一種加工薄壁零件的低熔點(diǎn)合金澆鑄夾具的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種加工薄壁零件的低熔點(diǎn)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(zhì)量穩(wěn)定；其結(jié)構(gòu)緊湊，定位可靠，操作方便快捷。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為包括底座，底座上表面設(shè)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(duì)設(shè)置，分模塊二的兩側(cè)上表面分別設(shè)置有頂緊塊一，頂緊塊一上設(shè)置有與其相垂直的頂緊銷一，分模塊二的上表面中心設(shè)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(shè)置有定位塊二，分模塊一上設(shè)置有頂緊塊二，頂緊塊二上相對(duì)定位塊一設(shè)置有頂緊銷二，分模塊二另一側(cè)設(shè)置有支撐座，支撐座和分模塊二通過軸連接，軸的外側(cè)設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)桿。
【專利說明】一種加工薄壁零件的低溶點(diǎn)合金淺鑄夾具

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種加工薄壁零件的低熔點(diǎn)合金燒鑄夾具。

【背景技術(shù)】
[0002]飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的零部件要求重量輕，強(qiáng)度好，精度高。目前發(fā)動(dòng)機(jī)零件多數(shù)采用高溫合金材料，零件壁厚越來越薄，制造精度都在0.0lmm以內(nèi)。
[0003]薄壁零件是航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件中非常關(guān)鍵重要的一類零件。薄壁零件制造工作量占整機(jī)制造工作量的10%左右。薄壁零件多數(shù)形狀復(fù)雜不規(guī)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(shí)在切削力的作用下，容易引起熱變形、產(chǎn)生振動(dòng)和殘余應(yīng)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(zhǎng)、寬、高尺寸相比較，相差懸殊，剛性差、易變形，加工時(shí)會(huì)出現(xiàn)振刀、零件竄動(dòng)、讓刀等情況，易引起超差報(bào)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(gè)國(guó)家競(jìng)相追逐的一個(gè)目標(biāo)，合理的裝夾零件成為提高加工質(zhì)量和效率的關(guān)鍵。
[0005]一、通過澆鑄低熔點(diǎn)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(diǎn)只有58-160°C，熱熔化后具有良好的流動(dòng)性。
[0006]加工薄壁零件時(shí)會(huì)遇到各種各樣的問題，要解決這些問題就必須根據(jù)其不同的特點(diǎn)，找出薄弱環(huán)節(jié)，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(shè)計(jì)基準(zhǔn)通常不是零件上的面或圓，而是相對(duì)獨(dú)立的點(diǎn)，裝夾定位如果按照基準(zhǔn)統(tǒng)一原則，將設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和加工基準(zhǔn)重合，用零件上基準(zhǔn)點(diǎn)去定位，定位可靠性會(huì)降低，夾具制造難度增加，工人在裝夾零件時(shí)耗時(shí)長(zhǎng)。
[0008]2、薄壁殼體零件內(nèi)部型腔大導(dǎo)致剛性差，在銑削這些部位時(shí)常常出現(xiàn)問題是:銑刀銑到型腔部分時(shí)，由于型腔部分剛性差，在受到切削力時(shí)殼體往回收縮，刀具切削深度給到0.5mm,零件在統(tǒng)刀統(tǒng)過之后尺寸變化只有0.1mm或更少；而剛性好的部位切削0.5mm,尺寸實(shí)際變化就是0.5mm。結(jié)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(yè)內(nèi)部普遍共識(shí)，想提高效率必須加大切削量和切削速度，但隨著加工參數(shù)變化零件加工狀態(tài)不穩(wěn)定，普遍出現(xiàn)是讓刀、振刀、尺寸變化大等現(xiàn)象。
[0010]二、零件裝夾是影響加工質(zhì)量和效率的重要因素
[0011]鑄造殼體零件是航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件中非常關(guān)鍵重要的一類零件。薄壁殼體零件多數(shù)形狀復(fù)雜不規(guī)則，與普通零件有很大差異，特殊之處是鑄造零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不是在零件的外表面而是特殊的幾個(gè)點(diǎn)上，這些點(diǎn)有可能是I個(gè)小平面或者是面上某個(gè)點(diǎn)，通過很小的面或理論上的幾個(gè)點(diǎn)定位(見零件毛料圖和照片)，使得加工時(shí)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(chǎn)生振動(dòng)和殘余應(yīng)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(shí)會(huì)出現(xiàn)振刀、零件竄動(dòng)等情況，易引起超差報(bào)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(gè)國(guó)家競(jìng)相追逐的一個(gè)目標(biāo)，合理的裝夾零件成為提高加工質(zhì)量和效率的關(guān)鍵。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]本實(shí)用新型為了解決上述【背景技術(shù)】中的不足之處，提供一種加工薄壁零件的低熔點(diǎn)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(zhì)量更穩(wěn)定；新設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)的夾具結(jié)構(gòu)緊湊，定位可靠，操作方便快捷；零件空腔部分在澆鑄低熔點(diǎn)合金后加工效率提高，表面完整性得到提升，澆鑄的低熔點(diǎn)合金加工后通過加熱溶解回收，成本低廉。
[0014]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:一種加工薄壁零件的低熔點(diǎn)合金澆鑄夾具，其特征在于:包括底座，底座上表面設(shè)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(duì)設(shè)置通過螺釘連接，所述的分模塊二的兩側(cè)上表面分別設(shè)置有頂緊塊一，頂緊塊一上設(shè)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(shè)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(shè)置有定位塊二，所述的分模塊一上設(shè)置有頂緊塊二，頂緊塊二上相對(duì)定位塊一設(shè)置有頂緊銷二，所述的分模塊二另一側(cè)設(shè)置有支撐座，支撐座和分模塊二通過軸連接，軸的外側(cè)設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)桿。
[0015]所述的底座的兩側(cè)分別設(shè)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(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和效果如下:
[0018]1、將薄壁殼體零件毛坯的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)由幾個(gè)點(diǎn)轉(zhuǎn)換到面積較大的工藝臺(tái)上，便于零件裝夾和壓緊，與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)夾具相比裝夾時(shí)間節(jié)省80%以上，裝夾穩(wěn)定性上有了很大改善；
[0019]2、對(duì)薄壁殼體零件毛坯剛性差的空腔部位進(jìn)行低熔點(diǎn)金屬填充后，提高零件加工時(shí)的零件剛性，從而實(shí)現(xiàn)大余量切削，與現(xiàn)有技術(shù)相比加工效率提升100%以上，并且加工后表面的質(zhì)量能夠達(dá)到1.6 μ m,而現(xiàn)有技術(shù)只能達(dá)到6.3 μ m。
[0020]3、對(duì)加工后的零件毛坯進(jìn)行后期處理，將填充的低熔點(diǎn)合金在低溫下溶解，溶解后的低熔點(diǎn)合金進(jìn)行回收便于重復(fù)使用，降低加工成本，與現(xiàn)有技術(shù)相比增加了低熔點(diǎn)合金澆注前加熱溶解和加工后溶解合金的電費(fèi)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)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(cè)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(shí)用新型加工后的零件成品圖；
[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(cè)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(zhuǎn)動(dòng)桿，10—螺釘一，11—螺釘二，12—轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)施方式】:
[0033]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明:
[0034]參見圖1一圖4:一種加工薄壁零件的低熔點(diǎn)合金澆鑄夾具，包括底座1，底座I上表面設(shè)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(duì)設(shè)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(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)墊圈12，所述的分模塊二 14的兩側(cè)上表面分別設(shè)置有頂緊塊一 4，頂緊塊一 4上設(shè)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(shè)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(shè)置有定位塊二 18，所述的分模塊一 13上設(shè)置有頂緊塊二 19，頂緊塊二 19上相對(duì)定位塊一 6設(shè)置有頂緊銷二 16，所述的分模塊二 14另一側(cè)設(shè)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(shè)置有螺母17，螺母17設(shè)置于支撐座7與分模塊二 14之間的軸8上，軸8的外側(cè)設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)桿9。
[0035]所述的定位塊一 6、定位支撐5上分別同于定位銷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(cè)分別設(shè)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(diǎn)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(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)確定，Y方向由B1、B2 2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)確定，Z方向由Cl I個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)確定定位點(diǎn)的順序，基準(zhǔn)點(diǎn)A2和A3朝向下擺放緊貼底座1，基準(zhǔn)點(diǎn)BI貼緊分模塊二 14內(nèi)壁，然后使用頂緊銷一 3和頂緊銷二 16頂緊零件毛坯，防止零件竄動(dòng)；
[0040]2)、澆鑄低熔點(diǎn)合金至與分模塊一 13和分模塊二 14齊平；
[0041]3)、待低熔點(diǎn)合金冷卻后，松開頂緊銷一 3、頂緊銷二 16和螺釘11，通過轉(zhuǎn)動(dòng)桿9和轉(zhuǎn)動(dòng)軸8,將分模塊一 13向外拉動(dòng),將分模塊一 13和分模塊二 14分開,將燒鑄后的毛還零件取出。
[0042]所述的燒鑄低熔點(diǎn)合金為錫秘合金。
[0043]實(shí)施例:
[0044]參見圖5 —圖1 O為加工后的成品圖；(高溫合金鑄造殼體零件圖)
[0045]一、對(duì)采用該發(fā)明加工的一個(gè)零件操作過程和本實(shí)用新型澆鑄夾具進(jìn)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(guī)格223mmX147mmX285mm，銑加工后零件最薄處約為3mm。從圖中可以看出零件在X方向由Al、A2、A3 3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)確定；Y方向由B1、B2 2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)確定；Ζ方向由Cl I個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)確定。
[0047]將零件毛坯設(shè)計(jì)基準(zhǔn)三個(gè)方向6個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)通過本實(shí)用新型的夾具和澆鑄低熔點(diǎn)合金轉(zhuǎn)移到工藝凸臺(tái)上。
[0048]轉(zhuǎn)移基準(zhǔn)澆鑄夾具的使用說明:
[0049]本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)X方向基準(zhǔn)Α、Y方向基準(zhǔn)B、Z方向基準(zhǔn)C，三個(gè)基準(zhǔn)相互垂直。
[0050]本實(shí)用新型夾具上底座1、定位塊二 18和零件毛坯設(shè)計(jì)基準(zhǔn)Α1、Α2、Α3配合；夾具上定位塊18、分模塊二 14和零件毛坯的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)Β1、Β2配合；夾具上定位塊一 6和零件毛坯上設(shè)計(jì)基準(zhǔn)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(gè)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(zhǔn)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)無間隙配合。
[0051]本實(shí)用新型夾具上底座1、定位塊二 18和夾具基準(zhǔn)A平行度0.01mm，和A基準(zhǔn)之間的尺寸示零件毛坯的結(jié)構(gòu)而定其余2個(gè)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(zhǔn)B平行度0.0lmm ;夾具上定位塊一 6夾具基準(zhǔn)C平行度0.01mm。通過本實(shí)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(gè)點(diǎn)位的基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換到夾具的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)A、B、C上。
[0052]在本實(shí)用新型的夾具上表面的下部有一個(gè)部位叫澆鑄工藝臺(tái)凹槽20處，該處六個(gè)表面同樣在Χ、γ、ζ三個(gè)方向和夾具設(shè)計(jì)基準(zhǔn)A、B、C形成嚴(yán)格形位公差，并且粗糙度低于
0.8mno本實(shí)用新型將低熔點(diǎn)合金填充到該部位，在合金冷卻后就會(huì)得到兩個(gè)殼體之外的金屬凸塊，本實(shí)用新型稱之為工藝凸臺(tái)。
[0053]上述已經(jīng)澆鑄工藝臺(tái)凹槽處的六個(gè)面(參見圖3)和本實(shí)用新型的夾具設(shè)計(jì)基準(zhǔn)進(jìn)行約束，只要在合金澆鑄過程中保證合金的流動(dòng)性，澆鑄后得到工藝臺(tái)能夠完全復(fù)制澆鑄工藝臺(tái)凹槽處的六個(gè)面所有尺寸。再向前推就復(fù)制了夾具的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)A、B、C—復(fù)制了六個(gè)定位銷相對(duì)尺寸一復(fù)制了零件上六個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)點(diǎn)的相對(duì)位置。
[0054]有了工藝臺(tái)后零件的裝夾和定位變得簡(jiǎn)單了，只需將工藝臺(tái)六個(gè)面和銑床夾具進(jìn)行合理的擺放和壓緊就可以進(jìn)行切削加工。
[0055]二、對(duì)零件剛性差部位進(jìn)行低熔點(diǎn)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(qiáng)度，加工時(shí)更定會(huì)出現(xiàn)讓刀、扎刀等問題，為了解決這個(gè)問題，本實(shí)用新型采取的方式是向空腔部分填充低熔點(diǎn)合金。這個(gè)零件毛坯在選擇填充金屬時(shí)選用的金屬材料為錫鉍合金，因?yàn)殄a鉍合金熔點(diǎn)只有580C -160°C，熱熔化后具有良好的流動(dòng)性，不會(huì)造成零件毛坯的物理特性改變。
[0057]由于采用低熔點(diǎn)錫鉍合金澆注固定的零件毛坯的實(shí)例不多，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)比較少，經(jīng)多次配比試驗(yàn)，該零件毛坯的填充低熔點(diǎn)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(diǎn) 120。。。
[0059]因?yàn)闈茶T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(qiáng)。這種情況下加工零件毛坯就完全不考慮零件加工后的回彈和應(yīng)力釋放。
[0060]利用澆鑄出來的工藝臺(tái)定位將零件毛坯放入銑床夾具中，壓板壓緊工藝臺(tái)上部，對(duì)零件毛坯的需要加工的表面進(jìn)行銑削，因?yàn)橛辛斯に嚺_(tái)定位，同時(shí)零件毛坯內(nèi)部進(jìn)行了低熔點(diǎn)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(jìn)，每次進(jìn)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(xiàn)了質(zhì)的飛躍。加工質(zhì)量上尺寸穩(wěn)定，原來加工時(shí)有振刀紋路不再存在，現(xiàn)在加工后的零件表面粗糙度達(dá)到或接近1.6 μ m。
[0061]三、實(shí)現(xiàn)環(huán)保、低成本的零件加工
[0062]銻(Sb);鉛(Pb);鉍(Bi);錫(Sn)熔點(diǎn)低，加熱溶解后沒有有毒氣體釋放，無需另外增加排塵回收裝置；加工結(jié)束后將成品零件和填充的低熔點(diǎn)合金一并放入150°C干鍋中加熱，低熔點(diǎn)合金加熱后在干鍋中溶解成液態(tài)，而成品零件本身材料是高溫合金，在150°C環(huán)境下內(nèi)部組織和外部應(yīng)力都不會(huì)發(fā)生改變，待澆鑄金屬完全溶解后就可以得到合格的成品零件。而溶解后的低熔點(diǎn)合金又可以進(jìn)行后續(xù)零件加工，實(shí)現(xiàn)了低成本運(yùn)營(yíng)，便于批量生產(chǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種加工薄壁零件的低熔點(diǎn)合金澆鑄夾具，其特征在于:包括底座(1)，底座(I)上表面設(shè)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(duì)設(shè)置通過螺釘連接，所述的分模塊二( 14)的兩側(cè)上表面分別設(shè)置有頂緊塊一(4)，頂緊塊一(4)上設(shè)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(shè)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(shè)置有定位塊二(18)，所述的分模塊一(13)上設(shè)置有頂緊塊二(19)，頂緊塊二( 19)上相對(duì)定位塊一(6)設(shè)置有頂緊銷二(16)，所述的分模塊二(14)另一側(cè)設(shè)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(cè)設(shè)置有轉(zhuǎn)動(dòng)桿(9 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種加工薄壁零件的低熔點(diǎn)合金澆鑄夾具，其特征在于:所述的底座(I)的兩側(cè)分別設(shè)置有把手(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種加工薄壁零件的低熔點(diǎn)合金澆鑄夾具，其特征在于:所述的定位塊二(18)通過銷子與定位支撐(5)連接。
【文檔編號(hào)】B22D19/16GK203944817SQ201420265887
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年5月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月23日
【發(fā)明者】張光偉, 董川, 趙養(yǎng)智, 魏廣生 申請(qǐng)人:西安西航集團(tuán)萊特航空制造技術(shù)有限公司