涡轮盘蜡模拼装成型夹具
技术领域
本实用新型涉及熔模铸造技术领域,特别地,涉及一种涡轮盘蜡模拼装成型夹具。
背景技术
某形状带单悬臂叶片盘的涡轮盘零件如图1所示,该零件材料为高温合金,采用熔模铸造工艺成型,主要用于发动机的热端转动部件,叶身尺寸需100%进行计量,叶身型面尺寸精度要求±0.05,叶片位置度要求±0.2,尺寸精度要求高。
熔模铸造的首道工序为制蜡模,从叶片盘结构分析,该叶片盘主要由31片均布叶片和内环组成,结构较为复杂,由于叶片型面为异形曲面,蜡模模具设计时难以实现通过一副模具整体成型整个涡轮盘,且如果设计成采用整体模具一次成型蜡模会存在以下几个问题:
第一,模具结构复杂,操作难度大,且模具制造成本高、周期长;
第二,压型后的蜡模分型线多,难于修理蜡模,且因零件叶型尺寸要求高,修理过程稍有不慎会导致型面修坏和尺寸超差;
第三,该类涡轮盘需进行动平衡测试,如采用整体成型,每个叶片都由一个单独的活块成型,尺寸必然会不一致,尺寸的不一致会导致动平衡不合格。
实用新型内容
本实用新型提供了一种涡轮盘蜡模拼装成型夹具,以解决现有技术存在的模具结构复杂、操作难度大、制造成本高、蜡模难于修理及制备出的涡轮盘动平衡测试易不合格的技术问题。
本实用新型采用的技术方案如下:
一种涡轮盘蜡模拼装成型夹具,用于将蜡模叶片和内环蜡模拼装定位,以使两者浇筑后连接形成涡轮盘蜡模,拼装成型夹具包括:中空筒状的安装座总成,安装座总成的内腔中设有上下滑动设置的起模机构,起模机构的顶端设有用于支撑内环蜡模的支撑平面,安装座总成的上端设有用于周向支撑由蜡模叶片围设形成的叶片盘的支撑环面;安装座总成的上端设有连通其内腔的第一定位孔,以对竖直支设于支撑平面上的内环蜡模定位,安装座总成的上端还设有竖向设置且沿周向均匀间隔布设的定位销,及横向设置且沿周向均匀间隔布设的弹性顶针,定位销、弹性顶针及蜡模叶片三者一一对应设置,且定位销和弹性顶针分设于对应的蜡模叶片的两端;定位销用于与通过缘板支设于支撑环面上的蜡模叶片缘板内壁面上开设的圆柱槽配合,以对蜡模叶片沿中心限位,弹性顶针用于与蜡模叶片叶尖端设置的定位柱顶抵,以对蜡模叶片沿角向定位。
进一步地,安装座总成包括起安装支撑作用的安装底座、支设于安装底座的顶端且周向转动设置的安装基座、用于安装弹性顶针的上环座;安装基座呈下端开口、上端设有端面的中空筒状,起模机构上下滑动设置于安装基座的内腔中,第一定位孔贯穿上端面设置,定位销竖直固定于上端面的上表面上;上环座呈环形,同轴连接于安装基座的顶端,弹性顶针由上环座的外环面水平穿设上环座的壁面后伸入上环座的内腔中。
进一步地,上环座的外环面设有垂直贯穿壁面的安装通孔,安装通孔中设有沿轴向依次设置且朝中心分别凸出的第一限位台阶和第二限位台阶,并第二限位台阶靠近其内侧;弹性顶针包括穿设安装通孔设置的顶针杆,及装设于顶针杆外圆上的施力弹簧;顶针杆的外圆上具有外凸且位于第一限位台阶和第二限位台阶之间的限位凸缘,施力弹簧的两端分别顶抵第一限位台阶和限位凸缘。
进一步地,上环座包括上下剖分设置的上半环座和下半环座,安装通孔对称设置于上半环座和下半环座之间;上半环座的外环面上设有内凹且连通安装通孔的限位缺口,下半环座的外环面上设有内凹且沿周线延伸并端部连通安装通孔的限位弧槽;弹性顶针还包括垂直连接于顶针杆外圆上的限位杆,限位杆在弹性顶针顶抵蜡模叶片时限位于限位缺口中,且在蜡模叶片装夹过程中限位于限位弧槽中。
进一步地,安装基座包括中空环状的下环座、中空筒状的中筒座及形成安装基座上端面的上盖座;下环座转动支设于安装底座的顶端,中筒座固定支设于下环座的顶端,起模机构上下滑动设置于中筒座内;上盖座固定支设于中筒座的顶端,上环座固定支设于上盖座的顶端,第一定位孔贯穿上盖座设置,定位销支设于上盖座的顶端。
进一步地,安装基座还包括中空环状的定位环座;上盖座的上端还设有内凹且与第一定位孔同轴设置的第二定位孔,第二定位孔的内径大于第一定位孔的内径;定位环座定位于第二定位孔中,定位环座的外环面上对应各定位销处设有用于容置定位销的内柱槽,定位环座用于与定位销配合以使蜡模叶片拼装形成叶片盘。
进一步地,第二定位孔的内环面包括呈环形的圆环面,及与圆环面相连且呈直线的直线面;定位环座的外环面与第二定位孔的内环面配合设置,以对定位环座沿周向定位。
进一步地,起模机构包括凸轮起模构件、滑移板组、竖直支设于滑移板组上的起模柱和起模杆、起模环;凸轮起模构件由安装基座外穿设安装基座的壁面后伸入安装基座的内腔中;滑移板组支设于凸轮起模构件上,以在凸轮起模构件转动过程中在安装基座内上下滑移;起模柱对应第一定位孔设置,并其顶端形成支撑平面;上盖座的顶端还设有内凹且呈环形的安装环槽,起模环呈环形且上下滑动装设于安装环槽中,起模杆上穿上盖座后连接起模环。
进一步地,凸轮起模构件包括转动支设于下环座上的驱动横杆、固定装设于驱动横杆外圆上的起模凸轮、连接于驱动横杆外端部的操作柄;起模凸轮位于安装基座的内腔中,且滑移板组支设于起模凸轮上;操作柄位于安装基座外。
进一步地,滑移板组包括下滑板及支设于下滑板上的上滑板;起模杆和起模柱两者的底端分别支设于下滑板上,且两者的上端分别穿设上滑板后向上延伸。
本实用新型具有以下有益效果:
使用本实用新型的涡轮盘蜡模拼装成型夹具前,由于已通过相应的蜡模叶片模具成型出单个的蜡模叶片,且通过相应的内环蜡模模具成型出内环蜡模,本实用新型的涡轮盘蜡模拼装成型夹具仅用于使单个的蜡模叶片拼装形成叶片盘,同时使叶片盘与内环蜡模拼装定位,故而相比通过一副模具成型整个涡轮盘蜡模的蜡模模具,本实用新型的涡轮盘蜡模拼装成型夹具结构简单、操作难度小,且模具制造成本较低、模具制备周期短,并顶模机构的设置,使浇筑成型出的涡轮盘蜡模容易出模,出模简单、涡轮盘蜡模出模质量高;由于蜡模叶片通过相应的蜡模叶片模具单个制备成型,故而压型后蜡模分型线少,单个蜡模叶片成型质量高,易于修理,修理过程中不易导致型面修坏和尺寸超差,且由于叶片盘的所有蜡模叶片由同一蜡模叶片模具制备成型,故而制备出的涡轮盘动平衡测试容易合格,涡轮盘整体质量好。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外,本实用新型还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图,对本实用新型作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中:
图1是带单悬臂叶片盘的涡轮盘的空间结构示意图;
图2是本实用新型优选实施例的涡轮盘蜡模拼装成型夹具的俯视结构示意图;
图3是图2中D-D向剖视结构示意图;
图4是图2中叶片盘拼装状态示意图。
图例说明
71、蜡模叶片;72、内环蜡模;140、安装座总成;1401、第一定位孔;1402、第二定位孔;1403、支撑环面;141、安装底座;142、安装基座;1421、下环座;1422、中筒座;1423、上盖座;1424、定位环座;143、上环座;1431、安装通孔;1432、限位缺口;150、起模机构;1501、支撑平面;151、凸轮起模构件;1511、驱动横杆;1512、起模凸轮;1513、操作柄;152、滑移板组;153、起模柱;154、起模杆;155、起模环;160、定位销;170、弹性顶针;171、顶针杆;172、施力弹簧;173、限位杆;174、锁紧杆。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明,但是本实用新型可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
参照图1-图3,本实用新型的优选实施例提供了一种涡轮盘蜡模拼装成型夹具,用于将蜡模叶片71和内环蜡模72拼装定位,以使两者浇筑后连接形成涡轮盘蜡模,拼装成型夹具包括:中空筒状的安装座总成140,安装座总成140的内腔中设有上下滑动设置的起模机构150,起模机构150的顶端设有用于支撑内环蜡模72的支撑平面1501,安装座总成140的上端设有用于周向支撑由蜡模叶片71围设形成的叶片盘的支撑环面1403。安装座总成140的上端设有连通其内腔的第一定位孔1401,以对竖直支设于支撑平面1501上的内环蜡模72定位,安装座总成140的上端还设有竖向设置且沿周向均匀间隔布设的定位销160,及横向设置且沿周向均匀间隔布设的弹性顶针170,定位销160、弹性顶针170及蜡模叶片71三者一一对应设置,且定位销160和弹性顶针170分设于对应的蜡模叶片71的两端。定位销160用于与通过缘板支设于支撑环面1403上的蜡模叶片71缘板内壁面上开设的圆柱槽配合,以对蜡模叶片71沿中心限位,弹性顶针170用于与蜡模叶片71叶尖端设置的定位柱顶抵,以对蜡模叶片71沿角向定位。
采用本实用新型的涡轮盘蜡模拼装成型夹具,拼装定位蜡模叶片71和内环蜡模72时,如图3所示,内环蜡模72竖直支设于起模机构150顶端的支撑平面1501上,且通过安装座总成140上开设的第一定位孔1401沿中心进行定位;同样的,蜡模叶片71通过其缘板支撑于安装座总成140上端的支撑环面1403上,且通过其内侧对应设置的定位销160与其缘板内壁面上开设的圆柱槽的配合,沿中心限位,同时还通过其外侧对应设置的弹性顶针170与其叶尖端设置的定位柱的顶抵,沿角向定位,从而实现单个蜡模叶片71的支撑和定位,进而实现多个蜡模叶片71沿周向拼装形成叶片盘,实现叶片盘与内环蜡模72的拼装定位;待叶片盘与内环蜡模72通过浇筑连接形成涡轮盘蜡模后,外力驱动起模机构150在安装座总成140的内腔中上移,进而通过起模机构150将涡轮盘蜡模向上顶起,实现涡轮盘蜡模的顺利出模。
使用本实用新型的涡轮盘蜡模拼装成型夹具前,由于已通过相应的蜡模叶片模具成型出单个的蜡模叶片71,且通过相应的内环蜡模模具成型出内环蜡模72,本实用新型的涡轮盘蜡模拼装成型夹具仅用于使单个的蜡模叶片71拼装形成叶片盘,同时使叶片盘与内环蜡模72拼装定位,故而相比通过一副模具成型整个涡轮盘蜡模的蜡模模具,本实用新型的涡轮盘蜡模拼装成型夹具结构简单、操作难度小,且模具制造成本较低、模具制备周期短,并起模机构的设置,使浇筑成型出的涡轮盘蜡模容易出模,出模简单、涡轮盘蜡模出模质量高;由于蜡模叶片71通过相应的蜡模叶片模具单个制备成型,故而压型后蜡模分型线少,单个蜡模叶片71成型质量高,易于修理,修理过程中不易导致型面修坏和尺寸超差,且由于叶片盘的所有蜡模叶片71由同一蜡模叶片模具制备成型,故而制备出的涡轮盘动平衡测试容易合格,涡轮盘整体质量好。
可选地,如图2和图3所示,安装座总成140包括起安装支撑作用的安装底座141、支设于安装底座141的顶端且周向转动设置的安装基座142、用于安装弹性顶针170的上环座143。安装基座142呈下端开口、上端设有端面的中空筒状,起模机构150上下滑动设置于安装基座142的内腔中,第一定位孔1401贯穿上端面设置,定位销160竖直固定于上端面的上表面上。上环座143呈环形,同轴连接于安装基座142的顶端,弹性顶针170由上环座143的外环面水平穿设上环座143的壁面后伸入上环座143的内腔中。安装座总成140的该结构设置,一方面便于其加工和制备,另一方面便于起模机构150、定位销160及弹性顶针170的安装和设置;另外,由于安装基座142相对安装底座141周向转动设置,故而施力安装基座142即可相应带动定位销160和弹性顶针170同步转动,从而操作者只需在某一固定工位,即可实现整圈叶片盘中各蜡模叶片71的安装和定位,进而降低叶片盘拼装定位难度及工人的劳动强度,提高蜡模叶片拼装效率和拼装质量。
本可选方案中,如图3和图4所示,上环座143的外环面设有垂直贯穿壁面的安装通孔1431,安装通孔1431中设有沿轴向依次设置且朝中心分别凸出的第一限位台阶和第二限位台阶,并第二限位台阶靠近其内侧。弹性顶针170包括穿设安装通孔1431设置的顶针杆171,及装设于顶针杆171外圆上的施力弹簧172。顶针杆171的外圆上具有外凸且位于第一限位台阶和第二限位台阶之间的限位凸缘,施力弹簧172的两端分别顶抵第一限位台阶和限位凸缘。本可选方案中,由于施力弹簧172的两端分别顶抵第一限位台阶和限位凸缘,且限位凸缘位于第一限位台阶和第二限位台阶之间,故而顶针杆171在施力弹簧172的作用下,具有沿轴向且朝向蜡模叶片71叶尖端的弹性作用力,将蜡模叶片71朝定位销160顶紧,从而通过定位销160和对应的弹性顶针170将蜡模叶片71顶紧。本可选方案的优选实施例中,蜡模叶片71上的定位柱沿蜡模叶片71的积叠轴方向延伸,故而顶针杆171在施力弹簧172的作用下,沿蜡模叶片71积叠轴方向将蜡模叶片顶紧,从而提高蜡模叶片顶紧后的稳定性,有效防止蜡模叶片松动或绕积叠轴转动。
进一步地,如图4所示,上环座143包括上下剖分设置的上半环座和下半环座,安装通孔1431对称设置于上半环座和下半环座之间,从而提高安装通孔1431的加工质量,并有效降低弹性顶针170的安装难度。上半环座的外环面上设有内凹且连通安装通孔1431的限位缺口1432,下半环座的外环面上设有内凹且沿周线延伸并端部连通安装通孔1431的限位弧槽。弹性顶针170还包括垂直连接于顶针杆171外圆上的限位杆173,限位杆173在弹性顶针170顶抵蜡模叶片71时限位于限位缺口1432中,进而限制顶针杆171在施力弹簧172的作用下,伸入上环座143内腔中的长度及顶抵作用力的大小,且限位杆173在蜡模叶片71装夹过程中限位于限位弧槽中,以便蜡模叶片71顺利装入对应的定位销160和弹性顶针170之间。
更进一步地,本实用新型的弹性顶针170还包括对应各顶针杆171设置的锁紧杆174,锁紧杆174竖直设置且螺纹装设于上半环座中,且底端顶抵对应的顶针杆,以用于顶紧顶针杆,进而防止顶针杆受力转动,最终提高蜡模叶片71的定位装夹质量。
本可选方案中,如图3所示,安装基座142包括中空环状的下环座1421、中空筒状的中筒座1422及形成安装基座142上端面的上盖座1423。下环座1421转动支设于安装底座141的顶端,中筒座1422固定支设于下环座1421的顶端,起模机构150上下滑动设置于中筒座1422内。本可选方案的具体实施例中,下环座1421与安装底座141之间装设有滚珠,以使下环座可相对安装底座转动。上盖座1423固定支设于中筒座1422的顶端,上环座143固定支设于上盖座1423的顶端,第一定位孔1401贯穿上盖座1423设置,定位销160支设于上盖座1423的顶端。
进一步地,如图4所示,安装基座142还包括中空环状的定位环座1424。上盖座1423的上端还设有内凹且与第一定位孔1401同轴设置的第二定位孔1402,第二定位孔1402的内径大于第一定位孔1401的内径。定位环座1424定位于第二定位孔1402中,定位环座1424的外环面上对应各定位销160处设有用于容置定位销160的内柱槽,定位环座1424用于与定位销160配合以使蜡模叶片71拼装形成叶片盘。本可选方案中,通过设置定位环座1424,进而通过定位环座1424顶抵蜡模叶片71,同时通过定位环座外环面上设置的内柱槽与定位销160的配合作用,进而有效防止蜡模叶片朝中心移动,及绕定位销160的偏转,最终提高蜡模叶片71的定位装夹质量;操作时,首先将定位环座安装定位于第二定位孔中,然后再转动并依次装夹各蜡模叶片,待所有蜡模叶片装夹形成叶片盘后,再向上提出定位环座,并将浇筑成型的内环蜡模72装夹定位于第一定位孔1401中,使内环蜡模72与叶片盘拼装定位,最后再浇筑成型出涡轮盘蜡模。
本可选方案的优选实施例中,如图3所示,第二定位孔1402的内环面包括呈环形的圆环面,及与圆环面相连且呈直线的直线面。定位环座1424的外环面与第二定位孔1402的内环面配合设置,以对定位环座1424沿周向定位,进而有效防止定位环座1424沿周向转动,最终提高蜡模叶片的定位装夹质量。
可选地,如图3所示,起模机构150包括凸轮起模构件151、滑移板组152、竖直支设于滑移板组152上的起模柱153和起模杆154、起模环155。凸轮起模构件151由安装基座142外穿设安装基座142的壁面后伸入安装基座142的内腔中。滑移板组152支设于凸轮起模构件151上,以在凸轮起模构件151转动过程中在安装基座142内上下滑移。起模柱153对应第一定位孔1401设置,并其顶端形成支撑平面1501,且支撑平面1501上涂覆有粘结蜡,以与内环蜡模72粘结,进而有效防止内环蜡模72周向转动,提高内环蜡模的安装定位质量。上盖座1423的顶端还设有内凹且呈环形的安装环槽,起模环155呈环形且上下滑动装设于安装环槽中,起模杆154上穿上盖座1423后连接起模环155。出模时,凸轮起模构件151转动,转动过程中滑移板组152受顶抵力上移,从而带动起模柱153和起模杆154同步上移,起模柱153上移过程中将涡轮盘蜡模的内环蜡模72向上顶出第一定位孔,同时起模杆154上移过程中上穿上盖座后顶抵起模环155,将起模环155向上顶出安装环槽,从而同步将涡轮盘蜡模的叶片盘向上顶出,最终实现涡轮盘蜡模的出模。本可选方案中,起模杆154的数量一一对应蜡模叶片设置,从而提高叶片盘出模的均匀性,最终提高涡轮盘蜡模的出模质量,减少涡轮盘蜡模出模过程中的损伤。
本可选方案中,如图3所示,凸轮起模构件151包括转动支设于下环座1421上的驱动横杆1511、固定装设于驱动横杆1511外圆上的起模凸轮1512、连接于驱动横杆1511外端部的操作柄1513。起模凸轮1512位于安装基座142的内腔中,且滑移板组152支设于起模凸轮1512上。操作柄1513位于安装基座142外。出模时,握持操作柄1513带动驱动横杆1511转动,驱动横杆1511转动时其上起模凸轮1512顶抵滑移板组152,使滑移板组152上移,从而实现涡轮盘蜡模的顺畅出模。
本可选方案中,如图3所示,滑移板组152包括下滑板及支设于下滑板上的上滑板。起模杆154和起模柱153两者的底端分别支设于下滑板上,且两者的上端分别穿设上滑板后向上延伸。滑移板组152的该种结构设置方式,使起模柱153和起模杆154分别与滑移板组152可拆卸式连接,安装、拆卸简单,且容易加工。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,对于本领域的技术人员来说,本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。