一种轴流式钛合金风扇叶轮加工方法技术

本申请提供了一种轴流式钛合金风扇叶轮加工方法，所述方法包括：将坯料进行粗车并沿叶轮毛坯的轴向钻通形成基准孔；对叶轮毛坯进行时效处理和冰冷处理；根据钛合金风扇叶轮的尺寸要求，对叶轮毛坯车加工成带有整体风扇叶轮的外廓，并使叶轮两端的止口与中心孔保持同轴；对叶轮毛坯上的直孔和斜孔依次进行加工，同时，钻多个工艺盲孔；通过盲孔及专用固定叶轮毛坯，对叶轮毛坯上的叶片、流道依次进行粗加工和精加工；通过专用工装固定叶轮毛坯，对叶轮的轴盘端面进行精加工；通过钳工去除叶轮全部尖边毛刺，研磨基准内孔，完成在钛合金风扇叶轮的加工。扇叶轮的加工。扇叶轮的加工。

【技术实现步骤摘要】
一种轴流式钛合金风扇叶轮加工方法


[0001]本申请属于涡轮冷却器的风扇叶轮加工
，尤其涉及一种轴流式钛合金风扇叶轮加工方法。

技术介绍

[0002]涡轮冷却器是利用发动机引气提供的动力带动风扇将冲压空气抽吸到冷却系统。涡轮冷却器一般由蜗壳、喷嘴环、涡轮叶轮、轴流风扇叶轮、轴承壳体和轴等零组件组成。发动机的引气气体进入涡轮入口，通过蜗壳均匀进入收缩形的喷嘴环中进行膨胀加工运动，其温度、压力降低，转变成动能，然后进入涡轮叶轮冲击叶轮叶片转动，气流进入叶轮后继续膨胀，在叶轮叶片的作用下，随叶片作高速旋转，气体受旋转离心力的作用，以及在叶轮里的扩压流动，使它通过叶轮的压力得到提高。由于叶轮作为涡轮冷却器中关键部件，其加工质量对整台涡轮冷却器有着至关重要的影响，而整体叶轮的叶片形状复杂，叶面扭曲，加工中容易于刀具发生干涉，因此叶轮的加工技术一直是加工制造业中的重要研究对象。
[0003]目前对整体叶轮的加工方法主要有精密铸造、焊接工艺、数控切削加工、电解加工等方法，而整体风扇叶轮的加工在国内已研究了十多年，虽然也取得一定的加工经验，但对于这种结构复杂的风扇叶轮，由于该种风扇叶轮材料为钛合金，该材料导热系数小，弹性模量低，在加工过程中切削产生的热烈不容易传出，导致切削区域温度很高，使刀具材料软化加快刀具的磨损，刀具磨损后又容易出现切削力增大，会造成叶片切削变形和烧伤，甚至刀具断裂等，加工精度难以保证。风扇叶轮加工从毛坯到最终曲面成型过程中材料整体去除率大，粗加工应当以快速去除毛坯余量为目的，并要求尽可能降低加工成本，所以粗加工工艺规划对风扇叶轮的粗加工影响甚大。
[0004]而叶轮叶片、流道、叶片根部圆角的精加工过程是直接影响整个叶轮的质量，因此它的加工工艺方法和参数设置亦是整个叶轮加工过程中最重要的加工工序环节。

技术实现思路

[0005]针对上述技术问题，本申请提供了一种轴流式钛合金风扇叶轮加工方法，所述方法包括：
[0006]将坯料进行粗车并沿叶轮毛坯的轴向钻通形成基准孔；
[0007]对叶轮毛坯进行时效处理和冰冷处理；
[0008]根据钛合金风扇叶轮的尺寸要求，对叶轮毛坯车加工成带有整体风扇叶轮的外廓，并使叶轮两端的止口与中心孔保持同轴；
[0009]对叶轮毛坯上的直孔和斜孔依次进行加工，同时，钻多个工艺盲孔；通过盲孔及专用固定叶轮毛坯，对叶轮毛坯上的叶片、流道依次进行粗加工和精加工；
[0010]通过专用工装固定叶轮毛坯，对叶轮的轴盘端面进行精加工；
[0011]通过钳工去除叶轮全部尖边毛刺，研磨基准内孔，完成在钛合金风扇叶轮的加工。
[0012]优选地，在对坯料依次进行时效处理和冰冷处理使坯料的应力释放时，包括：
[0013]将坯料在500～700℃下保温4～5小时，然后随空气冷却；
[0014]将时效后的坯料放置于
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5℃的范围的温度进行冰冷处理，保温2.0～3.0小时。
[0015]优选地，在对坯料加工成带有整体风扇叶轮外廓形状的叶轮毛坯时，将斜孔位置车加工成与斜孔中心线垂直的斜面。
[0016]优选地，在对叶轮毛坯上的直孔和斜孔依次进行加工时，加工均布的直孔和对称的工艺孔；翻过来加工均布的斜孔。
[0017]优选地，在对叶轮毛坯上的叶片依次进行粗加工和精加工，完成在叶轮毛坯上的叶片加工时，包括：
[0018]根据风扇叶轮的尺寸要求，在对叶轮毛坯上的叶片进行粗加工，加工出风扇叶轮的各个叶片、以及流道；根据风扇叶轮的三维模型，对叶轮毛坯进行精加工，以加工出与三维模型一致的叶片和流道；钳工修磨叶轮毛坯上的圆角、圆边、去毛刺，完成在叶轮毛坯上的叶片加工。
[0019]优选地，所述方法还包括：
[0020]在对叶轮毛坯上的叶片依次进行粗加工时，利用三轴加工中心进行定轴粗加工，去除风扇叶轮的余量，并预留一定加工余量；
[0021]在对叶轮毛坯上的叶片依次进行精加工时，利用专用芯轴固定粗加工后的叶轮毛坯，利用四轴或五轴加工中心对风扇叶轮的各个叶片以及流道进行精加工。
[0022]优选地，固定叶轮毛坯的专用工装包括芯轴、螺帽及压板。
[0023]优选地，在对装卡在加工专用工装上的叶轮毛坯的轴盘背依次进行精加工时，所用的加工专用工装包括用于放置叶轮毛坯的夹具主体、以及与所述夹具主体的上边缘可拆卸连接的压板，所述压板用于将叶轮毛坯放置在所述夹具主体后，将叶轮毛坯的固定在所述夹具主体内。
[0024]优选地，所述方法还包括：
[0025]对叶轮叶片的外表面、轮毂的外表面、中心孔、斜孔及盲孔的孔壁、止口的表面和内轮毂的端面进行着色荧光探伤检查。
[0026]优选地，所述方法还包括：对叶轮进行静平衡试验；对叶轮基准内孔进行研磨。
[0027]本申请的有益技术效果：
[0028]本专利技术公开了一种轴流式钛合金风扇叶轮加工工艺方法。包括以下步骤:将坯料进行粗车并沿叶轮毛坯的轴向钻通形成基准孔；对叶轮毛坯进行时效处理和冰冷处理；根据钛合金风扇叶轮的尺寸要求，对叶轮毛坯进行半精车成带有整体风扇叶轮的外廓，并使叶轮两端的止口与中心孔保持同轴；对叶轮毛坯上的直孔和斜孔依次进行加工，同时，钻多个工艺盲孔；通过工艺盲孔及芯轴固定叶轮毛坯，对叶轮毛坯上的叶片、流道依次进行粗加工和精加工；通过专用工装固定叶轮毛坯，对叶轮的轴盘端面进行精加工，完成在钛合金风扇叶轮的加工；解决了对钛合金风扇叶轮整体加工的难题，提高了加工生产效率。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例提供的一种轴流式钛合金风扇叶轮的结构示意图；
[0030]图2为本专利技术实施例提供的一种轴流式钛合金风扇叶轮的半剖示意图；
[0031]图3为本专利技术实施例的粗车成带有基准孔的钛合金风扇叶轮毛坯的结构示意图；
[0032]图4为本专利技术实施例的带有与斜孔中心线垂直的叶轮毛坯的结构示意；
[0033]图5为本专利技术实施例的带有中心孔的钛合金风扇叶轮毛坯的结构示意；
[0034]图6为本专利技术实施例的带有工艺盲孔的钛合金风扇叶轮毛坯的结构示意图；
[0035]图7为本专利技术实施例的加工专用工装的结构示意图；
[0036]图8为本专利技术实施例的叶轮坯料固定在加工专用工装上的示意图。
具体实施方式
[0037]下面结合附图1
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8和具体实施例对本申请进行详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0038]本申请提供了一种轴流式钛合金风扇叶轮加工方法，包括：将坯料进行粗车并沿叶轮毛坯的轴向钻通形成基准孔；对叶轮毛坯进行时效处理和冰冷处理；根据钛合金风扇叶轮的尺寸要求，对叶轮毛坯车加工成带有整体风扇叶轮的外廓，并使叶轮两端的止口与中心孔保持同轴；对叶轮毛坯上的直孔和斜孔依次进行加工，同时，钻多个工艺盲孔；通过盲孔及芯轴固定叶轮毛坯，对叶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轴流式钛合金风扇叶轮加工方法，其特征在于，所述方法包括：将坯料进行粗车并沿叶轮毛坯的轴向钻通形成基准孔；对叶轮毛坯进行时效处理和冰冷处理；根据钛合金风扇叶轮的尺寸要求，对叶轮毛坯车加工成带有整体风扇叶轮的外廓，并使叶轮两端的止口与中心孔保持同轴；对叶轮毛坯上的直孔和斜孔依次进行加工，同时，钻多个工艺盲孔；通过盲孔及专用固定叶轮毛坯，对叶轮毛坯上的叶片、流道依次进行粗加工和精加工；通过专用工装固定叶轮毛坯，对叶轮的轴盘端面进行精加工；通过钳工去除叶轮全部尖边毛刺，研磨基准内孔，完成在钛合金风扇叶轮的加工。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对坯料依次进行时效处理和冰冷处理使坯料的应力释放时，包括：将坯料在500～700℃下保温4～5小时，然后随空气冷却；将时效后的坯料放置于
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5℃的范围的温度进行冰冷处理，保温2.0～3.0小时。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对坯料加工成带有整体风扇叶轮外廓形状的叶轮毛坯时，将斜孔位置车加工成与斜孔中心线垂直的斜面。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在对叶轮毛坯上的直孔和斜孔依次进行加工时，加工均布的直孔和对称的工艺孔；翻过来加工均布的斜孔。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在对叶轮毛坯上的叶片依次进行粗加工和精加工，完成在叶轮毛坯上的叶片加工...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄鹿，张光彦，孔祥茹，魏沫晗，陈蒙，华峰，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司金城南京机电液压工程研究中心，
类型：发明
国别省市：