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一種渦輪導(dǎo)向葉片錐形氣膜孔的精密加工方法與流程

文檔序號:11073031閱讀:1016來源:國知局
一種渦輪導(dǎo)向葉片錐形氣膜孔的精密加工方法與制造工藝

本發(fā)明屬于渦輪導(dǎo)向葉片加工領(lǐng)域,具體地涉及航空渦輪導(dǎo)向葉片異形氣膜微孔精密加工,提出對某高壓渦輪導(dǎo)向葉片加工錐型氣膜孔的方法。



背景技術(shù):

某型發(fā)動機高壓渦輪導(dǎo)向葉片有兩聯(lián)體和三聯(lián)體兩種結(jié)構(gòu),均由大安裝板、葉身、小安裝板組成。葉片屬熔模精密鑄造等軸晶復(fù)雜氣冷空心葉片。

三聯(lián)高壓渦輪導(dǎo)向葉片葉身有氣膜孔309個、安裝板有氣膜孔42個。其中129個需要加工成錐形氣膜孔,葉身微孔的孔徑為0.80 +0.06mm,安裝板孔徑為0.550 +0.06mm。

設(shè)計圖要求在高壓渦輪導(dǎo)向葉片葉身盆向、背向和大、小安裝板流道面加工錐形氣膜孔,此氣膜孔的加工程序為:先加工出圓柱形微孔,然后將圓柱形微孔的流道面一側(cè)加工成錐形,錐度為20°(見圖1、圖2、圖3)。錐形氣膜孔的加工在我公司屬首次,在我國航空渦輪葉片微孔加工行業(yè)此技術(shù)也是空白。

該葉片在生產(chǎn)過程中,由于加工錐形氣膜孔的難度特別大,且沒有可借鑒的相關(guān)經(jīng)驗,導(dǎo)致葉片加工無法進行,生產(chǎn)停滯,交付節(jié)點一拖再拖,給公司造成了巨大的經(jīng)濟損失。



技術(shù)實現(xiàn)要素:

本發(fā)明的目的在于提供一種渦輪導(dǎo)向葉片錐形氣膜孔的精密加工方法,是為了解決該高壓渦輪導(dǎo)向葉片葉身、安裝板錐形氣膜孔的加工技術(shù)瓶頸, 填補國內(nèi)航空渦輪葉片錐形微孔加工的空白,確保葉片按時交付。

本發(fā)明的目的及解決其主要技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種渦輪導(dǎo)向葉片錐形氣膜孔的精密加工方法,采用電火花小孔機床加工錐形孔,選用現(xiàn)有φ1.5、φ0.8、φ0.55的電極,同時利用現(xiàn)有的專用工夾具,加工方案如下:

(1)選擇加工方式

選取電火花微孔機床加工錐形氣膜孔;

(2)設(shè)計制造專用電極導(dǎo)套

電極導(dǎo)套制造方法:

a.選取合理的材料,如不銹鋼,下料φ15×50;

b.加工電極導(dǎo)套的夾持部位,尺寸為φ12×30圓柱,并在中心鉆孔φ5.2的孔;

c.對φ5.2的內(nèi)孔進行攻絲,內(nèi)螺紋的深度為15mm;

d.選取φ6×40內(nèi)孔為φ4的不銹鋼管作為引導(dǎo)裝置,將不銹鋼管的長度制作一樣長;

e.在不銹鋼管的一端進行時加工M6×10外螺紋,另一端鑲嵌直徑為 φ3mm-φ0.2mm的微孔引導(dǎo)塊;

f.將不銹鋼管引導(dǎo)裝置的螺紋選入到夾持部位φ12×30圓柱內(nèi),電極的導(dǎo)套制作完成;

(3)專用夾具的裝夾定位

根據(jù)設(shè)備、葉片特點及錐形微孔的要求,利用六點定位系統(tǒng)和壓緊裝置,完成葉片的定位;

(4)電極導(dǎo)套的固定

將制作好的電極導(dǎo)套的夾持部,固定在機床上,并選擇φ0.8、φ0.55和φ1.5的引導(dǎo)裝置,利用螺紋固定在夾持部位;

(5)圓柱形微孔加工

通過零件三維造型用三坐標(biāo)測量機床確定首孔和末孔的孔位置,再用多軸電火花機床將電極調(diào)整到相應(yīng)的孔的角度,選擇打微孔的引導(dǎo)裝置,編制程序,加工直徑為0.8mm和0.55mm的圓柱形微孔;

(6)圓錐形氣膜孔加工

更換φ1.5的引導(dǎo)裝置,用裝夾好的φ1.5電極,在機床上反極性返修電極的錐度,然后采用原來打孔的程序,進行錐形氣膜孔的加工,保證了加工的錐形孔和微孔位置一致,避免了對孔的誤差。

所述夾具包括底板1、球頭定位銷2、定位銷3、下套筒4、下壓板5、上壓板6、上套筒7、長柱定位銷8、緊定螺釘9、雙頭螺釘10、彈簧11、蝶形螺母12。

本發(fā)明專利與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術(shù)方案可知,本發(fā)明通過大量的論證分析和試驗,終于摸索出此種錐形孔的加工技術(shù),從而解決了該高壓渦輪導(dǎo)向葉片葉身、安裝板錐形氣膜孔的加工技術(shù)難題, 確保葉片按時交付,為公司創(chuàng)造新的經(jīng)濟增長點,同時填補了我國航空渦輪葉片微孔加工行業(yè)該項技術(shù)的空白。

通過在電火花小孔機床上加工錐型孔,提出了一種新的加工方法,利用反極性返修電極的錐度,易于操作,方便快捷,提高電極的利用率,減少了電極的浪費,保證了加工錐型孔的質(zhì)量,節(jié)約了電極的加工成本,避免了對孔的誤差,提高了加工的效率。

附圖說明

圖1 是葉片輪廓示意圖,

圖2 是圖1的放大錐形氣膜孔尺寸示意圖,

圖3 是圖1的放大錐形氣膜孔尺寸示意圖,

圖4 是電極導(dǎo)套制作示意圖,

圖5電極導(dǎo)套的夾持部位示意圖,

圖6是電極導(dǎo)套的引導(dǎo)裝置示意圖,

圖7-1 是夾具示意圖,

圖7-2 是圖7-1的俯視圖,

圖7-3 是圖7-1的左視圖,

圖8-1是夾具裝夾示意圖,

圖8-2是圖8-1的T向視圖,

圖9是微孔加工示意圖,

圖10是錐形氣膜孔加工示意圖,

圖11是圖10放大的錐形氣膜孔加工微觀圖,

圖12 是錐形氣膜孔外觀1,

圖13是錐形氣膜孔外觀2。

圖中標(biāo)記:1.底板,2.球頭定位銷,3.定位銷,4.下套筒,5.下壓板,6.上壓板,7.上套筒,8.長柱定位銷,9.緊定螺釘,10.雙頭螺釘,11.彈簧,12.蝶形螺母。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖和較佳實施例,對依據(jù)本發(fā)明提出的一種渦輪導(dǎo)向葉片錐形氣膜孔的精密加工方法具體實施方式、特征及其功效,詳細(xì)說明如后。

參見圖4-11,根據(jù)各種設(shè)備加工氣膜孔的特點及葉片的外形結(jié)構(gòu),選取多軸電火花加工錐形氣膜孔。設(shè)備選定后,設(shè)計并制造專用電極導(dǎo)套(見圖4)及專用夾具(見圖7)。加工時,采用多軸電火花機床選用φ0.8和φ0.55的電極引導(dǎo)裝置完成φ0.8和φ0.55微孔加工,然后更換φ1.5的電極及電極的引導(dǎo)裝置,調(diào)用原來的微孔加工程序,開始加工錐形氣膜孔。錐形孔外觀(圖12、13)。錐形電極加工錐形氣膜孔的過程中,錐形段不斷放電被消耗,為了降低專用電極的成本,不用更換電極,直接在多軸電火花機床上,將電極的正負(fù)極調(diào)換,對電極修整損耗的錐形段,直到錐形電極的長度尺寸不可修為止。

具體的加工步驟為:

(1)首先設(shè)計電極導(dǎo)套;

(2)將葉片定位在專用夾具上;

(3)先加工φ0.8和φ0.55微孔;

(4)更換φ1.5的電極導(dǎo)套的引導(dǎo)裝置;

(5)將電極的加工部位反極性返修電極錐度;

(6)調(diào)用加工微孔位的程序;

(7)加工錐型孔;

(8)再返修1次電極錐度;

(9)再加工錐型孔;

這樣依次循環(huán)加工,既確保錐形孔的位置,減少了電極的更換,減少了人工返修電極的成本,提高了加工效率。

具體實施例

該渦輪導(dǎo)向葉片錐形氣膜孔的精密加工方法,采用電火花小孔機床加工錐形孔,選用現(xiàn)有φ1.5、φ0.8、φ0.55的電極,此電極既要保證微孔加工尺寸的精度、表面粗糙度,還要保證加工效率;同時利用現(xiàn)有的專用工夾具,才能加工滿足設(shè)計要求的錐形氣膜孔,加工方案如下:

(1)選擇加工方式

根據(jù)各種加工方式的特點及葉片的外形結(jié)構(gòu),通過討論分析,現(xiàn)場多次試加工驗證,排除磨削加工和鉆削加工等方式,選取電火花微孔機床加工錐形氣膜孔;

(2)設(shè)計制造專用電極導(dǎo)套

根據(jù)點火花微孔設(shè)備及葉片的外形結(jié)構(gòu)特點,設(shè)計的專用電極導(dǎo)套既要保證錐形孔的位置度,又保證錐形孔的尺寸要求,通過現(xiàn)場多次試加工的表現(xiàn)及數(shù)據(jù),不斷更換材料、改進專用電極導(dǎo)套的外形和尺寸,經(jīng)過多次實驗,最終確定了某種材料,并將其加工成所需的電極導(dǎo)套(見圖4),此電極導(dǎo)套的制作難度很大,使用標(biāo)準(zhǔn)極高 ,從而保證更換導(dǎo)套時長度一致和位置準(zhǔn)確。

電極導(dǎo)套制造方法:

a.選取合理的材料,如不銹鋼,下料φ15×50;

b.加工電極導(dǎo)套的夾持部位,尺寸為φ12×30圓柱,并在中心鉆孔φ5.2的孔;(見圖5)

c.對φ5.2的內(nèi)孔進行攻絲,內(nèi)螺紋的深度為15mm;

d.選取φ6×40內(nèi)孔為φ4的不銹鋼管作為引導(dǎo)裝置,將不銹鋼管的長度制作一樣長;(見圖6)

e.在不銹鋼管的一端進行時加工M6×10外螺紋,另一端鑲嵌直徑為 φ3mm-φ0.2mm的微孔引導(dǎo)塊;

f.將不銹鋼管引導(dǎo)裝置的螺紋選入到夾持部位φ12×30圓柱內(nèi),電極的導(dǎo)套制作完成。

(3)專用夾具的裝夾定位

根據(jù)設(shè)備、葉片特點及錐形微孔的要求,利用六點定位系統(tǒng)和壓緊裝置,完成葉片的定位。(見圖7、圖8)

(4)電極導(dǎo)套的固定

將制作好的電極導(dǎo)套的夾持部,固定在機床上,并選擇φ0.8、φ0.55和φ1.5的引導(dǎo)裝置,利用螺紋固定在夾持部位。

(5)圓柱形微孔加工

通過零件三維造型用三坐標(biāo)測量機床確定首孔和末孔的孔位置,再用多軸電火花機床將電極調(diào)整到相應(yīng)的孔的角度,選擇打微孔的引導(dǎo)裝置,編制程序,加工直徑為0.8mm和0.55mm的圓柱形微孔。(見圖9)

(6)圓錐形氣膜孔加工

更換φ1.5的引導(dǎo)裝置,用裝夾好的φ1.5電極,在機床上反極性返修電極的錐度,然后采用原來打孔的程序,進行錐形氣膜孔的加工。保證了加工的錐形孔和微孔位置一致,避免了對孔的誤差。(見圖10、圖11)

所述專用夾具包括底板1、球頭定位銷2、定位銷3、下套筒4、下壓板5、上壓板6、上套筒7、長柱定位銷8、緊定螺釘9、雙頭螺釘10、彈簧11、蝶形螺母12。見圖7。

本發(fā)明通過多軸電火花微孔機床加工錐型孔,方便快捷、易于操作,其中加工微孔和錐形孔,在同一個夾具上定位裝夾,只需更換電極及電極導(dǎo)套的引導(dǎo)裝置,采用同一個加工程序進行加工,避免了微孔與錐形孔的位置度不統(tǒng)一,電極的錐度有一定的損耗,利用機床反極性快速返修電極錐度,從原來的一次性電極變成了可以重復(fù)使用的電極,減少了更換電極的次數(shù)和返修電極的人工成本,保證加工錐型氣膜孔錐度,保證加工的質(zhì)量,提高了加工效率。

以上所述,僅是本發(fā)明專利的較佳實施例而已,并非對本發(fā)明專利作任何形式上的限制,任何未脫離本發(fā)明專利技術(shù)方案內(nèi)容,依據(jù)本發(fā)明專利的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾,均仍屬于本發(fā)明專利技術(shù)方案的范圍內(nèi)。

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