本发明属于大型对开机匣加工领域，具体涉及一种高温合金对开机匣的校型装置及其校正方法。
背景技术
机匣作为航空、航天发动机、燃气轮机中的一种典型零件，在各类型涡喷、涡扇航空发动机、涡轮冲压发动机、燃气轮机中普遍采用。对开机匣为带有纵向安装边的两个半环状半部机匣，纵向安装边之间为结合面。随着航空发动机技术的不断发展，高温合金材料在对开机匣中的使用越来越普遍。高温合金材料具有的良好的疲劳性能和断裂韧性，在适应了目前航空发动机技术的同时，也使得对开机匣加工存在的变形控制问题。环形的高温合金零件，周向切断后，往往存在较大的变形，对于对开机匣类零件在切断后，其变形尤为明显，圆度难以满足后续加工要求，变形量在后续加工也难以弥补，很容易造成废品，影响产品合格率，极大的影响了零件的生产成本和企业的经济效益。
针对该类情况，通常采用以下几种方法进行校型：
1.使用机械机构进行冷校型。采用特定的机械机构，根据机匣的变形量，从机匣内型或外型施加压力，使机匣变形超过塑性变形的临界点，对已经产生的变形形成校正效果。高温合金机匣因其良好的疲劳韧性，并不适用于该种方法。
2.分别校正对开机匣的两个半部。该方法难以控制校型量，容易存在校正后，两个半部机匣错边严重的情况，因而在对开机匣上难以适用。
业已申报的专利《一种发动机机匣内环的校型装置及其校型方法》专利号：cn102069109a(申请人：西安航空动力股份有限公司)所述装置及方法，主要针对带胶层的机匣内环进行校型，不适用于对开机匣的校型。
业已申报的专利《一种大型厚壁环形机匣校形装置》专利号：cn203725543u(申请人：西安航空动力股份有限公司)所述装置，问题在于其校型后，机匣内存在塑性变形和内应力，对高温合金机匣难以形成较好的校型效果。
业已申报的专利《一种航空发动机大型整铸机匣热校型的方法》专利号：cn104551522a(申请人：沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司)和《一种精铸机匣结构件热校型方法》专利号：cn102392114a(申请人：沈阳黎明航空发动机(集团)有限责任公司)所述方法，主要用于对轴向变形件进行校型，其热处理允许反复进行，并不适用于圆周变形的高温合金机匣。
技术实现要素：
为了解决了现有技术中存在的问题，本发明公开了一种高温合金对开机匣的校型装置及校正方法，能够有效的对切断后高温合金对开机匣产生的变形进行校正，使对开机匣的椭圆度能够满足后续加工要求，减小后续工艺的加工难度。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，一种高温合金对开机匣的校型装置，包括外型校正环和内型支撑，外型校正环包括第一外型校正环和第二外型校正环；外型校正环内侧开设有圆环形止口，圆环形止口的直径与被校型机匣的端面理论外径相同；外型校正环端面开设有沿周向均匀分布的若干楔形孔，楔形孔贯穿外型校正环上的圆环形止口，还包括与楔形孔相匹配的楔形块；内型支撑包括心轴、若干支撑杆和若干支撑块；支撑杆连接支撑块与心轴，支撑块外型面与被校型机匣内型面一致，支撑杆沿被校型机匣的径向设置。
支撑块与被校型机匣等高。
支撑块的内侧开设有至少两个沉孔，沉孔位置沿支撑块的高度方向均匀分布，支撑杆的数量与沉孔的数量一致。
支撑杆的一端为圆柱形，与支撑块内侧的沉孔配合；心轴上开设有用于连接支撑杆的螺纹孔，支撑杆的另一端为螺纹结构与心轴上的螺纹孔连接。
螺纹孔和沉孔的轴线均与支撑杆的轴线相同。
心轴的高度与被校型机匣一致。
一种高温合金对开机匣的校型方法，包括以下步骤：
步骤1，分别检测两个半部对开机匣结合面方向上的前后端面指定位置的外径实际值，计算结合面的单边偏移量；
步骤2，将两个半部对开机匣在放置在平台上，并将两个半部对开机匣的结合面对齐，检测与结合面成90°的圆周方向上机匣的直径，计算被校型机匣的椭圆度；
步骤3，使用外型校正环对两个半部机匣进行校正；
步骤4，将装有外型校正环的对开机匣放置在真空热处理炉内进行固溶处理；
步骤5，将步骤4固溶处理后的对开机匣从外型校正环上拆下，重新测量对开机匣的椭圆度；
步骤6，加工对开机匣结合面上的螺纹孔；
步骤7，通过步骤5中的数据计算两个对开机匣的错边量，根据错变量确定使用的螺钉的最大直径；
步骤8，用步骤7中确定的螺钉将两个半部机匣进行连接，并测量连接后的椭圆度；
步骤9，根据步骤8和步骤5所测数据确定连接过程对被校型对开机匣椭圆度的影响；
步骤10，将连接为整环的对开机匣装入外型校正环中，同时将内型支撑放入，对机匣内型进行支撑，根据步骤5所得对开机匣的椭圆度确定时效处理前的椭圆度的校正值；
步骤11，对完成步骤10的被校型对开机匣进行真空时效处理。
步骤6中被校型对开机匣的螺纹孔位置根据被校型机匣的椭圆度和预计机匣校正后的椭圆状态确定，其孔径根据被校型机匣在校型前后的椭圆状态变形量的误差范围确定。
步骤8中，两个半部机匣的螺钉与螺纹孔之间具有间隙，所述间隙通过两个半部机匣的椭圆度的差值确定，螺钉的材质根据被校型机匣的材质确定。
步骤10中，通过改变支撑杆伸出心轴外型上螺纹的长度调节被校型机匣上下两个外圆的圆度。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：利用外型校正环与内型支撑配合的装置对被校型机匣进行校正的同时，增强了机匣的刚性，避免在内型支撑使用时出现不必要的变形，外型校正环内侧开设的圆环形止口，外型校正环端面开设有沿周向均匀分布的若干楔形孔，楔形孔中设置与楔形孔相匹配的楔形块，能够同时将对开机匣的两部分牢固而紧密地安装在校型装置内，在固定和校正时，使对开机匣均匀受力；
针对高温合金对开机匣的冷校型和热校型相结合的方法，得出了一套用于高温合金对开机匣校正的经验公式，而且采用在校型过程中采用热处理工艺改善对开机匣力学性能的同时消除其内应力，稳定其解决了高温合金对开机匣椭圆度变化太大，导致无法满足设计要求的问题，保证对开机匣椭圆度能够满足后续加工的要求，简化了后续加工过程的难度，解决了制约高温合金对开机匣技术发展的难题，提高了零件的加工质量，减少了废品率，处于国内先进水平。
进一步的，沉孔位置沿被校型机匣轴向均匀分布，使被校型机匣能够均匀受力。
进一步的，连接两个半部被校型对开机匣的螺纹孔位置的选取和以及螺纹孔与螺钉间隙的选取，使得该本发明所述装置能够很好地实现对椭圆度不一致的两个半部对开机匣进行校型。
进一步的，测量两个半部对开机匣连接过程中的变形量，与连接后的机匣椭圆度进行换算，确定需要校正的机匣椭圆度，再根据所述的经验公式计算热处理前需要保证的机匣椭圆度。
进一步的，内型支撑对两个半部机匣的结合面处进行支撑时，能够消除两个半部机匣椭圆不一致的情况。
进一步的，连接两个半部机匣时螺钉与螺孔之间具有间隙，所述间隙通过两个半部机匣的椭圆度的差值确定，通过间隙在连接两个半部机匣时能进行微调。
进一步的，螺钉的材质根据被校型机匣的材质确定，合理地选取螺钉，有助于减小螺钉与机匣连接固定之后，进行热处理过程中，膨胀不一致而产生应力。
进一步的，连接两个半部被校型对开机匣的螺纹孔位置根据被校型机匣的椭圆度和预计机匣校正后的椭圆状态确定，其孔径根据被校型机匣在校型前后的椭圆状态变形量的误差范围确定，确保螺纹孔一次成型之后不需更改，有效避免返工，提高成品率。
进一步的，通过改变支撑杆伸出心轴外型上螺纹的长度来调节被校型机匣上下两个外圆的圆度，使得支撑杆对被校型机匣能施加足够的压力和精确的尺寸。
附图说明
图1是本发明所述校型装置与被校型机匣配合的示意图。
图2是心轴的结构示意图；图2(a)是心轴的主视示意图图；图2(b)是心轴的剖视示意图；
图3是支撑杆的结构示意图；图3(a)是支撑杆主视图，图3(b)是图3(a)的a-a向剖视图；
图4是支撑块的结构示意图；图4(a)是支撑块的主视图；图4(b)是支撑块的剖视图；
图5是外型校正环的结构示意图；图5(a)是外型校正环的主视图；图5(b)是外型校正环的剖视图；
图中：1.心轴；2.支撑块；3.支撑杆；4.第一外型校正环；5.第二外型校正环；
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细阐述：
如图1～图5所示，一种高温合金对开机匣的校型装置，包括外型校正环和内型支撑，外型校正环包括第一外型校正环4和第二外型校正环5；外型校正环内侧开设有圆环形止口，圆环形止口的直径与被校型机匣的端面理论外径相同；外型校正环端面开设有沿周向均匀分布的若干楔形孔，楔形孔贯穿外型校正环上的圆环形止口，两个外型校正环楔形孔的小端朝向相反，即其中一个外型校正环的楔形孔小端朝向圆环形止口，另一外型校正环的楔形孔大端朝向圆环形止口；还包括与楔形孔相匹配的楔形块，楔形块与校正环上的楔形孔配合良好，用于将被校型机匣楔入外型校正环中；外型校正环根据被校型机匣高度不同，设计为2个或多个，校正环采用具有较好刚性，且与被校型机匣的材料热膨胀系数接近的材料制成；
内型支撑包括支撑块2、支撑杆3和心轴1；支撑块2与被校型机匣等高，其材料与被校型机匣的材料热膨胀系数一致并具有一定的刚性，其外型面与被校型机匣内型面一致，内侧开设有至少两处沉孔，沉孔位置沿被校型机匣轴向均匀分布，使被校型机匣能够均匀受力，其数量根据机匣尺寸调整；支撑杆3的数量与沉孔的数量一致，支撑杆3的一端为圆柱形，与支撑块2内侧的沉孔形成5mm～10mm间隙配合，另一端为螺纹结构，与心轴1连接，中段为六棱柱；支撑杆3是主要的承力机构，具有较好的刚性，材料与被校型机匣一致；心轴1的高度与被校型机匣一致，心轴1的外型上有若干与支撑杆3一端螺纹相匹配的螺纹孔，螺纹孔沿轴向分为两层，螺纹孔的数量与支撑杆3的数量一致，螺纹孔的轴线与支撑块内型上沉孔的轴线相同；心轴1的材料与被校型机匣的材料热膨胀系数一致，并具有一定的刚性，保证支撑在螺纹上的使用不会互相干涉，并能提供稳固的支撑力；心轴1的中心开设有一通孔，贯通各螺纹孔，避免因高温冷却后，螺纹孔内形成真空，造成支撑杆3难以拆卸的问题。
本发明优选的，内型支撑与对开机匣同材质。
机匣材料为gh4169时，内型支撑的材料采用gh130、k10、gcr90或40cr。
通过改变旋入内型支撑心轴1上的螺纹孔的深度调节各支撑杆3的长度。
根据被校型机匣的尺寸调整支撑杆3和支撑块2的数量。
采用楔形孔和楔形块将被校型机匣楔入校正环中，并与内型支撑共同对被校型机匣进行校型；内型支撑包括心轴1、支撑块2、支撑杆3构成，各机构之间相互独立，通过连接机构连接，所述的一种高温合金对开机匣的校型装置的优选方案，其特征在于外型校正环有校正环和楔形块组成，楔形块在被校型机匣楔入校正环后可以另行存放。
本发明优选的，支撑块2与被校型机匣的周向接触长度为150mm～250mm。
本发明优选的，支撑块2的数量为4个，分别支撑在被校机匣内型一周的0°、90°、180°以及270°方向。
本发明优选的，每个外型校正环上的楔形孔数量为20个。
本发明优选的，第一外型校正环4的楔形孔小端开口朝向圆环形止口，第二外型校正环5的楔形孔大端开口朝向圆环形止口。
本发明还提供了一种高温合金对开机匣的校型方法，首先将被校型开机匣装入两个外型校正环中，保证机匣两端的端面和外型校正环止口下端面贴合，对对开机匣的两个端面分别进行校正；再对带有外型校正环的对开机匣进行固溶处理；然后将对开机匣从外型校正环中取出，并测量其椭圆度，根据测量结果在两个半部对开机匣上加工连接孔，将对开机匣通过螺钉结构进行连接，形成整环机匣；之后，采用内型支撑和外型校正环对夹具进行校正；最后对带有内型支撑和外型校正环的对开机匣进行时效处理。
具体包括以下步骤：
步骤1，分别检测两个半部对开机匣结合面方向上的前后端面指定位置的外径实际值，计算结合面的单边偏移量；
步骤2，将两个半部对开机匣在放置在平台上，并将两个半部对开机匣的结合面对齐，检测与结合面成90°的圆周方向上机匣的直径，计算被校型机匣的椭圆度；
步骤3，使用外型校正环对两个半部机匣进行校正；
步骤4，将装有外型校正环的对开机匣放置在真空热处理炉内进行固溶处理；完成固溶处理后根据其校型效果，再次进行校型和时效处理；
步骤5，将步骤4固溶处理后的对开机匣从外型校正环上拆下，重新测量对开机匣的椭圆度；
步骤6，加工对开机匣结合面上的螺纹孔；被校型对开机匣的螺纹孔位置根据被校型机匣的椭圆度和预计机匣校正后的椭圆状态确定，其孔径根据被校型机匣在校型前后的椭圆状态变形量的误差范围确定。
步骤7，通过步骤5中的数据计算两个对开机匣的错边量，根据错变量确定使用的螺钉的最大直径；
步骤8，用步骤7中确定的螺钉将两个半部机匣进行连接，并测量连接后的椭圆度；连接两个半部机匣时螺钉结构设有间隙，所述间隙通过两个半部机匣的椭圆度的差值确定，螺钉的材质根据被校型机匣的材质确定，两者的热膨胀系数尽可能靠近，本发明优选的，螺钉的材质与被校型机匣的材质相同。
步骤9，根据步骤8和步骤5所测数据确定连接过程对被校型对开机匣椭圆度的影响；其对开机匣步骤8的数据和步骤5中对应的直径变化量最大值小于0.5mm时，则认为连接过程对被校型对开机匣椭圆度没有影响；如果所述最大值大于等于0.5mm则认为连接过程对被校型对开机匣椭圆度有影响。
步骤10，将连接为整环的对开机匣装入外型校正环中，同时将内型支撑放入，根据两个半部机匣通过螺纹连接的前后的椭圆状态及对比值，调整内型支撑，对被校型机匣进行加力支撑，通过改变支撑杆3伸出心轴1外型上螺纹的长度调节被校型机匣上下两个外圆的圆度，内型支撑对两个半部机匣的结合面处进行支撑时，能够消除两个半部机匣椭圆不一致的情况；
步骤11，对完成步骤10的被校型对开机匣进行真空时效处理。
步骤4中，固溶处理之前，当对开机匣椭圆度a<2mm时，且对开机匣结合面贴合程度较好时，固溶处理前的校正不使用内型支撑，固溶处理后、时效处理前的校正不使用外型校正环。
固溶处理之后，当对开机匣椭圆度a＞2mm时，进行热处理前，应将其椭圆度校正为-(1.3～1.5)*a；所述经验公式的“-”表示，应将原椭圆度上的小点校正为大点，原椭圆度上的大点校正为小点；当对开机匣椭圆度a的取值为：0.5<a≤2mm时，其进行热处理前，应将其椭圆度校正为-(a+0.6)～-(a+1)；经验公式的“-”表示，应将原椭圆度上的小点校正为大点，原椭圆度上的大点校正为小点。
下面结合两个针对切断后椭圆度变形较大的gh4169对开类机匣采用本发明所述装置及方法进行校正的实施例对本发明进一步说明。
实施例1
第一外型校正环4，为圆环形结构，端面内侧设置有止口，止口直径与机匣安装边一端外圆
第二外型校正环5，为圆环形结构，一侧端面有一处止口，止口直径与机匣安装边另一端外圆
心轴1与被校型机匣高度一致，心轴1的外侧一周沿圆周方向开设8组均匀分布的螺纹孔，每组两个螺纹孔，间距为77mm，心轴1的材料为奥氏体不锈钢1cr18ni9ti。
支撑块2的外型与机匣内型一致，设计有三处顶紧长筋，在长筋的中部位置，沿轴向开有长槽，用于躲避干涉，支撑块3的内型开设两个沉孔，沉孔间距77mm，支撑块3的高度与机匣一致，高度为200，材料为奥氏体不锈钢1cr18ni9ti。
支撑杆3的一端为螺纹结构，螺纹与心轴1上的螺纹相互配合，支撑杆3的另一端为圆柱形，与支撑块2内型上的沉孔相配合。
步骤1，分别检测两个半部对开机匣结合面方向上的前后端面指定位置的外径实际值，计算结合面的单边偏移量；检测左右两个半部对开机匣上端理论值
步骤2，将两个半部对开机匣在放置在平台上，并将两个半部对开机匣的结合面对齐，使结合面之间紧密贴合，检测与结合面成90°方向的机匣圆周方向上不同位置的直径，计算零件椭圆度；检测对开机匣上端理论值
步骤3，使用外型校正环对两个半部机匣进行校正，并且保证校正环的止口端面和机匣上下端面贴合。
步骤4，将带有外型校正环的对开机匣水平放置在真空热处理炉内进行固溶处理；固溶处理：温度(950～980)±10℃，保温1小时，空冷。
步骤5，将对开机匣从外型校正环上拆下，重新测量对开机匣的椭圆度，左右两个半部机匣结合面方向上的前后端面外径为：上端
结合面成90°方向上的机匣圆周的直径：上端
步骤6，加工对开机匣结合面上的螺纹孔，根据结合面的单边偏移量，对螺纹孔的位置进行调整，并在孔径上留有调整余量，作为校型后对开机匣连接孔位置距理论位置的偏移量；实例中设计连接孔的孔径为
步骤7，通过步骤5中的数据计算两个对开机匣的错边量，根据错变量确定使用的螺钉的最大直径，确定错边量为0.9mm，椭圆度为1.4mm，选取直径为
步骤8，用步骤7中确定的螺钉将两个半部机匣进行连接，并测量连接后的椭圆度，左右两个半部机匣结合面方向上的前后端面外径为：上端
步骤9，根据步骤8和步骤5所测数据确定连接过程对被校型对开机匣椭圆度的影响，将步骤8的数据和步骤5的数据进行对比，其变化量最大为0.2mm，认为连接过程对被校型对开机匣椭圆度没有影响。
步骤10，将连接为整环的对开机匣装入外型校正环中，同时将内型支撑放入，对机匣内型进行支撑，本实施例机匣的椭圆度1.4mm，根据经验公式，进行时效处理前的零件椭圆度应达到-2～2.4mm；对校正后的圆度测量如下：上端
步骤11，对完成步骤10的被校型对开机匣进行真空时效处理；所述时效处理工艺参数如下：温度720±10℃，保温8h，以(50±10)℃/h速率冷却到620±10℃，保温8h，空气冷却。
步骤12，将被校型对开机匣从校型装置上拆下，将两个半部对开机匣拆开，检测其椭圆度。对校正后的圆度测量：上端
实施例2
步骤1，检测左右两个半部对开机匣相应尺寸分别为上端
步骤2，检测与结合面成90°方向上的机匣指定位置的直径，计算大致的零件椭圆度。检测对开机匣相应尺寸分别为：上端
步骤3，使用外型校正环对两个半部机匣进行校正，保证校正环的止口端面和机匣上下端面贴合。
步骤4，将带有外型校正环的对开机匣水平放置在真空热处理炉内进行固溶处理，固溶处理的工艺参数为：温度(950～980)±10℃，保温1小时，空冷。
步骤5，将对开机匣从外型校正环上拆下，重新测量对开机匣的圆度，左右两个半部机匣结合面上的前后端面外径为：上端
步骤6，加工对开机匣结合面上的连接孔，连接孔位置不变，孔径按
步骤7，根据两个对开机匣的错边量确定使用的螺钉的最大直径；根据步骤5中的数据，确定错边量为0.5mm，选取直径为
步骤8，用步骤7中确定的螺钉将两个半部机匣进行连接，并测量连接后的椭圆度；实例中左右两个半部机匣结合面方向上的前后端面外径：上端
步骤9，步骤8的数据和步骤5的数据对比分析来确定连接过程对被校型对开机匣椭圆度的影响，变化量为1mm。
步骤10，将连接为整环的对开机匣装入外型校正环中，同时将内型支撑放入，对机匣内型进行支撑；机匣的椭圆度为1.5mm，根据经验公式，进行时效处理前的零件椭圆度应达到-2.1mm～-2.5mm，由于步骤9中对开机匣的椭圆度存在不可忽略的变化量，进行时效处理前的零件最终椭圆度应达到-3.1mm～-3.5mm；对校正后的圆度测量如下：上端
步骤11，对完成步骤10的被校型对开机匣进行真空时效处理；所述时效处理工艺参数为：温度720±10℃，保温8h，以(50±10)℃/h速率冷却到620±10℃，保温8h，空气中冷却。
步骤12，将被校型对开机匣从校正装置上拆下，将两个半部对开机匣拆开，检测其椭圆度；实例中对校正后的圆度测量如下：上端