一種加工薄壁零件的低熔點合金澆鑄夾具的製作方法

2023-10-04 17:25:34

一種加工薄壁零件的低熔點合金澆鑄夾具的製作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種加工薄壁零件的低熔點合金澆鑄夾具及其使用方法。其增加零件加工過程中的剛性，使零件在切削過程中效率高、質量穩定；其結構緊湊，定位可靠，操作方便快捷。本實用新型採用的技術方案為包括底座，底座上表面設置有分模塊一和分模塊二，分模塊一的開口端和分模塊二的開口端相對設置，分模塊二的兩側上表面分別設置有頂緊塊一，頂緊塊一上設置有與其相垂直的頂緊銷一，分模塊二的上表面中心設置有定位塊一和「Z」型的定位支撐，定位支撐上表面的伸出端設置有定位塊二，分模塊一上設置有頂緊塊二，頂緊塊二上相對定位塊一設置有頂緊銷二，分模塊二另一側設置有支撐座，支撐座和分模塊二通過軸連接，軸的外側設置有轉動杆。
【專利說明】一種加工薄壁零件的低溶點合金淺鑄夾具

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種加工薄壁零件的低熔點合金燒鑄夾具。

【背景技術】
[0002]飛機發動機的零部件要求重量輕，強度好，精度高。目前發動機零件多數採用高溫合金材料，零件壁厚越來越薄，製造精度都在0.0lmm以內。
[0003]薄壁零件是航空發動機零部件中非常關鍵重要的一類零件。薄壁零件製造工作量佔整機製造工作量的10%左右。薄壁零件多數形狀複雜不規則，與普通零件有很大差異，另外材料切削性能差，所以，是較難加工的一類零件。
[0004]薄壁殼體零件加工時在切削力的作用下，容易引起熱變形、產生振動和殘餘應力引起變形，影響工件的尺寸精度、位置精度和表面粗糙度，這類零件的壁厚與它的長、寬、高尺寸相比較，相差懸殊，剛性差、易變形，加工時會出現振刀、零件竄動、讓刀等情況，易引起超差報廢，所以，如何在薄壁殼體零件加工中提高效率和加工精度是各個國家競相追逐的一個目標，合理的裝夾零件成為提高加工質量和效率的關鍵。
[0005]一、通過澆鑄低熔點合金改善壁薄殼體零件在加工中的剛性問題，錫鉍合金熔點只有58-160°C，熱熔化後具有良好的流動性。
[0006]加工薄壁零件時會遇到各種各樣的問題，要解決這些問題就必須根據其不同的特點，找出薄弱環節，選出不同的工藝方法和夾緊方法來保證加工要求。
[0007]1、薄壁殼體零件的設計基準通常不是零件上的面或圓，而是相對獨立的點，裝夾定位如果按照基準統一原則，將設計基準和加工基準重合，用零件上基準點去定位，定位可靠性會降低，夾具製造難度增加，工人在裝夾零件時耗時長。
[0008]2、薄壁殼體零件內部型腔大導致剛性差，在銑削這些部位時常常出現問題是:銑刀銑到型腔部分時，由於型腔部分剛性差，在受到切削力時殼體往回收縮，刀具切削深度給到0.5mm,零件在統刀統過之後尺寸變化只有0.1mm或更少；而剛性好的部位切削0.5mm,尺寸實際變化就是0.5mm。結果就是剛性好的部分尺寸超差，剛性差的部位尺寸還沒到，零件合格率低。
[0009]3、薄壁殼體零件加工效率低是行業內部普遍共識，想提高效率必須加大切削量和切削速度，但隨著加工參數變化零件加工狀態不穩定，普遍出現是讓刀、振刀、尺寸變化大等現象。
[0010]二、零件裝夾是影響加工質量和效率的重要因素
[0011]鑄造殼體零件是航空發動機零部件中非常關鍵重要的一類零件。薄壁殼體零件多數形狀複雜不規則，與普通零件有很大差異，特殊之處是鑄造零件的設計基準不是在零件的外表面而是特殊的幾個點上，這些點有可能是I個小平面或者是面上某個點，通過很小的面或理論上的幾個點定位(見零件毛料圖和照片)，使得加工時零件裝夾和壓緊變得困難，給加工過程帶來很多不確定性。加之材料切削性能差，所以，是較難加工的一類零件。
[0012]鑄造高溫合金薄壁殼體零件的加工在切削力的作用下，容易引起熱變形、產生振動和殘餘應力引起變形，影響工件的尺寸精度、位置精度和表面粗糙度，相差懸殊，剛性較差、易變形，加工時會出現振刀、零件竄動等情況，易引起超差報廢，所以，如何在薄壁殼體零件加工中提高效率和表面完整性是各個國家競相追逐的一個目標，合理的裝夾零件成為提高加工質量和效率的關鍵。


【發明內容】

[0013]本實用新型為了解決上述【背景技術】中的不足之處，提供一種加工薄壁零件的低熔點合金澆鑄夾具，其增加零件加工過程中的剛性，使零件在切削過程中效率更高、質量更穩定；新設計的轉換基準的夾具結構緊湊，定位可靠，操作方便快捷；零件空腔部分在澆鑄低熔點合金後加工效率提高，表面完整性得到提升，澆鑄的低熔點合金加工後通過加熱溶解回收，成本低廉。
[0014]為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案為:一種加工薄壁零件的低熔點合金澆鑄夾具，其特徵在於:包括底座，底座上表面設置有分模塊一和分模塊二，所述的分模塊一的橫截面形狀為「幾」字型，所述的分模塊二的橫截面形狀為「M」型，分模塊一的開口端和分模塊二的開口端相對設置通過螺釘連接，所述的分模塊二的兩側上表面分別設置有頂緊塊一，頂緊塊一上設置有與其相垂直的頂緊銷一，所述的分模塊二的上表面中心通過螺釘設置有定位塊一和「Z」型的定位支撐，定位支撐上表面的伸出端設置有定位塊二，所述的分模塊一上設置有頂緊塊二，頂緊塊二上相對定位塊一設置有頂緊銷二，所述的分模塊二另一側設置有支撐座，支撐座和分模塊二通過軸連接，軸的外側設置有轉動杆。
[0015]所述的底座的兩側分別設置有把手。
[0016]所述的定位塊二通過銷子與定位支撐連接。
[0017]與現有技術相比，本實用新型具有的優點和效果如下:
[0018]1、將薄壁殼體零件毛坯的設計基準由幾個點轉換到面積較大的工藝臺上，便於零件裝夾和壓緊，與現有結構夾具相比裝夾時間節省80%以上，裝夾穩定性上有了很大改善；
[0019]2、對薄壁殼體零件毛坯剛性差的空腔部位進行低熔點金屬填充後，提高零件加工時的零件剛性，從而實現大餘量切削，與現有技術相比加工效率提升100%以上，並且加工後表面的質量能夠達到1.6 μ m,而現有技術只能達到6.3 μ m。
[0020]3、對加工後的零件毛坯進行後期處理，將填充的低熔點合金在低溫下溶解，溶解後的低熔點合金進行回收便於重複使用，降低加工成本，與現有技術相比增加了低熔點合金澆注前加熱溶解和加工後溶解合金的電費。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的結構示意圖；
[0022]圖2為圖1的主視圖；
[0023]圖3為圖1的俯視圖；
[0024]圖4為圖1的側視圖；
[0025]圖5為零件毛坯圖；
[0026]圖6為零件毛坯的俯視圖；
[0027]圖7為本實用新型加工後的零件成品圖；
[0028]圖8為圖7的主視圖；
[0029]圖9為圖7的俯視圖；
[0030]圖10為圖7的側視圖；
[0031 ] I一底座，2—把手，3—頂緊銷一，4一頂緊塊一，5—定位支撐，6—定位塊一，7—支撐座，8—軸，9—轉動杆，10—螺釘一，11—螺釘二，12—轉動墊圈，13—分模塊一，14 一分模塊二，15—定位銷，16—頂緊銷二，17—螺母，18—定位塊二，19一頂緊塊二，2 O 一凹槽，21—面 I，22—面 2，23—面 3，24—面 4，25—面 5，26—面 6。
[0032]【具體實施方式】:
[0033]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明:
[0034]參見圖1一圖4:一種加工薄壁零件的低熔點合金澆鑄夾具，包括底座1，底座I上表面設置有分模塊一 13和分模塊二 14，所述的分模塊一 13的橫截面形狀為「幾」字型，所述的分模塊二 14的橫截面形狀為「M」型,分模塊一 13的開口端和分模塊二 14的開口端相對設置通過螺釘一 10和螺釘二 11連接，所述的螺釘一 10和螺釘二 11與分模塊一 13之間設置有轉動墊圈12，所述的分模塊二 14的兩側上表面分別設置有頂緊塊一 4，頂緊塊一 4上設置有與其相垂直的頂緊銷一 3，所述的分模塊二 14的上表面中心通過螺釘設置有定位塊一 6和「Z」型的定位支撐5，定位支撐5上表面的伸出端設置有定位塊二 18，所述的分模塊一 13上設置有頂緊塊二 19，頂緊塊二 19上相對定位塊一 6設置有頂緊銷二 16，所述的分模塊二 14另一側設置有支撐座7，支撐座7和分模塊二 14通過軸8連接，軸8上設置有螺母17，螺母17設置於支撐座7與分模塊二 14之間的軸8上，軸8的外側設置有轉動杆9。
[0035]所述的定位塊一 6、定位支撐5上分別同於定位銷15與分模塊一 13和分模塊二14連接。
[0036]所述的底座I的兩側分別設置有把手2。
[0037]所述的定位塊二 18通過銷子與定位支撐5連接。
[0038]一種加工薄壁零件的低熔點合金澆鑄夾具的使用方法的步驟為:
[0039]I)、將零件毛坯按照X方向由Al、A2、A3 3個基準點確定，Y方向由B1、B2 2個基準點確定，Z方向由Cl I個基準點確定定位點的順序，基準點A2和A3朝向下擺放緊貼底座1，基準點BI貼緊分模塊二 14內壁，然後使用頂緊銷一 3和頂緊銷二 16頂緊零件毛坯，防止零件竄動；
[0040]2)、澆鑄低熔點合金至與分模塊一 13和分模塊二 14齊平；
[0041]3)、待低熔點合金冷卻後，鬆開頂緊銷一 3、頂緊銷二 16和螺釘11，通過轉動杆9和轉動軸8,將分模塊一 13向外拉動,將分模塊一 13和分模塊二 14分開,將燒鑄後的毛還零件取出。
[0042]所述的燒鑄低熔點合金為錫秘合金。
[0043]實施例:
[0044]參見圖5 —圖1 O為加工後的成品圖；(高溫合金鑄造殼體零件圖)
[0045]一、對採用該發明加工的一個零件操作過程和本實用新型澆鑄夾具進行說明:
[0046]圖7成品零件為高溫合金鑄造殼體零件，材料INC0L718，規格223mmX147mmX285mm，銑加工後零件最薄處約為3mm。從圖中可以看出零件在X方向由Al、A2、A3 3個基準點確定；Y方向由B1、B2 2個基準點確定；Ζ方向由Cl I個基準點確定。
[0047]將零件毛坯設計基準三個方向6個基準點通過本實用新型的夾具和澆鑄低熔點合金轉移到工藝凸臺上。
[0048]轉移基準澆鑄夾具的使用說明:
[0049]本實用新型的設計基準X方向基準Α、Y方向基準B、Z方向基準C，三個基準相互垂直。
[0050]本實用新型夾具上底座1、定位塊二 18和零件毛坯設計基準Α1、Α2、Α3配合；夾具上定位塊18、分模塊二 14和零件毛坯的設計基準Β1、Β2配合；夾具上定位塊一 6和零件毛坯上設計基準Cl配合，通過頂緊銷一 3、頂緊銷二 16頂緊零件毛坯保證夾具上各個定位塊一 6、定位塊二 18、底座1、分模塊14和零件毛坯上基準點實現無間隙配合。
[0051]本實用新型夾具上底座1、定位塊二 18和夾具基準A平行度0.01mm，和A基準之間的尺寸示零件毛坯的結構而定其餘2個方向尺寸選定原則一樣；夾具上定位塊二 18、分模塊二 14夾具基準B平行度0.0lmm ;夾具上定位塊一 6夾具基準C平行度0.01mm。通過本實用新型夾具上的定位塊一 6、定位塊二 18、底座1、分模塊14將零件毛坯上6個點位的基準轉換到夾具的設計基準A、B、C上。
[0052]在本實用新型的夾具上表面的下部有一個部位叫澆鑄工藝臺凹槽20處，該處六個表面同樣在Χ、γ、ζ三個方向和夾具設計基準A、B、C形成嚴格形位公差，並且粗糙度低於
0.8mno本實用新型將低熔點合金填充到該部位，在合金冷卻後就會得到兩個殼體之外的金屬凸塊，本實用新型稱之為工藝凸臺。
[0053]上述已經澆鑄工藝臺凹槽處的六個面(參見圖3)和本實用新型的夾具設計基準進行約束，只要在合金澆鑄過程中保證合金的流動性，澆鑄後得到工藝臺能夠完全複製澆鑄工藝臺凹槽處的六個面所有尺寸。再向前推就複製了夾具的設計基準A、B、C—複製了六個定位銷相對尺寸一複製了零件上六個基準點點的相對位置。
[0054]有了工藝臺後零件的裝夾和定位變得簡單了，只需將工藝臺六個面和銑床夾具進行合理的擺放和壓緊就可以進行切削加工。
[0055]二、對零件剛性差部位進行低熔點合金填充
[0056]該殼體零件毛坯中間為空腔部分可以說沒有強度，加工時更定會出現讓刀、扎刀等問題，為了解決這個問題，本實用新型採取的方式是向空腔部分填充低熔點合金。這個零件毛坯在選擇填充金屬時選用的金屬材料為錫鉍合金，因為錫鉍合金熔點只有580C -160°C，熱熔化後具有良好的流動性，不會造成零件毛坯的物理特性改變。
[0057]由於採用低熔點錫鉍合金澆注固定的零件毛坯的實例不多，實際經驗比較少，經多次配比試驗，該零件毛坯的填充低熔點合金配方比例如下:
[0058]銻(Sb)9% ;鉛(Pb) 28.5% ;鉍(Bi) 48% ;錫(Sn) 14.5% ;熔點 120。。。
[0059]因為澆鑄了合金，原來薄壁殼體被被連成一體，零件毛坯的剛性大大地增強。這種情況下加工零件毛坯就完全不考慮零件加工後的回彈和應力釋放。
[0060]利用澆鑄出來的工藝臺定位將零件毛坯放入銑床夾具中，壓板壓緊工藝臺上部，對零件毛坯的需要加工的表面進行銑削，因為有了工藝臺定位，同時零件毛坯內部進行了低熔點合金金屬的填充，銑削過程變得輕快，加工效率及零件表面完整性得到改善。通過改進，每次進刀切削深度由0.1mm提高到2mm以上；切削速度由5mm/分鐘提高到30mm/分鐘。從加工效率上出現了質的飛躍。加工質量上尺寸穩定，原來加工時有振刀紋路不再存在，現在加工後的零件表面粗糙度達到或接近1.6 μ m。
[0061]三、實現環保、低成本的零件加工
[0062]銻(Sb);鉛(Pb);鉍(Bi);錫(Sn)熔點低，加熱溶解後沒有有毒氣體釋放，無需另外增加排塵回收裝置；加工結束後將成品零件和填充的低熔點合金一併放入150°C乾鍋中加熱，低熔點合金加熱後在乾鍋中溶解成液態，而成品零件本身材料是高溫合金，在150°C環境下內部組織和外部應力都不會發生改變，待澆鑄金屬完全溶解後就可以得到合格的成品零件。而溶解後的低熔點合金又可以進行後續零件加工，實現了低成本運營，便於批量生產。
【權利要求】
1.一種加工薄壁零件的低熔點合金澆鑄夾具，其特徵在於:包括底座(1)，底座(I)上表面設置有分模塊一(13)和分模塊二( 14),所述的分模塊一(13)的橫截面形狀為「幾」字型，所述的分模塊二( 14)的橫截面形狀為「M」型，分模塊一(13)的開口端和分模塊二( 14)的開口端相對設置通過螺釘連接，所述的分模塊二( 14)的兩側上表面分別設置有頂緊塊一(4)，頂緊塊一(4)上設置有與其相垂直的頂緊銷一(3)，所述的分模塊二(14)的上表面中心通過螺釘設置有定位塊一(6)和「Z」型的定位支撐(5)，定位支撐(5)上表面的伸出端設置有定位塊二(18)，所述的分模塊一(13)上設置有頂緊塊二(19)，頂緊塊二( 19)上相對定位塊一(6)設置有頂緊銷二(16)，所述的分模塊二(14)另一側設置有支撐座(7)，支撐座(7 )和分模塊二( 14)通過軸(8 )連接，軸(8 )的外側設置有轉動杆(9 )。
2.根據權利要求1所述的一種加工薄壁零件的低熔點合金澆鑄夾具，其特徵在於:所述的底座(I)的兩側分別設置有把手(2)。
3.根據權利要求1或2所述的一種加工薄壁零件的低熔點合金澆鑄夾具，其特徵在於:所述的定位塊二(18)通過銷子與定位支撐(5)連接。
【文檔編號】B22D19/16GK203944817SQ201420265887
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年5月23日 優先權日:2014年5月23日
【發明者】張光偉, 董川, 趙養智, 魏廣生 申請人:西安西航集團萊特航空製造技術有限公司