一種輥軋模具型面補償設(shè)計的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種輥軋模具型面補償設(shè)計的方法，包括以下三個部分內(nèi)容：(1)單一截面上的軋制塑性回彈變形補償；(2)大扭角、深度彎曲處截面間的扭轉(zhuǎn)回彈變形補償；(3)沿葉身方向呈弓形彎曲的回彈變形補償；本發(fā)明的有益效果是：輥軋模具型面采用截面回彈補償、葉片扭角回彈補償和葉片葉身彎度補償?shù)热N補償設(shè)計方法可大大較少輥軋模具的修模量，縮短葉片研制周期，降低修模難度，并取得了良好的效果。
【專利說明】-種結(jié)禮模具型面補償設(shè)計的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及航空發(fā)動機葉片親社加工技術(shù)，特別是涉及葉片親社模具的設(shè)計方 法。

【背景技術(shù)】
[0002] 葉片無余量精密冷親社是一種先進(jìn)的葉片型面加工方法，由于其制造成本低、生 產(chǎn)效率高W及可實現(xiàn)產(chǎn)品的組織性能較常規(guī)制造工藝更為優(yōu)異等特點，倍受發(fā)達(dá)國家的重 視。對此，W俄羅斯各大航空發(fā)動機制造公司為代表的新型發(fā)動機高壓壓氣機葉片的制造 幾乎全部為"精密毛料+無余量親社"工藝。
[0003] 常規(guī)的親社模具的設(shè)計方法適用于型面較平直，扭角小且進(jìn)排氣邊呈線性收斂的 葉片。隨著提升發(fā)動機性能的要求，葉片多采用H元流設(shè)計，葉型呈變化劇烈、扭角大、端彎 嚴(yán)重且進(jìn)排氣邊緣呈腰鼓形的特點。按常規(guī)的親社模具設(shè)計方法設(shè)計的親社模具在使用過 程中暴露出型面變形嚴(yán)重，模具需要較長的修理周期。通過大量社制試驗和測量數(shù)據(jù)對比 分析，親社葉片的社制誤差主要表現(xiàn)在W下H個方面：
[0004] 1.單一截面上的社制塑性回彈變形，導(dǎo)致截面型面偏離設(shè)計要求；
[000引2.大扭角、深度彎曲處截面間的扭轉(zhuǎn)回彈變形，導(dǎo)致葉片間的扭角偏離設(shè)計要 求；
[0006] 3.沿葉身方向呈弓形彎曲的回彈變形，導(dǎo)致葉片截面間的位置度偏離設(shè)計要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為了提升親社模具的設(shè)計水平，減少親社模具的修模量，降低修模試片的消耗，縮 短葉片的研制和生產(chǎn)周期，需要一種依據(jù)此類葉片的變形規(guī)律的葉片親社模具型面補償設(shè) 計的方法。本發(fā)明目的是提升親社模具的設(shè)計水平，使補償設(shè)計后的親社模具所社制的葉 片更接近設(shè)計要求，減少親社模具的修模量，降低修模試片的消耗，縮短葉片的研制和生產(chǎn) 周期。具體技術(shù)方案如下：
[0008] 1. -種親社模具型面補償設(shè)計的方法，其特征在于：包括W下H個部分內(nèi)容：
[0009] (1)單一截面上的社制塑性回彈變形補償；
[0010] (2)大扭角、深度彎曲處截面間的扭轉(zhuǎn)回彈變形補償；
[0011] 做沿葉身方向呈弓形彎曲的回彈變形補償；
[0012] 所述單一截面上的社制塑性回彈變形補償?shù)木唧w方式是：
[0013] 葉片社制后截面產(chǎn)生回彈，葉型的曲率變小，在模具設(shè)計過程中預(yù)先將葉型的曲 率人為的增大，也就是預(yù)先設(shè)定一個葉片截面的回彈量，在設(shè)計模具之前，需要根據(jù)逐料的 狀態(tài)、社制變形量的大小和葉片截面的具體形狀確定出截面的補償量A，然后進(jìn)行親社模 具設(shè)計，其步驟為：
[0014] 步驟一：按設(shè)計圖給定的型面坐標(biāo)，繪制出葉片的截面圖形，然后繪制出葉片截面 的中弧線；中弧線的畫法可W采用繪制葉片截面內(nèi)切圓后連接圓也，也可W采用程序計算 求出中弧線；
[0015] 步驟二：將中弧線的按弧長分為等長的H部分，記為進(jìn)氣段、中間段和排氣段；
[0016] 步驟H :將進(jìn)氣段和排氣段按等弧長分為N段，N= A/A，A = 0.01?0.03mm;標(biāo) 記每小段的端點，在進(jìn)氣段和排氣段分別有化1個端點，依次標(biāo)記為Paa、Pai、P?2……Pa W和Ps〇、Psi、Ps2……P排W ;P進(jìn)。為進(jìn)氣段上遠(yuǎn)離進(jìn)氣邊緣的點，P排。為排氣邊上遠(yuǎn)離排氣 邊緣的點；
[0017] 步驟四：求出中弧線上每個端點位置的內(nèi)切圓直徑，依次與相應(yīng)的端點對應(yīng)標(biāo)記 為D進(jìn)0、D進(jìn)1、D進(jìn)2......D進(jìn)N和D排。、D排1、D排2......D排"；
[001引步驟五：W端點Pai、為圓也繪制半徑Amm的圓標(biāo)記為"進(jìn)01、排01"，W端 點P進(jìn)2、P排2為圓也繪制半徑2Amm的圓記為"進(jìn)02、排02"，依次類推，最終W端點P進(jìn)N、P排 N為圓也繪制半徑Amm的圓記為"進(jìn)0w、排0w";
[0019] 步驟六：使用二維繪圖軟件的切點自動捕捉功能用中間段中弧線依次向進(jìn)氣邊 和排氣邊兩端連接新繪制的圓切點，構(gòu)造出新的中弧線；
[0020] 步驟走：在對應(yīng)的切點為圓也位置繪制圓，如W圓Ol切點為圓也繪制直徑為Dai 圓，W圓〇2切點為圓也繪制直徑為D?2圓；
[0021] 步驟八：使用二維繪圖軟件的切點自動捕捉功能用中間段葉片截面依次向進(jìn)氣 邊和排氣邊兩端連接新繪制的圓切點，構(gòu)造出新的截面葉型，新的截面葉型曲率增大，將社 制過程中產(chǎn)生的回彈變形補償?shù)叫聵?gòu)造的葉型中；
[0022] 步驟九：對新構(gòu)造的葉片型面按常規(guī)的親社模具的設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計；
[0023] 所述大扭角、深度彎曲處截面間的扭轉(zhuǎn)回彈變形補償方法為：
[0024] 在設(shè)計模具之前，需要根據(jù)逐料的狀態(tài)、社制變形量的大小和葉片截面的具體形 狀確定出葉片扭轉(zhuǎn)回彈變形補償量目，根據(jù)所確定出葉片扭轉(zhuǎn)回彈變形補償量目進(jìn)行葉 片補償設(shè)計，其步驟為：
[0025] 步驟一；根據(jù)葉片設(shè)計圖給定的葉片弦切角，查出葉根部位的葉片弦切角記為目 fi，葉片截面記為Afg,葉片截面距記為Lfg ;葉尖部位的葉片弦切角記為目葉片截面記為 A^,葉片截面距記為;葉片中間部位的葉片變化最大弦切角記為目+，葉片截面記為A^, 葉片截面距記為Lt ;葉根或葉尖部位有多個截面具有相同的弦切角，則取距葉片中間部位 最近的截面；
[0026] 步驟二：計算每個截面需要補償?shù)慕嵌?，計算分為兩部分進(jìn)行；第一部分為Afg至A Cfj截面,束-部分為A巾至A A截面；
[0027] 步驟H :計算第一部分每個截面的補償角度；目補=目*(L補-L根）/(L巾-L根）；求 出每個截面的補償量后將目與原有的截面的弦切角相加或相減，達(dá)到補償截面扭角增大 的目的；所需補償截面的截面距記為補償?shù)慕嵌扔洖槟?
[0028] 步驟四：計算第二部分每個截面的補償角度：目；目*(L尖-L;^)/(L尖-Lt);求 出每個截面的補償量后將目與原有的截面的弦切角相加或相減，達(dá)到補償截面扭角增大 的目的；
[0029] 步驟五：按補償弦切角后的葉片進(jìn)行親社模具設(shè)計；
[0030] 所述沿葉身方向呈弓形彎曲的回彈變形補償方法為：
[0031] 在設(shè)計模具之前，需要根據(jù)逐料的狀態(tài)、社制變形量的大小和葉片截面的具體形 狀確定出沿葉身方向呈弓形彎曲的回彈變形補償量h，根據(jù)所確定出沿葉身方向呈弓形彎 曲的回彈變形補償量h進(jìn)行葉片補償設(shè)計，其步驟為：
[0032] 步驟一：根據(jù)葉片設(shè)計圖給定的型面數(shù)據(jù)，按照葉片親社模具常規(guī)的設(shè)計方法確 定葉片社制的Z軸，計算在X、Z軸構(gòu)成的平面內(nèi)，每個截面中也位置到X、Z軸構(gòu)成平面的距 離記為h?，求出葉片中間部位距離最大的值記為h^，葉尖部位的值記為h^，葉根部位的值 記為h根；
[0033] 步驟二：計算每個截面需要補償?shù)木嚯x，計算分為兩部分進(jìn)行；第一部分為Afg至A Cfj截面,束-部分為A巾至A A截面；
[0034] 步驟S :計算第一部分每個截面的補償距離；h補=h*(L補-L根V(L中-L根）；求出 每個截面的補償量后將htt與原有的截面的距離相加或相減，達(dá)到補償葉身彎曲回彈的目 的；
[00巧]步驟四：計算第二部分每個截面的補償高度；h補=h*(L尖-L補）/(L尖-Lt);求出 每個截面的補償量后將htt與原有的截面的距離相加或相減，達(dá)到補償葉身彎曲回彈的目 的。
[0036] 本發(fā)明的有益效果是：
[0037] 親社模具型面采用截面回彈補償、葉片扭角回彈補償和葉片葉身彎度補償?shù)菻種 補償設(shè)計方法可大大較少親社模具的修模量，縮短葉片研制周期，降低修模難度，并取得了 良好的效果。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038] 圖1為葉形圖；
[0039] 圖2為進(jìn)氣段不意圖；
[0040] 圖3為排氣段示意圖；
[0041] 圖4為進(jìn)氣段圓也繪制不意圖；
[0042] 圖5為排氣段圓也繪制示意圖；
[0043] 圖6為新構(gòu)建中弧線示意圖；
[0044] 圖7為新構(gòu)建葉形圖；
[0045] 圖8為葉片尖部截面示意圖；
[0046] 圖9為葉片中部截面示意圖；
[0047] 圖10為葉片根部截面示意圖；
[0048] 圖11為葉片截面示意圖。

【具體實施方式】
[0049] 下面結(jié)合附圖具體說明本發(fā)明，如圖1-圖11所示，某葉片根據(jù)逐料的狀態(tài)、社制 變形量的大小和葉片截面的具體形狀確定出截面回彈的補償量A = 0.05mm、扭角回彈補 償角度目=0.5°、沿葉身方向呈弓形彎曲的回彈變形補償量h = 0.2mm。其他參數(shù)見表 1，
[0050] 表 1
[0051]

【權(quán)利要求】
1. 一種輥軋模具型面補償設(shè)計的方法，其特征在于：包括以下三個部分內(nèi)容： (1) 單一截面上的軋制塑性回彈變形補償； (2) 大扭角、深度彎曲處截面間的扭轉(zhuǎn)回彈變形補償； (3) 沿葉身方向呈弓形彎曲的回彈變形補償； 所述單一截面上的軋制塑性回彈變形補償?shù)木唧w方式是： 葉片軋制后截面產(chǎn)生回彈，葉型的曲率變小，在模具設(shè)計過程中預(yù)先將葉型的曲率人 為的增大，也就是預(yù)先設(shè)定一個葉片截面的回彈量，在設(shè)計模具之前，需要根據(jù)坯料的狀 態(tài)、乳制變形量的大小和葉片截面的具體形狀確定出截面的補償量△，然后進(jìn)行輥軋模具 設(shè)計，其步驟為： 步驟一：按設(shè)計圖給定的型面坐標(biāo)，繪制出葉片的截面圖形，然后繪制出葉片截面的中 弧線； 步驟二：將中弧線的按弧長分為等長的三部分，記為進(jìn)氣段、中間段和排氣段； 步驟三：將進(jìn)氣段和排氣段按等弧長分為N段，N = A /A，A = 0. 01?0. 03mm ;標(biāo)記每 小段的端點，在進(jìn)氣段和排氣段分別有N+1個端點，依次標(biāo)記為P^、Pm、Ptt2……PttN和 P排。、P排1、P排2......P排N 為進(jìn)氣段上遠(yuǎn)尚進(jìn)氣邊緣的點，P排。為排氣邊上遠(yuǎn)尚排氣邊緣 的點； 步驟四：求出中弧線上每個端點位置的內(nèi)切圓直徑，依次與相應(yīng)的端點對應(yīng)標(biāo)記為Da 〇、〇進(jìn)1、〇進(jìn)2......D進(jìn)N和D排Q、D排pD排2......D排 N; 步驟五：以端點Pai、Pft i為圓心繪制半徑Amm的圓標(biāo)記為"進(jìn)01、排01"，以端點P進(jìn) 2、Pft2為圓心繪制半徑2Amm的圓記為"進(jìn)02、排02"，依次類推，最終以端點P ttN、Pfi_N為圓 心繪制半徑A mm的圓記為"進(jìn)〇N、排〇N" ； 步驟六：用中間段中弧線依次向進(jìn)氣邊和排氣邊兩端連接新繪制的圓切點，構(gòu)造出新 的中弧線； 步驟七：在對應(yīng)的切點為圓心位置繪制圓，如以圓01切點為圓心繪制直徑為Dai圓， 以圓〇2切點為圓心繪制直徑為Dtt2圓； 步驟八：用中間段葉片截面依次向進(jìn)氣邊和排氣邊兩端連接新繪制的圓切點，構(gòu)造出 新的截面葉型，新的截面葉型曲率增大，將軋制過程中產(chǎn)生的回彈變形補償?shù)叫聵?gòu)造的葉 型中； 步驟九：對新構(gòu)造的葉片型面按常規(guī)的輥軋模具的設(shè)計方法進(jìn)行設(shè)計； 所述大扭角、深度彎曲處截面間的扭轉(zhuǎn)回彈變形補償方法為： 在設(shè)計模具之前，需要根據(jù)坯料的狀態(tài)、乳制變形量的大小和葉片截面的具體形狀確 定出葉片扭轉(zhuǎn)回彈變形補償量0，根據(jù)所確定出葉片扭轉(zhuǎn)回彈變形補償量0進(jìn)行葉片補 償設(shè)計，其步驟為： 步驟一：根據(jù)葉片設(shè)計圖給定的葉片弦切角，查出葉根部位的葉片弦切角記為@ ，葉 片截面記為Afi，葉片截面距記為Lfi ;葉尖部位的葉片弦切角記為0 #，葉片截面記為A# 葉片截面距記為L#;葉片中間部位的葉片變化最大弦切角記為0 +，葉片截面記為八+，葉 片截面距記為L + ;葉根或葉尖部位有多個截面具有相同的弦切角，則取距葉片中間部位最 近的截面； 步驟二：計算每個截面需要補償?shù)慕嵌?，計算分為兩部分進(jìn)行；第一部分為々^至A+截 面，第二部分為八+至^\#截面； 步驟三：計算第一部分每個截面的補償角度：0補=@ *(L補-L根）/(L中-L根）；求出每 個截面的補償量后將0 #與原有的截面的弦切角相加（減），達(dá)到補償截面扭角增大的目 的；所需補償截面的截面距記為L#，補償?shù)慕嵌扔洖? ; 步驟四：計算第二部分每個截面的補償角度：0補=@ *(L尖-L補）/(L尖-L中）；求出每 個截面的補償量后將0 #與原有的截面的弦切角相加或相減，達(dá)到補償截面扭角回彈的目 的； 步驟五：按補償弦切角后的葉片進(jìn)行輥軋模具設(shè)計； 所述沿葉身方向呈弓形彎曲的回彈變形補償方法為： 在設(shè)計模具之前，需要根據(jù)坯料的狀態(tài)、乳制變形量的大小和葉片截面的具體形狀確 定出沿葉身方向呈弓形彎曲的回彈變形補償量h，根據(jù)所述補償量h進(jìn)行葉片補償設(shè)計，其 步驟為： 步驟一：根據(jù)葉片設(shè)計圖給定的型面數(shù)據(jù)，按照葉片輥軋模具常規(guī)的設(shè)計方法確定葉 片軋制的Z軸，計算在x、z軸構(gòu)成的平面內(nèi)，每個截面中心位置到x、z軸構(gòu)成平面的距離記 為h#，求出葉片中間部位距離最大的值記為h +，葉尖部位的值記為h#，葉根部位的值記為 h根； 步驟二：計算每個截面需要補償?shù)木嚯x，計算分為兩部分進(jìn)行；第一部分為八^至A+截 面，第二部分為八+至^\#截面； 步驟三：計算第一部分每個截面的補償距離：h補=h*(L補-L根）/(L中-L根）；求出每個 截面的補償量后將h#與原有的截面的距離相加或相減，達(dá)到補償葉身彎曲回彈的目的； 步驟四：計算第二部分每個截面的補償高度：11#= ;求出每個 截面的補償量后將h#與原有的截面的距離相加或相減，達(dá)到補償葉身彎曲回彈的目的。
【文檔編號】G06F17/50GK104331560SQ201410617842
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月5日
【發(fā)明者】李深亮, 姜紹西, 陳亞莉, 劉鵬, 吳宏春 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責(zé)任公司