一种大型复杂环型薄壁机匣蜡模拼接工装及蜡模成形方法与流程

本发明涉及大型复杂薄壁环型铸件精密铸造的工装结构设计和应用技术领域，特别提供了一种大型复杂环型薄壁机匣蜡模拼接工装及蜡模成形方法。

背景技术：

航空发动机、燃气轮机的许多机匣类铸件采用精密铸造而成，由于其结构复杂、尺寸大、大面积薄壁、截面突变大等特点，极易产生变形，因此而导致产品合格率很低。而蜡模变形是其中主要因素。

人们迫切希望获得一种技术效果优良的大型复杂环型薄壁机匣蜡模拼接工装及蜡模成形方法。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种技术效果优良的大型复杂环型薄壁机匣蜡模拼接工装及蜡模成形方法。可有效控制大型复杂环型铸件蜡模变形量，提高铸件尺寸精度，从而提高铸件合格率。

所述大型复杂环型薄壁机匣蜡模拼接工装构成如下：底盘1、第一外环滑轨2、第二外环滑轨3、外环轨道4、内环滑轨5、内环轨道6、外环外侧定位块7、外环内侧夹紧块8、内环外侧夹紧块9、内环内侧夹紧块10、第一角向定位块11、第二角向定位块12、第三角向定位块13和第四角向定位块14；第一角向定位块11和第二角向定位块12均连接在外环内侧夹紧块8上，第三角向定位块13和第四角向定位块14均连接在内环外侧夹紧块9上。其中，所述外环轨道4和内环轨道6分别连接在底盘1的内侧和外侧，第一外环滑轨2和第二外环滑轨3均连接在外环轨道4上，内环滑轨5连接在内环轨道6上，外环外侧定位块7和内环外侧夹紧块9连接在第一外环滑轨2上，外环内侧夹紧块8连接在第二外环滑轨3上，内环内侧夹紧块10连接在内环滑轨5上。

所述大型复杂环型薄壁机匣蜡模拼接工装的蜡模角向定位以支板为基准，采用2～6点定位，定位块与蜡模支板间隙为零；径向定位设在外环，外侧为定位面，内侧为夹紧面；内环内外两侧均为夹紧面；轴向定位基准面为外环一侧的端面，另一端面为夹紧面；内外环定位面和夹紧面在径向同步可调。

所述大型复杂环型薄壁机匣蜡模成形方法利用所述的大型复杂环型薄壁机匣蜡模拼接工装，具体步骤如下：

①将设计完成的大型复杂环型薄壁机匣蜡模分解成多个分体蜡模；具体参见附图1和附图2，然后利用拼接工装拼接成整体蜡模的方法，这样可显著减少模具制造费用，减小模具制造难度和蜡模压制难度；并且使用拼接工装可有效保证蜡模拼接后的尺寸精度

②分体蜡模压制；

由于将蜡模分解成若干个较小尺寸的分体蜡模，所以，蜡模模具设计和制造并不复杂，可以采用常规方法制造的蜡模模具在高压压蜡机上压制蜡模。但要使蜡模在压制过程中有较小的变形量，蜡模压制参数要控制在如下范围内：注蜡温度：55～70℃；流量：180～260cc/sec；保压压力：20～40bar；保压时间：30s～80s；

③分体蜡模拼接；

第一、大型复杂环型薄壁机匣蜡模拼接工装使用前，将锁紧的各个活块松开，所述活块具体为外环外侧定位块7、外环内侧夹紧块8、内环外侧夹紧块9、内环内侧夹紧块10，各活块间要有能够放入分体蜡模的间隙，检查夹具各贴合型面，所述各贴合型面具体为外环外侧定位块7、外环内侧夹紧块8、内环外侧夹紧块9、内环内侧夹紧块10、第一角向定位块11、第二角向定位块12、第三角向定位块13和第四角向定位块14等与蜡模相接触的型面；检查活块滑轨部位是否存在蜡屑堆积，如有蜡屑堆积，须清理干净；

第二、将压制合格的分体蜡模15在30s内放入拼接工装中，以防止蜡模冷却变形，放入前须将分体蜡模底面的飞边毛刺清理干净，防止蜡模摆放不平；

第三、分体蜡模在拼接工装中定位；

分体蜡模15的角向位置依靠第一角向定位块11、第二角向定位块12、第三角向定位块13和第四角向定位块14固定；将外环外侧定位块7按要求的刻度线16固定好位置，根据刻度线确定外环外侧定位块的位置，然后固定好，然后依次将其他夹紧块靠紧，将蜡模贴紧外环外侧定位块7，并以该外环外侧定位块7为固定基准，将外环内侧夹紧块8靠紧蜡模并锁死固定；将内环外侧夹紧块9、内环内侧夹紧块10靠紧蜡模并锁死固定，外环外侧定位块与内环外侧夹紧块装配在第一外环滑轨2上进行联动；重复上述步骤，直至将多个分体蜡模均按要求固定入拼接工装中；

第四、分体蜡模在拼接夹具中冷却4-24h；

第五、将拼接间隙处的飞边毛刺清理干净，防止飞边毛刺影响粘结效果；

第六、将粘结蜡加热到全部熔化后，用玻璃吸管将液体粘结蜡吸入吸管，然后吹出吸管，重复3～5次；以清除吸管中残留的固体蜡，并对吸管起到预热作用。

第七、用玻璃吸管将液体粘结蜡吸入吸管，然后对准拼接间隙依次注入粘结蜡，注蜡顺序为：外环间隙→内环间隙；

第八、蜡件整体拼接后，对于粘结不到的部位允许将整体蜡件从工装上卸下后翻转180°进行粘接，须冷却24h～48h方可将蜡件从工装上卸下；第四中所述的冷却4-24小时是指粘结之前的冷却，这里的冷却24-28小时是指粘接之后的再次冷却

第九、对于拼接间隙未注满、未融合的缺陷，用玻璃吸管重新吸取液体粘结蜡注入缝隙中。

第十、修整、清理拼接表面，表明平整光洁，不能有超过0.3mm的凹凸痕迹；如有，须修整为圆滑过渡。

完成蜡模拼接后，需将铸件浇冒口蜡模与铸件蜡模粘结到一起。组合浇冒口时，为防止变形，须注意以下要点：尽量采用设计好的成型浇道，以减少浇道粘结数量；对于环型浇道，应采用分段式浇道，不宜采用整圈的环型浇道；在粘结浇冒口前，应预先在铸件蜡模上先标记粘结位置；浇冒口蜡模应在粘结前的12-24小时内准备好。

所述大型复杂环型薄壁机匣蜡模拼接工装及蜡模成形方法可将蜡模变形量控制在0.05％以内，有效提高铸件尺寸精度，防止铸件因尺寸不合格产生报废，显著提高铸件合格率。

附图说明

下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1为大型复杂环型薄壁机匣蜡模拼接工装结构示意图；

图2为大型复杂环型薄壁机匣蜡模示意图；

图3为分体蜡模示意图。

图4为分体蜡模放入拼接工装示意图

具体实施方式

实施例1

所述大型复杂环型薄壁机匣蜡模拼接工装构成如下：底盘1、第一外环滑轨2、第二外环滑轨3、外环轨道4、内环滑轨5、内环轨道6、外环外侧定位块7、外环内侧夹紧块8、内环外侧夹紧块9、内环内侧夹紧块10、第一角向定位块11、第二角向定位块12、第三角向定位块13和第四角向定位块14；第一角向定位块11和第二角向定位块12均连接在外环内侧夹紧块8上，第三角向定位块13和第四角向定位块14均连接在内环外侧夹紧块9上。其中，所述外环轨道4和内环轨道6分别连接在底盘1的内侧和外侧，第一外环滑轨2和第二外环滑轨3均连接在外环轨道4上，内环滑轨5连接在内环轨道6上，外环外侧定位块7和内环外侧夹紧块9连接在第一外环滑轨2上，外环内侧夹紧块8连接在第二外环滑轨3上，内环内侧夹紧块10连接在内环滑轨5上。

所述大型复杂环型薄壁机匣蜡模拼接工装的蜡模角向定位以支板为基准，采用2～6点定位，定位块与蜡模支板间隙为零；径向定位设在外环，外侧为定位面，内侧为夹紧面；内环内外两侧均为夹紧面；轴向定位基准面为外环一侧的端面，另一端面为夹紧面；内外环定位面和夹紧面在径向同步可调。

所述大型复杂环型薄壁机匣蜡模成形方法利用所述的大型复杂环型薄壁机匣蜡模拼接工装，具体步骤如下：

①将设计完成的大型复杂环型薄壁机匣蜡模分解成多个分体蜡模；具体参见附图1和附图2，然后利用拼接工装拼接成整体蜡模的方法，这样可显著减少模具制造费用，减小模具制造难度和蜡模压制难度；并且使用拼接工装可有效保证蜡模拼接后的尺寸精度

②分体蜡模压制；

由于将蜡模分解成若干个较小尺寸的分体蜡模，所以，蜡模模具设计和制造并不复杂，可以采用常规方法制造的蜡模模具在高压压蜡机上压制蜡模。但要使蜡模在压制过程中有较小的变形量，蜡模压制参数要控制在如下范围内：注蜡温度：55～70℃；流量：180～260cc/sec；保压压力：20～40bar；保压时间：30s～80s；

③分体蜡模拼接；

第一、大型复杂环型薄壁机匣蜡模拼接工装使用前，将锁紧的各个活块松开，所述活块具体为外环外侧定位块7、外环内侧夹紧块8、内环外侧夹紧块9、内环内侧夹紧块10，各活块间要有能够放入分体蜡模的间隙，检查夹具各贴合型面，所述各贴合型面具体为外环外侧定位块7、外环内侧夹紧块8、内环外侧夹紧块9、内环内侧夹紧块10、第一角向定位块11、第二角向定位块12、第三角向定位块13和第四角向定位块14等与蜡模相接触的型面；检查活块滑轨部位是否存在蜡屑堆积，如有蜡屑堆积，须清理干净；

第二、将压制合格的分体蜡模15在30s内放入拼接工装中，以防止蜡模冷却变形，放入前须将分体蜡模底面的飞边毛刺清理干净，防止蜡模摆放不平；

第三、分体蜡模在拼接工装中定位；

分体蜡模15的角向位置依靠第一角向定位块11、第二角向定位块12、第三角向定位块13和第四角向定位块14固定；将外环外侧定位块7按要求的刻度线16固定好位置，根据刻度线确定外环外侧定位块的位置，然后固定好，然后依次将其他夹紧块靠紧，将蜡模贴紧外环外侧定位块7，并以该外环外侧定位块7为固定基准，将外环内侧夹紧块8靠紧蜡模并锁死固定；将内环外侧夹紧块9、内环内侧夹紧块10靠紧蜡模并锁死固定，外环外侧定位块与内环外侧夹紧块装配在第一外环滑轨2上进行联动；重复上述步骤，直至将多个分体蜡模均按要求固定入拼接工装中；

第四、分体蜡模在拼接夹具中冷却4-24h；

第五、将拼接间隙处的飞边毛刺清理干净，防止飞边毛刺影响粘结效果；

第六、将粘结蜡加热到全部熔化后，用玻璃吸管将液体粘结蜡吸入吸管，然后吹出吸管，重复3～5次；以清除吸管中残留的固体蜡，并对吸管起到预热作用。

第七、用玻璃吸管将液体粘结蜡吸入吸管，然后对准拼接间隙依次注入粘结蜡，注蜡顺序为：外环间隙→内环间隙；

第八、蜡件整体拼接后，对于粘结不到的部位允许将整体蜡件从工装上卸下后翻转180°进行粘接，须冷却24h～48h方可将蜡件从工装上卸下；第四中所述的冷却4-24小时是指粘结之前的冷却，这里的冷却24-28小时是指粘接之后的再次冷却

第九、对于拼接间隙未注满、未融合的缺陷，用玻璃吸管重新吸取液体粘结蜡注入缝隙中。

第十、修整、清理拼接表面，表明平整光洁，不能有超过0.3mm的凹凸痕迹；如有，须修整为圆滑过渡。

完成蜡模拼接后，需将铸件浇冒口蜡模与铸件蜡模粘结到一起。组合浇冒口时，为防止变形，须注意以下要点：尽量采用设计好的成型浇道，以减少浇道粘结数量；对于环型浇道，应采用分段式浇道，不宜采用整圈的环型浇道；在粘结浇冒口前，应预先在铸件蜡模上先标记粘结位置；浇冒口蜡模应在粘结前的12-24小时内准备好。

所述大型复杂环型薄壁机匣蜡模拼接工装及蜡模成形方法可将蜡模变形量控制在0.05％以内，有效提高铸件尺寸精度，防止铸件因尺寸不合格产生报废，显著提高铸件合格率。