CN108747232B - 一种精锻静子叶片自动化加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精锻静子叶片自动化加工方法，该方法采用自适应加工技术，保证叶片偏移、扭转、型面轮廓度及加工一致性；该方法加工流程简单，采用计算机控制管理，各受控设备完全自动地完成顺序作业，提高自动化作业程度，将原静子叶片加工需多种设备、多道工序、多次夹装、多次转换基准，缩短为只需在一种设备上分两道工序加工，夹装两次，转换一次基准，节省了劳动力，缩短零件生产周期，提高生产效率。

Description

一种精锻静子叶片自动化加工方法

【技术领域】

本发明属于航空发动机叶片加工技术领域，具体涉及一种精锻静子叶片自动化加工方法。

【背景技术】

现阶段，静子叶片的加工工艺主要采用模锻毛坯，其工艺主要流程为：(1)铣叶盆、背侧缘板长侧面及工艺凸台面；(2)磨叶盆、背侧缘板长侧面及工艺凸台面；(3)铣排、进气边侧缘板端头；(4)铣缘板底面、工艺凸台端面；(5)铣进、排气边侧下缘板端面；(6)数控铣叶盆、背侧叶身、下缘板型面及上下缘板转接R；(7)磨叶盆、背侧缘板长侧面；(8)铣进、排气边侧缘板端头；(9)磨进、排气边侧下缘板端头；(10)数控铣上安装板；(11)数控铣下安装板；(12)铣缘板进、排气边侧锐角转接R；(13)铣缘板进、排气边侧钝角转接R；(14)数控铣叶身、下缘板型面、进排气边及上下缘板转接R；(15)精抛叶身型面、进排气边及转接R；(16)线切割下缘板顶端；(17)仿形铣下缘板顶端外锥面；(18)抛下缘板内侧。

传统的加工方法需多次调换机床、转换工艺基准面以加工叶身型面，该方法工艺复杂、加工效率低、叶片型面轮廓合格率低。

【发明内容】

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种航空发动机精锻静子叶片的自动化加工方法；采用计算机控制管理，各受控设备完全自动地完成顺序作业，提高自动化作业程度，节省劳动力，缩短零件班产周期，提高生产效率。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种精锻静子叶片的毛坯叶片，包括叶身；叶身包括叶盆和叶盆背面的叶背；叶身的一侧为排气边，另一侧为进气边；叶身的一端固定连接有上缘板，另一端固定连接有下缘板；上缘板的外侧设置有工艺上凸台，下缘板的外侧设置有工艺下凸台；叶身与上缘板和下缘板的连接处均设置有转接弧面；上缘板的内侧面设置有V点，为叶身的轴向基准。

本发明的进一步改进在于：

所述毛坯叶片的上缘板、下缘板、排气边和进气边均设置有单边余量；上缘板单边余量为2-4mm、下缘板的单边余量为3-5mm，排气边边缘和进气边边缘的余量均为2-4mm。

所述V点在上缘板的中心线上。

一种采用毛坯叶片的精锻静子叶片自动化加工方法，包括以下步骤：

1)第一工序加工毛坯叶片

1-1)夹装毛坯叶片；粗铣上缘板两个侧端面、下缘板两个侧端面、进气边边缘和排气边边缘；

1-2)精铣上、下缘板的内侧面、叶身的四个转接弧面、进气边边缘和排气边边缘，精铣前对被加工面进行自适应检测；

1-3)沿叶身的轴向方向，分别在上缘板两个侧端面和下缘板两个侧端面铣出基准面；每一个基准面两侧的凸出面为台阶面；加工出半成品叶片；

2)第二工序加工半成品叶片

2-1)夹装半成品叶片，调用测头测量基准面，铣掉工艺上凸台和工艺下凸台；精铣上缘板的叶盆侧端面、叶背侧端面和外侧面；下缘板的叶盆侧端面、叶背侧端面和外侧面；

2-2)调用测头测量上缘板的两个侧端面，超精铣上缘板的叶盆侧端面、叶背侧端面和外侧面；下缘板的叶盆侧端面、叶背侧端面和外侧面；

2-3)调用测头测量后超精铣上、下缘板两侧的台阶面；

2-4)对各个端面之间的棱边倒圆处理。

所述步骤1-1)中夹具夹装工艺上凸台、工艺下凸台、上缘板叶盆侧端面的两个点和上缘板叶背侧端面的两个点。

所述步骤1-1)中，粗铣前，使用测头检测上缘板两个侧端面、下缘板两个侧端面、进气边边缘和排气边边缘的粗铣余量。

所述步骤1-3)中，台阶面相对基准面凸出0.01-0.03mm。

所述步骤2-1)中，夹具夹装叶身的四个点、V点、进气边和排气边。

所述倒圆处理的倒圆半径为：0.8-1mm。

所述自适应检测为利用测头检测被加工面的剩余余量，被加工面相对于加工坐标系的位置。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明公开了一种精锻静子叶片的毛坯叶片，叶身两端的上缘板和下缘板分别固定有工艺上凸台和工艺下凸台，便于加工毛坯叶片中夹装叶片；本发明精锻出的静子叶子加工的毛坯叶片只在上、下缘板及叶身的排气边和进气边设置有余量，加工毛坯件为精锻毛坯，消除了叶身型面铣削工艺，简化了工艺，加工出的叶片本身成型性佳；

进一步的，本发明设置叶片的轴向基准经过上缘板的中心线，保证加工叶片边缘时，叶片的加工精度高。

本发明公开了一种精锻静子叶片自动化加工方法，该方法采用自适应加工技术，保证叶片偏移、扭转、型面轮廓度及加工一致性；该方法加工流程简单，采用计算机控制管理，各受控设备完全自动地完成顺序作业，提高自动化作业程度，将原静子叶片加工需多种设备、多道工序、多次夹装、多次转换基准，缩短为只需在一种设备上分两道工序加工，夹装两次，转换一次基准，节省了劳动力，缩短零件生产周期，提高生产效率。

进一步的，本发明根据在第一工序的被加工面确定夹装位置，保证在第一工序加工过程中刀具的行走路径无阻碍，加工过程中叶片的稳定性好。

进一步的，粗铣前，使用测头检测被加工面的余量，提高加工精度。

进一步的，对台阶面相对基准面的凸出量进行限定，使得加工在第一工序加工出的基准面精度高，半成品叶片尺寸的一致性好。

进一步的，根据在第二工序上需要被加工的面对第二夹具的夹装位置进行限定，保证刀具的行刀路径无阻挡，加工过程中，被加工叶片稳定性好。

进一步的，对倒圆半径进行限定，加工出的叶片一致性好，精度高。

进一步的，自适应检测用于检测余量和被加工面相对于加工坐标系的位置，保证加工的所有面符合工艺要求。

【附图说明】

图1为本发明的精锻静子毛坯叶片结构示意图；

图2为本发明的目标精锻件结构示意图；

图3为本发明的精锻件A-A向剖视图；

其中：1-上缘板；2-叶身；3-排气边；4-进气边；5-下缘板；6-工艺上凸台；7-工艺下凸台；8-V点；9-转接弧面；10-叶盆；11-叶背；12-基准面；13-台阶面。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1和图3，本发明的发动机静子毛坯叶片为精锻件，毛坯叶片包括上缘板1、叶身2、排气边3、进气边4、下缘板5、工艺上凸台6、工艺下凸台7、转接弧面9；叶身2的凹面为叶盆10，叶身2的凸面为叶背11；叶身2的一侧为排气边3，另一侧为进气边4；叶身2的一端为上缘板1，另一端为下缘板5；上缘板1的外侧面固定连接有工艺上凸台6，下缘板5的外侧固定连接有工艺下凸台7，上、下缘板和叶身2固定的表面为内侧面；上缘板1在叶盆10一侧的端面为上缘板1的叶盆侧端面，在叶背11一侧的端面为上缘板的叶背侧端面；下缘板5在叶盆10一侧的端面为下缘板5的叶盆侧端面，在叶背11一侧的端面为下缘板5的叶背侧端面；工艺上凸台6和工艺下凸台7的中心线为同一直线上；上缘板1的内侧面在上缘板的中心线上设置有V点8，为叶身2的轴向基准。本发明的毛坯叶片的叶盆10和叶背11未设定余量，上缘板1设定有2-4mm的单边余量，下缘板5设定有3-5mm的余量，即上缘板1和下缘板5的每一个面都有余量；排气边3边缘和进气边4边缘均设定有2-4mm的单边余量。自适应检测为利用测头检测被加工面的剩余余量，被加工面相对于加工坐标系的位置。

静子叶片的两道加工工序均在五轴加工中心数控铣床上加工，加工的具体步骤为：

1)第一工序：在机床上数控铣进气边4边缘、排气边3边缘，上缘板1、下缘板5、4个转接弧面9和在第二工序加工需要的基准面；

1-1)用夹具夹装工艺上凸台6、工艺下凸台7及上缘板1的4个定位点；上缘板1的4个定位点两个在叶盆侧端面，两个在叶背侧端面；

1-2)机器人将夹具和毛坯叶片传送至机床上；

1-3)调用测头对零件毛坯质量进行检测，一方面检测毛坯的表面质量，初步判断零件毛坯是否符合加工工艺要求；另一方面测出零件毛坯上缘板1两个侧端面、下缘板5两个侧端面、进气边4边缘和排气边3边缘的余量；

1-4)数控粗铣上缘板1两个侧端面、下缘板5两个侧端面、进气边4边缘和排气边3边缘；

1-5)检测上、下缘板的内侧面和叶身的四个转接弧面9的余量及被加工面相对于加工坐标系的位置；

1-6)精铣上、下缘板的内侧面及叶身的四个转接弧面9；

1-7)调用测头对进气边4边缘进行自适应检测，数控精铣进气边4边缘；

1-8)调用测头对排气边3边缘进行自适应检测，数控精铣排气边3边缘；

1-9)沿叶身2的轴向方向，分别在上缘板1两侧的端面和下缘板5两侧的端面铣出基准面12；基准面12两侧的凸出面为台阶面13；台阶面13相对基准面12高0.01-0.03mm。

本工序加工完的叶片为半成品叶片；

2)第二工序：数控铣上、下缘板的叶盆侧端面及外侧面，对各个棱边倒圆角处理；

2-2)用夹具夹装半成品叶片；夹装叶身2的四个定位点、V点8、进气边4和排气边3；叶盆10的四个定位点对应有叶背11的四个定位点；

2-2)机器人将夹具及半成品叶片传送至机床；

2-3)调用测头测量上缘板1两个侧端面上的基准面12，下缘板5两个侧端面上的基准面12；

2-4)铣掉工艺上凸台6和工艺下凸台7；

2-5)精铣上缘板1的叶盆侧端面、叶背侧端面和外侧面；下缘板5的叶盆侧端面、叶背侧端面和外侧面；

2-6)调用测头测量上缘板1的两个侧端面；

2-7)超精铣上缘板1的叶盆侧端面、叶背侧端面和外侧面；下缘板5的叶盆侧端面、叶背侧端面和外侧面；

2-8)调用测头测量后超精铣上、下缘板两侧的台阶面13；

2-9)对上缘板1和下缘板5上的各个端面之间的棱边进行倒圆处理，倒圆半径为0.8-1mm。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种精锻静子叶片自动化加工方法，所述方法采用一种精锻静子叶片的毛坯叶片，所述毛坯叶片包括叶身(2)；叶身(2)包括叶盆(10)和叶盆(10)背面的叶背(11)；叶身(2)的一侧为排气边(3)，另一侧为进气边(4)；叶身(2)的一端固定连接有上缘板(1)，另一端固定连接有下缘板(5)；上缘板(1)的外侧设置有工艺上凸台(6)，下缘板(5)的外侧设置有工艺下凸台(7)；叶身(2)与上缘板(1)和下缘板(5)的连接处均设置有转接弧面(9)；上缘板(1)的内侧面设置有V点(8)，为叶身(2)的轴向基准；V点(8)在上缘板(1)的中心线上；毛坯叶片的上缘板(1)、下缘板(5)、排气边(3)和进气边(4)均设置有单边余量；上缘板(1)单边余量为2-4mm、下缘板(5)的单边余量为3-5mm，排气边(3)边缘和进气边(4)边缘的余量均为2-4mm；其特征在于，所述加工方法包括以下步骤：

1)第一工序加工毛坯叶片

1-1)夹装毛坯叶片；粗铣上缘板(1)两个侧端面、下缘板(5)两个侧端面、进气边(4)边缘和排气边(3)边缘；

1-2)精铣上、下缘板的内侧面、叶身的四个转接弧面(9)、进气边(4)边缘和排气边(3)边缘，精铣前对被加工面进行自适应检测；

1-3)沿叶身(2)的轴向方向，分别在上缘板(1)两个侧端面和下缘板(5)两个侧端面铣出基准面(12)；每一个基准面(12)两侧的凸出面为台阶面(13)；加工出半成品叶片；

2)第二工序加工半成品叶片

2-1)夹装半成品叶片，调用测头测量基准面(12)，铣掉工艺上凸台(6)和工艺下凸台(7)；精铣上缘板(1)的叶盆侧端面、叶背侧端面和外侧面；下缘板(5)的叶盆侧端面、叶背侧端面和外侧面；

2-2)调用测头测量上缘板(1)的两个侧端面，超精铣上缘板(1)的叶盆侧端面、叶背侧端面和外侧面；下缘板(5)的叶盆侧端面、叶背侧端面和外侧面；

2-3)调用测头测量后超精铣上、下缘板两侧的台阶面(13)；

2-4)对各个端面之间的棱边倒圆处理。

2.根据权利要求1所述的一种精锻静子叶片自动化加工方法，其特征在于，步骤1-1)中夹具夹装工艺上凸台(6)、工艺下凸台(7)、上缘板(1)叶盆侧端面的两个点和上缘板(1)叶背侧端面的两个点。

3.根据权利要求1所述的一种精锻静子叶片自动化加工方法，其特征在于，步骤1-1)中，粗铣前，使用测头检测上缘板(1)两个侧端面、下缘板(5)两个侧端面、进气边(4)边缘和排气边(3)边缘的粗铣余量。

4.根据权利要求1所述的一种精锻静子叶片自动化加工方法，其特征在于，步骤1-3)中，台阶面(13)相对基准面(12)凸出0.01-0.03mm。

5.根据权利要求1所述的一种精锻静子叶片自动化加工方法，其特征在于，步骤2-1)中，夹具夹装叶身(2)的四个点、V点(8)、进气边(4)和排气边(3)。

6.根据权利要求1所述的一种精锻静子叶片自动化加工方法，其特征在于，倒圆处理的倒圆半径为：0.8-1mm。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的一种精锻静子叶片自动化加工方法，其特征在于，自适应检测为利用测头检测被加工面的剩余余量，被加工面相对于加工坐标系的位置。

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