具有盲孔内腔的空心叶片的壁厚控制方法与流程

本发明涉及航空发动机空心叶片精密铸造技术领域，特别地，涉及一种具有盲孔内腔的空心叶片的壁厚控制方法。

背景技术：

在航空发动机零件精密铸造领域中，空心叶片的内腔是由型芯形成的，有一种空心叶片的内腔是盲孔式的，其内腔只有一端开口，另一端是封闭的。这种叶片在制备蜡模时，型芯在开口端可以延伸出一个芯头与模具接触，而封闭端则是悬空的，与模具无接触，型芯为悬壁型芯。由于芯头与模具匹配时需要留一定的间隙(0.05-0.1mm)，所以型芯在模具中有一定的活动性，离芯头越远，型芯的活动性越大。型芯在悬壁端的摆动很大(达0.5mm)，极易造成壁厚尺寸超差。

技术实现要素：

本发明提供了一种具有盲孔内腔的空心叶片的壁厚控制方法，以解决具上述空心叶片在蜡模制备阶段难以保证叶片壁厚尺寸的稳定和精确的技术问题。

本发明提供一种具有盲孔内腔的空心叶片的壁厚控制方法，包括以下步骤：a、通过在蜡模开设孔洞的设计，以使型芯悬臂端外露；b、通过模具内腔与蜡模的孔洞的匹配设计，以实现型芯定位和蜡模成型；c、蜡模制备后，封严型芯悬臂端的蜡模的孔洞，以形成壁厚尺寸稳定和精确的空心叶片的蜡模。

进一步地，步骤a具体为：空心叶片蜡模的盲孔端设计成去除部分蜡料形成一孔洞的结构，以使型芯悬壁端部分外露；孔洞位于型芯悬壁端重力方向的下方。

进一步地，孔洞底部有一台阶，台阶下方的蜡料与型芯的芯头之间存在与型芯轮廓相似的仿形槽，台阶向外突出并超出型芯的外露面。

进一步地，蜡模上还具有一个突出的蜡块，蜡块的形状与孔洞的内腔形状一致，用于填补孔洞并封严悬壁端的型芯的芯头。

进一步地，步骤b具体为：模具内腔设有用于形成蜡模的孔洞的凸台以及用于成型蜡块的成型腔。

进一步地，凸台前端形状与设计的孔洞底部的仿形槽和台阶的组合形状相对应，凸台前端作为型芯悬壁端的定位机构；制备蜡模时，模具的凸台前端包围型芯悬壁端底部，以防止型芯受重力作用下落以及防止型芯左右窜动。

进一步地，步骤c具体为：用模具压制后的蜡模具有孔洞和蜡块，孔洞空腔形状与预增的蜡块形状一致；扳下蜡块塞入孔洞，用液态滴蜡填满缝隙并进行连接处的修复，以获得表面完整的蜡模。

进一步地，孔洞底部预留一突出型芯悬壁端外露面的台阶，封严时蜡块底面与台阶表面接触，以提高装配精度。

进一步地，蜡块与孔洞之间具有沿周向分布的预留间隙，预留间隙宽度为0.05mm-0.15mm，以便于蜡块放入孔洞内。

进一步地，孔洞开口位置选择在蜡模具有加工余量的面上；封严之后，蜡块与孔洞之间即使不平整也不影响加工后的尺寸。

本发明具有以下有益效果：

具有盲孔内腔的空心叶片的壁厚控制方法，通过蜡模的开孔设计以及模具上与蜡模的开孔相匹配的结构设计，以固定型芯的位置，避免蜡模压制过程中型芯悬壁端的摆动，能够控制叶片壁厚尺寸精度和一致性。空心叶片的叶身不需要穿透性支撑点，叶身表面完整。适应于各种带盲孔无法固定的空心叶片的精密铸造。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的具有盲孔内腔的空心叶片的壁厚控制方法的实施步骤框图；

图2是本发明优选实施例的带孔洞的蜡模的结构示意图；

图3是本发明优选实施例的型芯与模具的组装固定结构示意图；

图4是本发明优选实施例的型芯与模具组装结构的剖面结构示意图；

图5是本发明优选实施例的蜡模拼装后的局部结构示意图；

图6是本发明优选实施例的蜡模的孔洞部位的结构示意图；

图7是本发明优选实施例的模具的结构示意图；

图8是本发明优选实施例的带蜡块的蜡模的结构示意图；

图9是本发明优选实施例的拼装后的蜡模的结构示意图。

图例说明：

1、蜡模；101、孔洞；1011、台阶；1012、仿形槽；102、蜡块；2、型芯；3、模具；301、凸台；302、成型腔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的具有盲孔内腔的空心叶片的壁厚控制方法的实施步骤框图；图2是本发明优选实施例的带孔洞的蜡模结构示意图；图3是本发明优选实施例的型芯与模具的组装固定结构示意图；图4是本发明优选实施例的型芯与模具组装结构的剖面结构示意图；图5是本发明优选实施例的蜡模拼装后的局部结构示意图；图6是本发明优选实施例的蜡模的孔洞部位的结构示意图；图7是本发明优选实施例的模具的结构示意图；图8是本发明优选实施例的带蜡块的蜡模的结构示意图；图9是本发明优选实施例的拼装后的蜡模的结构示意图。

如图1所示，本实施例的具有盲孔内腔的空心叶片的壁厚控制方法，包括以下步骤：a、通过在蜡模1开设孔洞101的设计，以使型芯2悬臂端外露；b、通过模具3内腔与蜡模1的孔洞101的匹配设计，以实现型芯2定位和蜡模1成型；c、蜡模1制备后，封严型芯2悬臂端的蜡模1的孔洞101，以形成壁厚尺寸稳定和精确的空心叶片的蜡模1。通过蜡模1的开孔设计以及模具3上与蜡模1的开孔相匹配的结构设计，以固定型芯2的位置，避免蜡模1压制过程中型芯2悬壁端的摆动，能够控制叶片壁厚尺寸精度和一致性。空心叶片的叶身不需要穿透性支撑点，叶身表面完整。适应于各种带盲孔无法固定的空心叶片的精密铸造。

如图2所示，本实施例中，步骤a具体为：空心叶片蜡模的盲孔端设计成去除部分蜡料形成一孔洞101的结构，以使型芯2悬壁端部分外露。孔洞101位于型芯2悬壁端重力方向的下方。方便通过孔洞101对型芯2进行支撑和定位，避免蜡模1压制过程中型芯2悬壁端的摆动，能够控制叶片壁厚尺寸精度和一致性。

如图5和图6所示，本实施例中，孔洞101底部有一台阶1011。台阶1011下方的蜡料与型芯2的芯头之间存在与型芯2轮廓相似的仿形槽1012。台阶1011向外突出并超出型芯2的外露面。

如图8所示，本实施例中，蜡模1上还具有一个突出的蜡块102。蜡块102的形状与孔洞101的内腔形状一致，用于填补孔洞101并封严悬壁端的型芯2的芯头。

如图3、图4和图7所示，本实施例中，步骤b具体为：模具3内腔设有用于形成蜡模1的孔洞101的凸台301以及用于成型蜡块102的成型腔302。

如图3、图4、图6和图7所示，本实施例中，凸台301前端形状与设计的孔洞101底部的仿形槽1012和台阶1011的组合形状相对应。凸台301前端作为型芯2悬壁端的定位机构。制备蜡模1时，模具3的凸台301前端包围型芯2悬壁端底部，以防止型芯2受重力作用下落以及防止型芯2左右窜动。

如图6、图8和图9所示，本实施例中，步骤c具体为：用模具3压制后的蜡模1具有孔洞101和蜡块102，孔洞101空腔形状与预增的蜡块102形状一致。扳下蜡块102塞入孔洞101，用液态滴蜡填满缝隙并进行连接处的修复，以获得表面完整的蜡模1。

如图5、图6和图9所示，本实施例中，孔洞101底部预留一突出型芯2悬壁端外露面的台阶1011。封严时蜡块102底面与台阶1011表面接触，以提高装配精度。

如图5和图9所示，本实施例中，蜡块102与孔洞101之间具有沿周向分布的预留间隙，以便于蜡块102放入孔洞101内。预留间隙宽度为0.05mm-0.15mm，以便于蜡块102放入孔洞101内。

如图9所示，本实施例中，孔洞101开口位置选择在蜡模1具有加工余量的面上。封严之后，蜡块102与孔洞101之间即使不平整也不影响加工后的尺寸。

实施时，提供一种具有盲孔内腔的空心叶片的壁厚控制方法。包括三个步骤：通过蜡模外形设计使型芯悬壁端外露、通过模具设计实现蜡模成型和型芯定位、蜡模制备后封严型芯悬壁端。

a.蜡模设计：叶片盲孔端去除部分蜡料形成一孔洞，使型芯悬壁端部分外露。孔洞位于型芯悬壁端重力方向的下方，如图2所示。

孔洞特征：底部有一台阶，台阶下方的蜡料和芯头之间存在与型芯轮廓相似的仿形槽，台阶高于型芯底面，如图5、6所示。其他合适部位有一个蜡块，蜡块的形状与孔洞一致，用于填补孔洞封严悬壁端芯头，如图8所示。

b.模具设计：模具外观如图7所示，与一般模具相比，本模具存在用于形成上述蜡模孔洞的凸台和用于成型小蜡块空腔，用于形成上述蜡模孔洞的凸台，如图2、图5、图8所示。模具的凸台前端形状与蜡模孔洞底部的仿形槽和台阶对应，如图3、图4、图7所示。

凸台前端可以作为型芯悬壁端的定位机构，如图3、图4所示，凸台前端包围了悬壁端型芯底部，既能防止型芯受重力作用下落，也能防止型芯左右窜动，开口端使用传统方法与模具接触定位，型芯在模具中便能稳定定位。

c.封严悬壁芯头。用所述模具压制后的蜡模存在孔洞和小蜡块，空腔形状与预增的蜡块形状一致，扳下蜡块塞入孔洞，用液态滴蜡填满缝隙并适当修复可获得表面完整的蜡模。

如前所述，孔洞底部预留了一高于型芯悬壁端底面的台阶，封严时蜡块底面与孔洞台阶面接触可提高装配精度。蜡块沿周与孔洞之间预留间隙0.1mm左右(预留间隙0.05mm～0.15mm)，使蜡块便于放入孔洞内，如图5所示。孔洞开口位置选择在有加工余量的面上，封严之后蜡块与孔洞之间即使不平整也不影响加工后的尺寸。

本发明具有盲孔内腔的空心叶片的壁厚控制方法的有益效果：

(1).避免型芯悬壁端的摆动，控制叶片壁厚尺寸精度和一致性。

(2).与已有的方法相比，本发明叶身不需要穿透性支撑点，叶身表面完整

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。