本發(fā)明專利技術屬于機械加工領域，具體涉及一種電子束焊接結構整體葉盤中單體葉片的裝配精度控制方法。本發(fā)明專利技術的方法步驟是首先加工單體葉片，在葉片毛坯的葉尖部位設計一個凸出的工藝圓臺，采用五座標銑加中心同時銑加工葉片的焊接表面和葉身型面，將單體葉片分成7組裝夾在特定的焊接夾具上，使最終裝配誤差控制在0.05mm以內，裝配完畢，進行后續(xù)電子束焊接。本發(fā)明專利技術方法通過進行合理的葉片鍛造毛坯結構設計、葉片基準與焊接面的一體化精密加工、葉片焊接變形焊前預測與焊前預補償、裝配焊接夾具的合理設計、葉片在夾具上焊前精密裝配等方式的應用，大大提高了葉片焊前裝配精度，突破了電子束焊前保證焊縫間隙小于0.1mm的關鍵技術難點，控制電子束焊接結構整體葉盤焊后精度，填補了行業(yè)空白，同時降低了研制成本及研制周期。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于機械加工領域，具體涉及一種。
技術介紹
整體葉盤的加工方法是先進發(fā)動機研制所必須的核心關鍵技術之一，從整體葉盤的發(fā)展來看，焊接結構的整體葉盤占有顯著優(yōu)勢。而與實體毛坯加工法相比，電子束焊的葉片和盤均可采用小余量的精鍛毛坯加工而成，節(jié)省原材料，鍛造質量有保證，生產(chǎn)效率高，成本低，比用實體毛坯加工法更經(jīng)濟。焊接結構的整體葉盤是一種新型結構葉盤，結構復雜，精度要求較高，綜合技術較強，加工難度大，其加工工藝是整體葉盤制造的新工藝，沒有經(jīng)驗可以借鑒。而在焊接前的準備工作中，如何控制焊前單體葉片的加工制造精度、焊接夾具的制造精度以及葉片與夾具的裝配質量，是減小焊接變形，保證葉片焊后加工精度的關鍵。
技術實現(xiàn)思路
針對上述問題，本專利技術提供一種，目的是通過進行合理的設計葉片鍛造毛坯結構，保證葉片基準與焊接面的一體化，在葉片焊前預測焊接變形同時焊前預補償，合理設計裝配焊接夾具，實現(xiàn)葉片在夾具上的精密裝配，有效地控制電子束焊接結構整體葉盤焊前裝配精度，從而減小焊接變形，提高焊接質量，保證焊接結構整體葉盤的成功研制。實現(xiàn)本專利技術目的的技術方案按照以下步驟進行 (1)加工焊接結構單體葉片選用精鍛毛坯加工葉片毛坯，將精鍛毛坯的三維空間數(shù)據(jù)輸入計算機中，在計算機中建立葉片毛坯的三維數(shù)據(jù)模型，在葉片毛坯的葉尖部位設計一個凸出的工藝圓臺，且工藝圓臺中心與葉片積疊軸重合，在圓臺與葉尖之間加設一個加固連接方臺，方臺上部設計為圓臺形狀，下部保持毛坯狀態(tài)； 按照上述設計結構模型鍛造葉片毛坯，采用五座標銑加中心，以葉片毛坯上的榫頭所在平面作為加工基準面，工藝圓臺的圓形面作為輔助基準面，榫頭的一端采用銑夾具定位夾緊，工藝圓臺采用液壓刀柄加緊，啟動五坐標加工中心，同時銑加工葉片的焊接表面和葉身型面，其中銑加工葉身型面時的葉片截面位置向葉尖方向偏移O. 69mm ； 按照此加工方式加工得到三組尺寸分別為L+0. 02、L和L-0. 02的單體葉片，L為葉片厚度； (2)將單體葉片裝夾在焊接夾具上以單體葉片榫頭的徑向方向為徑向定位面，軸向為軸向定位面，榫頭與葉片上定位凸起塊的夾角為角向定位面，葉尖角方向為輔助定位面，將單體葉片分成七組，每組編號1-6，按照順時針或逆時針方向裝配在焊接夾具上，其中所述的焊接夾具包括一個圓形底盤，圓形底盤上開有減重槽，在底盤邊緣設有找準裝置，底盤外圍圓周上加工成呈一定角度傾斜排列的外定位支架，圓形底盤中心從上至下裝配有與底盤同心的收弧環(huán)、引弧環(huán)和內定位環(huán)，所述的外定位支架斜角度與焊縫角度一致，與水平面成45°角，并且在支架上方開有與葉片工藝圓臺相契合的凹槽，凹槽上方設有壓板，所述的收弧環(huán)的上部沿徑向平均設有十二個壓緊塊，壓緊塊上裝配有固定螺栓固定在底盤上； 裝配葉片時，利用找準裝置確定夾具為水平放置，將圓形底盤所在圓周七等分，將七組葉片中序號為I的葉片分別裝配在圓周等分點對應的位置，其中葉片的榫頭裝配在收弧環(huán)和引弧環(huán)之間，工藝圓臺固定裝配在外定位支架的凹槽上，繼續(xù)裝配每組序號為2的7片葉片，依此類推，再繼續(xù)裝配序號為3、4、5的葉片，觀察葉片裝配情況，在每兩片明顯間隙較大的葉片之間插入剩余的序號為6的葉片，使最終裝配誤差控制在O. 05_以內，裝配完畢，進行后續(xù)電子束焊接。其中所述的焊接夾具圓形底盤為鑄鋁材質，其余零件為不銹鋼材料。與現(xiàn)有技術相比，本專利技術的特點和有益效果是 葉片結構對于葉片焊前裝配精度及焊接夾具的設計至關重要，為了便于葉片加工、葉片焊前裝配定位及焊后檢測，本專利技術在毛料葉尖部位增加了一個凸出的工藝圓形，且使圓臺中心與葉片積疊軸重合，由于葉片軸心偏離葉尖截面較遠,正常按軸心增加圓臺，連接處很小，強度很差，不能起到定位作用，因此在圓臺與葉尖之間增加了加固連接方臺，方臺上部加工成圓臺，用于葉環(huán)裝配、焊接的角向定位基準，方臺下部保持毛坯狀態(tài)，用于工藝凸臺與葉身的連接，增加凸臺強度； 為了保證葉片順利裝配和裝配后的間隙要求，本專利技術在加工葉片時縮嚴了葉片厚度L公差，并將葉片按L+0. 02、L和L-0. 02三組尺寸加工，保證裝配后葉片位置精度和焊縫間隙可調，焊接表面是葉片組合成葉環(huán)的相互配合面，焊接表面的加工質量不僅影響葉環(huán)裝配后相鄰葉片見間隙是否曼和電子束焊接要求，而且還關系到單個葉片在葉環(huán)中的徑向位置，從而影響到葉片裝配后的實際余量，為了提高焊接表面與裝配基準相對位置精度，本專利技術采用先進的五坐標加工中心一次裝夾完成焊接表面、基準表面及葉身型面加工； 由于電子束焊接是一種熔焊方式，在焊接過程中會有一定的焊接收縮量，焊縫的收縮表現(xiàn)在零件圓周上就是零件直徑的收縮，同時葉片葉身型面會沿著徑向產(chǎn)生偏移，假定每條焊縫的焊接收縮量為AL，葉環(huán)焊接時焊縫收縮產(chǎn)生的周向和徑向的收縮量可以采用如下公式計算 L(周向總收縮量)=AL (每條焊縫收縮量)Xcos45° (焊縫角度)XN (焊縫條數(shù))； 厶^徑向半徑收縮量)=!^+^^!)； 也就是說，為了保證焊后零件收縮后尺寸仍滿足工藝要求，葉片葉身型面加工時葉片截面位置需向葉尖方向偏移Λ R距離，根據(jù)行業(yè)經(jīng)驗，按照每條焊縫的焊接收縮量O. 15mm計算，周向和徑向的收縮量分別為L 4. 35，Λ R O. 69，為了保證焊后葉片尺寸符合設計要求，葉片葉身型面時的葉片截面位置向葉尖方向偏移O. 69mm，才能保證焊后葉身截面位置與設計要求一致； 本專利技術在裝配焊接夾具結構設計中采取了以下措施在考慮可制造性基礎上，盡可能給定夾具定位基面較高的尺寸精度和位置精度，保證榫頭部位定位準確，配置有葉尖輔助定位裝置，即外定位支架，保證了葉尖定位準確，外定位支架的傾斜角度與焊縫角度一致，保證了外定位支架不能阻擋焊縫位置，為了避免夾具及零件的磁性容易造成電子束的偏移，從而造成焊縫質量的不穩(wěn)定，夾具選材整體不應有磁性，圓形底盤為鑄鋁材質，其余部分為不銹鋼材質； 電子束焊接要求焊前葉片之間焊縫間隙不能大于O. 1mm，本專利技術采用將葉片分成七組裝配，零件位置度總誤差由夾具制造誤差、零件制造誤差及裝配誤差、測量誤差(數(shù)值較小可略)等多項誤差積累而成，即 Σ總= Σ1+Σ2+Σ3(Σ總——零件裝配后總位置度誤差；Σ I——夾具制造誤差；Σ 2—零件制造誤差；Σ 3—裝配誤差) 因此，Σ 3 = Σ 總一Σ I — Σ 2,即裝配誤差=O. 3mm — O. 15mm — O. 05mm = O. 1mm,實際裝配產(chǎn)生位置精度誤差最大O. Imm,本專利技術的裝配方法將裝配誤差減小到O. 05mm以內。本專利技術方法通過進行合理的葉片鍛造毛坯結構設計、葉片基準與焊接面的一體化精密加工、葉片焊接變形焊前預測與焊前預補償、裝配焊接夾具的合理設計、葉片在夾具上焊前精密裝配等方式的應用，大大提高了葉片焊前裝配精度，突破了電子束焊前保證焊縫 間隙小于O. Imm的關鍵技術難點，有效地控制電子束焊接結構整體葉盤焊后精度，填補了該技術行業(yè)空白，同時降低了研制成本及研制周期。鑒于焊接結構整體葉盤在毛坯利用率、銑加工效率、內部組織以及可維修性等方面眾多優(yōu)勢，世界先進航空發(fā)動機整體葉盤結構正向焊接趨勢發(fā)展，因此對焊接結構整體葉盤制造技術的預先研究，為先進航空發(fā)動機研制奠定了重要的技術基礎，本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術保護點】
一種電子束焊接結構整體葉盤中單體葉片的裝配精度控制方法，其特征在于按照以下步驟進行：（1）加工焊接結構單體葉片：選用精鍛毛坯加工葉片毛坯，將精鍛毛坯的三維空間數(shù)據(jù)輸入計算機中，在計算機中建立葉片毛坯的三維數(shù)據(jù)模型，在葉片毛坯的葉尖部位設計一個凸出的工藝圓臺，且工藝圓臺中心與葉片積疊軸重合，在圓臺與葉尖之間加設一個加固連接方臺，方臺上部設計為圓臺形狀，下部保持毛坯狀態(tài)；按照上述設計結構模型鍛造葉片毛坯，采用五座標銑加中心，以葉片毛坯上的榫頭所在平面作為加工基準面，工藝圓臺的圓形面作為輔助基準面，榫頭的一端采用銑夾具定位夾緊，工藝圓臺采用液壓刀柄加緊，啟動五坐標加工中心，同時銑加工葉片的焊接表面和葉身型面，其中銑加工葉身型面時的葉片截面位置向葉尖方向偏移0.69mm；按照此加工方式加工得到三組尺寸分別為L+0.02、L和L？0.02的單體葉片，L為葉片厚度；（2）將單體葉片裝配在焊接夾具上：以單體葉片榫頭的徑向方向為徑向定位面，軸向為軸向定位面，榫頭與葉片上定位凸起塊的夾角為角向定位面，葉尖角方向為輔助定位面，將單體葉片分成七組，每組編號1？6，按照順時針或逆時針方向裝配在焊接夾具上，其中所述的焊接夾具包括一個圓形底盤，圓形底盤上開有減重槽，在底盤邊緣設有找準裝置，底盤外圍圓周上加工成呈一定角度傾斜排列的外定位支架，圓形底盤中心從上至下裝配有與底盤同心的收弧環(huán)、引弧環(huán)和內定位環(huán)，所述的外定位支架斜角度與焊縫角度一致，與水平面成45°角，并且在支架上方開有與葉片工藝圓臺相契合的凹槽，凹槽上方設有壓板，所述的收弧環(huán)的上部沿徑向平均設有十二個壓緊塊，壓緊塊上裝配有固定螺栓固定在底盤上；裝配葉片時，利用找準裝置確定夾具為水平放置，將圓形底盤所在圓周七等分，將七組葉片中序號為1的葉片分別裝配在圓周等分點對應的位置，其中葉片的榫頭裝配在收弧環(huán)和引弧環(huán)之間，工藝圓臺固定裝配在外定位支架的凹槽上，繼續(xù)裝配每組序號為2的7片葉片，依此類推，再繼續(xù)裝配序號為3、4、5的葉片，觀察葉片裝配情況，在每兩片明顯間隙較大的葉片之間插入剩余的序號為6的葉片，使最終裝配誤差控制在0.05mm以內，裝配完畢，進行后續(xù)電子束焊接。...
【技術特征摘要】
1.一種電子束焊接結構整體葉盤中單體葉片的裝配精度控制方法，其特征在于按照以下步驟進行 (1)加工焊接結構單體葉片選用精鍛毛坯加工葉片毛坯，將精鍛毛坯的三維空間數(shù)據(jù)輸入計算機中，在計算機中建立葉片毛坯的三維數(shù)據(jù)模型，在葉片毛坯的葉尖部位設計一個凸出的工藝圓臺，且工藝圓臺中心與葉片積疊軸重合，在圓臺與葉尖之間加設一個加固連接方臺，方臺上部設計為圓臺形狀，下部保持毛坯狀態(tài)； 按照上述設計結構模型鍛造葉片毛坯，采用五座標銑加中心，以葉片毛坯上的榫頭所在平面作為加工基準面，工藝圓臺的圓形面作為輔助基準面，榫頭的一端采用銑夾具定位夾緊，工藝圓臺采用液壓刀柄加緊，啟動五坐標加工中心，同時銑加工葉片的焊接表面和葉身型面，其中銑加工葉身型面時的葉片截面位置向葉尖方向偏移O. 69mm ； 按照此加工方式加工得到三組尺寸分別為L+0. 02、L和L-0. 02的單體葉片，L為葉片厚度； (2)將單體葉片裝配在焊接夾具上以單體葉片榫頭的徑向方向為徑向定位面，軸向為軸向定位面，榫頭與葉片上定位凸起塊的夾角為角向定位面，葉尖角方向為輔助定位面，將單體葉片分成七組，每組編號1-6，按照順時針或逆時針...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：李冬梅，劉艷，岳召啟，楊楠，張瑩，
申請(專利權)人：沈陽黎明航空發(fā)動機集團有限責任公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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