专利名称：涡轮叶片的制作方法
技术领域：
本发明涉及安装到飞机发动机的涡轮盘的鸠尾槽中的涡轮叶片。
典型的涡轮叶片包括作为叶片基体的叶片翼面，叶片翼面的一面为凸状吸力面，叶片的另一面为凹状压力面。在叶片的毂侧(在基体端部处)上一体模制有平台，在平台的两侧上分别形成凹槽。向前凸出的前密封片形成在平台的前端，向后凸出的后密封片形成在平台的后端。
榫舌一体地设置在平台的毂侧上(在基体端部处)，鸠尾榫具有能够与涡轮盘的鸠尾槽配合的配合部分，且该配合部分通常通过研磨形成，由此，采用夹具来研磨，并且平台的一侧可以配合到夹具的平台-定位部分。
下面描述典型的涡轮叶片的制作过程。带有未完成的配合部分的涡轮叶片(未完成的涡轮叶片)的大部分通过铸造模铸而成。接着，通过使叶片翼面的压力面由夹具的支撑部分支撑，未完成的涡轮叶片被置于夹具中，以使鸠尾榫轴向垂直于因研磨过程中的工作阻力造成的排斥力。此外，通过夹具的夹子将叶片翼面的压力面压向定位部分，来完成未完成的涡轮叶片在夹具上的安装。然后，通过研磨沿鸠尾榫轴向形成配合部分来完成涡轮叶片。
发明内容
为使叶片翼面相对飞机发动机的轴向倾斜设置，平台两侧都与配合部分的鸠尾榫轴向形成一定角度。这样，在通过研磨沿鸠尾榫轴向形成配合部分的过程中，就产生了可能引起叶片翼面离开夹具的分力。因此，存在的问题是，由于未完成的涡轮叶片因研磨过程中的分力大小的增加而从夹具分离，所以配合部分的加工公差降低，使涡轮叶片的质量下降。
根据本发明，未完成的涡轮叶片不会从夹具分离，形成具有紧密加工公差的配合部分，从而提高涡轮叶片的质量。
根据本发明的第一技术方案，一种安装在飞机发动机的涡轮盘的被配合部件中的涡轮叶片，其特征在于，包括叶片，其一侧具有凸起的吸力面，另一侧具有凹入的压力面；一体成型在叶片毂侧上的平台，在平台一侧上形成有凹槽，在平台的前端形成有向前突出的前密封片，在平台的后端形成有向后突出的后密封片；一体成型在平台毂侧上的配合部件，该配合部件具有能够与被配合部件配合并通过研磨形成的配合面；一体成型在前密封片基体部分附近的前配合部件，该前配合部件具有能够与用于研磨的夹具的前定位部分配合的前配合面，且前配合面位于包括平台一侧的虚拟平面后面；一体成型在前密封片基体部分附近的前壁，该前壁围绕前配合部件的前侧缘部分；一体成型在后密封片基体部分附近的后配合部件，该后配合部件具有能够与夹具的后定位部分配合的后配合面，该后配合面位于虚拟平面后面；和一体成型在后密封片基体部分附近的后壁，该后壁围绕后配合部件的后侧缘部分，其中，前壁的端面和后壁的端面分别构造为与虚拟平面共面。
根据本发明的第二技术方案，涡轮叶片的特征在于，前配合面和后配合面分别构造为基本平行于配合部件的纵向。
根据本发明的第三技术方案，涡轮叶片的进一步特征在于，前配合面的前缘与后配合面的后缘之间的空隙构造为大于配合部件的纵向长度。
根据本发明的第四技术方案，涡轮叶片的进一步特征在于，前配合面从虚拟平面向后定位的深度以及后配合面从虚拟平面向后定位的深度分别构造为小于或等于0.7mm。
附图简要说明
图1表示根据本发明的实施例的涡轮叶片；图2为图1中箭头部分II的放大图；图3表示根据本发明的实施例的涡轮叶片安放在夹具上的状态；图4为图3中箭头部分IV的示意图；以及图5表示根据本发明的实施例的涡轮叶片安装到涡轮盘的鸠尾槽中的状态。
本发明的最佳实施方式下面参考图1至图5描述本发明的实施例。图1表示根据本发明的实施例的涡轮叶片；图2为图1中箭头部分II的放大图；图3表示根据本发明的实施例的涡轮叶片安放在夹具上的状态；图4为图3中箭头部分IV的示意图；以及图5表示根据本发明的实施例的涡轮叶片安装到涡轮盘的鸠尾槽中的状态。这里，“前和后(或背)”在图1和图2中指右手侧和左手侧，而在图4中指左手侧和右手侧。
如图1、2和5中所示，关于本发明实施例的涡轮叶片1安装在飞机发动机的低压涡轮的涡轮盘3的鸠尾槽5中，并包括作为涡轮叶片1主体的叶片翼面7。叶片翼面7的一侧(图1中的前侧)为凸起的吸力面7fa，叶片翼面7的另一侧(图1中的后侧)为凹入的压力面7fb。
侧板9一体成型在叶片翼面7的顶端侧(外端部，图1的上部)上，且侧板9具有一对密封片11、13。
平台15一体成型在叶片翼面7的毂侧(内端部，图1的下部)上，凹槽17、19分别形成在平台15的两侧(一侧和另一侧)上。另外，向前凸出的前密封片21形成在平台的前端，向后凸出的后密封片23形成在平台15的后端。平台还包括所谓的胫部。
再者，作为配合部件的榫舌25一体成型在平台15的毂侧上，且该榫舌25具有配合槽(配合面)25s，该配合槽25s能够与作为配合部件的鸠尾槽5的配合凸起(配合部分)5b配合，且该配合槽25s通过研磨形成。
前配合部件27一体成型在前密封片21的基体部分附近的凹槽17内，且前配合部件27具有前配合面27f。进而，如图2中斜线所示，围绕前配合部件27的前侧缘部分的薄前壁Wf一体成型在前密封片21的基体部分附近。
另外，后配合部件29一体成型在后密封片23的基体部分附近的凹槽17内，且后配合部件29具有后配合面29f。进而，如图2中斜线所示，围绕后配合部件29的后侧缘部分的薄后壁Wr一体成型在后密封片23的基体部分附近。
如图3和图4中所示，前配合部件27的前配合面27f能够通过用于研磨的夹具31的前定位销33配合，后配合部件29的后配合面29f能够对夹具31的后配合销35配合。另外，前配合部件27的前配合面27f以及后配合部件29的后配合面29f分别构造为从包括平台15一侧的虚拟平面VF略向后定位，且还基本平行于榫舌25的鸠尾榫轴向(纵向)。特别地，前配合面27f从虚拟平面VF向后定位的距离(深度)以及后配合面29f从虚拟平面VF向后定位的距离(深度)分别构造为小于或等于0.7mm。换言之，前配合部件27的前配合面27f与后配合部件29的后配合面29f的每一个都具有小于或等于0.7mm的凹槽。再者，前配合面27f的前缘与后配合面29f的后缘之间的空隙构造为在鸠尾榫轴向上大于榫舌25的长度。
前壁Wf的端面与后壁Wr的端面分别构造为与虚拟平面VF共面。
夹具31包括用于在叶片翼面7的端部附近定位吸力面7fa的前定位销33和后定位销35以及定位滚轮37、用于在其后面夹持榫舌25的定位销41和用于在其前面夹持榫舌25的夹子39、用于通过橡皮垫43在叶片翼面7的毂附近向下挤压压力面7fb的夹子45、能够向侧板9的后端配合的配合滚轮47和能够与侧板9的前端接触的接触螺栓49。
下面描述本发明的实施例的操作(主要为涡轮叶片1的制造)。配合槽25s和侧板9的加工部分未完成的涡轮叶片1(未完成的涡轮叶片1′)的大部分通过铸造模铸而成。鉴于考虑翼的强度，前密封片21的基体部分附近较厚地构造，所以前配合部件27和前壁Wf利用该较厚部分模铸。同样，鉴于考虑翼的强度，后密封片23的基体部分的附近较厚地构造，所以后配合部件29和后壁Wr利用该较厚部分模铸。
鉴于前配合面27f和后配合面29f各具有小于或等于0.7mm的凹槽，所以在前配合面27f和后配合面29f的附近不容易发生铸造缺陷。在使涡轮叶片1的大部分成型后，对侧板9的加工部分进行适当加工。
随后，前配合部件27的前配合面27f和后配合部件29的后配合面29f分别通过夹具31的前定位销33和夹具31的后定位销35配合，并利用夹具31的定位滚轮37使叶片翼面7的吸力面7fa定位。从而，未完成的涡轮叶片1′可以定位在夹具31中，以使鸠尾榫轴向垂直于因研磨过程中的工作阻力造成的排斥力。另外，未完成的涡轮叶片1′相对夹具31在加工方向上的定位同样通过将侧板9的后端与夹具31的配合滚轮配合以使接触螺栓49与侧板9的前端接触而完成。
再者，榫舌25通过夹具31的定位销41定位在鸠尾榫25的后端，并通过夹子39夹持在鸠尾榫25的前端，叶片翼面7的毂附近的压力面7fb通过橡皮垫43由夹具31的夹子45下压。从而，完成未完成的涡轮叶片1′到夹具31上的安装。鉴于前配合面27f的前缘与后配合面29f的后缘之间的空隙已构造为大于配合部件的纵向长度，所以未完成的涡轮叶片1′在夹具31上的装载状态进一步稳定。
随后，通过沿鸠尾榫轴向经研磨形成配合槽25s，涡轮叶片1的制作完成。鉴于前配合部件27的前配合面27f以及后配合部件29的后配合面29f分别构造为基本平行于鸠尾榫轴向，所以在配合槽25s沿鸠尾榫轴向通过研磨形成的情况下，只在前配合面27f和后配合面29f上发生因工作阻力造成并垂直于鸠尾榫轴向的排斥力。因此，基本上不发生偏移鸠尾榫纵向的排斥力。
除了上述操作外，前配合部件27的前配合面27f和后配合部件29的后配合面29f分别构造为从包括平台15一侧的虚拟平面VF略向后定位。且同时，前壁Wf的端面和后壁Wr的端面分别构造为与虚拟平面VF共面。因此，相邻涡轮叶片1之间的空隙在多个涡轮叶片1安装到涡轮盘3中时不会局部变宽。
根据本发明的实施例，由于在配合槽25s沿鸠尾榫轴向通过研磨形成的情况下，在前配合面27f和后配合面29f上只产生垂直于鸠尾榫轴向的排斥力，所以涡轮叶片1的质量可因未完成的涡轮叶片1′在研磨期间不从夹具31偏移从而防止配合槽25s的加工公差的下降而获得提高。具体地说，由于未完成的涡轮叶片1′的安装状态进一步稳定，所以通过提高配合槽25s的加工公差，涡轮叶片1的质量可以获得进一步改善。
根据本发明的实施例，前配合部件27和前壁Wf利用考虑前密封片21的强度而较厚地构造的较厚部分模铸，后配合部件29和后壁Wr利用考虑后密封片23的强度而较厚地构造的较厚部分模铸。因此，将前配合部件27、前壁Wf、后配合部件29和后壁Wr加到涡轮叶片1的组件中不会引起涡轮叶片1重量的任何增加。
再者，鉴于在前配合面27f附近和后配合面29f附近不容易发生铸造缺陷，所以可以减少涡轮叶片1出现废品。
另外，鉴于相邻涡轮叶片1之间的空隙在多个涡轮叶片1安装到涡轮盘3中时不会局部伸长，所以可以防止飞机发动机工作期间高温气体从主流流向发动机中心，以增加飞机发动机的发动机效率，并避免涡轮盘3升温。
再者，本发明不应局限于本发明的上述实施例的描述，通过产生合适的变型可以适用于各种模式，例如将涡轮叶片1用作飞机发动机的高压涡轮的涡轮叶片等。
对于本领域技术人员来说，根据这些教导，会产生上述实施例的改进和变型。本发明的范围根据所附的权利要求书限定。
权利要求
1.一种安装在飞机发动机的涡轮盘的被配合部件中的涡轮叶片，包括叶片，其一侧具有凸起的吸力面，另一侧具有凹入的压力面；一体成型在叶片毂侧上的平台，在平台一侧上形成有凹槽，在平台的前端形成有向前突出的前密封片，在平台的后端形成有向后突出的后密封片；一体成型在平台毂侧上的配合部件，该配合部件具有能够与被配合部件配合并通过研磨形成的配合面；一体成型在前密封片基体部分附近的前配合部件，该前配合部件具有能够与用于研磨的夹具的前定位部分配合的前配合面，且前配合面位于包括平台一侧的虚拟平面后面；一体成型在前密封片基体部分附近的前壁，该前壁围绕前配合部件的前侧缘部分；一体成型在后密封片基体部分附近的后配合部件，该后配合部件具有能够与夹具的后定位部分配合的后配合面，该后配合面位于虚拟平面后面；和一体成型在后密封片基体部分附近的后壁，该后壁围绕后配合部件的后侧缘部分，其中，前壁的端面和后壁的端面分别构造为与虚拟平面共面。
2.如权利要求1所述的涡轮叶片，其中前配合面和后配合面分别构造为基本平行于配合部件的纵向。
3.如权利要求1或2所述的涡轮叶片，其中前配合面的前缘与后配合面的后缘之间的空隙构造为大于配合部件的纵向长度。
4.如权利要求1-4之一所述的涡轮叶片，其中各前配合面和后配合面具有小于或等于0.7mm的凹槽。
5.如权利要求1所述的涡轮叶片，其中被配合部件为鸠尾槽，配合部件为榫舌。
全文摘要
前配合部件(27)的前配合面(27f)和后配合部件(29)的后配合面(29f)分别构造为从与平台(15)一侧共面的虚拟平面VF略向后定位并且基本平行于榫舌25的轴向，并且一体成型在前密封片(21)附近的前壁Wf的端面与一体成型在后密封片(23)附近的后壁Wr的端面分别构造为与虚拟平面VF共面。
文档编号F01D5/30GK1798634SQ20048001527
公开日2006年7月5日 申请日期2004年6月1日 优先权日2003年6月4日
发明者西村圭司, 小木贵宏, 西秀幸, 松本俊之 申请人:石川岛播磨重工业株式会社