一种拼接式组合整流器及其制造方法技术

本发明专利技术属于机械结构技术领域，具体提出了一种拼接式组合整流器及其制造方法，所述整流器由外环和叶片整体设计而成，外环用于定位支撑叶片，叶片对通过的进气气流进行减速增压并调整流动方向；所述外环采用三段拼接而成，任意一段的外环与叶片为同一锻件加工而成；三段拼接时，侧面通过外环侧壁配合进行角向定位，保证角向定位关系；同时在外环前、后两侧设计了定位止口，通过相配件止口定位的方式进行径向和轴向定位，外侧压紧在机匣内壁上。本发明专利技术解决一般整流器零件数量多，加工方式多，工序复杂，耗时长，效率低，加工、转工、装配复杂，总成本高加工以及叶片安装角控制困难等问题。成本高加工以及叶片安装角控制困难等问题。成本高加工以及叶片安装角控制困难等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种拼接式组合整流器及其制造方法


[0001]本专利技术属于机械结构
，具体为机械
‑
液压气动领域，涉及压气机整流器，特别涉及一种小型、高效、结构简单、低成本、易于批量加工、拼接式加工组合装配的整流器。

技术介绍

[0002]压气机是向气体传输机械能、完成发动机热力循环中气体工质压缩过程，以提高气体压力的机械装置，是发动机的重要部件。整流器是压气机的重要组成结构之一，整流器的主要作用是将气体速度降低以进一步提高压力同时调整气流方向，按一定的方向流入下一级工作叶片。
[0003]常见的整流器结构见图1，其组成零件包括1外环、2内环、3叶片、4定位片等，一般采取叶片冷轧，焊接内外环的方式加工，工艺方法工序包括内、外环机械加工，激光打叶型孔，叶片冷轧，定位片取型，固定片切边，叶片焊接，焊缝X光检查，再整体加工基准等。当上游气流通过图1所示的整流器叶栅通道时，由于通道扩张，气流速度降低，气流静压增大，同时改变流动方向，以利于下一级进气。
[0004]上述结构存在的主要问题如下：
[0005]1)、零件数量多，加工方式多，工序复杂，耗时长，效率低，加工、管理、转工、装配复杂，总成本高；
[0006]2)、冷轧叶片精度低，应力大，工作后易应力变形，严重时会发生裂纹；
[0007]3)、组件焊接时变形大，应力大，工作时应力释放，可能造成应力裂纹，同时需要增加X光检查工序，耗时长，成本高；
[0008]4)、叶片角向定位困难，由于焊接方式必须在叶型孔内保持适当的焊缝间隙，导致叶片角向定位不准，安装角难以保证，影响发动机压气机气动性能；
[0009]5)、根部焊瘤会增大气动损失造成压气机性能下降；
[0010]6)、焊接状态加工叶尖直径必须采用锡铋合金固定叶片，加工叶尖后再融化，影响叶片表面状态。
[0011]在制造工艺上，整体外环+叶片一体铸造理论上可以解决上述问题，但由于为保证通道流通能力，气动效率，整流器叶片必须设计的极薄，叶身厚度可达 0.7mm，叶片前缘甚至可薄至R0.2mm左右，一般砂型铸造以及精铸零件最小厚度约为5mm，更为复杂和精密的离心铸造、压力铸造零件的最小厚度约为2mm，无法满足整流器叶片的尺寸要求。同时，铸造精度相对机械加工要低的多，一般公差约为0.1以上，而整流器叶片叶型公差一般约为
±
0.04左右，铸造精度无法满足设计要求。同时铸造易产生疏松、夹杂、缩孔等缺陷，部分缺陷很小，难以通过X光检查出来，对于厚度极薄的叶片而言是致命的，可能导致工作时折断，同时铸造表面也无法满足叶片0.08
‑
0.16的粗糙度要求。因此，整体外环+叶片一体铸造无法满足整流器叶片、外环的制造加工。

技术实现思路

[0012]本专利技术要解决的技术问题是：
[0013]本专利技术要解决的技术问题是设计一种全新的整流器，解决一般整流器零件数量多，加工方式多，工序复杂，耗时长，效率低，加工、转工、装配复杂，总成本高加工以及叶片安装角控制困难等问题。
[0014]技术方案：为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0015]本专利技术一方面提出了一种拼接式组合整流器，所述整流器由外环和叶片整体设计而成，外环用于定位支撑叶片，叶片对通过的进气气流进行减速增压并调整流动方向；所述外环采用三段拼接而成，任意一段的外环与叶片为同一锻件加工而成；三段拼接时，侧面通过外环侧壁配合进行角向定位，保证角向定位关系；同时在外环前、后两侧设计了定位止口，通过相配件止口定位的方式进行径向和轴向定位，外侧压紧在机匣内壁上。
[0016]进一步的，三段的截面通过结构空间计算，在满足强度的前提下尽量增大了截面面积，保证角向定位的稳定性。
[0017]进一步的，所述外环端拼接端设置有外定位面、角定位槽、前止口、后止口、减重槽；相连两段外环之间的前止口与后止口相配；外定位面不参与拼接，三段拼接后形成整环，在外径凹槽处采用保险丝勒紧，然后轴向压入机匣，当部分外径轴向进入机匣后，与机匣内径形成配合,拆除保险丝，装配下一级，直至所有级别装配完成；
[0018]机匣上设计有轴向定位凸台，与整流器角向定位槽相配合，拼接后的整流器轴向压入机匣时,需将角向定位槽与机匣定住凸台对正，以防止整流器在工作时在气动力和据动力作用下周向转动。
[0019]进一步的，前止口、后止口均呈L型结构。
[0020]进一步的，外环前端面设计有角定位槽，用于叶片角向初始位置定位，同时装配时保证该角向槽向前，以保证装配关系。
[0021]进一步的，前后止口轴向宽度不一致，保证整流器前后装反后无法实现装配。
[0022]进一步的，所述叶片与外环构成悬臂结构；所述叶片的叶型及叶尖直径通过气动数值模拟分析优化确定；叶片设计时，通过气动设计确定叶型的设计和叶片数量要求，以保证在优先的紧凑空间内实现整流器减速增压以及流向调整的功能。通过叶型轮廓度、位置度、叶片、数量的规定来保证。
[0023]进一步的，所述叶片采用较为简单的类直纹面设计，轴向扭转小。
[0024]本专利技术另一方面还提出了一种拼接式组合整流器的制造方法，所述制造方法包括以下步骤：
[0025]S1、将整流器划分为三段，第一段圆心角为122
°
，第二段圆心角为118
°
，第三段圆心角为120
°
，切分时沿轴向进行偏转，以避开叶片；
[0026]S2、每一段整流器加工时，首先内外环粗基准，然后加工外径主基准，加工过外径主基准后，以此定位经历两轮叶型加工，首轮加工为粗加工，留有一定余量，铣刀完成从叶盆到叶背的整个叶型加工；第二轮为精加工，两轮加工加工刀具、进给量的工艺参数有所差别，第二轮加工精度更高，以兼顾加工效率和加工精度。
[0027]S3、三段加工的整流器需通过工装进行模拟装配，以保证正式装配的快速准确；正式装配前除模拟装配，不需要拼接，装配时通过机匣内壁、相配件直径止口径向压紧定位，
通过相配件止口端面轴向定位，通过外环侧面角向定位。
[0028]进一步的，步骤S1中，圆心角的确定根据叶片数量进行计算。
[0029]进一步的，步骤S2加工过程中只进行一次装夹，以避免二次装夹导致的接刀。
[0030]有益技术效果：
[0031]该整流器通过整体设计加工方式，将叶片、内环、外环、定位片、固定片等多种零件整合成1个零件，解决一般整流器零件多、零件材料种类多、工艺方法多且包含特种工艺、工序复杂的问题；创新设计拼接组合结构，该定位结构通过了发动机装配试车，定位稳定可靠；解决重复装夹定位精度问题，同时可以保证一次装配加工到位，还可以解决转静子装配干涉问题；创新用优化叶型设计结合气动计算、强度计算方法，取消了整流器常见的内环结构，进一步控制了加工成本，本专利技术设计的整流器相对于常用的整流器，零件数量减少约 98％，加工工时减少约30％，成本降低了约50％。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种拼接式组合整流器，其特征在于，所述整流器由外环和叶片整体设计而成，外环用于定位支撑叶片，叶片对通过的进气气流进行减速增压并调整流动方向；所述外环采用三段拼接而成，任意一段的外环与叶片为同一锻件加工而成；三段拼接时，侧面通过外环侧壁配合进行角向定位，保证角向定位关系；同时在外环前、后两侧设计了定位止口，通过相配件止口定位的方式进行径向和轴向定位，外侧压紧在机匣内壁上。2.如权利要求1所述的拼接式组合整流器，其特征在于，三段外环的截面通过结构空间计算，在满足强度的前提下增大了截面面积，保证角向定位的稳定性。3.如权利要求1所述的拼接式组合整流器，其特征在于，所述外环端拼接端设置有外定位面、角定位槽、前止口、后止口、减重槽；相连两段外环之间的前止口与后止口相配；外定位面不参与拼接，三段拼接后形成整环，在外径凹槽处采用保险丝勒紧，然后轴向压入机匣，当部分外径轴向进入机匣后，与机匣内径形成配合,拆除保险丝，装配下一级，直至所有级别装配完成；机匣上设计有轴向定位凸台，与整流器角向定位槽相配合，拼接后的整流器轴向压入机匣时,需将角向定位槽与机匣定住凸台对正，以防止整流器在工作时在气动力和据动力作用下周向转动。4.如权利要求3所述的拼接式组合整流器，其特征在于，外环前端面设计有角定位槽，用于叶片角向初始位置定位，同时装配时保证该角向槽向前，以保证装配关系。5.如权利要求3所述的拼接式组合整流器，其特征在于，前止口、后止口均呈L型结构。6.如权利要求5所述的拼接式组合整流器，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺健，崔柏慧，张元庆，王学斌，赵冬来，陈文鑫，王天阳，陶江，孙月，
申请(专利权)人：中国航发哈尔滨东安发动机有限公司，
类型：发明
国别省市：