一种整体叶盘的蜡模制造方法及夹具技术

一种整体叶盘的蜡模制造方法及夹具，将整铸叶盘熔模分成单叶片和盘轴，采用分体压制、精密夹具定位、蜡模焊接组合，整体熔模精密铸造。本发明专利技术将盘轴固定在拼装夹具上，将叶片逐个放在到夹具的定位点上焊接至盘轴上。叶片定位采用精度高的叶身及通道内壁，使叶片的一致性较好。组合蜡模时，定位点在叶身上，叶身定位点与加工定位点一致，冷热加工基准一致，最大限度提高整个铸件叶片尺寸精度，保证叶片间喉道面积，保证流量均匀性。夹具的定位件能够根据零件实测尺寸情况进行调整，使叶片的角向位置可以改变流量的大小，避免了整体模具尺寸不合格时返修甚至于报废的风险，节省了生产周期，降低了生产成本。本发明专利技术变难为易，提高了产品精度和生产效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于精密铸造技术，涉及航空、航天涡扇、涡喷式发动机涡轮盘熔模铸造整铸件的蜡模制造，特别涉及整体蜡模的分体组合制造。
技术介绍
目前涡轮盘熔模铸造整铸件，一般采用整体蜡型铸造、蜡型结合羰芯铸造，这两种方法铸造工艺难度极大。叶盘类零件直径从Φ 150mm到500mm，叶片数从20多到近百个，叶片弯曲扭转程度不一。采用整体铸造时，模具设计难点多，加工困难，活块多，芯子多，模块定位配合易错位，积累误差大，整个模具精度难以提高；在生产过程中，模具外形尺寸过大，结构复杂，会带来压型时操作困难，且现有的设备很难满足压制要求；模具内腔结构复杂，形成叶片之间空腔的活块取型困难，整个蜡模难以成型，单个叶片上的一处缺陷都会导致整个熔模的报废。而且由于活块多，叶片型面上会有多处分型线，整个叶片的表面质量会下降很多。还有一种方法是用水溶型芯代替金属活块来形成叶片形状，还有一种方法是用水溶型芯代替金属活块来形成叶片形状，在专利号为200810011082的专利技术专利中，提出了一种可溶型芯及其制备方法，该可溶型芯的主要成分包括聚乙二醇粘结剂、填料、增塑剂，其中，聚乙二醇粘结剂与填料的质量比为60 40 40 60，增塑剂中石蜡和聚乙烯的质量比为20 80 5 95，增塑剂占聚乙二醇粘结剂和填料总质量的1 5%;这种技术生产的可溶型芯具有一定的强度和韧性，能够保证蜡模的顺利成型，在不损害蜡模性能及形状的条件下，又易在水性介质中失去，能满足制造高质量铸件的要求。但是水溶型芯精度差，表面质量差，且多个型芯定位困难，累计误差很大，整个盘环尺寸精度不能保证。
技术实现思路
为克服现有技术中存在的或者模具复杂、精度要求高、加工困难；或者盘环尺寸精度不能保证的不足，本专利技术提出了一种整体叶盘的蜡模制造方法及夹具。本专利技术提出的整体叶盘的蜡模制造方法的具体过程为步骤1，压制单叶片蜡模；将模具置于压蜡机上，压蜡机上模板和下模板的温度为 35 40°C ；合模压力为40 50bar ；将蜡料注入模具中；向模具中注射压力后保压8 10s， 注射时间为15 20s，得到成型单叶片；蜡料的注射温度为68 75°C，注射压力为15 lSkir，得到成型的单叶片蜡模；重复上述过程，根据涡轮盘的结构制作出所需的单叶片蜡模；待压制好的单叶片蜡模冷却后，修整去除毛刺，整齐摆放待用；步骤2，压制盘轴蜡模；将模具置于压蜡机上，压蜡机上模板和下模板的温度为 30 35°C ；合模压力为40 50bar ；将蜡料注入模具中；向模具中注射压力后保压15 20s，注射时间为25 30s，得到成型的盘轴蜡模；蜡料的注射温度为65 72°C，注射压力为18 22bar ；待压制好的盘轴蜡模冷却后，修整去除毛刺，整齐摆放待用；步骤3，组合单叶片蜡模；将盘轴蜡模置于组合夹具的分度盘上，将一个叶片放置在夹具的定位块上并定位；用粘结蜡将第一个单叶片固定在盘轴蜡模上；旋转组合夹具的定位块至分度盘下一定位孔处并将定位块固定；将第二个叶片放置在定位块上并定位，用粘结蜡将第二个叶片与第一个叶片焊接在一起；以此类推，将全部叶片逐个焊接到盘轴蜡模上；粘结蜡的熔化温度为80°C ；步骤4，修整打磨蜡模；修整蜡模表面和焊缝，使其表面粗糙度满足设计要求，并使焊缝与蜡模表面光滑过渡；步骤5，蜡模尺寸检测；在三坐标上检测扩压器蜡模的内外通道直径尺寸；检测43 个叶片的位置偏差；检测内外通道轮廓度；本专利技术还提出了一种用于整体叶盘的蜡模制造方法的夹具，包括分度盘、托盘、定心轴、定心套、上定位件、下定位件、定位杆、支架、定位块、滑榫、弹簧、镶块和分度盘定位销；其中，分度盘的一端安装在托盘的中心孔内，并且两者之间间隙配合；在分度盘外圆周表面均勻分布有分度孔，该分度孔的数量与叶盘上单叶片数量相同，并且所述分度孔的中心线均垂直于分度盘外圆周表面；定心轴安装在分度盘的中心孔内，并使定心轴与分度盘的中心孔同心，定心轴与分度盘之间过盈配合；定心轴的下端与分度盘固定；定心套套装在定心轴的上端；定心套与定心轴之间间隙配合并锁紧；滑榫位于分度盘一侧，置于托盘上表面的榫槽内，并且滑榫与所述榫槽槽底表面之间有间隙；定位块位于滑榫的上表面并固连；上定位件和下定位件分别旋入位于定位块与分度盘相邻的表面上的螺纹孔内；支架固定在定位块的外侧；在支架的顶端固定有定位杆，该定位杆的下表面与单叶片蜡模的进气边接触；弹簧位于定心套与分度盘之间并套装在定心轴上；分度盘定位销装入位于托盘上表面的镶块的内孔中。在分度盘的上端面，环分度盘中心孔有圆环形的盘轴蜡模安装槽；在托盘上表面的一侧有安放滑榫的榫槽，该榫槽的中心线过托盘的中心线相交并相垂直；在榫槽一侧的托盘盘面上有镶块的安装通孔；在托盘与所述榫槽相对应的的表面有支脚的安装孔；定心套的外圆周表面为锥面，并且所述的锥面的锥度与盘轴蜡模内孔的锥度相同；在定心套一端的外圆周表面有径向的通孔；定位块的下表面有两个与滑榫上的螺纹孔相对应的螺纹孔；定位块的上表面为阶梯面；在所述的阶梯面上有两个凸出定位块上表面的定位头；所述的两个定位头分别位于该定位块长度方向中心线两侧，并且其中一个定位头位于所述定位块上表面一端的边缘处，另一个定位头位于所述定位块台阶上的表面边缘处；定位块的一侧表面上有上定位件的螺纹安装孔，在位于定位块上表面一端的边缘处的定位头的侧表面上有下定位件的螺纹安装孔；定位块的另一侧表面分布有连接孔和定位销孔。本专利技术是一种能把整铸叶盘熔模分成单叶片和盘轴，分体压制，组焊成型，变难为易，提高产品精度、提高生产效率的一种精铸方法。涡轮转子是某型发动机核心机中的关键件。该件直径小，叶片密集，结构复杂，尺寸精度要求高。叶片的位置度要求士0. 25，叶片前缘跳动量不大于0. 4 ；尺寸公差要求严格，铸件一般公差按熔模精密铸造HB6103-86CT5执行。该涡轮转子直径小，叶片密集，精度高，形成一个复杂的环形构件。这样复杂的整体铸件，采用整体熔模压注方法无法成型，采用可溶模料成型，叶片圆周分布度很难达到0. 25mm，精度无法保证。为此将铸件分割成盘轴和叶片两部分，每一部分单独设计蜡模工装压制蜡模，最后采用精密定位夹具组焊成型。一个完整的叶盘蜡模共需要盘轴和若干个叶片拼装组焊完成。本专利技术首先将盘轴固定在拼装夹具上，将叶片逐个放在到夹具的定位点上焊接至盘轴上。叶片定位采用精度高的叶身及通道内壁，这样叶片的一致性较好。叶片型面公差为0. 03mm 0. 05mm,叶片圆周分布度可达士0. 2mm以下，进、排气边缘不平度可达0. 4mm，通道椭圆度可控制在士0. 4mm左右ο采用本专利技术成型的叶盘类零件采用分体压制、精密夹具定位、蜡模焊接组合，整体熔模精密铸造，经尺寸验证可以满足设计使用要求。组合蜡模时，定位点在叶身上，叶身定位点与加工定位点一致，冷热加工基准一致，这样可以最大限度提高整个铸件叶片尺寸精度，保证叶片间喉道面积，保证流量均勻性。夹具的定位件能够根据零件实测尺寸情况进行调整，使叶片的角向位置可以改变流量的大小，避免了整体模具尺寸不合格时返修甚至于报废的风险，节省了生产周期，降低了生产成本。附图说明图1是组合夹具的结构示意2是组合夹具与涡轮转子蜡模的配合示意3是定位块的结构示意图；图4是图3的侧视本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种整体叶盘的蜡模制造方法，其特征在于，具体过程为：步骤１，压制单叶片蜡模；将模具置于压蜡机上，压蜡机上模板和下模板的温度为３５～４０℃；合模压力为４０～５０ｂａｒ；将蜡料注入模具中；向模具中注射压力后保压８～１０ｓ，注射时间为１５～２０ｓ，得到成型单叶片；蜡料的注射温度为６８～７５℃，注射压力为１５～１８ｂａｒ，得到成型的单叶片蜡模；重复上述过程，根据涡轮盘的结构制作出所需的单叶片蜡模；待压制好的单叶片蜡模冷却后，修整去除毛刺，整齐摆放待用；步骤２，压制盘轴蜡模；将模具置于压蜡机上，压蜡机上模板和下模板的温度为３０～３５℃；合模压力为４０～５０ｂａｒ；将蜡料注入模具中；向模具中注射压力后保压１５～２０ｓ，注射时间为２５～３０ｓ，得到成型的盘轴蜡模；蜡料的注射温度为６５～７２℃，注射压力为１８～２２ｂａｒ；待压制好的盘轴蜡模冷却后，修整去除毛刺，整齐摆放待用；步骤３，组合单叶片蜡模；将盘轴蜡模置于组合夹具的分度盘上，将一个叶片放置在夹具的定位块上并定位；用粘结蜡将第一个单叶片固定在盘轴蜡模上；旋转组合夹具的定位块至分度盘下一定位孔处并将定位块固定；将第二个叶片放置在定位块上并定位，用粘结蜡将第二个叶片与第一个叶片焊接在一起；以此类推，将全部叶片逐个焊接到盘轴蜡模上；粘结蜡的熔化温度为８０℃；步骤４，修整打磨蜡模；修整蜡模表面和焊缝，使其表面粗糙度满足设计要求，并使焊缝与蜡模表面光滑过渡；步骤５，蜡模尺寸检测；在三坐标上检测扩压器蜡模的内外通道直径尺寸；检测４３个叶片的位置偏差；检测内外通道轮廓度。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：董茵，常涛岐，张凌峰，贺剑，童小峰，
申请(专利权)人：西安航空动力股份有限公司，
类型：发明
国别省市：87