专利名称：：用于制造构件的方法和定位装置的制作方法
技术领域：
：本发明大致涉及制造工艺，更具体地说，本发明涉及用于制造构件的方法和装置。
背景技术：
：至少一些已知的涡轮翼型铸件包括内部结构，例如冷却室，其由内部特征限定。在铸造工艺中，已知的内部结构能够相对于翼型而"浮动"，这使得铸件壁带有不同的厚度。这不同的厚度能够引起相对于冷却室内部特征的位置的不确定性。至少一些已知的涡轮翼型制作成包括冷却开口，以便于在操作期间保护构件不受热损害。同样，在制造期间，在铸造工艺之后，大量冷却开口钻穿外表面而形成。每个冷却开口的位置都可能是严格的，以确保翼型适当地冷却。因此，如果内部特征的位置不是精确已知的，在形成翼型冷却开口时，加工工艺会石皮坏内部结构。一些加工工艺用于构件的加工。然而，已知的加工方法依赖于外部特征的精确测量，以确定在构件的何处进行加工。更具体地，已知的生产方法并不确定内部特征相对于外部特征的位置。因此，构件的生产可能由于大量的废料和构件的返工及时间的浪费而变得昂贵。
发明内容在一个方面，提供了一种用于制造构件的方法。该方法包括把跨过构件内表面而形成的多个预定的内部特征定位，并基于已定位的内部特征来确定构件的模型。该方法还包括基于模型制造所述构件的一部分。在另一方面，还提供了一种用于定位燃气涡轮机构件的定位装置(fixture)。该定位装置包括固定部分，固定部分包括从固定部分向外延伸的至少一个固定式基准定位器(datumlocator)。该定位装置还包括可动部分，可动部分包括从可动部分延伸的至少一个可动式基准定位器。该至少一个可动式基准定位器基本上平行于该至少一个固定式基准定位器。可动部分可以沿远离固定部分的方向而移动。在又一个方面，还提供了一种用于定位包括了至少一个根部空穴(rootcavity)的燃气涡轮构件的定位装置。定位装置包括固定部分，其包括从固定部分向外延伸的至少一个固定式基准定位器。至少一个固定式基准定位器构造成装配在构件的至少一个根部空穴内。定位装置还包括可动部分，其包括从可动部分延伸的至少一个可动式基准定位器。可动部分可以沿远离固定部分的方向而移动。图1是燃气涡轮机示例的示意图2是与本发明实施例一起加工制成的转子叶片示例的放大透视图3是图2所示转子叶片示例的截面图4显示了图2-3中所示的转子叶片在铸造过程中可能发生的位移；图5显示了在生产中可以用来定位转子叶片的定位装置示例；图6是图5所示定位装置的一部分的放大透视图7显示了联接在图5-6所示定位装置合适位置上的构件的一部分；而图8显示了能够利用绘图方法(mappingmethod)而获得的基准点(datumpoint),以计算图6-7所示构件的外部形状的4莫型或表征(representation)。零部件清单10燃气涡轮机12风机组件14高压压缩才几16燃烧器18高压涡轮20低压涡轮22转子叶片24压力侧26吸入侧30翼型32平台34柄部36燕尾40第一侧壁42第二侧壁44前缘46后缘48叶片根部50翼型尖端52冷却室53开口60上游侧或上游一君缘62下游侧或下游裙i彖64压力侧边缘70前翅翼72后翅翼80增压器<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>具体实施例方式本发明有利于构件的制造。尽管本文只讨论了燃气涡轮机构件，具体而言为转子叶片，但是本领域普通技术人员应当认识到，本发明还可以应用于具有可通过空穴来够到的内部特征或任何其它在内表面上的可识别特征的任何构件，还可应用于相对于外部特征来测量内部特征的任何技术。另外，尽管示范性实施例的讨论涉及构件的加工(也即钻孔、开槽、抛光等)，但是，该示范性实施例和其它实施例可以用来构建或检查构件。图1是燃气涡轮机10的示意图，其包括风机组件12、高压压缩机14和燃烧器16。发动机10还包括高压涡轮18、4氐压涡轮20，和增压器(booster)80。风机组件12包括从转子盘84沿径向向外地延伸的风机叶片82的阵列。发动机10具有进气侧86和排气侧88。在运行中，空气流经风机组件12,且压缩空气供给到高压压缩机14。高压缩空气传送到燃烧器16。来自燃烧器16的空气流(图1中未显示)驱动涡轮18和20，而涡轮20驱动风机组件12。图2是转子叶片示例22的一部分的、从压力侧24看去的力t大透视图，该转子叶片22可以与转子组件(未示出)一起使用。转子叶片22还包括反面的吸入側26。转子叶片22从转子转盘(未示出)沿径向向外地延伸的转子组件，且每个都包括翼型30、平台32、柄部34和燕尾(dovetai1)36。在一备选实施例中，转子叶片22装配在未示出的转子心轴(rotorspool)内。各翼型30都包括第一侧壁40和相反的第二侧壁42。第一侧壁40是凸起的，并且限定了翼型30的吸入侧26，而第二侧壁42是凹陷的，且限定翼型30的压力侧24。侧壁40和42在翼型30的前缘44和径向隔开的后缘46处结合在一起。更具体地，翼型后缘46是沿弦向隔开的，并且处在翼型前缘44的后方。笫一侧壁40和第二侧壁42各自沿纵向或沿径向向外地从位于平台32附近的叶片根部48延伸到翼型尖端50。翼型尖端50限定内部冷却室52(如图3所示)的径向外边界。冷却室52限制在侧壁40和42之间的翼型30内，并且，在示范性实施例中，延伸穿过平台32和柄部34并进入燕尾36。更具体地说，翼型30包括内表面83和外表面85，并且冷却室52由翼型内表面83限定。在该示范性实施例中，冷却室52包括多个根部开口53，其通往根部空穴155内(如图3所示)。平台32在翼型30和柄部34之间延伸，使得每个翼型30都从各自的平台32沿径向向外地延伸。柄部34在平台32和燕尾36之间延伸。燕尾36从柄部34沿径向向内地延伸，且有利于把转子叶片22紧固到转子转盘上。在示范性实施例中，平台32包括上游侧(即上游裙缘)60和下游侧(即下游裙缘)62，它们各自都在压力侧边缘64和相反的吸入侧边缘(未示出)之间延伸。在示范性实施例中，平台32还包括前翅翼(angelwing)70和后翅翼72,其每个都从各自的裙缘60和62向外延伸。图3是转子叶片22的备选实施例的截面图，其包括限定在其中的冷却室52。在示范性实施例中，转子叶片22包括四个根部开口53，每个根部开口53都通往形成于叶片22内的分开的根部空穴155中。第一壁156分开其中两个根部空穴155,而第二壁158分开剩下的两个根部空穴155。在该示范性实施例中，转子叶片22还包括由壁156限定的凹口157。典型地，转子叶片22以及其它翼型、例如桨叶，包括两个到五个根部空穴155。当铸造转子叶片22时，根部空穴155可以在引起相应冷却室52中的至少一个移位的过程中发生移位，例如如图4所示。根部空穴155的最终布置与冷却室52(未在图4中显示)剩下的一部分的整体移位具有直接的关系。因此，知道空穴155或冷却室52相对于外部特征的布置将有利于各部分的加工，以不损内部特4正。图5显示了示例性的定位装置200，其可以用来在加工过程期间或之前来对构件(例如转子叶片22)进行定位。尽管本文所讨论的构件是转子叶片22,但是，其它的构件，例如具有通往构件内空穴的开;改开口的构件，也可以利用本发明的实施例来制造。定位装置200包括了具有外表面205的固定部分204和具有外表面207的可动部分206。尽管在该示范性实施例中外表面205和207基本上是共面的，但是，在其它实施例中，外表面205和207是不共面的。另外，尽管该示范性实施例具有一个固定部分204和一个可动部分206，但是，其它实施例也可以包括多个可动部分或固定部分。在该示范性实施例中，固定部分204包括笫一基准定位器208和第二基准定位器210。每个基准定位器208和210都以预定的距离d从外表面205延伸。基准定位器208和210可以可拆卸地或固定地紧固到表面205上。尽管本发明的实施例包括延伸了多种不同距离d的基准定位器208和210,但是，在备选实施例中，每个基准定位器208和210的长度可以是基本上相等的。在示范性实施例中，基准定位器208和基准定位器210比较起来可以从表面205延伸更远的距离。另外，在示范性实施例中，基准定位器208和210基本上垂直于外表面205,以便于把基准定位器208和210插入在根部空穴155内。在示范性实施例中，基准定位器208和210是定位销，每个定位销都是基本上圓柱形的。当使用定位装置200时，基准定位器208和210插入构件202的相应根部空穴155(如所示图6)，且靠着构件202内表面的预定位置上放置。为了有利于定位器208和210经过开口53而插入空穴155，并有利于定位器208和210的正确定位，可动部分206可以沿x轴和y轴移动。每个基准定位器208和210还都相应地包括各自的头部部分209和211。头部部分209和211可以靠着内部特征，诸如冷却开口、凹槽或凸起部，而放置在它们各自的根部空穴155内。在一些实施例中，头部部分209和211的尺寸或形状构造成可以容纳头部部分209和211所处的内部特征或者与其互补。另外，基准定位器208和210还可以包括突缘部分214。尽管突缘部分214只显示在基准定位器208上，但是，每个基准定位器都可以包括一个或多个突缘部分214。在使用定位装置200时，每个突缘部分214都还有利于预定的内部特征的定位。类似地，突缘部分214的尺寸或形状构造成可以容纳根部空穴155的预定内部特征或者与其互补，而每个突缘部分214都插入在根部空穴155内。可动部分206还包括一个或多个基准定位器212,其从表面207延伸。在示范性实施例中，基准定位器212还包括头部部分213，其在使用定位装置200时把预定内部特征放置在根部空穴155内。另外，头部部分213的尺寸或形状构造成可以容纳根部空穴155的预定内部特征或者与其互补。在该示范性实施例中，可动部分206可滑动地联接到固定部分204上。更具体地，可动部分206可以沿x轴方向离开固定部分204或向着固定部分204移动，并且可以沿y轴方向而向固定部分204的左右两侧移动。更具体地，部分206的移动有利于构件202通过基准定位器208、210和212而紧固，基准定位器208、210和212独:此之间产生相反的力。在一个实施例中，可动部分206沿x轴方向的移动基本上平行于外表面205所限定的平面。更具体地，在示范性实施例中，可动部分206可以选择性地沿两个不同的方向远离固定部分204移动。例如，可动部分206可以沿x轴向第一方向移动，而然后沿y轴向第二方向远离固定部分204移动。尽管在备选实施例中x方向和y方向基本上相互垂直，可动部分206可以沿任:何方向移动，这有利于定位构件202,使得基准定位器208、210和212贴靠其各自的预定特征而放置并将所述的这些特征定位，并且使得基准定位器208、210和212合作而限制构件202的移动，并把构件202紧固地联接到定位装置200上。在一个实施例中，定位装置200联接到用于沿x轴运动的测樣丈计和另一个用于沿y轴运动的测微计上，或者定位装置200包括这两个测微计。测微计装配在定位装置200上，且允许可动部分206的运动。当测微计装配到定位装置200上时，测微计提供施加到构件202上的一致力。其它装置也可以用来牢固地并重复地把构件202沿任何方向和方位而固定。图6显示了定位装置200的放大的一部分。图7显示了联接到定位装置200上的构件202,而基准定位器208、210和212插入在其中。在构件202由基准定位器208、210和212支持后，可动部分206远离固定部分204，以便于使基准定位器208、210和212贴靠构件202的内部特征放置并将所述内部特征定位。基准定位器208、210和212通过接触其各自内部特征并通过引入其限制构件202移动的力合作以限制构件202的移动。因此，构件202可拆卸地紧固在定位装置200上。各基准定位器208、210和212的尺寸和形状构造成允许每个特定基准定位器都可以把特定的形成于构件202内的预定内部特征进行定位。在一个实施例中，基准定位器208是最长的基准定位器，其联接到定位装置200,且定向成使得一部分冷却室52或根部空穴155(未显示在图6中)在构件202由定位装置200支持时贴靠着基准定位器208的端部部分或者说头部部分209而定位，并由其支持。例如，倚靠在基准定位器208上的冷却室52的部分可以和构件202的平台32相关。或者，基准定位器208、210和212可以具有相等的高度。应当注意，其基准定位器208、210和212可以定向成向4壬何方位并/或可以具有任何高度，这允许定位装置200以前文所述方式起作用。在一些实施例中，定位装置200任选地包括台阶部分216，其为构件202提供结构上的支持。在示范性实施例中，台阶部分216包括抬起部218,其与构件202的一部分，诸如根部空穴155互补。例如，抬起部218允许叶片22的凹口1574妄触至少一部分抬起部218。而且，抬起部218还允许根部空穴155的内表面沿抬起部218的长度倚靠，因此而沿z轴定位构件202。在一个实施例中，台阶部分216放置在基准定位器208附近，并且用螺紋紧固件、例如螺钉牢固地紧固到外表面205上。本发明的实施例还包括确定构件内部特征的位置，及利用该信息来发展构件的模型的步骤。知道了所述构件的一部分的一些内部特征(例如一部分空穴)的位置，以及构件相对于那些内部特征的形状(例如翼型的外部特征)，人们就能够生产或确定构件的才莫型。才莫型的信息能够稍后用于加工构件或用于其它目的。知道了基准定位器208、210和212相对于定位装置200的位置和方位，就能够确定内部特征的位置，或者就可以产生构件202内的冷却室52的模型或表征。图8显示了示例基准点230，其能够通过用来计算构件202外部形状的;f莫型或表征的已知绘图方法(诸如实体的或虚拟的嵌套、或视觉的配准)而获得。利用计算机或一些其它计算装置，能够产生同时代表构件202内部结构和外部形状的完整模型。利用该信息，就能够引导加工工具更精确地制造构件202。在一个实施例中，提供了一种用于制造构件的方法。该方法包括把跨过构件内表面而形成的多个预定内部特征定位，并基于所定位的内部特征而确定构件的模型。该方法还包括基于模型而制造所述构件的一部分。在一个实施例中，提供了一种用于加工构件的系统。该系统包括把定位装置连通地联接到控制系统，其中定位装置包括固定部分，其包括了固定表面和从固定表面延伸的至少一个固定式基准定位器。定位装置还包括可动部分，其包括外表面和从外表面延伸且牢固地紧固于外表面的至少一个可动式基准定位器。该至少一个可动式基准定位器基本上平行于该至少一个固定式基准定位器。可动部分可以沿基本上平行于固定表面的方向移动。本文介绍了可以用在多种加工或制造工艺中的定位装置、方法和系统。该定位装置允许该系统紧固地联接构件的内部特征并对其进行绘图。本文所介绍的定位装置通过降低内部特征的损坏风险，而改进了加工工艺。上文详细介绍了用于定位燃气涡轮机构件的定位装置以及用于加工构件的方法和系统的示范性实施例。所例示的定位装置和系统不是仅限于本文所介绍的特定实施例，而是每个实施例的构件都可以独立地且与本文所介绍的其它构件分开地使用。另外，该方法不限于本文所介绍的特定实施例，而是每个方法实施例的步骤都可以独立地且与本文所介绍的其它实施例分开地使用。尽管本发明已经根据多种特定实施例而介绍，但是本领域的技术人员应当认识到，本发明能够在权利要求的精神和范围内进行修改。权利要求1.一种用于定位燃气涡轮机(10)构件的定位装置(200)，所述定位装置包括固定部分(204)，其包括从所述固定部分向外延伸的至少一个固定式基准定位器(208，210)；和可动部分(206)，其包括从所述可动部分延伸的至少一个可动式基准定位器，所述至少一个可动式基准定位器基本上平行于所述至少一个固定式基准定位器，所述可动部分可以沿远离所述固定部分的方向而移动。2.根据权利要求1所述的定位装置(200)，其特征在于，所述定位装置还包括位于所述至少一个固定式基准定位器(208,210)附近的台阶部分，所述台阶部分构造成支持所述构件的一部分。3.根据权利要求1所述的定位装置(200),其特征在于，所述可动部分(206)构造成能够沿第一方向和第二方向而移动。4.根据权利要求3所述的定位装置(200)，其特征在于，所述笫一方向和所述第二方向基本上相互垂直。5.根据权利要求1所述的定位装置(200),其特征在于，所述固定部分(204)包括至少两个基准定位器(208,210)。6.根据权利要求5所述的定位装置(200),其特征在于，所述至少两个固定式基准定位器(208,210)和所述至少一个可动式基准定位器是基本上排成一直线的。7.根据权利要求1所述的定位装置(200),其特征在于，至少一个基准定位器(208,210)包括突缘部分(214)。8.根据权利要求1所述的定位装置(200)，其特征在于，至少一个基准定位器(208,210)包括头部部分(213),其构造成至少能够容纳所述构件的相应内部特征并且/或者与其罩补。9.一种用于定位燃气涡轮构件的定位装置(200),其中所述构件包括有至少一个根部空穴(l55),并且所述定位装置包括固定部分(204),其包括从所述固定部分向外延伸的至少一个固定式基准定位器(208,210)，所述至少一个固定式基准定位器构造成装配在所述构件的所述至少一个才艮部空穴内；和可动部分(206)，其包括从所述可动部分延伸的至少一个可动式基准定位器，所述可动部分能够沿远离所述固定部分的方向而移动。10.根据权利要求9所述的定位装置(200)，其特征在于，所述定位装置还包括位于所述至少一个固定式基准定位器(208,210)附近的台阶部分，所述台阶部分构造成支持所述构件的一部分。全文摘要本发明提供了一种用于定位燃气涡轮机(10)构件的定位装置(200)。定位装置(200)包括固定部分(204)，其包括从该固定部分向外延伸的至少一个固定式基准定位器(208，210)。定位装置(200)还包括可动部分(206)，其包括从该可动部分延伸的至少一个可动式基准定位器，该至少一个可动式基准定位器基本上平行于该至少一个固定式基准定位器，而该可动部分可以沿远离固定部分的方向移动。文档编号B22C9/22GK101199987SQ20071016095公开日2008年6月18日申请日期2007年12月11日优先权日2006年12月12日发明者C·A·阿什,M·E·格雷厄姆,M·R·别兹杰克尼,R·拉马默菲,T·A·加布里尔申请人:通用电气公司