本发明涉及精密铸造技术领域，特别地，涉及一种用于带法兰盘铸件的蜡模定位装置及蜡模拼装方法。
背景技术：
现代航空发动机性能与寿命不断提高，整体精铸件数量不断增多，且结构愈来愈复杂，高温合金结构件不断地向轻量化、集成化、大型化方向发展。复杂薄壁且性能优良的整体精铸结构部件(简称整体精铸件)，可以减轻发动机重量，提高推重比与可靠性，并简化了发动机设计结构，降低生产成本和周期。
带法兰盘的精铸件结构复杂，并且要求保证法兰盘与铸件其他部位的角向、同轴度与高度方向的尺寸精度，在实际生产过程中，因蜡模拼装为工人手工操作，靠简单支靠支撑法兰盘来进行法兰盘与铸件其他部位的拼装组合，拼装后经常会出现铸件角向或者同轴度或者高度方向的尺寸不合格。
技术实现要素：
本发明提供了一种用于带法兰盘铸件的蜡模定位装置及蜡模拼装方法，以解决带法兰盘铸件的组合蜡模尺寸精度不合格的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
根据本发明的一方面，提供了一种用于带法兰盘铸件的蜡模定位装置，用于对待拼装的铸件蜡模和法兰盘蜡模进行定位，包括底座、支撑板、中心定位轴和定位盘，其中，底座的中央向上凸设有安装部，于安装部的外围设有用于对铸件蜡模的内圆面进行定位的定位部；支撑板同轴安装于底座上且位于定位部的外围，支撑板的上表面用于支撑铸件蜡模；中心定位轴的底端设有固定部，固定部同轴固定安装于安装部；定位盘同轴固定于中心定位轴的顶端，且定位盘上具有用于支承法兰盘蜡模的定位面。
进一步地，定位盘的中央向上凸伸有用于与法兰盘蜡模的圆心配合定位的圆周环，自圆周环的外缘朝外延伸有定位凸台，定位凸台用于与法兰盘蜡模上的角向定位槽配合定位以对法兰盘蜡模实现角向定位。
可选地，所述定位盘的上表面正对所述定位凸台的外侧处位置设置有防错标记。
进一步地，定位盘通过固定机构固定安装于中心定位轴的顶端。
进一步地，固定机构包括开设于定位盘上的孔径不相等的第一通孔和第二通孔、开设于中心定位轴顶端的且与第一通孔和第二通孔分别对应的第一盲孔和第二盲孔、对应装配于第一通孔和第一盲孔内的第一圆柱销、以及对应装配于第二通孔和第二盲孔内的第二圆柱销，第一圆柱销与第二圆柱销的直径不相等。
进一步地，固定机构还包括贯设于定位盘上的第一螺纹孔、凹设于中心定位轴顶端且与第一螺纹孔对应的第二螺纹孔、以及对应装配于第一螺纹孔以及第二螺纹孔内的螺钉。
可选地，第一通孔和第二通孔相对设置，定位盘上贯设有两个相对的第一螺纹孔，且第一通孔与第二通孔之间的连线与两个第一螺纹孔之间的连线相交。
进一步地，安装部的中央开设有横截面呈d形的插接槽；固定部包括自中心定位轴主体的下部向外凸伸以抵接定位于安装部的顶面的挡止部，挡止部下方延伸有横截面呈d形的、对应装配于插接槽内的插接部。
进一步地，定位部的圆周上于两相对侧分别竖向贯设有通槽，通槽内装配有定位销，定位销的外缘凸出于定位部的外圆周面以与铸件蜡模上的配合槽对应配合实现角向及同轴定位。
根据本发明的另一方面，提供了一种采用上述的用于带法兰盘铸件的蜡模定位装置进行的蜡模拼装方法，包括以下步骤：
将待拼装的铸件蜡模放至支撑板上，使得支撑板的上表面支撑铸件蜡模的底面、定位部的外圆周面贴合于铸件蜡模的内圆面、铸件蜡模上的配合槽与装配于定位部的圆周上的定位销对应配合；
将待拼装的法兰盘蜡模向下放至定位盘上，使得定位盘上的定位凸台对应进入法兰盘蜡模的角向定位槽内、法兰盘蜡模的圆心对应放入定位盘中心的圆周环内；
采用液态蜡料对法兰盘蜡模与铸件蜡模之间的间隙进行胶结，并等待设定时间使液态蜡料固化；
采用起模工具将支撑板翘起预定高度后抬升支撑板，将整体蜡模抬出。
本发明通过同轴安装的中心定位轴、定位盘，可确保蜡模拼装过程中法兰盘蜡模与铸件蜡模的同轴度，通过支撑板的上表面和定位盘的定位面实现法兰盘蜡模与铸件蜡模在高度尺寸的准确定位，保证了产品质量，同时操作简单、方便实用。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的用于带法兰盘铸件的蜡模定位装置的立体示意图；
图2是本发明优选实施例的用于带法兰盘铸件的蜡模定位装置的分解示意图；
图3是本发明优选实施例的用于带法兰盘铸件的蜡模定位装置的剖视图；
图4是法兰盘蜡模和铸件蜡模放入本发明的定位装置后的示意图；
图5是法兰盘蜡模的背面示意图。
附图标号说明：
1、铸件蜡模；10、配合槽；
2、法兰盘蜡模；20、角向定位槽；
3、底座；30、安装部；301、插接槽；31、定位部；310、通槽；32、定位销；33、台阶部；34、基板；
4、支撑板；40、圆形孔；41、起模槽；
5、中心定位轴；50、固定部；501、挡止部；502、插接部；51、第一盲孔；52、第二盲孔；
6、定位盘；60、定位面；61、圆周环；62、定位凸台；63、防错标记；64、第一通孔；65、第二通孔；66、第一螺纹孔；
7、第一圆柱销；8、第二圆柱销；9、螺钉。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图1和图4，本发明的优选实施例提供了一种用于带法兰盘铸件的蜡模定位装置，用于对待拼装的铸件蜡模1和法兰盘蜡模2进行定位。本发明的蜡模定位装置包括底座3、支撑板4、中心定位轴5和定位盘6，各元件均使用钢材料制成。
参照图1至图4，其中，底座3的中央向上凸设有安装部30，于安装部30的外围设有用于对铸件蜡模1的内圆面进行定位的定位部31。支撑板4同轴安装于底座3上且位于定位部31的外围，支撑板4的上表面用于支撑铸件蜡模1。中心定位轴5的底端设有固定部50，固定部50同轴固定安装于安装部30。定位盘6同轴固定于中心定位轴5的顶端，且定位盘6上具有用于支承法兰盘蜡模2的定位面60。本发明的用于带法兰盘铸件的蜡模定位装置，通过同轴安装的中心定位轴5、定位盘6，可确保蜡模拼装过程中法兰盘蜡模2与铸件蜡模1的同轴度，通过支撑板4的上表面和定位盘6的定位面60实现法兰盘蜡模2与铸件蜡模1在高度尺寸的准确定位，保证了产品质量，同时操作简单、方便实用。
参照图2和图3，底座3的中央部分呈圆形，安装部30位于圆心位置处向上凸伸，用于与中心定位轴5的底端连接。安装部30的中央开设有上下贯通的插接槽301。为保证中心定位轴5与底座3的角向尺寸，同时确保中心定位轴5能快速、准确地插入插接槽301，本实施例中，插接槽301的横截面呈d形。当然，在其它实施例中，插接槽301也可以是其它不规则形状。
在安装部30的外围向上凸伸有环形的定位部31，定位部31的顶面与安装部30的顶面平齐，定位部31的外圆周面用于对铸件蜡模1的内圆面进行定位。定位部31的圆周上于两相对侧分别竖向贯设有通槽310，通槽310内装配有定位销32，定位销32的外缘凸出于定位部31的外圆周面。定位销32在定位装置中的位置精度为±0.02mm。铸件蜡模1上对应位置设有配合槽10，用于与定位销32配合。通过在定位部31上相应位置设置定位销32，实现铸件蜡模1的角向尺寸及同轴定位。
自定位部31的外围还设置有环形的台阶部33，台阶部33低于定位部31。台阶部33的顶面用于支撑铸件蜡模1的底面的一部分。自台阶部33的底部水平向外延伸有基板34，基板34用于支承支撑板4。支撑板4的中央开设有圆形孔40，圆形孔40装配于台阶部33的外围，支撑板4的上表面与台阶部33的顶面平齐，因而支撑板4的上表面与台阶部33的顶面共同支撑铸件蜡模1的底面。同时，支撑板4能够确保铸件蜡模1的高度尺寸。为方便蜡模拼装完成后取出整体蜡模，在支撑板4的外缘下表面凹设有起模槽41，起模槽41与底座3的上表面之间的空间用于供起模工具插入。
中心定位轴5大致呈圆柱状，其下端的固定部50包括自中心定位轴5主体的下部向外凸伸以抵接定位于安装部30的顶面的挡止部501，挡止部501可限定中心定位轴5的安装高度，从而保证定位盘6乃至法兰盘蜡模2的高度尺寸。挡止部501下方延伸有对应装配于插接槽301内的插接部502。对应地，插接部502的横截面也呈d形。
参照图2至图5，定位盘6呈圆盘状，其通过固定机构同轴地固定安装于中心定位轴5的顶端，以确保使用过程中不会松动，同时确保法兰盘蜡模2与铸件蜡模1的同轴度。定位盘6的中央向上凸伸有用于与法兰盘蜡模2的圆心配合定位的圆周环61，圆周环61用于固定法兰盘蜡模2的圆心，确保对法兰盘蜡模2的同轴定位。自圆周环61的外缘朝外延伸有定位凸台62，定位凸台62用于与法兰盘蜡模2上的角向定位槽20配合定位以对法兰盘蜡模2实现角向定位。定位盘6的上表面即为用于支承法兰盘蜡模2的定位面60。该定位面60呈中间低外周高的阶梯状，以与法兰盘蜡模2中部底端面配合。法兰盘蜡模2中部端面在重力作用下与定位面60接触，从而实现对法兰盘蜡模2高度方向的尺寸控制。
固定机构包括开设于定位盘6上的孔径不相等的第一通孔64和第二通孔65、开设于中心定位轴5顶端的且与第一通孔64和第二通孔65分别对应的第一盲孔51和第二盲孔(图未示出)、对应装配于第一通孔64和第一盲孔51内的第一圆柱销7、以及对应装配于第二通孔65和第二盲孔内的第二圆柱销8，第一圆柱销7与第二圆柱销8的直径不相等。本发明采用不同直径的第一圆柱销7和第二圆柱销8来确定定位盘6与中心定位轴5的角向位置，可防止定位盘6的定位凸台62的位置安装失误。同时，第一圆柱销7和第二圆柱销8也能在一定程度上起到固定作用。
固定机构还包括贯设于定位盘6上的第一螺纹孔66、凹设于中心定位轴5顶端且与第一螺纹孔66对应的第二螺纹孔52、以及对应装配于第一螺纹孔66以及第二螺纹孔52内的螺钉9。采用螺钉9与螺纹孔配合固定，结构简单，安装方便，固定牢靠。可选地，第一通孔64和第二通孔65相对设置，定位盘6上贯设有两个相对的第一螺纹孔66，且第一通孔64与第二通孔65之间的连线与两个第一螺纹孔66之间的连线相交。本实施例中，第一圆柱销7和第二圆柱销8设置于圆周环61的两相对侧，两个第一螺纹孔66设置于圆周环61的两相对侧，且第一通孔64与第二通孔65之间的连线与两个第一螺纹孔66之间的连线垂直。如此设置，使得定位盘6与中心定位轴5之间的固定安装力量更均衡。
如图2和图5中，进一步地，为方便蜡模拼装过程中能够更快速和准确地放置法兰盘蜡模2，本发明中，在定位盘6的上表面正对定位凸台62的外侧处位置还设置有防错标记63。本实施例中，防错标记63为标印在该位置处的字母“a”。对应地，在法兰盘蜡模2的正面和/或背面也标印有防错标记63即字母“a”。在其它实施例中，防错标记63也可以是其它符号或者不同颜色。拼装时，只需将法兰盘蜡模2与定位盘6上相应标记位置对应进行拼装即可。
本发明还提供了一种采用上述的用于带法兰盘铸件的蜡模定位装置进行的蜡模拼装方法，其包括以下步骤：
步骤一：将待拼装的铸件蜡模1放入蜡模定位装置。
具体地，将待拼装的铸件蜡模1放至支撑板4上，使得支撑板4的上表面支撑铸件蜡模1的底面，以控制铸件蜡模1的高度方向的位置；使得定位部31的外圆周面贴合于铸件蜡模1的内圆面，从而控制铸件蜡模1的同轴度；铸件蜡模1上的配合槽10与定位销32对应配合，以控制铸件蜡模1的角向位置。
为方便将铸件蜡模1放入夹具，并兼顾拼装尺寸精度，配合槽10与定向销之间的圆周方向的间隙一般不超过0.1mm，高度方向的间隙可放至1-2mm。
步骤二：将待拼装的法兰盘蜡模2放入蜡模定位装置。
具体地，将待拼装的法兰盘蜡模2其标记有“a”的背面向下放至定位盘6上。放置时，将法兰盘蜡模2上对应字母“a”位置的角向定位槽20对准定位盘6上的定位凸台62装入、法兰盘蜡模2的圆心对应放入定位盘6中心的圆周环61内即可。
为减少法兰盘蜡模2变形对拼装的影响(如果蜡模变形大，将导致无法放入，需加强蜡模生产过程控制)，并保证后续焊接质量(焊缝间隙越小越好)，法兰盘蜡模2与铸件蜡模1拼装后的间隙控制在0.5-1mm。
步骤三：采用液态蜡料对法兰盘蜡模2与铸件蜡模1之间的间隙进行胶结，并等待设定时间使液态蜡料固化。
具体地，法兰盘蜡模2放置到位后，轻按法兰盘蜡模2中部区域，采用石蜡、胶等液态蜡料对两个蜡模之间的间隙进行胶结；完成全部胶结工作后，等待5-10min，待两蜡模胶结区域冷却固化，形成一定强度。
步骤四：采用起模工具将支撑板4翘起预定高度后抬升支撑板4，将整体蜡模抬出。
具体地，将起子等起模工具对称放入支撑板4下表面的起模槽41，对称用力，轻轻将支撑板4翘起约3-10mm，通过抬升支撑板4，将整体蜡模抬出即可。
本发明可实现蜡模拼装过程中法兰盘蜡模2与铸件蜡模1的角向、同轴度以及高度的准确定位，保证了产品质量。同时操作简单、方便实用。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。