CN1754635A - 带有标记装置的锻造模具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种锻造模具，在一个表面上包括将要锻造的一个零件(例如涡轮发动机叶片)的半个压痕。该模具的特征在于，在所述表面上包括一个沿着两个方向形成标记的装置，所述压痕的位置相对于该装置确定，所述装置包括相对于所述表面突出的两个垫片，每个垫片包括确定所述两个方向的两个槽。该装置优选包括在加工压痕的同时在模具上加工两个垫片，每个垫片包括以十字交叉形式形成的两个槽。因此本发明提供了压机台板上对压痕和模具位置的视觉校正。

Description

带有标记装置的锻造模具

技术领域

本发明涉及锻造金属零件，尤其是复杂、扭曲零件的领域，例如锻造大尺寸的涡轮发动机叶片。

背景技术

为了生产金属零件，当零件在操作中必须吸收大量应力时优选使用锻造技术。事实上，对于涡轮喷气发动机的压缩机或风扇叶片来说，由于它们所经受的振动和离心力而显著地产生了内应力。

锻造包括在撞击作用下或通过施加压力使金属棒发生塑性变形。总体上，人们通过形成与最终零件逐渐接近的一系列毛坯来进行分步操作。如果需要，通过产生更精确形状的校准步骤来完成零件的锻造。

更具体而言，通过撞击或压力将后面的毛坯填入一个具有与所获得零件的形状相应的蚀刻压痕的模具中，从而锻造出零件。如果是钛，由于它的流动应力强烈地依赖于温度，所以在将其加热到一定温度界限下进行锻造，这个温度界限是由材料中的组织结构变化决定的，其改变了它的机械加工性能。

模锻操作通常是用预热的模具进行机械压制来实现的。在这些条件下，锻造时间相对较短，从而通过零件和模具自身之间的热传导达到使工具温度与零件温度不同的程度，以防止零件冷却过快和模具加热过多。而且，由于模具与零件接触所经受的高应力，在模具的蚀刻部分上沉积一种润滑剂，从而有利于材料的流动并降低锻造应力。

本发明首先涉及调整加工工具，例如上面提到的模具。

根据普通的方法，用于制造工具的时间相当长，因为使用者必须进行一系列修整操作。

实际上，模具的压痕并不具有所要获得的原始锻造零件的精确形状和尺寸。压痕与所获得的原始锻造零件的不同之处在于“矫正项”，它补偿了锻造过程中加工工具的弹性变形。由于不知道如何精确地预知这些矫正项，因此模具需要被修整，然后在获得的试验零件上进行测量。在所谓的精密锻造中，超标尺寸很小，例如0.8mm，因此通过用研磨带对原始零件进行抛光可以获得最终零件，或者如果需要，尤其当用钛的时候，通过将化学加工和抛光与研磨带结合以获得最终零件。例如，在锻造翼叶片的情况下。

因此，精密锻造模具的调整是费时且成本高的，因为需要进行许多次由零件锻造试验间隔的修整操作。

当模具调整好时，即，当获得的锻造原始试样零件具有所期望的形状和尺寸时，该模具可连续工作用于生产一系列零件。在操作过程中模具逐步损坏，例如，根据这种情况在生产1000-5000个零件后，有必要修复该模具或使用另一个模具。

根据第一种方法修复损坏的模具包括在材料被磨损掉的区域再填补材料以及加工和抛光出一个新的压痕，即通过电火花加工再冲蚀模具。根据第二种方法，在去除氮化层(通过表面热处理或热机械处理而被硬化)并除去几毫米厚度的材料后通过加工整体地重新形成压痕。这种技术称为再冲蚀。模具的修复或者制造一个新模具需要进行与最初的模具相同的调整。因此它们也是费时且成本高的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于改善模具对准校验的装置，从而最优化用于锻造大批量零件的调整时间。

根据本发明，锻造模具在一个表面上包括将要锻造的零件(例如涡轮发动机的叶片)的半个压痕，其特征在于，在该表面上包括一种沿着两个方向形成标记的装置，所述压痕的位置相对于该装置确定，所述装置包括相对于所述表面突出的两个垫片，并且每个垫片包括确定所述两个方向的两个槽。

优选地，两个槽以十字交叉形式布置。

根据另一特征，将槽布置成两两平行。尤其是使两个槽对齐。

本发明还涉及一种在加工压痕后校验两个半模是否对准的方法。根据这种方法，模具的两个侧面的位置相对于所述形成标记的装置而确定，如果需要，校正所述模具之一的任意一个侧面。特别地，所述位置通过在一个三维测量机械(TMM)上测量而确定。

本发明还涉及在模具上形成标记的所述装置的应用，从而在锻造压制中校验模具块在安装时是否对准。根据一种优选的应用，在每个垫片上放置一个由可锻材料制成的销，将这些销压扁在两个模具的垫片之间，并检查由槽在销上形成的标记。

本发明还涉及在用于校验模具块是否对准的所述模具上形成标记的所述装置的应用(在锻造操作期间用于记录一个模具相对于另一个模具所产生的相对移动)。根据一种优选的应用，在每个垫片上放置一个用可锻材料制成的销，将这些销压扁在两个模具的垫片之间，并检查由槽在销上形成的标记。

附图说明

下面参照附图来详细说明本发明，其中：

图1示出了从上方看的一种模具块，该模具块配有形成标记的装置，

图2详细示出了形成一个标记的垫片，

图3示出了将模具块安装到压机台板上，

图4A和4B示出了在压缩之前介于垫片间的校验销。

具体实施方式

图中示出了用于锻造涡轮喷气发动机的压缩机或风扇叶片的模具块10。该模具是一具有矩形截面的块，它的主平面11包括半个叶片的压痕E。该主平面11以四个侧面12、13、14、15为边界。压痕的形状由合适的计算装置确定，并且通过机械加工、电火花加工或者本领域技术人员熟知的任何其它方法来形成压痕。例如，在一个数字控制加工中心或放电加工机械(EDM)上形成该压痕。在压痕周围，通常提供一边缘区域Ep用于形成平台，这是本领域中熟知的。压痕的实施方式不是本发明的部分。蚀刻包括一主轴XX和至少一个参考点P，该参考点P形成加工压痕的起始点。因此相对于这些纵向和横向的基准而形成压痕的几何形状。纵向侧面12、14平行于轴线XX。横向侧面13和15则与之垂直。

用于锻造该零件的整个模具还包括具有半个叶片压痕的第二模具块，其压痕的形状与前述压痕的形状互补。为了锻造该零件，两个模具块都要放置并固定在压机的台板上——一个下台板和一个上台板。将所要锻造的零件毛坯放在下模具块中，然后操作压机。通过使两个模具块互相接近而使毛坯件变形，从而获得由压痕确定形状的零件，在它的周边伴有一结束闪光(complete flash)。

锻造质量部分取决于两个压痕在撞击瞬间相对于彼此是否处于合适的位置。后者的定位取决于压痕在它们的各自模具块中是否处于合适的位置以及两个模具块相对于彼此是否处于合适的位置。

采用本发明的装置，可以简单、有效地获得这种结果。

根据本发明，压痕E与两个垫片21、23都是通过蚀刻制得。这两个垫片都相对于模具块的上表面11突出。这两个垫片在此处都是盘状，但它们也可以呈现出其它形状。图2中按比例示出了垫片21的放大透视图。每个垫片分别包括两个成直角的槽21L、21T和23L、23T。

使两个纵向槽21L和23L都以预定距离平行于压痕的轴线XX。此处，两个槽与轴线XX的距离相等。因此它们成一条直线。横向槽21T和23T与前述的槽垂直，并且都处于离参考点P一定距离处。因此，在空间上精确地确定了压痕和槽相对于彼此的位置。

采用这些装置21和23，

一方面可以实现模具块上的压痕位置的校验，并且

另一方面可以实现锻造操作过程中模具块之间是否合适对准的目视检查。

至于第一校验操作，一旦开始加工模具，就通过探测来测量垫片21和23相对于侧面12、14和13、15的位置，例如在一种三维测量机械TMM上进行探测。因此对每个模具块都进行校验，使得

一方面，侧面12和14与槽21L和23L的方向完全平行，并且侧面12和14与槽21L和23L相隔适当的距离，

另一方面，侧面13和15与槽21T和23T的方向完全平行，并且侧面13和15与槽21T和23T相隔适当的距离。

如果发现两个模具中的一个与理论尺寸存在偏差，那么就对这个模具的侧面进行矫正，从而使得两个模具块上的距离相同。

如果发现两个模具都与理论尺寸存在偏差，那么就对带有最小缺陷的模具进行矫正。

这样，就可以得到其上的压痕毫无缺陷地对准的模具。使用这种垫片就可以为快速校验提供高测量精确度。

一旦制好后，将模具块安装在压机的台板上。通过将模具块的侧面紧紧抵靠在止动平面B1和B2上来进行安装。图中示意性地示出了压机台板100的俯视图。例如，通过所谓的“斜面”楔形物31和32来调整侧面12和14的定位。这些楔形物具有二面角的形状，将它们放置成具有两个平行面且两个斜面彼此互相接触。通过相对于一个楔形物移动另一个楔形物，就可以平行于它们的平行面使两个楔形物彼此分离或接近。对楔形物加压，使一个楔形物抵靠在模具块的侧面14上，另一个楔形物抵靠在与台板一体的止块110上。模具块的另一侧面12则抵靠在与台板一体的止块120上。因此这种斜面楔形物系统就可以使模具块垂直于侧面12和14而移动；从而可以在横向调整其在台板上的位置。如果需要，可以在楔形物120和侧面12之间放置金属带。

为了在纵向上调节模具块的位置，在侧面13上旋压一个螺钉是有用的，该螺钉将模具块推靠在与台板一体的止块130上。因此可以在纵向上调整模具块的位置。如果需要，可以在侧面15和止块150之间放置一金属带。

为了校验这两个模具块的相对位置，按下列步骤进行。

在下模的两个垫片中的每一个上放一个PB铅销或其它可锻材料的销，使上模下降直到它将两个销压扁。

在图4A和4B中还示出了压扁后处于垫片间的两个销。

操作者可以很容易地检查出在所示的示例中上下垫片的槽21T(或23T)没有对准。通过将变形的销放回到测量装置中，他/她就可以精确地确定纵向上所需要作的矫正。

类似的，他/她通过观察槽23L(或21L)可以检查出两个模具块在横向上没有完全对准。

因此，出现了精确的标记装置，其易于操作，如果需要，依靠该装置可以得出压痕相对于彼此完全对准所需要作出的矫正。

利用这些装置，当进行撞击零件操作时，通过利用销来进行校验操作，也可以检查出在第一次使用模具期间在锻造应力作用下模具旋转的效果。

操作者在蚀刻的每次加工或再加工后以及锻造周期的每次开始时，进行这种校验操作。

最后，在撞击后，利用这些销可以相对于平台的期望厚度检查上下模之间的间隙。

Claims (7)

1.一种锻造模具，在一个表面上包括将要锻造的一个零件的半个压痕，例如涡轮发动机叶片，其特征在于，在所述表面上包括一个沿着两个方向形成标记的装置，所述压痕的位置相对于该装置确定，所述装置包括相对于所述表面突出的两个垫片，每个垫片包括确定所述两个方向的两个槽。

2.如权利要求1所述的模具，其特征在于，所述模具的槽被布置成两两平行。

3.如权利要求2所述的模具，其特征在于，所述模具的槽都对准。

4.一种用于在加工压痕后校验两个半模是否对准的方法，根据该方法，模具的两个侧面的位置相对于前述任一权利要求所述的形成标记的装置而确定，并且如果需要，校正所述模具之一的任意一个侧面。

5.如前述权利要求所述的方法，其特征在于，通过在一个三维测量机械(TMM)上探测而确定所述位置。

6.在根据权利要求1至3中的任一权利要求所述的模具上形成标记的装置的应用，用于在锻造压制中校验模具块在安装时是否对准。

7.如前述权利要求所述的根据权利要求1至3中的任一权利要求所述的模具的应用，根据该应用，在每个垫片上放置一个由可锻材料制成的销，将销压扁在两个模具垫片之间，并检查由槽在销上形成的标记。

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