具有盲孔內腔的空心葉片的壁厚控制方法與流程

本發明涉及航空發動機空心葉片精密鑄造技術領域，特別地，涉及一種具有盲孔內腔的空心葉片的壁厚控制方法。

背景技術：

在航空發動機零件精密鑄造領域中，空心葉片的內腔是由型芯形成的，有一種空心葉片的內腔是盲孔式的，其內腔只有一端開口，另一端是封閉的。這種葉片在制備蠟模時，型芯在開口端可以延伸出一個芯頭與模具接觸，而封閉端則是懸空的，與模具無接觸，型芯為懸壁型芯。由于芯頭與模具匹配時需要留一定的間隙(0.05-0.1mm)，所以型芯在模具中有一定的活動性，離芯頭越遠，型芯的活動性越大。型芯在懸壁端的擺動很大(達0.5mm)，極易造成壁厚尺寸超差。

技術實現要素：

本發明提供了一種具有盲孔內腔的空心葉片的壁厚控制方法，以解決具上述空心葉片在蠟模制備階段難以保證葉片壁厚尺寸的穩定和精確的技術問題。

本發明提供一種具有盲孔內腔的空心葉片的壁厚控制方法，包括以下步驟：a、通過在蠟模開設孔洞的設計，以使型芯懸臂端外露；b、通過模具內腔與蠟模的孔洞的匹配設計，以實現型芯定位和蠟模成型；c、蠟模制備后，封嚴型芯懸臂端的蠟模的孔洞，以形成壁厚尺寸穩定和精確的空心葉片的蠟模。

進一步地，步驟a具體為：空心葉片蠟模的盲孔端設計成去除部分蠟料形成一孔洞的結構，以使型芯懸壁端部分外露；孔洞位于型芯懸壁端重力方向的下方。

進一步地，孔洞底部有一臺階，臺階下方的蠟料與型芯的芯頭之間存在與型芯輪廓相似的仿形槽，臺階向外突出并超出型芯的外露面。

進一步地，蠟模上還具有一個突出的蠟塊，蠟塊的形狀與孔洞的內腔形狀一致，用于填補孔洞并封嚴懸壁端的型芯的芯頭。

進一步地，步驟b具體為：模具內腔設有用于形成蠟模的孔洞的凸臺以及用于成型蠟塊的成型腔。

進一步地，凸臺前端形狀與設計的孔洞底部的仿形槽和臺階的組合形狀相對應，凸臺前端作為型芯懸壁端的定位機構；制備蠟模時，模具的凸臺前端包圍型芯懸壁端底部，以防止型芯受重力作用下落以及防止型芯左右竄動。

進一步地，步驟c具體為：用模具壓制后的蠟模具有孔洞和蠟塊，孔洞空腔形狀與預增的蠟塊形狀一致；扳下蠟塊塞入孔洞，用液態滴蠟填滿縫隙并進行連接處的修復，以獲得表面完整的蠟模。

進一步地，孔洞底部預留一突出型芯懸壁端外露面的臺階，封嚴時蠟塊底面與臺階表面接觸，以提高裝配精度。

進一步地，蠟塊與孔洞之間具有沿周向分布的預留間隙，預留間隙寬度為0.05mm-0.15mm，以便于蠟塊放入孔洞內。

進一步地，孔洞開口位置選擇在蠟模具有加工余量的面上；封嚴之后，蠟塊與孔洞之間即使不平整也不影響加工后的尺寸。

本發明具有以下有益效果：

具有盲孔內腔的空心葉片的壁厚控制方法，通過蠟模的開孔設計以及模具上與蠟模的開孔相匹配的結構設計，以固定型芯的位置，避免蠟模壓制過程中型芯懸壁端的擺動，能夠控制葉片壁厚尺寸精度和一致性。空心葉片的葉身不需要穿透性支撐點，葉身表面完整。適應于各種帶盲孔無法固定的空心葉片的精密鑄造。

除了上面所描述的目的、特征和優點之外，本發明還有其它的目的、特征和優點。下面將參照圖，對本發明作進一步詳細的說明。

附圖說明

構成本申請的一部分的附圖用來提供對本發明的進一步理解，本發明的示意性實施例及其說明用于解釋本發明，并不構成對本發明的不當限定。在附圖中：

圖1是本發明優選實施例的具有盲孔內腔的空心葉片的壁厚控制方法的實施步驟框圖；

圖2是本發明優選實施例的帶孔洞的蠟模的結構示意圖；

圖3是本發明優選實施例的型芯與模具的組裝固定結構示意圖；

圖4是本發明優選實施例的型芯與模具組裝結構的剖面結構示意圖；

圖5是本發明優選實施例的蠟模拼裝后的局部結構示意圖；

圖6是本發明優選實施例的蠟模的孔洞部位的結構示意圖；

圖7是本發明優選實施例的模具的結構示意圖；

圖8是本發明優選實施例的帶蠟塊的蠟模的結構示意圖；

圖9是本發明優選實施例的拼裝后的蠟模的結構示意圖。

圖例說明：

1、蠟模；101、孔洞；1011、臺階；1012、仿形槽；102、蠟塊；2、型芯；3、模具；301、凸臺；302、成型腔。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明的實施例進行詳細說明，但是本發明可以由下述所限定和覆蓋的多種不同方式實施。

圖1是本發明優選實施例的具有盲孔內腔的空心葉片的壁厚控制方法的實施步驟框圖；圖2是本發明優選實施例的帶孔洞的蠟模結構示意圖；圖3是本發明優選實施例的型芯與模具的組裝固定結構示意圖；圖4是本發明優選實施例的型芯與模具組裝結構的剖面結構示意圖；圖5是本發明優選實施例的蠟模拼裝后的局部結構示意圖；圖6是本發明優選實施例的蠟模的孔洞部位的結構示意圖；圖7是本發明優選實施例的模具的結構示意圖；圖8是本發明優選實施例的帶蠟塊的蠟模的結構示意圖；圖9是本發明優選實施例的拼裝后的蠟模的結構示意圖。

如圖1所示，本實施例的具有盲孔內腔的空心葉片的壁厚控制方法，包括以下步驟：a、通過在蠟模1開設孔洞101的設計，以使型芯2懸臂端外露；b、通過模具3內腔與蠟模1的孔洞101的匹配設計，以實現型芯2定位和蠟模1成型；c、蠟模1制備后，封嚴型芯2懸臂端的蠟模1的孔洞101，以形成壁厚尺寸穩定和精確的空心葉片的蠟模1。通過蠟模1的開孔設計以及模具3上與蠟模1的開孔相匹配的結構設計，以固定型芯2的位置，避免蠟模1壓制過程中型芯2懸壁端的擺動，能夠控制葉片壁厚尺寸精度和一致性。空心葉片的葉身不需要穿透性支撐點，葉身表面完整。適應于各種帶盲孔無法固定的空心葉片的精密鑄造。

如圖2所示，本實施例中，步驟a具體為：空心葉片蠟模的盲孔端設計成去除部分蠟料形成一孔洞101的結構，以使型芯2懸壁端部分外露。孔洞101位于型芯2懸壁端重力方向的下方。方便通過孔洞101對型芯2進行支撐和定位，避免蠟模1壓制過程中型芯2懸壁端的擺動，能夠控制葉片壁厚尺寸精度和一致性。

如圖5和圖6所示，本實施例中，孔洞101底部有一臺階1011。臺階1011下方的蠟料與型芯2的芯頭之間存在與型芯2輪廓相似的仿形槽1012。臺階1011向外突出并超出型芯2的外露面。

如圖8所示，本實施例中，蠟模1上還具有一個突出的蠟塊102。蠟塊102的形狀與孔洞101的內腔形狀一致，用于填補孔洞101并封嚴懸壁端的型芯2的芯頭。

如圖3、圖4和圖7所示，本實施例中，步驟b具體為：模具3內腔設有用于形成蠟模1的孔洞101的凸臺301以及用于成型蠟塊102的成型腔302。

如圖3、圖4、圖6和圖7所示，本實施例中，凸臺301前端形狀與設計的孔洞101底部的仿形槽1012和臺階1011的組合形狀相對應。凸臺301前端作為型芯2懸壁端的定位機構。制備蠟模1時，模具3的凸臺301前端包圍型芯2懸壁端底部，以防止型芯2受重力作用下落以及防止型芯2左右竄動。

如圖6、圖8和圖9所示，本實施例中，步驟c具體為：用模具3壓制后的蠟模1具有孔洞101和蠟塊102，孔洞101空腔形狀與預增的蠟塊102形狀一致。扳下蠟塊102塞入孔洞101，用液態滴蠟填滿縫隙并進行連接處的修復，以獲得表面完整的蠟模1。

如圖5、圖6和圖9所示，本實施例中，孔洞101底部預留一突出型芯2懸壁端外露面的臺階1011。封嚴時蠟塊102底面與臺階1011表面接觸，以提高裝配精度。

如圖5和圖9所示，本實施例中，蠟塊102與孔洞101之間具有沿周向分布的預留間隙，以便于蠟塊102放入孔洞101內。預留間隙寬度為0.05mm-0.15mm，以便于蠟塊102放入孔洞101內。

如圖9所示，本實施例中，孔洞101開口位置選擇在蠟模1具有加工余量的面上。封嚴之后，蠟塊102與孔洞101之間即使不平整也不影響加工后的尺寸。

實施時，提供一種具有盲孔內腔的空心葉片的壁厚控制方法。包括三個步驟：通過蠟模外形設計使型芯懸壁端外露、通過模具設計實現蠟模成型和型芯定位、蠟模制備后封嚴型芯懸壁端。

a.蠟模設計：葉片盲孔端去除部分蠟料形成一孔洞，使型芯懸壁端部分外露。孔洞位于型芯懸壁端重力方向的下方，如圖2所示。

孔洞特征：底部有一臺階，臺階下方的蠟料和芯頭之間存在與型芯輪廓相似的仿形槽，臺階高于型芯底面，如圖5、6所示。其他合適部位有一個蠟塊，蠟塊的形狀與孔洞一致，用于填補孔洞封嚴懸壁端芯頭，如圖8所示。

b.模具設計：模具外觀如圖7所示，與一般模具相比，本模具存在用于形成上述蠟模孔洞的凸臺和用于成型小蠟塊空腔，用于形成上述蠟模孔洞的凸臺，如圖2、圖5、圖8所示。模具的凸臺前端形狀與蠟模孔洞底部的仿形槽和臺階對應，如圖3、圖4、圖7所示。

凸臺前端可以作為型芯懸壁端的定位機構，如圖3、圖4所示，凸臺前端包圍了懸壁端型芯底部，既能防止型芯受重力作用下落，也能防止型芯左右竄動，開口端使用傳統方法與模具接觸定位，型芯在模具中便能穩定定位。

c.封嚴懸壁芯頭。用所述模具壓制后的蠟模存在孔洞和小蠟塊，空腔形狀與預增的蠟塊形狀一致，扳下蠟塊塞入孔洞，用液態滴蠟填滿縫隙并適當修復可獲得表面完整的蠟模。

如前所述，孔洞底部預留了一高于型芯懸壁端底面的臺階，封嚴時蠟塊底面與孔洞臺階面接觸可提高裝配精度。蠟塊沿周與孔洞之間預留間隙0.1mm左右(預留間隙0.05mm～0.15mm)，使蠟塊便于放入孔洞內，如圖5所示。孔洞開口位置選擇在有加工余量的面上，封嚴之后蠟塊與孔洞之間即使不平整也不影響加工后的尺寸。

本發明具有盲孔內腔的空心葉片的壁厚控制方法的有益效果：

(1).避免型芯懸壁端的擺動，控制葉片壁厚尺寸精度和一致性。

(2).與已有的方法相比，本發明葉身不需要穿透性支撐點，葉身表面完整

以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，對于本領域的技術人員來說，本發明可以有各種更改和變化。凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。