单晶空心导向叶片的外型模具及其定位方法技术

本发明专利技术公开了一种单晶空心导向叶片的外型模具及其定位方法，该外型模具上设置若干个定位针，用于定位单晶空心导向叶片的前腔型芯和后腔型芯。该定位方法包括以下步骤：外型模具预热处理；取出排气边活块，撬开定位针抽块；沿导轨方向依次打开叶背滑块、叶盆滑块，分别滑动至限位柱处；沿导轨方向依次打开内缘滑块、外缘滑块，分别滑动至限位柱处；复位内缘滑块，放入前腔型芯，复位外缘滑块；沿导轨方向打开外缘上滑块，放入后腔型芯，复位外缘上滑块；依次复位叶盆滑块、叶背滑块、定位针抽块和排气边活块；注射蜡料。本发明专利技术能够对前腔型芯和后腔型芯进行精确定位，解决了叶片壁厚一致性差、隔板厚度不可控、芯撑过多、操作复杂等问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
单晶空心导向叶片的外型模具及其定位方法


[0001]本专利技术属于航空发动机涡轮叶片制造
，具体涉及一种单晶空心导向叶片的外型模具及其定位方法。

技术介绍

[0002]众所周知，航空发动机涡轮叶片的结构复杂，对尺寸精度的要求苛刻。在制造单晶空心导向叶片时，不仅需要叶片具有精确的外形型面轮廓度，同时对叶片内腔尺寸有着极高的精度要求。在单晶空心导向叶片的模具设计过程中，陶瓷型芯在外型模具中的定位是一项核心技术，定位设计的好坏直接决定了型芯与外型的相对位置度、叶片的壁厚、隔板位置与厚度等多项关键尺寸要求，也是模具能否应用于涡轮叶片研制的关键因素。
[0003]单晶空心导向叶片外型模具的传统设计对陶瓷型芯的定位精度不高，除了锁模结构、工艺孔定位外，还需要额外粘贴芯撑来保证蜡模的壁厚，这导致了叶片批次稳定性较差，叶片壁厚尺寸波动大，而且无法很好的保证叶片前腔与后腔之间的隔板位置和厚度。因此，急需开发一种单晶空心导向叶片的外型模具及其定位方法，以解决叶片壁厚一致性差、隔板厚度不可控、芯撑过多、操作复杂等问题。
[0004]申请公布号为CN105750491A的专利技术专利公开了一种空心叶片的蜡模成型模具及空心叶片的壁厚控制方法，该模具包括用于提供活块安装位的模具底座，模具底座上装有用于成型空心叶片蜡模的叶尖余量蜡模的叶尖活块以及用于成型空心叶片蜡模的叶根部分的叶根活块；模具底座上处于叶尖活块与叶根活块之间的部位装有用于承插配合装配蜡模型芯的第一活块模，装配有蜡模型芯的第一活块模与叶尖活块配合，用以在蜡模型芯的芯头外表面成型叶尖余量蜡模；或者模具底座上处于叶尖活块与叶根活块之间的部位装有用于成型空心叶片蜡模的叶身部分的第二活块模，第二活块模与叶根活块配合，用以成型空心叶片蜡模的叶身部分。该方法包括通过第一注蜡嘴对蜡模型芯的芯头周围的叶尖余量蜡模所处位置进行第一次压制蜡料，通过第二注蜡嘴对空心叶片蜡模的叶根部分和叶身部分所处位置进行第二次压制蜡料。该技术方案需要两次压注蜡模，模具结构和操作方法都非常复杂，不适用于制造内腔结构复杂且曲率较大的涡轮导向叶片。
[0005]申请公布号为CN112517853A的专利技术专利公开了一种空心涡轮导向叶片陶瓷型芯在模具中的定位方法，设计模具时，在模具中加入控制三维自由度的孔，用于安装定位支撑柱，通过定位支撑柱控制陶瓷型芯的位移和旋动；在压制蜡片的过程中，通过调节定位支撑柱的位置控制陶瓷型芯在模具中的位置，从而实现陶瓷型芯在三维空间内可调，进而达到调节陶瓷型芯位置和壁厚的目的。该定位方法仅适用于前腔和后腔为整体陶瓷型芯的定位。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于设计一种单晶空心导向叶片的外型模具及其定位方法，以解决现有技术的单晶空心导向叶片外型模具制备的叶片壁厚一致性差、隔板厚度不可控、芯撑
过多、操作复杂等问题。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种单晶空心导向叶片的外型模具，包括底座、外壳、上盖板和外型模具组件，所述外型模具组件设置在所述底座上，所述外壳设置在所述外型模具组件的外侧，所述上盖板设置在所述外壳的上方；所述外型模具组件上设置若干个定位针，用于定位单晶空心导向叶片蜡模的前腔型芯和后腔型芯。
[0008]前腔型芯和后腔型芯为两个独立的不同形状的陶瓷型芯，前腔型芯近似于棒状，后腔型芯近似于片状；前腔型芯与后腔型芯之间设置隔板。外型模具组件上设置了若干个定位针，全部定位针或者部分定位针上安装了弹簧，弹簧起到调节尺寸、定位和缓冲的作用。
[0009]优选的是，所述外型模具组件包括叶盆滑块、叶背滑块、内缘滑块、外缘滑块和外缘上滑块；所述叶盆滑块上设置定位针抽块，所述叶背滑块上设置排气边活块。
[0010]在上述任一方案中优选的是，所述单晶空心导向叶片蜡模的前腔设置两个定位针和一个定位柱，其中前腔型芯的一端设置定位针Ⅰ、另一端设置定位针Ⅱ，前腔的前缘处设置定位柱。定位针Ⅰ和定位针Ⅱ与棒状结构的前腔型芯的中心轴平行；定位柱与前腔的前缘处垂直，且于定位针Ⅰ和定位针Ⅱ垂直。
[0011]在上述任一方案中优选的是，所述单晶空心导向叶片蜡模的后腔设置七个定位针，其中叶盆部位设置定位针Ⅲ、定位针Ⅳ和定位针
Ⅴ
，叶背部位设置定位针
Ⅵ
和定位针
Ⅶ
，叶尖处设置定位针
Ⅷ
，叶尖相对端设置定位针
Ⅸ
。定位针Ⅲ、定位针Ⅳ、定位针
Ⅴ
之间相互平行，且与片状结构的后腔型芯的叶盆部位垂直；定位针
Ⅵ
和定位针
Ⅶ
相互平行，且与片状结构的后腔型芯的叶背部位垂直；叶盆部位的三个定位针与叶背部位的两个定位针之间相互平行；定位针
Ⅷ
和定位针
Ⅸ
与片状结构的后腔型芯平行。
[0012]在上述任一方案中优选的是，所述前腔型芯与所述后腔型芯之间的隔板上设置两个定位针，即定位针
Ⅹ
和定位针
Ⅺ
。隔板上的两个定位针，既控制前腔型芯的定位，又控制后腔型芯的定位。定位针
Ⅹ
和定位针
Ⅺ
相互平行，且与隔板垂直。
[0013]在上述任一方案中优选的是，所述定位针Ⅰ与所述外缘滑块连接，所述定位针Ⅱ与所述内缘滑块连接，所述定位柱与所述底座连接。
[0014]在上述任一方案中优选的是，所述定位针Ⅲ、定位针Ⅳ和定位针
Ⅴ
均与所述叶盆滑块连接，所述定位针
Ⅵ
和定位针
Ⅶ
均与所述叶背滑块连接，所述定位针
Ⅷ
与所述外缘上滑块连接，所述定位针
Ⅸ
与所述内缘滑块连接。
[0015]在上述任一方案中优选的是，所述定位针
Ⅹ
和定位针
Ⅺ
均与所述定位针抽块连接。
[0016]在上述任一方案中优选的是，所述底座顶面的四条边上分别设置一个限位柱；所述外型模具组件上设置一个注料嘴。
[0017]本专利技术还提供一种单晶空心导向叶片外型模具的定位方法，应用于上述任一项单晶空心导向叶片的外型模具，按照先后顺序包括以下步骤：
[0018]步骤一：将外型模具水平放置在下工作台上，用上工作台把外型模具压紧；通过上工作台和下工作台的控温系统对外型模具进行预热处理；
[0019]步骤二：拔出注料嘴，抬起上盖板和外壳；取出排气边活块；撬开定位针抽块；
[0020]步骤三：沿着导轨方向依次打开叶背滑块、叶盆滑块，分别滑动至相应的限位柱
处；
[0021]步骤四：沿着导轨方向依次打开内缘滑块、外缘滑块，分别滑动至相应的限位柱处；
[0022]步骤五：复位内缘滑块，将前腔型芯放入相应位置，使定位柱与前腔的前缘处固定，然后复位外缘滑块，使定位针Ⅰ和定位针Ⅱ分别与前腔型芯的两端固定；
[0023]步骤六：沿着导轨方向打开外缘上滑块，将后腔型芯放入相应位置，然后复位外缘上滑块本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单晶空心导向叶片的外型模具，包括底座、外壳、上盖板和外型模具组件，所述外型模具组件设置在所述底座上，所述外壳设置在所述外型模具组件的外侧，所述上盖板设置在所述外壳的上方，其特征在于：所述外型模具组件上设置若干个定位针，用于定位单晶空心导向叶片蜡模的前腔型芯和后腔型芯。2.根据权利要求1所述的单晶空心导向叶片的外型模具，其特征在于：所述外型模具组件包括叶盆滑块、叶背滑块、内缘滑块、外缘滑块和外缘上滑块；所述叶盆滑块上设置定位针抽块，所述叶背滑块上设置排气边活块。3.根据权利要求2所述的单晶空心导向叶片的外型模具，其特征在于：所述单晶空心导向叶片蜡模的前腔设置两个定位针和一个定位柱，其中前腔型芯的一端设置定位针Ⅰ、另一端设置定位针Ⅱ，前腔的前缘处设置定位柱。4.根据权利要求3所述的单晶空心导向叶片的外型模具，其特征在于：所述单晶空心导向叶片蜡模的后腔设置七个定位针，其中叶盆部位设置定位针Ⅲ、定位针Ⅳ和定位针
Ⅴ
，叶背部位设置定位针
Ⅵ
和定位针
Ⅶ
，叶尖处设置定位针
Ⅷ
，叶尖相对端设置定位针
Ⅸ
。5.根据权利要求4所述的单晶空心导向叶片的外型模具，其特征在于：所述前腔型芯与所述后腔型芯之间的隔板上设置两个定位针，即定位针
Ⅹ
和定位针
Ⅺ
。6.根据权利要求3所述的单晶空心导向叶片的外型模具，其特征在于：所述定位针Ⅰ与所述外缘滑块连接，所述定位针Ⅱ与所述内缘滑块连接，所述定位柱与所述底座连接。7.根据权利要求4所述的单晶空心导向叶片的外型模具，其特征在于：所述定位针Ⅲ、定位针Ⅳ和定位针
Ⅴ
均与所述叶盆滑块连接，所述定位针
Ⅵ
和定位针
Ⅶ
均与所述叶背滑块连接，所述定位针
Ⅷ
与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚建省，杨振宇，杨功，张剑，董龙沛，骆宇时，戴圣龙，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：