中，位于两侧的所述单联毛坯叶片分别为第一侧单联毛坯叶片和第二侧单联毛坯叶片，位于中间的所述单联毛坯叶片为中间单联毛坯叶片；
所述单联磨削步骤具体为对各个所述单联毛坯叶片的待焊接面进行磨削，以及对所述第一侧单联毛坯叶片的定位面进行磨削，得到各个所述单联磨削叶片；
所述单联毛坯叶片的待焊接面为该单联毛坯叶片的上缘板与相邻的所述单联毛坯叶片的上缘板贴合的表面，以及该单联毛坯叶片的下缘板与相邻的所述单联毛坯叶片的下缘板贴合的表面；
所述第一侧单联毛坯叶片的定位面为所述第一侧单联毛坯叶片的上缘板远离所述中间单联毛坯叶片的上缘板的表面，以及所述第一侧单联毛坯叶片的下缘板远离所述中间单联毛坯叶片的下缘板的表面。
优选地，在上述的多联涡轮导向叶片的制备方法中，所述待焊接面的磨削量较理论尺寸多H/2的厚度，所述待焊接面的理论尺寸为待焊接面至所述涡轮导向叶片的叶身周向定位点的理论距离，其中H为多联钎焊时焊料的厚度；
所述定位面的磨削量较理论尺寸少0.5～1mm，所述定位面的理论尺寸为定位面至所述涡轮导向叶片的叶身周向定位点的理论距离。
优选地，在上述的多联涡轮导向叶片的制备方法中，所述多联钎焊步骤包括：
多联初步固定，将各个所述单联磨削叶片按照所述多联导向叶片的各个单联导向叶片的位置关系在焊接定位工装上进行定位，并在相邻两个所述单联磨削叶片的待焊接面之间固定厚度为H的限位片，用于保证焊接间隙，用金属固定条固定在任意相邻两个所述单联磨削叶片的待加工面处，得到多联固定叶片，所述单联磨削叶片的待加工面为后续需机加工的位置；
多联焊料填充，将所述多联固定叶片由所述焊接定位工装上拆下，且在所述待焊接面处填充钎焊焊料，然后放入真空钎焊炉内，进行钎焊，得到所述多联导向叶片半成品。
优选地，在上述的多联涡轮导向叶片的制备方法中，对所述多联导向叶片成品的缺陷部位进行补焊的温度为T1，所述多联固定叶片在真空钎焊炉内进行钎焊的温度为T0，则T1较T0低45℃～55℃。
优选地，在上述的多联涡轮导向叶片的制备方法中，所述焊接定位工装包括:
焊接定位工装底座，所述焊接定位工装底座设置有焊接定位点支撑块，用于定位所述单联磨削叶片；
轴向定位装置，设置于所述焊接定位点支撑块，用于支撑所述单联磨削叶片的上缘板和下缘板；
径向定位装置，设置于所述焊接定位点支撑块，用于与所述单联磨削叶片的叶身相抵；
周向定位装置，设置于所述焊接定位工装底座，用于与所述定位面相抵；
第一压紧装置，设置于所述焊接定位点支撑块，用于将所述单联磨削叶片压紧于所述焊接定位工装底座。
优选地，在上述的多联涡轮导向叶片的制备方法中，所述多联磨削具体为采用五轴数控磨床对定位并压紧于磨削定位工装上的所述多联导向叶片半成品的焊缝以及上缘板和下缘板其它具有余量的待磨削位置进行粗磨削处理和精磨削处理，得到多联导向叶片成品。
优选地，在上述的多联涡轮导向叶片的制备方法中，所述五轴数控磨床在粗磨削处理时的砂轮线速度vs为18m/s～20m/s，工件进给速度vw为200mm/min～300mm/min，磨削深度ap为0.05mm～0.2mm；和/或，
所述五轴数控磨床在精磨削处理时的砂轮线速度vs为18m/s～25m/s、工件进给速度vw为250mm/min～350mm/min、磨削深度ap为0.01mm～0.02mm，且精磨削处理的加工余量为0.4mm～0.5mm。
优选地，在上述的多联涡轮导向叶片的制备方法中，所述磨削定位工装包括：
磨削定位工装底座，设置有磨削支撑块，用于定位所述多联导向叶片半成品；
支撑装置，设置于所述磨削支撑块，用于支撑所述多联导向叶片半成品的上缘板和下缘板；
辅助支撑装置，所述辅助支撑装置设置于所述磨削支撑块，用于支撑所述多联导向叶片半成品的焊缝；
第二压紧装置，设置于所述磨削支撑块，用于将所述多联导向叶片半成品压紧于所述磨削定位工装底座。
本发明提供的多联涡轮导向叶片的制备方法，用于将铸造后的单联毛坯叶片制备为多联导向叶片，包括步骤单联磨削、步骤多联钎焊和步骤多联磨削。其中，单联磨削步骤对各个单联毛坯叶片的待焊接面进行磨削，得到单联磨削叶片；多联钎焊步骤将各个单联磨削叶片按照多联导向叶片的各个单联导向叶片的位置关系进行定位，并对相邻两个单联磨削叶片的待焊接面进行钎焊，得到多联导向叶片半成品；多联磨削步骤对多联导向叶片半成品的焊缝以及上缘板和下缘板其它具有余量的待磨削位置进行磨削处理，得到多联导向叶片成品。现有技术中，由于铸造技术在铸造大型部件方面的限制，导致直接通过铸造得到的多联导向叶片存在杂晶、内部疏松等缺陷，而使用本发明提供的制备方法通过对铸造成的多个单联毛坯叶片进行磨削得到单联磨削叶片，再将多个单联磨削叶片焊接得到的多联导向叶片半成品进行磨削，得到的多联涡轮导向叶片，由于铸造得到的各个单联毛坯叶片杂晶、内部疏松等缺陷少，制备成的多联涡轮导向叶片存在杂晶、内部疏松等缺陷的几率也降低，使得多联涡轮导向叶片的结构强度增强，工作寿命增加。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种多联涡轮导向叶片的制备方法的流程图；
图2为本发明实施例提供的另一种多联涡轮导向叶片的制备方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的又一种多联涡轮导向叶片的制备方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的一种单联毛坯叶片的磨削示意图；
图5为本发明实施例提供的一种单联磨削叶片的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的一种多联导向叶片半成品的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种焊接定位工装于第一角度的轴测图；
图8为本发明实施例提供的一种焊接定位工装的侧视图；
图9为本发明实施例提供的一种焊接定位工装的俯视图；
图10为本发明实施例提供的一种磨削定位工装的主视图；
图11为本发明实施例提供的一种磨削定位工装的俯视图；
图12为本发明实施例提供的一种磨削定位工装于第二角度的轴测图；
图13为本发明实施例提供的一种磨削定位工装的自锁结构示意图；
图14为本发明实施例提供的一种磨削定位工装的压紧及支撑的结构示意图；
图15为本发明实施例提供的一种磨削定位工装于叶身盆背方向的压紧结构示意图。
其中，10为单联磨削叶片，11为下缘板，12为叶身，13为上缘板，20为第一侧单联毛坯叶片，21为定位面，22为第一焊接面，30为中间单联毛坯叶片，31为第二焊接面，32为第三焊接面，40为第二侧单联毛坯叶片，41为第四焊接面，50为多联导向叶片半成品；
100为焊接定位工装底座，101为焊接定位点支撑块，111为铰链支撑立柱，112为压紧柱支撑杠杆，113为焊接压紧柱，114为第一锁紧件，115为压紧块锁紧铰链，121为第一上缘板轴向定位柱，122为第一下缘板轴向定位柱，131为楔形面定位块，141为径向定位支撑块，142为径向定位柱；
200为磨削定位工装底座，201为压紧螺钉，202为磨削支撑块，211为压紧支撑立柱，212为缘板压紧柱支撑杠杆，213为叶身压紧柱支撑杠杆，214为压紧锁紧立柱，215为第二锁紧件，216为缘板压紧柱，221为第二下缘板轴向定位柱，222为叶身辅助支撑块，223为第二上缘板轴向定位柱，224为叶身叶盆侧压紧块，231为上缘板辅助支撑，232为下缘板辅助支撑，233为锁紧螺钉，234为自锁配合面。
具体实施方式
本发明的核心在于提供一种多联涡轮导向叶片的制备方法，以制备多联涡轮导向叶片。
以下，参照附图对实施例进行说明。此外，下面所示的实施例不对权利要求所记载的发明内容起任何限定作用。另外，下面实施例所表示的构成的全部内容不限于作为权利要求所记载的发明的解决方案所必需的。
本发明实施例公开了一种多联涡轮导向叶片的制备方法，适用于将铸造后的单联毛坯叶片制备为多联导向叶片，如图1、图4和图6所示，包括：
步骤S10、单联磨削；
对各个单联毛坯叶片的待焊接面进行磨削，得到单联磨削叶片10。本申请公开的多联涡轮导向叶片的制备方法中，单联毛坯叶片通过铸造直接得到，通过对得到的各个单联毛坯叶片的待焊接面进行磨削，得到后续步骤所需的待焊接面，其中待焊接面位于单联毛坯叶片的上缘板和下缘板的侧壁表面，且按照多联导向叶片的各个单联导向叶片的位置关系进行对各个单联毛坯叶片定位，位于两端的单联毛坯叶片靠近位于中间的单联毛坯叶片的上缘板和下缘板的侧壁表面为待焊接面，位于中间的单联毛坯叶片的上缘板和下缘板的侧壁表面均为待焊接面，也即相邻两个单联毛坯叶片的上缘板和下缘板贴合的部分为待焊接面。
步骤S20、多联钎焊；
将各个单联磨削叶片10按照多联导向叶片的各个单联导向叶片的位置关系进行定位，并对相邻两个单联磨削叶片10的待焊接面进行钎焊，得到多联导向叶片半成品50。
结合图6，步骤S20中按照多联导向叶片的各个单联导向叶片的位置关系对各个单联毛坯叶片进行定位，即由步骤S10得到的各个单联磨削叶片10的待焊接面两两对应，并进行钎焊，得到多联导向叶片半成品50。
步骤S30、多联磨削；
对多联导向叶片半成品50的焊缝进行磨削处理，得到多联导向叶片成品。步骤S30对得到的多联导向叶片半成品50的焊缝以及上缘板和下缘板其它具有余量的待磨削位置(即除焊缝所在的部位外的其他具有余量的部分)进行磨削，去除多联导向叶片半成品50表面的多余焊料以及相应部分的余量，得到多联导向叶片成品。
由于组成多联导向叶片成品的各个单联毛坯叶片分别由铸造得到，因此避免了由于铸造技术在铸造大型部件方面的限制，导致的直接铸造多联导向叶片可能存在的杂晶、内部疏松缺陷等现象的产生，且通过后续步骤S20和S30将各个磨削后的单联毛坯叶片焊接在一起，并进行磨削处理，使得制备的多联导向叶片具有一定的结构强度和工作寿命。
结合图2，由于制备得到的多联导向叶片成品可能存在焊缝缺陷，使得多联导向叶片成品的结构强度降低，工作寿命减少，因此在步骤S30之后增加以下步骤。
步骤S40、焊缝检测；
对多联导向叶片成品的焊缝进行检测。具体地，可采用常规的目视或荧光检测的方法进行焊缝检测。部分焊缝缺陷由于过于明显，可以通过目视的方法直接看到，部分焊缝缺陷可通过荧光检测的方式得到。
步骤S50、缺陷判断；
判断多联导向叶片成品是否存在缺陷部位。若焊缝存在缺陷，则执行步骤S60；若焊缝不存在缺陷，则执行步骤S70。
步骤S60、补焊；
对多联导向叶片成品的缺陷部位进行补焊。为了避免补焊时，对已经焊好的焊料进行破坏，需要控制补焊的温度，若对多联导向叶片成品的缺陷部位进行补焊的温度为T1，在真空钎焊炉内进行钎焊的温度为T0，则T1较T0低45℃～55℃。即，步骤S60的焊料与步骤S20的焊料需选择不同的焊料，且步骤S60焊料的熔化温度应低于步骤S20焊料的熔化温度，防止后续补焊时使得已经焊好的焊料熔化。通过增加步骤S60，可以修复焊缝缺陷，提高多联导向叶片成品的研制合格率。
步骤S70、涂层；
对多联导向叶片成品的表面进行涂层处理。为了延长多联导向叶片成品的工作寿命，在多联成品导向叶片的表面进行涂层处理，涂层的具体方式和材料均为现有技术，在此不再赘述。
结合图5，为了便于理解，在以下公开的实施例中，以三片单联毛坯叶片为例进行介绍。如图4所示，定义位于两侧的单联毛坯叶片分别为第一侧单联毛坯叶片20和第二侧单联毛坯叶片40，定义位于中间的单联毛坯叶片为中间单联毛坯叶片30。单联磨削步骤具体为对各个单联毛坯叶片的待焊接面进行磨削，以及对第一侧单联毛坯叶片20的定位面21进行磨削，得到各个单联磨削叶片10。
单联毛坯叶片的待焊接面为该单联毛坯叶片的上缘板与相邻的单联毛坯叶片的上缘板贴合的表面，以及该单联毛坯叶片的下缘板与相邻的单联毛坯叶片的下缘板贴合的表面(即为叶盆楔形面和叶背楔形面)。第一侧单联毛坯叶片20的待焊接面为第一焊接面22，中间单联毛坯叶片30的待焊接面分别为第二焊接面31和第三焊接面32，第二侧单联毛坯叶片40的待焊接面为第四焊接面41。在步骤S30中，第一焊接面22与第二焊接面31焊接，第三焊接面32与第四焊接面41焊接。
第一侧单联毛坯叶片20的定位面21为第一侧单联毛坯叶片20的上缘板远离中间单联毛坯叶片30的上缘板的表面，以及第一侧单联毛坯叶片20的下缘板远离中间单联毛坯叶片30的下缘板的表面。具体地，定位面21为第一侧单联毛坯叶片20远离中间单联毛坯叶片30的上缘板和下缘板的侧壁表面，用于在步骤S20中，在焊接定位工装上进行定位。
由于在焊接时，焊料会占有一定厚度，因此为了保证焊接后的多联导向叶片的尺寸符合设计要求，因此，待焊接面的磨削量应较理论尺寸多H/2的厚度，待焊接面的理论尺寸为待焊接面至涡轮导向叶片的叶身周向定位点的理论距离，其中H为多联钎焊时焊料的厚度，且保证加工误差在0.02mm之内。即在进行步骤S20时，将厚度为H的焊料分别填充入第一焊接面22与第二焊接面31之间预留的厚度为H的焊缝和第三焊接面32与第四焊接面41之间预留的厚度为H的焊缝中，使得焊料填满焊缝后，多联导向叶片的尺寸符合设计要求。
定位面21的磨削量较理论尺寸少0.5～1mm，即定位面21应较理论尺寸设计一定的余量，定位面21的理论尺寸为定位面21至涡轮导向叶片的叶身周向定位点的理论距离。通过对定位面21的磨削使得定位面21的表面具有一定的光滑度，以在焊接定位工装上对各个单联磨削叶片10进行定位时，定位面21作为周向基准面进行周向定位。同时定位面21的磨削量不能过多，以避免第一侧单联毛坯叶片20的待加工余量减少，不利于后续加工。
在一具体的实施例中，对定位面21进行磨削并预留1mm的加工余量，第一焊接面22、第二焊接面31、第三焊接面32和第四焊接面41均相对于理论尺寸多加工0.075mm，用于后续步骤S20中填充厚度为0.15mm的焊料。本领域技术人员可以理解，加工余量与焊料厚度针对不同生产产品可以设计不同的数值，上述实施例仅为本发明公开的一种涡轮导向叶片的制备中所使用的数据。
为了更好地实现对各个单联磨削叶片10的焊接，如图3所示，步骤S20包括步骤S21和步骤S22。
步骤S21：多联初步固定；
将各个单联磨削叶片10按照多联导向叶片的各个单联导向叶片的位置关系在焊接定位工装上进行定位，并在相邻两个单联磨削叶片10的待焊接面之间固定厚度为H的限位片，用于保证焊接间隙，用金属固定条固定在任意相邻两个单联磨削叶片10的待加工面处，得到多联固定叶片，单联磨削叶片10的待加工面为后续需机加工的位置。
在步骤S21中，为了保证焊缝的厚度为H，用于后续的钎焊焊料填充，在第一焊接面22与第二焊接面31之间和第三焊接面32与第四焊接面41之间分别用储能电焊机点焊有厚度为H的限位片，限制相邻两个单联磨削叶片10之间的焊缝尺寸。用金属固定条固定在相邻两个单联磨削叶片10的待加工面处，用于对各个单联磨削叶片10进行临时固定。且为了防止金属固定条在单联磨削叶片10上的固定处对多联导向叶片的品质造成影响，固定处的位置设置于后续机加工的位置，以在后续加工过程中去除该金属固定条。
步骤S22、多联焊料填充；
将多联固定叶片由焊接定位工装上拆下，且在待焊接面处填充钎焊焊料，然后放入真空钎焊炉内，进行钎焊，得到多联导向叶片半成品50。
在一具体的实施例中，对定位面21进行磨削并预留1mm的加工余量，第一焊接面22、第二焊接面31、第三焊接面32和第四焊接面41均相对于理论尺寸多加工0.075mm，并在步骤S21中，点焊固定厚度为0.15mm的限位片，用于填充厚度为0.15mm的焊料。本领域技术人员可以理解，加工余量与焊料厚度针对不同生产产品可以设计不同的数值，上述实施例仅为本发明公开的一种涡轮导向叶片的制备中所使用的数据。
为了使各个单联磨削叶片10按照多联导向叶片的各个单联导向叶片的位置关系进行布置，需要将各个单联磨削叶片10在焊接定位工装上进行定位，定位后需通过金属固定条进行临时固定。在将单联磨削叶片10在焊接定位工装上进行定位时，要先将三个单联磨削叶片10按照多联导向叶片的各个单联导向叶片的位置关系进行装夹，在装夹后进行压紧，并采用0.01mm的塞尺检查单联磨削叶片10与焊接定位工装的各个定位点是否可靠接触。
结合图7～图9，步骤S20中，要将各个单联磨削叶片10按照多联导向叶片的各个单联导向叶片的位置关系在焊接定位工装上进行定位，在本发明公开的一具体实施例中，焊接定位工装包括焊接定位工装底座100、轴向定位装置、径向定位装置、周向定位装置和第一压紧装置。
焊接定位工装底座100设置有焊接定位点支撑块101，用于定位单联磨削叶片10。
轴向定位装置设置于焊接定位点支撑块101，用于支撑单联磨削叶片10的上缘板和下缘板。具体地，轴向定位装置包括第一下缘板轴向定位柱122和第一上缘板轴向定位柱121，第一下缘板轴向定位柱122和第一上缘板轴向定位柱121均固定安装于焊接定位点支撑块101，第一下缘板轴向定位柱122在步骤S20中用于支撑单联磨削叶片10的下缘板，第一上缘板轴向定位柱121在步骤S20中用于支撑单联磨削叶片10的上缘板。
径向定位装置设置于焊接定位点支撑块101上，用于与单联磨削叶片10的叶身相抵。具体地，径向定位装置包括径向定位支撑块141和径向定位柱142，径向定位支撑块141固定安装于焊接定位点支撑块101，径向定位柱142安装于径向定位支撑块141，在步骤S20中径向定位柱142与单联磨削叶片10的叶身相抵。
周向定位装置设置于焊接定位工装底座100，用于与定位面21相抵。具体地，周向定位装置包括楔形面定位块131，楔形面定位块131固定安装于焊接定位工装底座100，在步骤S20中与定位面21相抵。
第一压紧装置设置于焊接定位点支撑块101，用于将单联磨削叶片10压紧于焊接定位工装底座100。具体地，第一压紧装置包括铰链支撑立柱111、压紧柱支撑杠杆112、焊接压紧柱113和压紧块锁紧铰链115。铰链支撑立柱111的一端固定安装于焊接定位工装底座100，另一端与压紧柱支撑杠杆112的第一端铰接，压紧块锁紧铰链115的一端与焊接定位工装底座100铰接，另一端与压紧柱支撑杠杆112的第二端通过第一锁紧件114锁紧，压紧柱支撑杠杆112上设置有多个焊接压紧柱113，用于在步骤S20中将单联磨削叶片10压紧于焊接定位工装底座100。
本领域技术人员可以理解的是，上述焊接定位工装为本实施例公开的一种具体实施方案，能够完成上述定位功能的工装并不局限于上述一种具体的结构。
为了得到多联导向叶片成品，需要对多联导向叶片半成品50进行磨削，即需要进行步骤S30，具体为采用五轴数控磨床对定位并压紧于磨削定位工装上的多联导向叶片半成品50的焊缝以及上缘板和下缘板其它具有余量的待磨削位置进行粗磨削处理和精磨削处理，得到多联导向叶片成品。其中的粗磨削处理去除多联导向叶片半成品50的大部分余量，并保证一定的粗糙度。精磨削处理在粗磨削处理的基础上进行，以得到多联导向叶片成品所需要的表面精度。
具体地，在本发明公开的磨削实施例1中，五轴数控磨床在对多联导向叶片半成品50的焊缝以及上缘板和下缘板其它具有余量的待磨削位置进行粗磨削处理时的砂轮线速度vs为18m/s，工件进给速度vw为300mm/min，磨削深度ap为0.05mm。五轴数控磨床在对多联导向叶片半成品50的焊缝以及上缘板和下缘板其它具有余量的待磨削位置进行精磨削处理时的砂轮线速度vs为18m/s、工件进给速度vw为350mm/min、磨削深度ap为0.01mm，且精磨削处理的加工余量为0.4mm，最终得到多联导向叶片成品。
在本发明公开的磨削实施例2中，五轴数控磨床在对多联导向叶片半成品50的焊缝以及上缘板和下缘板其它具有余量的待磨削位置进行粗磨削处理时的砂轮线速度vs为20m/s，工件进给速度vw为200mm/min，磨削深度ap为0.2mm。五轴数控磨床在对多联导向叶片半成品50的焊缝以及上缘板和下缘板其它具有余量的待磨削位置进行精磨削处理时的砂轮线速度vs为25m/s、工件进给速度vw为250mm/min、磨削深度ap为0.02mm，且精磨削处理的加工余量为0.5mm，最终得到多联导向叶片成品。
在本发明公开的磨削实施例3中，五轴数控磨床在对多联导向叶片半成品50的焊缝以及上缘板和下缘板其它具有余量的待磨削位置进行粗磨削处理时的砂轮线速度vs为19m/s，工件进给速度vw为250mm/min，磨削深度ap为0.1mm。五轴数控磨床在对多联导向叶片半成品50的焊缝以及上缘板和下缘板其它具有余量的待磨削位置进行精磨削处理时的砂轮线速度vs为22m/s、工件进给速度vw为300mm/min、磨削深度ap为0.015mm，且精磨削处理的加工余量为0.45mm，最终得到多联导向叶片成品。
综合上述的磨削实施例可得在使用五轴数控磨床进行粗磨削处理时的砂轮线速度vs为18m/s～20m/s，工件进给速度vw为200mm/min～300mm/min，磨削深度ap为0.05mm～0.2mm。在使用五轴数控磨床进行精磨削处理时的砂轮线速度vs为18m/s～25m/s、工件进给速度vw为250mm/min～350mm/min、磨削深度ap为0.01mm～0.02mm，且精磨削处理的加工余量为0.4mm～0.5mm。
结合图10～图12(为了使磨削定位工装的结构更加清楚，对图11和图12中多联导向叶片半成品50的位于中间的叶片不做显示)，步骤S30要采用五轴数控磨床对定位并压紧于磨削定位工装上的多联导向叶片半成品50的焊缝以及上缘板和下缘板其它具有余量的待磨削位置进行粗磨削处理和精磨削处理，其中磨削定位工装包括磨削定位工装底座200、支撑装置、辅助支撑装置和第二压紧装置。其中，磨削定位工装底座200设置有磨削支撑块202，用于定位多联导向叶片半成品50，磨削支撑块202通过压紧螺钉201固定于磨削定位工装底座200。
支撑装置设置于磨削支撑块202，用于支撑多联导向叶片半成品50的上缘板和下缘板。具体地，定位装置包括第二下缘板轴向定位柱221和第二上缘板轴向定位柱223，第二下缘板轴向定位柱221设置于磨削支撑块202，用于在步骤S30中与多联导向叶片半成品50的下缘板相抵，第二上缘板轴向定位柱223设置于磨削支撑块202，用于在步骤S30中与多联叶片半成品50的上缘板相抵。
辅助支撑装置设置于磨削支撑块202，用于支撑多联导向叶片半成品50的焊缝。具体地，辅助支撑装置包块上缘板辅助支撑柱231和下缘板辅助支撑柱232。上缘板辅助支撑柱231和下缘板辅助支撑柱232均设置于支撑块，且下缘板辅助支撑柱232相对于第二下缘板轴向定位柱221对称布置，并对多联叶片半成品50的焊缝进行可靠支撑，使得焊缝的受力状况改善，降低焊缝产生裂纹的风险。
且为了对上缘板辅助支撑柱231进行固定，如图13所示，上缘板辅助支撑柱231通过自锁结构与磨削支撑块202进行固定，上缘板辅助支撑柱231的下柱身设置有自锁配合面234，自锁配合面234沿上缘板辅助支撑柱231的边缘向中间方向宽度逐渐减少，且上缘板辅助支撑柱231与磨削支撑块202之间通过弹性件固定，设置于磨削支撑块202的锁紧螺钉233与自锁配合面234滑动配合，可以使上缘板辅助支撑柱231相对于磨削支撑块202在竖直方向进行一定范围内的移动。在支撑多联导向叶片半成品50时，上缘板辅助支撑柱231带动自锁配合面234向下移动一定位置，直至锁紧螺钉233与自锁配合面234相抵锁紧，上缘板辅助支撑柱231对多联导向叶片半成品50进行可靠支撑。
第二压紧装置设置于磨削支撑块202，用于将多联导向叶片半成品50压紧于磨削定位工装底座200。具体地，第二压紧装置包括压紧支撑立柱211、缘板压紧柱支撑杠杆212、叶身压紧柱支撑杠杆213、压紧锁紧立柱214、缘板压紧柱216、叶身辅助支撑块222和叶身叶盆侧压紧块224。叶身压紧柱支撑杠杆213的第一端铰接于压紧支撑立柱211，另一端在将多联导向叶片半成品50的叶身压紧后，通过第二锁紧件215与压紧锁紧立柱214锁紧。
如图11和图14所示，缘板压紧柱支撑杠杆212的两端分别与压紧支撑立柱211和压紧锁紧立柱214连接，缘板压紧柱216设置于缘板压紧柱支撑杠杆212，且对称分布于多联导向叶片半成品50的下缘板的两侧，用于与多联导向叶片半成品50的下缘板部分压紧，并防止在进行负角度磨削时由于受力过大导致焊缝产生裂纹。如图15所示，叶身辅助支撑块222用于在步骤S30中与多联叶片半成品50的叶身相抵，叶身叶盆侧压紧块224用于在步骤S30中与多联叶片半成品50的叶身叶盆侧相抵，使得焊缝始终处于压紧状态，以降低多联叶片半成品50在磨削过程中受到切向力的作用而使得焊缝受拉应力产生裂纹的风险。
本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”和“第二”等是用于区别不同的对象，而不是用于描述特定的顺序。此外术语“包括”和“具有”以及他们任何变形，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、产品或设备没有设定于已列出的步骤或单元，而是可包括没有列出的步骤或单元。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种多联涡轮导向叶片的制备方法，其特征在于，用于将铸造后的单联毛坯叶片制备为多联导向叶片，包括步骤：
单联磨削，对各个所述单联毛坯叶片的待焊接面进行磨削，得到单联磨削叶片（10）；
多联钎焊，将各个所述单联磨削叶片（10）按照所述多联导向叶片的各个单联导向叶片的位置关系进行定位，并对相邻两个所述单联磨削叶片（10）的待焊接面进行钎焊，得到多联导向叶片半成品（50）；
多联磨削，对所述多联导向叶片半成品（50）的焊缝以及上缘板和下缘板其它具有余量的待磨削位置进行磨削处理，得到多联导向叶片成品；
位于两侧的所述单联毛坯叶片分别为第一侧单联毛坯叶片（20）和第二侧单联毛坯叶片（40），位于中间的所述单联毛坯叶片为中间单联毛坯叶片（30）；
所述单联磨削步骤具体为对各个所述单联毛坯叶片的待焊接面进行磨削，以及对所述第一侧单联毛坯叶片（20）的定位面（21）进行磨削，得到各个所述单联磨削叶片（10）；
所述单联毛坯叶片的待焊接面为该单联毛坯叶片的上缘板与相邻的所述单联毛坯叶片的上缘板贴合的表面，以及该单联毛坯叶片的下缘板与相邻的所述单联毛坯叶片的下缘板贴合的表面；
所述第一侧单联毛坯叶片（20）的定位面（21）为所述第一侧单联毛坯叶片（20）的上缘板远离所述中间单联毛坯叶片（30）的上缘板的表面，以及所述第一侧单联毛坯叶片（20）的下缘板远离所述中间单联毛坯叶片（30）的下缘板的表面。
2.如权利要求1所述的多联涡轮导向叶片的制备方法，其特征在于，在步骤多联磨削之后还包括步骤：
焊缝检测，对所述多联导向叶片成品的焊缝进行检测，以确定所述多联导向叶片成品是否存在缺陷部位；
补焊，对所述多联导向叶片成品的缺陷部位进行补焊。
3.如权利要求2所述的多联涡轮导向叶片的制备方法，其特征在于，所述待焊接面的磨削量较理论尺寸多H/2的厚度，所述待焊接面的理论尺寸为待焊接面至所述涡轮导向叶片的叶身周向定位点的理论距离，其中H为多联钎焊时焊料的厚度；
所述定位面（21）的磨削量较理论尺寸少0.5~1mm，所述定位面（21）的理论尺寸为定位面（21）至所述涡轮导向叶片的叶身周向定位点的理论距离。
4.如权利要求3所述的多联涡轮导向叶片的制备方法，其特征在于，所述多联钎焊步骤包括：
多联初步固定，将各个所述单联磨削叶片（10）按照所述多联导向叶片的各个单联导向叶片的位置关系在焊接定位工装上进行定位，并在相邻两个所述单联磨削叶片（10）的待焊接面之间固定厚度为H的限位片，用于保证焊接间隙，用金属固定条固定在任意相邻两个所述单联磨削叶片（10）的待加工面处，得到多联固定叶片，所述单联磨削叶片（10）的待加工面为后续需机加工的位置；
多联焊料填充，将所述多联固定叶片由所述焊接定位工装上拆下，且在所述待焊接面处填充钎焊焊料，然后放入真空钎焊炉内，进行钎焊，得到所述多联导向叶片半成品（50）。
5.如权利要求4所述的多联涡轮导向叶片的制备方法，其特征在于，对所述多联导向叶片成品的缺陷部位进行补焊的温度为T1，所述多联固定叶片在真空钎焊炉内进行钎焊的温度为T0，则T1较T0低45℃~55℃。
6.如权利要求4所述的多联涡轮导向叶片的制备方法，其特征在于，所述焊接定位工装包括:
焊接定位工装底座（100），所述焊接定位工装底座（100）设置有焊接定位点支撑块（101），用于定位所述单联磨削叶片（10）；
轴向定位装置，设置于所述焊接定位点支撑块（101），用于支撑所述单联磨削叶片（10）的上缘板和下缘板；
径向定位装置，设置于所述焊接定位点支撑块（101），用于与所述单联磨削叶片（10）的叶身相抵；
周向定位装置，设置于所述焊接定位工装底座（100），用于与所述定位面（21）相抵；
第一压紧装置，设置于所述焊接定位点支撑块（101），用于将所述单联磨削叶片（10）压紧于所述焊接定位工装底座（100）。
7.如权利要求1-6任一项所述的多联涡轮导向叶片的制备方法，其特征在于，所述多联磨削具体为采用五轴数控磨床对定位并压紧于磨削定位工装上的所述多联导向叶片半成品（50）的焊缝以及上缘板和下缘板其它具有余量的待磨削位置进行粗磨削处理和精磨削处理，得到多联导向叶片成品。
8.如权利要求7所述的多联涡轮导向叶片的制备方法，其特征在于，所述五轴数控磨床在粗磨削处理时的砂轮线速度vs为18m/s~20m/s，工件进给速度vw为200mm/min~300mm/min，磨削深度ap为0.05mm~0.2mm。
9.如权利要求7所述的多联涡轮导向叶片的制备方法，其特征在于，所述磨削定位工装包括：
磨削定位工装底座（200），设置有磨削支撑块（202），用于定位所述多联导向叶片半成品（50）；
支撑装置，设置于所述磨削支撑块（202），用于支撑所述多联导向叶片半成品（50）的上缘板和下缘板；
辅助支撑装置，所述辅助支撑装置设置于所述磨削支撑块（202），用于支撑所述多联导向叶片半成品（50）的焊缝；
第二压紧装置，设置于所述磨削支撑块（202），用于将所述多联导向叶片半成品（50）压紧于所述磨削定位工装底座（200）。
10.如权利要求7所述的多联涡轮导向叶片的制备方法，其特征在于，所述五轴数控磨床在精磨削处理时的砂轮线速度vs为18m/s~25m/s、工件进给速度vw为250mm/min~350mm/min、磨削深度ap为0.01mm~0.02mm，且精磨削处理的加工余量为0.4mm~0.5mm。
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