一种风扇叶片金属包边的加工方法技术

本发明专利技术提供了一种风扇叶片金属包边的加工方法，其能用于作为薄壁件的风扇叶片金属包边的加工，加工质量好，成品率高。其包括以下步骤：步骤一、粗铣毛坯；步骤二、五轴粗加工；步骤三、热处理去应力，热处理后对基准面和基准孔进行修正；步骤四、五轴二次粗加工；步骤五、再次热处理去应力，热处理后对基准面和基准孔进行修正；步骤六、五轴精加工；步骤七，从连接段处切断上部的包边和下部的座体；步骤八，对包边修整并检测表面缺陷。边修整并检测表面缺陷。边修整并检测表面缺陷。

【技术实现步骤摘要】
一种风扇叶片金属包边的加工方法


[0001]本专利技术涉及叶片加工
，具体为一种风扇叶片金属包边的加工方法。

技术介绍

[0002]近年来，航空航天技术发展迅猛，越来越多的发动机技术采用了复合材料技术，发动机风扇叶盘技术也采用了复合材料，其复合材料重量轻，弹性强，寿命久，稳定性好等特点，但复合材料的进气前缘部分并不能满足设计需求，所以复合材料的叶片必须采用金属钛合金材料的金属包边组合使用，由于风扇叶片尺寸大，前缘宽度小，造成了风扇叶片金属包边结构复杂，具体的，金属包边具体结构如图1所示，图中金属包边100顶部下凹形成槽体，底部为曲面，金属包边为薄壁件，其侧壁最薄处只有0.39mm，底部厚度约为1.2mm，但是包边长度可达1103mm，可见其结构复杂，极易变形，也因此加工难度大。

技术实现思路

[0003]针对风扇叶片金属包边结构复杂、极易变形、加工难度大的问题，本专利技术提供了一种风扇叶片金属包边的加工方法，其能用于作为薄壁件的风扇叶片金属包边的加工，加工质量好，成品率高。
[0004]其技术方案是这样的：一种风扇叶片金属包边的加工方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤一、粗铣毛坯；毛坯包括上部用于加工成包边的包边毛坯和下部用于加工成座体的座体毛坯，通过对所述座体毛坯加工形成位于所述座体毛坯前后侧的压板槽，对毛坯底面精修形成基准平面并在底面加工形成基准孔；步骤二、五轴粗加工；以加工得到的基准平面和基准孔作为基准，通过压板槽将毛坯固定在粗加工工装上后对毛坯上部的包边毛坯进行粗加工，加工时利用五轴机床通过一次装夹对包边毛坯的上、前、后、左、右五个面分别加工，加工后单边留余量A，同时对包边毛坯和座体毛坯连接处进行加工形成向内凹陷的连接段；步骤三、热处理去应力，热处理后对基准面和基准孔进行修正；步骤四、五轴二次粗加工；以修正后的基准平面和基准孔作为基准，将工件固定在所述粗加工工装上后对毛坯上部的包边毛坯进行二次粗加工，加工后单边留余量B，B小于A；步骤五、再次热处理去应力，热处理后对基准面和基准孔进行修正；步骤六、五轴精加工；以修正后的基准平面和基准孔作为基准，将工件固定在所述粗加工工装上后，半精铣包边毛坯顶部内凹形成的槽体内型面，半精铣后留余量C，C小于B，半精铣完成后再精铣消除余量，留有的余量B需要保证半精铣、精铣内型面时工件具有足够刚性以满足加工要求；加工完内型面后再对包边毛坯的外型面进行加工，外型面加工时将外型面由上往下分成多段，逐段精铣消除外型面留有的余量B；步骤七，从连接段处切断上部的包边和下部的座体；步骤八，对包边修整并检测表面缺陷。
[0005]其进一步特征在于：毛坯选用TC4钛合金材料，步骤三和步骤五中热处理的方式为：将工件加热至550
±
10℃后，保温240min
‑
255min，然后空冷至室温；步骤七采用铣断夹具来切断包边和座体，所述铣断夹具包括夹具底板，所述夹具底板用于放置待铣断的工件，所述夹具底板上安装有用于将所述座体固定在所述夹具底板上的压板，所述夹具底板上还通过立柱安装有位于所述包边正上方的异形框架，所述异形框架上均匀螺纹连接有朝向包边顶部槽体延伸的异形顶针；铣断夹具还包括多组沿着包边长度方向均匀分布的侧边顶针，侧边顶针安装在侧边安装座上并且每组侧边顶针对应所述包边底部前后侧对称分布；使用所述铣断夹具对包边和座体进行切断的步骤如下：S1、将夹具底板安装在机床上，将所述压板插入所述压板槽后将工件固定在所述夹具底板上；S2、将立柱安装在夹具底板的左右两端，安装好后将异形框架安装在所述立柱上，之后将异形顶针安装在所述异形框架上同时异形顶针不顶住工件；S3、从工件左端或者右端开始沿着所述连接段切断包边和座体，切断过程中，将切断路径分成多段，每切断一段，安装该段的侧边顶针，并使侧边顶针抵住包边底部前后侧，同时使异形顶针抵住包边顶部；当切断完成后，拆除铣断夹具并得到金属包边。
[0006]本专利技术的有益效果为：1、通过五轴机床进行粗加工，一次装夹能够加工五个面能够避免多次装夹产生的误差，同时减少工序转换时间。
[0007]2、每次粗加工完成后进行去应力热处理，去除了材料中残留的应力和加工应力，保证加工质量。
[0008]3、精加工时，先加工内型面再加工外型面，这样加工内型面时依靠外型面的余量能够保证足够的刚性从而能够顺利加工，而在加工外型面时则采用分层式加工的方式，能够实现最小厚度0.39mm的风扇叶片金属包边的成品加工。
附图说明
[0009]图1为金属包边结构示意图；图2为毛坯结构示意图；图3为粗铣完成后的毛坯结构示意图；图4为粗加工工装结构示意图；图5为粗加工完成后的工件示意图；图6为精加工外型面示意图；图7为铣断夹具结构示意图；图8为装夹有工件的铣断夹具结构示意图。
具体实施方式
[0010]一种加工如图1所示风扇叶片金属包边100的方法，其包括以下步骤：步骤一、对毛坯进行超声波检测合格后，使用三轴数控CNC机床或者五轴数控CNC机床粗铣如图2所示的长方体形状的TC4钛合金毛坯200；粗铣后的毛坯200如图3所示（图中虚线部分为需要加工的包边形状），包括上部用于加工成包边的包边毛坯300和下部用于加工成座体的座体毛坯
400，通过对座体毛坯400加工形成位于座体毛坯前后侧的压板槽401以及为了便于后续安装至工装上加工出吊装孔，对毛坯底面精修形成基准平面并在底面加工形成基准孔，需要注意控制两个定位销孔（基准孔）的位置度和孔直径，以及底面的平面度0.02mm。
[0011]步骤二、五轴粗加工；以加工得到的基准平面和基准孔作为基准，通过压板槽401利用压板2将毛坯固定在如图4所示的粗加工工装500上后对毛坯上部的包边毛坯进行粗加工，加工时利用五轴数控CNC机床通过一次装夹对包边毛坯的上、前、后、左、右五个面分别加工（可以以图3作为方向基准），加工后如图5所示，单边留余量5mm，同时对包边毛坯300和座体毛坯400连接处进行加工形成向内凹陷的连接段600，加工刀具可以采用直径20的圆角铣刀，切削线速度每分钟80米，使用侧刃摆线铣加工，每齿进给量0.1mm，较高的切削线速度和进给量让零件的粗加工效率得到了提升。
[0012]步骤三、热处理去应力，采用了箱式炉，控温设定温度550
±
10℃，保温时间240min
‑
255min,冷却方式为空冷至室温。热处理后对基准面和基准孔进行修正，以确保后续工序的基准重合，具体的可以使基准面去量光出，基准孔需要将直径扩大，同时需要将工装上与零件上使用的定位销进行改制，以便零件正常安装装配。
[0013]步骤四、五轴二次粗加工；以修正后的基准平面和基准孔作为基准，将工件固定在粗加工工装上后对毛坯上部的包边毛坯进行二次粗加工，加工后单边留余量2mm，加工设备使用五轴数控CNC机床，加工刀具使用D8、D10、D12、D16等规格的圆角铣，因为零件的V型深槽也需要去量，所以使用了D8的圆角铣刀，由于考虑到最终零件属于薄壁易变形零件本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种风扇叶片金属包边的加工方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤一、粗铣毛坯；毛坯包括上部用于加工成包边的包边毛坯和下部用于加工成座体的座体毛坯，通过对所述座体毛坯加工形成位于所述座体毛坯前后侧的压板槽，对毛坯底面精修形成基准平面并在底面加工形成基准孔；步骤二、五轴粗加工；以加工得到的基准平面和基准孔作为基准，通过压板槽将毛坯固定在粗加工工装上后对毛坯上部的包边毛坯进行粗加工，加工时利用五轴机床通过一次装夹对包边毛坯的上、前、后、左、右五个面分别加工，加工后单边留余量A，同时对包边毛坯和座体毛坯连接处进行加工形成向内凹陷的连接段；步骤三、热处理去应力，热处理后对基准面和基准孔进行修正；步骤四、五轴二次粗加工；以修正后的基准平面和基准孔作为基准，将工件固定在所述粗加工工装上后对毛坯上部的包边毛坯进行二次粗加工，加工后单边留余量B，B小于A；步骤五、再次热处理去应力，热处理后对基准面和基准孔进行修正；步骤六、五轴精加工；以修正后的基准平面和基准孔作为基准，将工件固定在所述粗加工工装上后，半精铣包边毛坯顶部内凹形成的槽体内型面，半精铣后留余量C，C小于B，半精铣完成后再精铣消除余量，留有的余量B需要保证半精铣、精铣内型面时工件具有足够刚性以满足加工要求；加工完内型面后再对包边毛坯的外型面进行加工，外型面加工时将外型面由上往下分成多段，逐段精铣消除外型面留有的余量B；步骤七，从连接段处切断上部的包边和下部的座体；步骤八，对包边修整并检测表面缺陷。2.根据权利要求1所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振，华震，董广朋，杨杰，
申请(专利权)人：无锡航亚科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：