一种可调静子叶片的加工方法

摘要

本发明涉及航空发动机技术领域，具体为一种可调静子叶片的加工方法。本发明加工可调静子叶片叶尖尺寸的工艺方法，即工艺路线和辅助定位工装的设计，机匣为整环结构，静子叶片周向可旋转，径向有显著活动量，实现叶片加工必须攻克叶片定位这个技术难点。从而，通过设计可调叶片定位销固定叶片角度，塞铜皮保证叶片拉紧状态径向定位，设计固定夹具采用浇注熔蜡的工艺方法固化可调静子叶片的加工状态，最终实现可调叶片的叶尖尺寸加工，满足设计要求。从而，实现高压压气机机匣静子叶片叶尖尺寸磨削，为后续新型航空发动机机匣静子叶片加工奠定技术基础。

权利要求

1.一种可调静子叶片的加工方法，其特征在于，该方法的工艺路线如下：组装机匣保证各级机匣的同轴度，将机匣与夹具组合在一起——使用整流器作动环限位工装通过工艺孔（N6）、（C2）锁定高压压气机进口整流器作动环，固化叶片角度——进口可调静子叶片、二级整流叶片与可调整流器机匣间塞紧铜皮，使叶片沿径向压紧——仿羊皮纸和医用橡皮膏将

0、1级叶片孔及各级孔探仪孔做好保护——将注蜡加工夹具装到机匣腔内，固定在车床夹具底盘上——在机匣和注蜡加工夹具之间的流道内注蜡，保证蜡冷却后各级整流器都能没入蜡中——卸下整流器作动环限位工装和注蜡加工夹具——车加工叶尖——熔蜡、清洗。

2.按照权利要求1所述的可调静子叶片的加工方法，其特征在于，整流器作动环限位工装包括：固定座、插销、销钉，固定座为与整流器作动环对应的弧形结构，固定座上穿设两个插销和一个销钉，两个插销位于固定座的一侧，一个销钉位于固定座的另一侧，两个插销与整流器作动环对应的一端插装于整流器作动环上两个工艺孔（C2），一个销钉插装于整流器作动环上一个工艺孔（N6）。

3.按照权利要求1所述的可调静子叶片的加工方法，其特征在于，注蜡加工夹具包括：

套筒、螺钉、蝶形螺母、手柄、螺母，圆筒形套筒的一端设置手柄，手柄通过螺母与套筒连接固定；圆筒形套筒的另一端设置螺钉，通过蝶形螺母将套筒与车加工夹具连接固定。

4.按照权利要求1或2或3所述的可调静子叶片的加工方法，其特征在于，具体步骤如下：

1）组装各级机匣，在车床夹具上检查并调整各级机匣的同轴度，以机匣前端水平基准面（A）和机匣前端垂直基准面（A1），检查机匣后端水平面（J2）和机匣后端垂直面（J1）；

2）在进口可调静子叶片和二级整流叶片与整流机匣壳体间塞紧铜皮，使叶片沿径向压紧；

3）将整流器作动环限位工装的固定座放置在进口可调静子叶片的整流器作动环上，再将插销通过工艺孔（C2）使固定座固定到整流机匣对应孔中，最后将销钉通过工艺孔（N6）使整流器作动环限位工装限定进口可调静子叶片角度；

4）用仿羊皮纸和医用橡皮膏将0、1级叶片孔及各级孔探仪孔做好保护，将注蜡加工夹具通过螺钉和蝶形螺母连接到车床夹具上；

5）保证整流器作动环的定位销锁紧，注蜡加工夹具与车床夹具固定牢靠，在此状态下向套筒外侧各级静子叶片叶尖所在区域内注入熔蜡，保证腔内充满蜡液，待冷却后在车床上对各级叶尖尺寸进行加工；

6）完成加工后进行熔蜡和清洗。

5.按照权利要求4所述的可调静子叶片的加工方法，其特征在于，加工叶片叶尖的车床中，车刀以机匣的圆心为原点进行径向进给。

说明书

一种可调静子叶片的加工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及航空发动机技术领域，具体为一种可调静子叶片的加工方法。

背景技术

[0002] 传统航空发动机静子机匣的叶片尺寸都是在叶片单件加工过程中保证的，组装成机匣后无需再进行加工工序，随着航空发动机的发展，新型的静子机匣也随之产生，目前研发的静子机匣不仅是静子叶片的叶尖尺寸在机匣组装以后加工，连进口可调静子叶片的尺寸也需在组合装配后保证，对于机匣设计理念的进步，带动加工技术必须随之提升。对于在机匣装配状态下加工叶尖尺寸，如何保证可调静子叶片加工时偏转角度一致并消除轴径向活动量、固化加工状态，实现叶尖尺寸的精确加工，必须对这种新结构的静子机匣进行充分研究，制定正确可行的工艺方法，结合必要的工装夹具，最终实现磨削满足设计的技术要求。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于提供一种可调静子叶片的加工方法，实现高压压气机机匣静子叶片叶尖尺寸磨削，为后续新型航空发动机机匣静子叶片加工奠定技术基础。

[0004] 本发明的技术方案是：

[0005] 一种可调静子叶片的加工方法，该方法的工艺路线如下：组装机匣保证各级机匣的同轴度，将机匣与夹具组合在一起——使用整流器作动环限位工装通过工艺孔N6、C2锁定高压压气机进口整流器作动环，固化叶片角度——进口可调静子叶片、二级整流叶片与可调整流器机匣间塞紧铜皮，使叶片沿径向压紧——仿羊皮纸和医用橡皮膏将0、1级叶片孔及各级孔探仪孔做好保护——将注蜡加工夹具装到机匣腔内，固定在车床夹具底盘上——在机匣和注蜡加工夹具之间的流道内注蜡，保证蜡冷却后各级整流器都能没入蜡中——卸下整流器作动环限位工装和注蜡加工夹具——车加工叶尖——熔蜡、清洗等后续工作。

[0006] 所述的可调静子叶片的加工方法，整流器作动环限位工装包括：固定座、插销、销钉，固定座为与整流器作动环对应的弧形结构，固定座上穿设两个插销和一个销钉，两个插销位于固定座的一侧，一个销钉位于固定座的另一侧，两个插销与整流器作动环对应的一端插装于整流器作动环上两个工艺孔C2，一个销钉插装于整流器作动环上一个工艺孔N6。

[0007] 所述的可调静子叶片的加工方法，注蜡加工夹具包括：套筒、螺钉、蝶形螺母、手柄、螺母，圆筒形套筒的一端设置手柄，手柄通过螺母与套筒连接固定；圆筒形套筒的另一端设置螺钉，通过蝶形螺母将套筒与车加工夹具连接固定。

[0008] 所述的可调静子叶片的加工方法，具体步骤如下：

[0009] 1)组装各级机匣，在车床夹具上检查并调整各级机匣的同轴度，以机匣前端水平基准面A和机匣前端垂直基准面A1，检查机匣后端水平面J2和机匣后端垂直面J1；

[0010] 2)在进口可调静子叶片和二级整流叶片与整流机匣壳体间塞紧铜皮，使叶片沿径向压紧；

[0011] 3)将整流器作动环限位工装的固定座放置在进口可调静子叶片的整流器作动环上，再将插销通过工艺孔C2使固定座固定到整流机匣对应孔中，最后将销钉通过工艺孔N6使整流器作动环限位工装限定进口可调静子叶片角度；

[0012] 4)用仿羊皮纸和医用橡皮膏将0、1级叶片孔及各级孔探仪孔做好保护，将注蜡加工夹具通过螺钉和蝶形螺母连接到车床夹具上；

[0013] 5)保证整流器作动环的定位销锁紧，注蜡加工夹具与车床夹具固定牢靠，在此状态下向套筒外侧各级静子叶片叶尖所在区域内注入熔蜡，保证腔内充满蜡液，待冷却后在车床上对各级叶尖尺寸进行加工；

[0014] 6)完成加工后进行熔蜡和清洗。

[0015] 所述的可调静子叶片的加工方法，加工叶片叶尖的车床中，车刀以机匣的圆心为原点进行径向进给。

[0016] 本发明的优点及有益效果是：

[0017] 1、按设计图纸要求，需要对高压压气机机匣进口可调静子叶片进行叶尖尺寸加工。本发明加工可调静子叶片叶尖尺寸的工艺方法，即工艺路线和辅助定位工装的设计，机匣为整环结构，静子叶片周向可旋转，径向有显著活动量，实现叶片加工必须攻克叶片定位这个技术难点。从而，通过设计可调叶片定位销固定叶片角度，塞铜皮保证叶片拉紧状态径向定位，设计固定夹具采用浇注熔蜡的工艺方法固化可调静子叶片的加工状态，最终实现可调叶片的叶尖尺寸加工，满足设计要求。

[0018] 2、本发明突破技术难点，实现首台高压压气机机匣叶尖尺寸加工，保证研制任务顺利进行。

[0019] 3、创新工艺方法，为后续新型静子机匣的叶片加工提供技术储备。

附图说明

[0020] 图1为高压压气机机匣示意图。

[0021] 图2为高压压气机进口整流器作动环示意图。

[0022] 图3为注蜡后的高压压气机机匣示意图。

[0023] 图4(a)-图4(b)为整流器作动环限位工装示意图。其中，图4(a)为主视图；图4(b)为立体图。

[0024] 图5为注蜡加工夹具示意图。

[0025] 图中，1、静子叶片；2、整流器作动环；3、进口可调静子叶片；4、固定座；5、插销；6、销钉；7、套筒；8、螺钉；9、蝶形螺母；10、手柄；11、螺母。A机匣前端水平基准面；A1机匣前端垂直基准面；J1机匣后端垂直面；J2机匣后端水平面；B静子叶片轴线；M静子叶片垂直面；C2工艺孔；N6工艺孔。

具体实施方式

[0026] 如图1所示，高压压气机机匣需对进口可调静子叶片和后几级高压静子叶片磨削叶尖尺寸，分析图中机匣结构，要加工的6级静子叶片跨度较大，且后四级机匣均为整环结构，为了保证各级尺寸加工准确，必须保证机匣组装后的同轴度，即相对于机匣前端水平基准面A和机匣前端垂直基准面A1，检查机匣后端水平面J2和机匣后端垂直面J1。加工进口可调静子叶片3时必须保证叶片被固定，使用整流器作动环限位工装(图4(a)-图4(b))通过整流器作动环2上的一个工艺孔N6和两个工艺孔C2，锁定高压压气机进口整流器作动环，保证进口可调静子叶片3固定在一个角度。同时，为了消除叶片的径向活动量，在进口可调静子叶片3和二级整流叶片与整流机匣壳体间塞紧铜皮，使叶片沿径向H方向(向轴心)压紧。

[0027] 虽然进口可调静子叶片3已经消除了轴径向活动量，但这种状态下车加工叶片叶尖，无法保证叶片状态不变。如图3所示，为了消除各级静子叶片1在加工过程中产生的活动量，提出在各级静子叶片1间浇灌熔蜡，在装配时将各级静子叶片1调整到加工状态，然后浇灌熔蜡固化，采用该工艺方法对叶片进行车加工，能在很大程度上降低叶片承受的切削力，提高加工质量。考虑到机匣为整环结构，加工叶片的车刀要以机匣的圆心为原点进行径向进给。因此，设计专用工装来约束熔蜡浇灌的空间，专用工装要实现熔蜡浇灌后在图3所示的网格区域，即熔蜡要覆盖各级静子叶片1叶尖和进口可调静子叶片3叶尖，同时要保证车刀在加工过程中能有足够空间伸缩，专用工装在设计时主要是根据各级静子叶片的最大内径尺寸和车床车刀的安装尺寸，选择耐热且轻薄的材料，以机匣轴线为轴线，呈轴对称筒形结构，见图5。

[0028] 在突破以上的技术难点以后，制定工艺路线如下：组装机匣保证各级机匣的同轴度，将机匣与夹具组合在一起——使用整流器作动环限位工装通过工艺孔N6、C2锁定高压压气机进口整流器作动环，固化叶片角度——进口可调静子叶片、二级整流叶片与可调整流器机匣间塞紧铜皮，使叶片沿H方向压紧——仿羊皮纸和医用橡皮膏将0、1级叶片孔及各级孔探仪孔做好保护——将注蜡加工夹具装到机匣腔内，固定在车床夹具底盘上——在机匣和注蜡加工夹具之间的流道内注蜡，保证蜡冷却后各级整流器都能没入蜡中——卸下整流器作动环限位工装和注蜡加工夹具——车加工叶尖——熔蜡、清洗等后续工作。

[0029] 下面结合图1-图5对车加工可调静子叶片叶尖尺寸的工艺方法说明如下：

[0030] 1)组装各级机匣，在车床夹具上检查并调整各级机匣的同轴度，以机匣前端水平基准面A和机匣前端垂直基准面A1，检查机匣后端水平面J2和机匣后端垂直面J1，见图1。

[0031] 2)在进口可调静子叶片3和二级整流叶片与整流机匣壳体间塞紧铜皮，使叶片沿H方向压紧，见图1。

[0032] 3)如图4(a)-图4(b)所示，整流器作动环限位工装包括：固定座4、插销5、销钉6，固定座4为与整流器作动环2对应的弧形结构，固定座4上穿设两个插销5和一个销钉6，两个插销5位于固定座4的一侧，一个销钉6位于固定座4的另一侧，两个插销5与整流器作动环2对应的一端插装于整流器作动环2上两个工艺孔C2，一个销钉6插装于整流器作动环2上一个工艺孔N6。

[0033] 将图4(a)-图4(b)所示整流器作动环限位工装的固定座4放置在进口可调静子叶片3的整流器作动环2上，再将插销5通过工艺孔C2使固定座4固定到整流机匣对应孔中，最后将销钉6通过工艺孔N6使整流器作动环限位工装限定进口可调静子叶片角度，见图2。

[0034] 4)如图5所示，注蜡加工夹具包括：套筒7、螺钉8、蝶形螺母9、手柄10、螺母11，圆筒形套筒7的一端设置手柄10，手柄10通过螺母11与套筒7连接固定；圆筒形套筒7的另一端设置若干螺钉8，通过蝶形螺母9将套筒7与车加工夹具连接固定。

[0035] 用仿羊皮纸和医用橡皮膏将0、1级叶片孔及各级孔探仪孔做好保护，将注蜡加工夹具连接到车床夹具上，即提起手柄10，将套筒7通过螺钉8和蝶形螺母9固定到车床夹具上，见图5。

[0036] 5)保证整流器作动环的定位销锁紧，注蜡加工夹具与车床夹具固定牢靠，在此状态下向图3网格区域(套筒7外侧各级静子叶片1叶尖和进口可调静子叶片3叶尖所在区域)内缓缓注入熔蜡，保证腔内充满蜡液，待冷却后由车床对各级叶尖尺寸进行加工(数控程序保证)，见图3。

[0037] 6)完成加工后进行熔蜡和清洗。

[0038] 应用情况及前景：

[0039] 本发明上述工艺方法可实现静子机匣可调叶片的叶尖尺寸加工，这种加工方法可广泛应用于各种机匣类静子叶片叶尖尺寸的加工或叶片相关的其它加工工作。

[0040] 实施效果及经济效益估算：

[0041] 采用这种工艺方法实现了首台高压压气机机匣可调静子叶片的叶尖尺寸加工，满足了设计图纸中的技术要求，保证了产品质量和交付周期。此加工方法应用的成功保证了研制任务的顺利进行，同时对于静子可调叶片叶尖尺寸的加工提出了创新的工艺方法，也使国内航空发动机制造业的加工技术又提升了一步，静子可调叶片的成功加工，填补了国内航空发动机领域技术空白，对后续航空发动机的发展提供了技术储备。