【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及空心叶片的高温成形，具体为一种钛合金空心风扇叶片高温弯扭精整一体化成形装置及方法。
技术介绍
1、新型钛合金叶片具有复杂的掠形叶型结构，内部有筋条支撑的空心结构，在制造中既要保证内部减重结构的完整性，又要保证外部气动曲面形状的准确性，故其制造技术难度非常高。
2、对于钛合金材料而言，成形过程经历多次热循环并且长期处于热暴露状态会严重限制其力学性能进而影响到所制造零件的服役性能。
3、相关的钛合金空心叶片专利cn113976699b(一种基于恒应变速率扭转的钛合金空心叶片成形方法)和cn115647200a(一种用于钛合金空心叶片成形缺陷的气胀蠕变修复装置及其方法)分别介绍了钛合金空心风扇叶片的高温弯扭成形和气胀精整成形，多道次的热循环会使微观组织的晶粒长大，从而降低了空心叶片的后期力学服役性能。
4、钛合金空心风扇叶片则因其复杂的外形曲率，在传统多道次热成形过程中装卸有一定的困难，从而限制了叶片的成形时间，严重影响了其生产制造效率和成本，故迫切需求针对钛合金空心叶片的高温冲压、扭转和精整一体化成形装备。
技术实现思路
1、本专利技术的主要目的是为克服上述问题，提出一种新型钛合金空心叶片在高温弯扭精整一体化成形装置及方法，该专利技术可在同炉内实现高温榫头冲压、叶尖扭转和精整校形一体化成形，可避免多次热循环，显著提高了空心叶片成形质量，满足工程应用的批量化生产需求，同时提高了生产效率，节约能源，并降低空心叶片制造成本。
2、
3、一种钛合金空心叶片高温弯扭精整一体化成形装置，其特征在于，所述的装置包括：热成形设备、热扭转设备以及气胀精整设备，所述的热成形设备即榫头，热扭转设备即叶尖，气胀精整设备即叶身。热成形设备主要包括加热炉、温度控制器、榫头压弯模具、液压缸和液压控制柜。热扭转设备包括钢制型材、扭转伺服电机、扭转夹具、减速器、传动轴和plc控制器；气胀精整设备包括热压校形模具、钛合金吹气装置、气压控制柜和氩气瓶。
4、所述的热成形设备的安装连接顺序为：先将榫头压弯模具的凹模放置在加热炉内下固定平台上，通过第一螺栓螺杆实现连接，榫头压弯模具的凸模通过第二螺栓螺杆连接在第二上固定台板上，并在榫头压弯模具的前部位置通过第一螺栓螺杆安装第二模具导向板和第四模具导向板，第二上固定台板与加热炉炉体、第一液压缸相连，通过液压管路与液压控制柜相连。通过第一承载圆柱和第二承载圆柱来固定第一液压缸，并通过第一专用螺帽和第二专用螺帽进行固定，最后通过底部高温炉底座固定加热炉炉体。分别在榫头压弯模具的凸模、榫头压弯模具的凹模侧面加工第一测温孔、第二测温孔，所述的第一测温孔旁放置第一测温热电偶，所述的第二测温孔旁放置第二测温热电偶。
5、所述的热扭转设备的安装连接顺序为：在钛合金空心叶片的尾部安装扭转夹具，之后分别通过传动轴、减速器与扭转伺服电机相连接，最终由plc控制器来控制。选择钢制型材搭建伺服电机工作平台，利用第一专用角钢和第三专用角钢将型材与第三承重圆柱相连接固定，并通过第一直角钢和第二直角钢对钢制型材的连接处进行加固；
6、所述的气胀精整设备的连接安装顺序为：所述的热压校形模具的凸模通过第三螺栓螺杆连接在第一上固定台板上，第一上固定台板再与第二液压缸相连；所述的第二液压缸通过液压管路与液压控制柜相连；所述的热压校形模具的凹模和热压校形模具的凸模后部位置依次安装热压校形模具的第三模具导向板和第一模具导向板，并用第四螺栓螺杆相连，并在热压校形模具的凹模和热压校形模具的凸模的侧面进行加工第三测温孔、第四测温孔，在所述的第三测温孔旁放置第三测温热电偶；在所述的第四测温孔旁放置第四测温热电偶。
7、具体的：所述的热成形设备包括加热炉，加热炉内设有第一上固定台板、第二上固定台板、高温炉底座，将榫头压弯模具的凹模置于高温炉底座上，将榫头压弯模具的凸模置于第二上固定台板上；并在榫头压弯模具的凹模的前部位置安装第二模具导向板、第四模具导向板；同时在榫头压弯模具的凸模的前部位置安装第二模具导向板；
8、所述的第二上固定台板，所述的第二上固定台板依次连接与加热炉炉体、第一液压缸；所述的第一液压缸通过液压管路与液压控制柜相连；
9、通过第一承载圆柱和第二承载圆柱来固定第一液压缸，并通过专用第一专用螺帽和第二专用螺帽进行固定，最后通过底部高温炉底座固定加热炉炉体；
10、分别在榫头压弯模具的凸模、榫头压弯模具的凹模侧面加工第一测温孔、第二测温孔，所述的第一测温孔旁放置第一测温热电偶，所述的第二测温孔旁放置第二测温热电偶。
11、进一步，所述的榫头压弯模具的凹模通过第一螺栓螺杆连接在高温炉底座上；所述的榫头压弯模具的凸模通过第二螺栓螺杆连接在第二上固定台板上；高温炉底座与第一承载圆柱和第二承载圆柱相连接。
12、进一步，所述的热扭转设备包括钛合金空心叶片，在所述的钛合金空心叶片的尾部安装扭转夹具，之后分别通过传动轴、减速器与扭转伺服电机相连接，最终由plc控制器来控制；所述的扭转伺服电机、减速器、传动轴构成伺服电机工作平台；所述的钛合金空心叶片尾部通过预留的进气口与钛合金进气管通过焊接相连，所述的钛合金进气管再依次与气压监测阀、气压控制柜、氩气瓶相连；钛合金空心叶片包括榫头以及进气口。
13、进一步，选用钢制型材搭建伺服电机工作平台，利用第一专用角钢和第三专用角钢将钢制型材与第三承重圆柱相连接固定，并通过第一直角钢和第二直角钢对钢制型材的连接处进行加固；所述的第三承重圆柱分别与加热炉炉体和钢制型材相连接。
14、进一步，所述的气胀精整设备包括热压校形模具的凹模、热压校形模具的凸模，将所述的热压校形模具的凹模放置在加热炉内的下固定平台上；
15、所述的热压校形模具的凸模通过第三螺栓螺杆连接在第一上固定台板上，第一上固定台板再与第二液压缸相连；所述的第二液压缸通过液压管路与液压控制柜相连；
16、所述的热压校形模具的凹模和热压校形模具的凸模后部位置依次安装热压校形模具的第三模具导向板和第一模具导向板，并用第四螺栓螺杆相连，并在热压校形模具的凹模和热压校形模具的凸模的侧面进行加工第三测温孔、第四测温孔，在所述的第三测温孔旁放置第三测温热电偶；在所述的第四测温孔旁放置第四测温热电偶。
17、进一步，所述的加热炉上还设置有前后门以及前门观察口。
18、本专利技术还公开了一种钛合金空心叶片高温弯扭精整一体化成形装置的方法，工艺流程为：模具装配、加热及保温、榫头压弯成形、叶片扭转、热压精整、气压加载、保温保压、冷却取件。所述的方法具体包括：
19、模具装配步骤：首先将榫头压弯模具的凹模、榫头压弯模具的凸模和热压校形模具的凸模、热压校形模具的凹模分别固定安装在加热炉内的第一上固定台板、第二上固定台板和下固定平台上，将钛合金空心叶片放置于榫头压弯模具的凹模之上，并安装好扭转夹具，连接第一测温热电偶、第本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种钛合金空心叶片高温弯扭精整一体化成形装置，其特征在于，所述的装置包括：热成形设备、热扭转设备以及气胀精整设备；
2.根据权利要求1所述的一种钛合金空心叶片高温弯扭精整一体化成形装置，其特征在于，所述的榫头压弯模具的凹模(42)通过第一螺栓螺杆(47)连接在高温炉底座(25)上；所述的榫头压弯模具的凸模(32)通过第二螺栓螺杆(30)连接在第二上固定台板(29)上；高温炉底座(25)与第一承载圆柱(18)和第二承载圆柱(21)相连接。
3.根据权利要求1所述的一种钛合金空心叶片高温弯扭精整一体化成形装置，其特征在于，所述的热扭转设备包括钛合金空心叶片(38)，在所述的钛合金空心叶片(38)的尾部安装扭转夹具(37)，之后分别通过传动轴(8)、减速器(3)与扭转伺服电机(2)相连接，最终由PLC控制器(1)来控制；所述的扭转伺服电机(2)、减速器(3)、传动轴(8)构成伺服电机工作平台；所述的钛合金空心叶片(38)尾部通过预留的进气口(50)与钛合金进气管(9)通过焊接相连，所述的钛合金进气管(9)再依次与气压监测阀(11)、气压控制柜(12)、氩气瓶
4.根据权利要求3所述的一种钛合金空心叶片高温弯扭精整一体化成形装置，其特征在于，选用钢制型材(6)搭建伺服电机工作平台，利用第一专用角钢(7)和第三专用角钢(10)将钢制型材(6)与第三承重圆柱(4)相连接固定，并通过第一直角钢(5)和第二直角钢(14)对钢制型材(6)的连接处进行加固；所述的第三承重圆柱(4)分别与加热炉炉体(19)和钢制型材(6)相连接。
5.根据权利要求1所述的一种钛合金空心叶片高温弯扭精整一体化成形装置，其特征在于，所述的气胀精整设备包括热压校形模具的凹模(41)、热压校形模具的凸模(33)，将所述的热压校形模具的凹模(41)放置在加热炉(23)内的下固定平台(45)上；
6.根据权利要求1所述的一种钛合金空心叶片高温弯扭精整一体化成形装置，其特征在于，所述的加热炉(23)上还设置有前后门(48)以及前门观察口(49)。
7.根据权利要求1～6任一所述的一种钛合金空心叶片高温弯扭精整一体化成形装置的方法，其特征在于，所述的方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种钛合金空心叶片高温弯扭精整一体化成形装置，其特征在于，所述的装置包括：热成形设备、热扭转设备以及气胀精整设备；
2.根据权利要求1所述的一种钛合金空心叶片高温弯扭精整一体化成形装置，其特征在于，所述的榫头压弯模具的凹模(42)通过第一螺栓螺杆(47)连接在高温炉底座(25)上；所述的榫头压弯模具的凸模(32)通过第二螺栓螺杆(30)连接在第二上固定台板(29)上；高温炉底座(25)与第一承载圆柱(18)和第二承载圆柱(21)相连接。
3.根据权利要求1所述的一种钛合金空心叶片高温弯扭精整一体化成形装置，其特征在于，所述的热扭转设备包括钛合金空心叶片(38)，在所述的钛合金空心叶片(38)的尾部安装扭转夹具(37)，之后分别通过传动轴(8)、减速器(3)与扭转伺服电机(2)相连接，最终由plc控制器(1)来控制；所述的扭转伺服电机(2)、减速器(3)、传动轴(8)构成伺服电机工作平台；所述的钛合金空心叶片(38)尾部通过预留的进气口(50)与钛合金进气管(9)通过焊接相连，所述的钛合金进气管(9)再依次与气压监测阀(11)、气压控制柜(12)、氩气瓶...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯瑞，陈明和，王宁，谢兰生，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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