一种分片式3D打印涡轮导向叶片毛坯的机加工方法技术

本发明专利技术公开了一种分片式3D打印涡轮导向叶片毛坯的机加工方法,所述方法包括：确定导向叶片毛坯的端面基准；确定所述导向叶片毛坯的径向基准；根据所述导向叶片毛坯已确定端面基准和径向基准，对所述导向叶片毛坯进行整环去料加工。在机械加工中，最重要的过程便是先确定端面基准和径向基准。只有找到了良好的加工基准，才能保证后续的端面加工和圆面加工满足形位公差要求。本发明专利技术通过设计简易工装，基于3D打印多联导向叶片叶型和流道加工出定位基准面，再整环去料加工成形的加工工艺方法，在加工精准性、加工经济性与加工时间成本上有较大的优势。较大的优势。较大的优势。

【技术实现步骤摘要】
一种分片式3D打印涡轮导向叶片毛坯的机加工方法


[0001]本专利技术涉及叶片的加工
，尤其涉及一种分片式3D打印涡轮导向叶片毛坯的机加工方法。

技术介绍

[0002]当代航空发动机涡轮导向叶片一般采用叶身无余量精密铸造工艺制备毛坯，再经局部机械加工最终成型。在对毛坯进行机械加工过程中，目前一般通过“六点定位法”来建立基准对毛坯精确定位，即一个不受约束的空间物体，其运动具有6个自由度。每引入一个基准定位点，便增加一个约束，6个定位点就会使物体运动的自由度降为零，实现完全定位。6个基准目标点是在几何模型的理论型面上选取的。六点定位法的应用需要设计夹具来实现。夹具设计时，通过定位元件(球头支承钉或者圆柱销)模拟夹具与毛坯上的理论定位点接触来实现叶片毛坯的精准定位。现有技术通过六点定位法加工叶片毛坯需要设计一整套复杂的定位工装，而且叶片毛坯为单片加工，因而加工周期较长，通常需要6～12个月才能完成整套叶片毛坯的加工。
[0003]近年来，3D打印制造的零件部在航空发动机部件试验中得到了实际应用。其主要优点在于零件可以快速成型。采用传统的“六点定位法”来加工3D打印涡轮导向叶片毛坯，工序复杂，加工周期通常为6～12个月，不符合3D打印叶片快速制造成型的原则。
[0004]在机械加工中，最重要的过程便是先确定端面基准和径向基准。只有找到了良好的加工基准，才能保证后续的端面加工和圆面加工满足形位公差要求。所以需要一种加工工装精准且简单、加工周期短的加工工艺。现有技术方案通常用于发动机真实叶片加工，加工要求和加工精度很高。本技术方案是一种基于叶型和流道加工出定位基准面，再整环去料加工成形的加工工艺方法，通过该方法加工出成品导向叶片的加工周期约1个半月，不到现有加工方法的1/3，可以实现3D打印涡轮导向叶片毛坯的快速精加工。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种分片式3D打印涡轮导向叶片毛坯的机加工方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种分片式3D打印涡轮导向叶片毛坯的机加工方法，所述方法包括：确定导向叶片毛坯的端面基准；确定所述导向叶片毛坯的径向基准；根据所述导向叶片毛坯已确定端面基准和径向基准，对所述导向叶片毛坯进行整环去料加工。
[0008]优选的，所述确定导向叶片毛坯的端面基准的步骤包括：设计一种半月型等高挡块工装；将所述半月型等高挡块工装的一侧通过螺栓与标准块连接，另一侧通过螺栓与所述导向叶片毛坯的叶型尾缘连接，并用压紧螺母和螺杆固定在线切割机床上；对所述导向叶片毛坯的上缘板外侧端面C进行加工；检查并确定导向叶片毛坯的上缘板外侧端面C端面跳动满足要求，以确认端面加工基准符合要求。
[0009]优选的，所述标准块是长方形；所述标准块的D边与所述导向叶片毛坯的上缘板外侧端面C平行。
[0010]优选的，对所述导向叶片毛坯的上缘板外侧端面C进行加工，是通过慢走丝线切割的方法进行的。
[0011]优选的，所述确定导向叶片毛坯的径向基准的步骤包括：设计一种圆盘式结构固定工装；将多件所述导向叶片毛坯拼成整环，并初步固定在所述圆盘式结构固定工装上；所述导向叶片毛坯上缘板处端面与所述圆盘式结构固定工装保持压紧接触或者小间隙配合；调整所述拼成整环的多件导向叶片毛坯的径向位置；检查并确定流道中所有所述叶片毛坯的流道尺寸和圆周跳动都满足要求后，再将螺栓拧紧固定叶片毛坯位置，以确定径向加工基准。
[0012]优选的，所述圆盘式结构固定工装，包括若干螺栓孔、若干精密销钉孔和精密中心孔；所述螺栓孔和精密销钉孔均匀分布在所述圆盘式结构固定工装的周围；所述精密销钉孔两处圆柱面的直径尺寸相差1mm，根据安装方向不同有正装和反装两种方式，用于调整所述叶片毛坯径向位置；所述螺栓孔，用于固定所述叶片毛坯位置；所述精密中心孔，用于所述叶片毛坯的径向找正和流道高度测量。
[0013]优选的，所述调整拼成整环的多件导向叶片毛坯的径向位置是通过导向叶片毛坯半径最大处的定位面、两个精密销钉和塞尺来调整的。
[0014]优选的，根据所述通过导向叶片毛坯半径最大处的定位面、两个精密销钉和塞尺来调整所述拼成整环的多件导向叶片毛坯的径向位置的方法包括：
[0015]在机床上径向找正所述圆盘式结构固定工装后，当所述导向叶片毛坯流道距所述圆盘式结构固定工装的中心孔的距离符合所述圆盘式结构固定工装流道设计半径尺寸时，所述精密销钉正装；
[0016]在机床上径向找正所述圆盘式结构固定工装后，当所述导向叶片毛坯流道距所述圆盘式结构固定工装的中心孔的距离不符合所述圆盘式结构固定工装流道设计半径尺寸时，所述精密销钉反装，并留有0.5mm间隙，再通过塞尺来进行进一步微调。
[0017]优选的，根据所述导向叶片毛坯已确定端面基准和径向基准，对所述导向叶片毛坯进行整环去料加工的步骤包括：向已确定加工基准的导向叶片毛坯的所述圆盘式结构固定工装进行灌蜡加工处理；加工完成后，融蜡，拆卸压紧螺栓，得到单片叶片成品。
[0018]优选的，对所述圆盘式结构固定工装进行灌蜡处理，是在进行整环去料加工之前前进行的。
[0019]优选的，向所述确定好加工基准的导向叶片毛坯的圆盘式结构固定工装进行灌蜡，要求保证蜡密封住每一片导向叶片毛坯。
[0020]优选的，所述方法应用于导向叶片毛坯的机加工固定工装，所述固定工装包括半月型等高挡块工装和圆盘式结构固定工装，其中，
[0021]所述半月型等高挡块工装，用于固定加工导向叶片毛坯的端面加工；
[0022]所述圆盘式结构固定工装，用于固定加工导向叶片毛坯的径向加工。
[0023]优选的，所述半月型等高挡块工装，是根据3D打印导向叶片以叶型前缘或尾缘为参考面设计的。
[0024]优选的，所述圆盘式结构固定工装，是根据所述3D打印导向叶片流道定位加工设
计。
[0025]本专利技术的技术效果和优点：
[0026]与最好的现有技术相比，本专利技术技术方案综合考虑叶片毛坯的加工精准性、加工经济性与加工时间成本。
[0027]1、以叶型前缘或尾缘为参考面，设计等高挡块，通过慢丝线加工出端面基准；利用带精密中心孔的圆盘式固定工装，通过精密销钉和塞尺来调整叶片毛坯径向位置，找正径向基准；在进行整环加工之前，进行灌蜡处理，加工完成后，融蜡，拆卸压紧螺栓，得到单片叶片成品；
[0028]2、本专利技术技术方案基于叶型和流道得到了加工基准，基于此加工基准进行加工可保证叶片成品的叶型和流道位置满足要求；
[0029]3、本专利技术技术方案中加工工艺和加工工装简单，且为整环一次性加工，可大大降低叶片毛坯的加工成本；
[0030]4、本专利技术技术方案从工艺制定至加工出成品导向叶片的加工周期约1个半月，不到现有技术方案所需加工周期的1/3，可大大缩短加工时间；
[0031]综上所述，本专利技术提出了一种基于导向叶片毛坯生物叶型和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分片式3D打印涡轮导向叶片毛坯的机加工方法，其特征在于，所述方法包括：确定导向叶片毛坯的端面基准；确定所述导向叶片毛坯的径向基准；根据所述导向叶片毛坯已确定端面基准和径向基准，对所述导向叶片毛坯进行整环去料加工。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定导向叶片毛坯的端面基准的步骤包括：设计一种半月型等高挡块工装；将所述半月型等高挡块工装的一侧通过螺栓与标准块连接，另一侧通过螺栓与所述导向叶片毛坯的叶型尾缘连接，并用压紧螺母和螺杆固定在线切割机床上；对所述导向叶片毛坯的上缘板外侧端面C进行加工；检查并确定导向叶片毛坯的上缘板外侧端面C端面跳动满足要求，以确认端面加工基准符合要求。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述标准块是长方形；所述标准块的D边与所述导向叶片毛坯的上缘板外侧端面C平行。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述导向叶片毛坯的上缘板外侧端面C进行加工，是通过慢走丝线切割的方法进行的。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定导向叶片毛坯的径向基准的步骤包括：设计一种圆盘式结构固定工装；将多件所述导向叶片毛坯拼成整环，并初步固定在所述圆盘式结构固定工装上；所述导向叶片毛坯上缘板处端面与所述圆盘式结构固定工装保持压紧接触或者小间隙配合；调整所述拼成整环的多件导向叶片毛坯的径向位置；检查并确定流道中所有所述叶片毛坯的流道尺寸和圆周跳动都满足要求后，再将螺栓拧紧固定叶片毛坯位置，以确定径向加工基准。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述圆盘式结构固定工装，包括若干螺栓孔、若干精密销钉孔和精密中心孔；所述螺栓孔和精密销钉孔均匀分布在所述圆盘式结构固定工装的周围；所述精密销钉孔两处圆柱面的直径尺寸相差1mm，根据安装方向不同有正装和反装两种方式，用于调整所述叶片毛坯径向位置；所述螺栓孔，用于固定所述叶片毛坯位置；所述精密中心孔，用于所述叶片毛坯的径向找正和流道高度测量。7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述调整拼成整环的多件导向叶片...

【专利技术属性】
技术研发人员：何春萌，周军，
申请(专利权)人：中国航发湖南动力机械研究所，
类型：发明
国别省市：