一种加工低刚度薄壁叶片的方法及装置与流程

本发明涉及一种加工低刚度薄壁叶片的方法及装置，属于叶片加工技术领域。

背景技术：

在航空航天领域，通常为了减轻重量而将火箭和飞机的叶片做成薄壁式，薄壁式叶片由于刚度低，在进行切削加工时，由于刚性差，很容易在加工时产生变形，导致加工精度变差，甚至难以加工。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本发明提供了一种加工低刚度薄壁叶片的方法及装置。

为达成上述目的，本发明的技术方案如下，一种加工低刚度薄壁叶片的装置，其特征在于，主要包括介质7、胎具8、冷却系统和加热系统；所述介质7是含有铁粉并且常温下呈现液态的水溶液，置于叶片与胎具之间；所述冷却系统设置在胎具周围，包括液氮罐1、压力调节器2、流量计3、柔性软管4、喷嘴5；所述加热系统设置在胎具周围，包括电磁线圈9、电线10、支撑架11、控制器12，其中电磁线圈9与支撑架11放在胎具8下方。

作为优选的技术方案，所述胎具上表面与叶片表面形状贴合，胎具上表面存在很多凹坑和凹槽的微观织构。

一种加工低刚度薄壁叶片的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将胎具8与叶片6接触表面涂抹上一层含有铁粉的水溶液，将待加工叶片6放在胎具8上；

步骤2、打开液氮罐1，液氮经压力调节器2、流量计3、柔性软管4、喷嘴5喷射在叶片6上，进行降温，进而使介质7冷却凝固，将叶片6固定在胎具8上，起到定位及固定的作用；

步骤3、启动机床，将之前编辑好的程序导入数控机床，开始操作铣刀加工叶片的上表面。叶片上表面加工结束后，将铣刀移开；

步骤4、给胎具下方的电磁线圈9通电，线圈通电后产生磁场，处于磁场中的叶片6会发热，由于介质7中有铁粉的缘故，可以使介质较快熔化，这时便可给电磁线圈断电，将已加工的叶片取出。

本发明具有下述有益效果：

本发明提供的一种低刚度薄壁叶片的方法及装置，由于叶片与胎具表面贴合，将叶片用介质固定在胎具上时，胎具上对叶片的每一点都有支撑，在加工时，可以减小切削力对叶片的影响，保证加工质量。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍。

图1为本发明加工低刚度薄壁叶片装置的结构示意图；

图2为胎具上表面微观织构示意图；

图3为本发明中冷却系统结构示意图；

图4为本发明中加热系统示意图；

图中：1液氮罐，2压力调节器，3流量计，4柔性软管，5喷嘴，6叶片，7介质，8胎具，9电磁线圈，10支持架，11电线，12控制器。

具体实施方案

下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本发明的一部分实例，并不是全部的实例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

参阅图2，图2是图1中胎具的表面微观织构示意图。

胎具8上表面形状与叶片6表面形状贴合，存在很多小的凹坑或着凹槽的表面织构。由于形状贴合，叶片6放置在胎具8上时，胎具8对叶片6起到了定位和支撑作用。当介质7凝固时就可以将叶片6固定在胎具8上。

参阅图3，图3是图1中冷却系统示意图。

液氮由液氮罐1经过压力控制器2、流量计3、柔性软管4，最后由喷嘴5喷射在叶片6上，由于液氮气化带走一定的热量，会使周围温度降低，介质7会产生凝固的现象，此时便可将叶片6固定在胎具8上。在叶片6加工过程中，需要持续喷射液氮，以防止介质7熔化。

参阅图4，图4是图1中加热系统示意图。

在叶片6表面加工结束后，对电磁线圈通电，交流电经过控制器12转化为直流电，直流电通过电磁圈9，使电磁线圈9周围产生磁场，叶片6和介质7处在磁场中会产生涡流，进而发热，使介质7由固态变为液态。

综上所述可见，本发明通过采用液体凝固的方法将低刚度薄壁叶片固定在形状贴合的胎具上，使得叶片在加工过程中不易变形，在加工结束后，较短时间内使介质熔化，将叶片取出。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种加工低刚度薄壁叶片的装置，主要包括介质、胎具、冷却系统和加热系统；介质处于叶片和胎具之间，通过凝固的方式将叶片固定在胎具上；冷却系统设置在胎具周围，喷射液氮对介质进行持续冷却，使介质在叶片加工时能够一直保持凝固状态；加热系统设置在胎具周围，在加工结束后，通过对电磁线圈通电产生磁场，叶片处在磁场中产生涡流后发热，使介质熔化，进而可将叶片在胎具上取下。本发明通过采用液体凝固的方法将低刚度薄壁叶片固定在形状贴合的胎具上，使得叶片在加工过程中不易变形，在加工结束后，较短时间内使介质熔化，将叶片取出。

技术研发人员：刘国栋;郭培全;乔阳;刘艺晨
受保护的技术使用者：济南大学
技术研发日：2018.12.12
技术公布日：2019.01.29