本发明涉及航空发动机叶片加工,尤其涉及一种空心双轴颈叶片型面的数控加工方法。
背景技术:
1、航空发动机作为高度复杂的机电产品,其叶片是关键核心部件。而空心叶片成为提升发动机性能的方向之一。
2、当前普通双轴颈叶片的加工方式为先加工上下轴颈,将轴颈作为基准再数控铣叶身。然而,空心双轴颈叶片因结构特殊性,需采用分体加工工艺:
3、从内腔某一分型面将叶片分为叶盆、叶背两部分;在平板模锻件上分别加工盆、背型腔;通过扩散焊将盆、背半坯焊接为整体;焊后加工轴颈及叶身型面。该工艺存在内腔定位失准问题:扩散焊过程中,叶盆、背半坯在十几吨压力及近千度高温下通过分子扩散连接,导致叶片内腔在x、y、z三个方向发生不可预测的平移和扭转变形。内腔位置的不确定性使后续轴颈加工失去可靠基准,进而造成轴颈加工偏差过大、叶片外形与内腔相对位置偏移,最终叶片壁厚严重不均。
技术实现思路
1、本发明的主要目的是提出一种空心双轴颈叶片型面的数控加工方法,旨在解决上述技术问题。
2、为实现上述目的,本发明提出一种空心双轴颈叶片型面的数控加工方法,步骤包括:
3、s1、在叶盆半坯、叶背半坯上加工出定位销孔、u型槽;
4、s2、以所述定位销孔、u型槽的槽底为基准加工分型面及内腔;
5、s3、通过优化参数组合进行扩散焊,得到焊接组合体;
6、s4、以定位销孔和u型槽确定内腔空间位置,粗铣叶身;
7、s5、以定位销孔和u型槽为基准,确定上、下轴颈轴线位置,钻出中心孔,将基准从定位销孔和u型槽转移到上下轴颈的中心孔,再以中心孔为基准加工两轴颈,之后再以两轴颈为基准精铣叶身。
8、优选的,在所述叶盆半坯、叶背半坯的上轴颈端分别设置有两个定位销孔,下轴颈端分别设置有一个定位销孔;在所述步骤s4和s5中:
9、以上、下轴颈端两个定位销孔中心确定内腔沿x方向位置;
10、以上轴颈端两个定位销孔确定内腔y方向位置;
11、以叶盆半坯、叶背半坯的u型槽拼接后形成的整体槽口上、下底壁的中值确定内腔z方向位置。
12、优选的,在所述步骤s4中,采用夹具夹持在焊接组合体的上、下轴颈端。
13、优选的,所述夹具包括基座和压板;在所述基座上设置有夹持口;所述压板通过螺栓安装在基座上,所述压板用于将在焊接组合体的上、下轴颈端压紧在所述夹持口中。
14、优选的,其中一个基座上一体成型有夹持柄;在另一个基座上一体成型有夹持盘。
15、优选的,在所述夹持口处设置有定位销,用于插设在所述定位销孔中。
16、优选的,所述定位销为阶梯锥度结构,锥角1~3度。
17、优选的,所述步骤s3中,所述优化参数组合通过以下方式获取:
18、s301、识别焊接余量、分型面偏置量、线轮廓度、粗糙度为关键因素;
19、s302、设计正交试验并构建回归模型;
20、s303、选取焊接缺陷率<3%的参数组合。
21、优选的,在所述步骤s4中,粗铣叶身采用螺旋环绕铣削策略。
22、优选的,在所述叶盆半坯、叶背半坯上的分别设置有四个u型槽;进行扩散焊得到焊接组合体上具备四个整体槽口;在所述步骤s4和s5中,确定内腔z方向位置时,以四个整体槽口的上、下底壁的中值的平均值来确定内腔z方向位置。
23、由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果如下:
24、(1)通过预加工定位销孔和u型槽构建统一基准系统,在扩散焊后精确锁定内腔空间位置:利用上下轴颈端销孔中心确定x向位置,上轴颈销孔确定y向位置,u型槽宽形成的整体槽口上下底壁的中值确定z向位置。该方案彻底解决因焊接变形导致的内腔定位失准问题,确保后续轴颈加工与内腔保持严格相对位置关系,从而消除叶片壁厚不均缺陷。
25、(2)基于正交试验优化焊接参数组合,包括焊接余量、偏置量、线轮廓度及粗糙度,显著减少分型面点状/片状焊接缺陷。
26、(3)结合螺旋环绕铣削策略,有效抑制粗铣叶身时的零件变形。
1.一种空心双轴颈叶片型面的数控加工方法,其特征在于,步骤包括:
2.如权利要求1所述的数控加工方法,其特征在于,在所述叶盆半坯(1)、叶背半坯(2)的上轴颈端分别设置有两个定位销孔(3),下轴颈端分别设置有一个定位销孔(3);在所述步骤s4和s5中:
3.如权利要求1所述的数控加工方法,其特征在于,在所述步骤s4中,采用夹具夹持在焊接组合体(7)的上、下轴颈端。
4.如权利要求3所述的数控加工方法,其特征在于,所述夹具包括基座(8)和压板(9);在所述基座(8)上设置有夹持口(8a);
5.如权利要求4所述的数控加工方法,其特征在于,在其中一个基座(8)上一体成型有夹持柄(10);在另一个基座(8)上一体成型有夹持盘(11)。
6.如权利要求4所述的数控加工方法,其特征在于,在所述夹持口(8a)处设置有定位销,用于插设在所述定位销孔(3)中。
7.如权利要求5所述的数控加工方法,其特征在于,所述定位销为阶梯锥度结构,锥角1~3度。
8.如权利要求1所述的数控加工方法,其特征在于,所述步骤s3中,所述优化参数组合通过以下方式获取:
9.如权利要求1所述的数控加工方法,其特征在于,在所述步骤s4中,粗铣叶身采用螺旋环绕铣削策略。
10.如权利要求2所述的数控加工方法,其特征在于,在所述叶盆半坯(1)、叶背半坯(2)上的分别设置有四个u型槽(4);