高温合金钢带包裹编织绳结构封气圈的制造装置
阅读说明：本技术 高温合金钢带包裹编织绳结构封气圈的制造装置 (Manufacturing device for high-temperature alloy steel belt wrapped braided rope structure air sealing ring ) 是由 刘卿华 王帮艳 黄成生 张�林 于 2021-07-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种高温合金钢带包裹编织绳结构封气圈的制造装置,包括：导向模、盖板和衬板；所述导向模上设有第一矩形模槽、锥形过渡槽和第二矩形模槽；所述盖板盖在导向模上,所述盖板的下表面设有条形凸台、锥形凸台和圆弧凸台；所述条形凸台位于第一矩形模槽内,条形凸台的下表面设有圆弧通槽；所述锥形凸台位于锥形过渡槽的左端内部,所述圆弧凸台的左端与锥形凸台的右端对接,圆弧凸台位于锥形过渡槽和第二矩形模槽内部；所述衬板位于导向模的右端,衬板上设有模芯,模芯中心设有通孔。本发明解决了现有技术中制造高温合金钢带包裹编织绳结构封气圈表面鼓包,且钢带接缝在封气圈长度方向沿圆周扭曲的问题。(The invention relates to a manufacturing device of a high-temperature alloy steel belt wrapped braided rope structure air sealing ring, which comprises the following components: the guide die, the cover plate and the lining plate; the guide die is provided with a first rectangular die groove, a conical transition groove and a second rectangular die groove; the cover plate covers the guide die, and a strip-shaped boss, a conical boss and an arc boss are arranged on the lower surface of the cover plate; the strip-shaped boss is positioned in the first rectangular die cavity, and the lower surface of the strip-shaped boss is provided with an arc through groove; the conical boss is positioned inside the left end of the conical transition groove, the left end of the arc boss is in butt joint with the right end of the conical boss, and the arc boss is positioned inside the conical transition groove and the second rectangular die groove; the lining plate is positioned at the right end of the guide die, a die core is arranged on the lining plate, and a through hole is formed in the center of the die core. The invention solves the problems that the surface of the air seal ring with a high-temperature alloy steel belt wrapped braided rope structure bulges and the seam of the steel belt is twisted along the circumference in the length direction of the air seal ring in the prior art.)
技术领域
本发明属于发动机封气圈制造技术领域，具体为一种高温合金钢带包裹编织绳结构封气圈的制造装置。
背景技术
高温合金钢带包裹编织绳结构封气圈，安装于发动机涡轮导向器的涡轮外环和导向器叶片之间，用于气体密封、防止高温燃气串到冷却气体通道。
发动机所用高温合金钢带包裹编织绳结构封气圈的制造，需用材质为GH3030的高温合金钢带包裹材质为6J20编织绳后，形成各种直径和长度的细长圆柱条，要求圆柱表面应光洁、无鼓包，圆柱条接缝应平直无扭曲。制造方法理论上可以用冷冲模冷压成型，但因发动机所用封气圈直径小、长度长(如规格为直径Φ2.4mm×长度378mm的封气圈)，若用冲模冷冲压加工，需设计圆弧半径为R1.2mm，长度大于378mm的凹模和凸模，模具加工难度很高，特别是凹模的凹槽细长且直线度公差要求很高，常规加工设备和刀具无法完成。另外还有一种在车床上采用普通拉模将钢带冷拉成型的方法，但因高温合金材质的钢带抗拉强度高(约为一般碳钢的2倍，奥氏体不锈钢的1.27倍)、冷作硬化严重、弯曲变形抗力大，该方法应用于高温合金材质钢带加工的封气圈，一次拉伸变形会因变形不彻底容易在钢带接缝处产生鼓包，多次拉伸因高温合金材质冷作硬化严重，原鼓包也不能完全消除，且该方法会造成钢带接缝在封气圈长度方向沿圆周扭曲，不符合发动机封气圈的质量要求，因此需要研究、设计一种适用于高温合金钢带包裹编织绳结构封气圈的制造装置解决该难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高温合金钢带包裹编织绳结构封气圈的制造装置，解决了现有技术中制造高温合金钢带包裹编织绳结构封气圈表面鼓包，且钢带接缝在封气圈长度方向沿圆周扭曲的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高温合金钢带包裹编织绳结构封气圈的制造装置，其特征在于，包括：
导向模10，所述导向模10上部沿长度方向开设通槽，所述通槽从左至右依次为第一矩形模槽11、锥形过渡槽13和第二矩形模槽12；其中，第一矩形模槽11的宽度与高温合金钢带宽度匹配，第二矩形模槽12与封气圈直径匹配，锥形过渡槽13用于过渡连接第一矩形模槽11和第二矩形模槽12；
盖板，所述盖板盖在导向模10上，所述盖板的下表面沿长度方向从左至右依次设有条形凸台21、锥形凸台31和圆弧凸台32；所述条形凸台21位于第一矩形模槽11内，条形凸台21的下表面还设有与编织绳外径相匹配的圆弧通槽22；所述锥形凸台31位于锥形过渡槽13的左端内部，锥形凸台31的下表面与所述圆弧通槽22的槽底齐平；所述圆弧凸台32的左端与锥形凸台31的右端对接，圆弧凸台32位于锥形过渡槽13和第二矩形模槽12内部；
衬板40，位于导向模10的右端；所述衬板40上设有模芯80，所述模芯80中心设有与封气圈外径相匹配的通孔。
进一步地，所述圆弧凸台32的左端设有坡口33，坡口33与锥形凸台31表面连接。
进一步地，所述圆弧通槽22的左端为喇叭形开口23。
进一步地，所述盖板分为第一盖板20和第二盖板30，所述条形凸台21位于第一盖板20上，所述锥形凸台31和圆弧凸台32位于第二盖板30上。
进一步地，所述模芯80中心的通孔为漏斗型通孔81，主要由圆锥形段、圆柱形段和圆锥形段组成，其中圆柱形段的内径与封气圈外径相匹配；或者，所述模芯80中心的通孔为喇叭形通孔，主要由圆锥形段和圆柱形段组成，其中圆柱形段的内径与封气圈外径相匹配。
进一步地，所述衬板40上设有圆形凹槽41，所述圆形凹槽41底部中心设有圆形通孔42，所述模芯80安装在圆形凹槽41内。
进一步地，还包括夹具体60，所述夹具体60正面设有矩形夹槽61，组装完成的导向模10、盖板及衬板40均位于矩形夹槽61内；所述夹具体60上至少设有两个螺纹孔62，每个螺纹孔62内均设有压紧螺栓70，压紧螺栓70穿过螺纹孔62分别顶压在盖板和衬板40上。
进一步地，所述夹具体60背面设有矩形背楞63。
进一步地，所述衬板40上表面设有限位板43，所述限位板43与夹具体60的右端面接触。
进一步地，所述导向模10下部与夹具体60下壁之间设有垫片50。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：本发明的制造装置设计了预弯曲结构，即在导向模上设计了锥形过渡槽和第二矩形模槽，使高温合金钢带坯料包裹编织绳坯料时均匀、缓慢通过锥形过渡槽发生形变，截面预弯曲为U形，再通过模芯变形为圆形，变形缓慢而均匀，解决了高温合金钢带变形急剧而产生的鼓包问题。同时高温合金钢带坯料和编织绳坯料滑动时受导向模和盖板的限制，首先呈平铺状态在导向模的第一矩形模槽底部滑动，然后进入至锥形过渡槽逐渐发生弯曲变形，接着进入第二矩形模槽后变形成U形截面，最后一直保持开口向上的方向进入模芯中，因限制了高温合金钢带坯料和编织绳坯料沿轴心线旋转的自由度，避免了高温合金钢带坯料包裹编织绳坯料进入模芯后形成圆形截面的瞬间，因开口方向不一致而造成接缝在封气圈长度方向沿圆周扭曲的问题，本发明的制造装置，具有结构精巧、操作简单、质量保证好的优点。本发明的制造装置，导向模、盖板由CrWMn材质制成，淬火后硬度高、耐磨损，与高温合金钢带坯料、编织绳坯料接触部位，表面抛光至粗糙度为Ra0.2μm，棱边均采用锥度或圆弧过渡，避免工作时损伤高温合金钢带坯料、编织绳坯料。
附图说明
图1为本发明的整体示意图。
图2为本发明的左视示意图。
图3为图2中的AA剖视示意图。
图4为夹具体的示意图。
图5为本发明的局部示意图。
图6为导向模的示意图。
图7为盖板的示意图。
图8为衬板的示意图。
图9为模芯的示意图。
图10为模芯的剖面示意图。
图中：
10-导向模、11-第一矩形模槽、12-第二矩形模槽、13-锥形过渡槽；
20-第一盖板、21-条形凸台，22-圆弧通槽、23-喇叭形开口；
30-第二盖板、31-锥形凸台，32-圆弧凸台、33-坡口；
40-衬板、41-圆形凹槽、42-圆形通孔、43-限位板；
50-垫片；
60-夹具体、61-矩形夹槽、62-螺纹孔、63-矩形背楞；
70-压紧螺栓；
80-模芯、81-漏斗型通孔。
具体实施方式
下面将结合具体实施例对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面以提供一种采用厚度为0.3mm、材质为GH3030的高温合金钢带，包裹材质为6J20、直径为Φ4.4mm的编织绳，制作成直径为Φ4.6mm长度为560mm的封气圈为例进行说明。
如图1、2、3、4、5、6、7、8、9和10所示，一种高温合金钢带包裹编织绳结构封气圈的制造装置，包括：
如图1、3、5、6所示的导向模10，所述导向模10上部沿长度方向开设通槽，所述通槽从左至右依次为第一矩形模槽11、锥形过渡槽13和第二矩形模槽12；其中，第一矩形模槽11的宽度与高温合金钢带宽度匹配，第二矩形模槽12与封气圈直径匹配，锥形过渡槽13用于过渡连接第一矩形模槽11和第二矩形模槽12。
所述导向模10由CrWMn钢材质制成，淬火处理，导向模10外观为169mm长×36mm宽×38.45mm高的长方体，上端中部开有8mm深的通槽，通槽左端为115mm长×13.9mm宽的第一矩形模槽11，中间为10°锥形过渡槽13，右端为6mm长×5.5mm宽的第二矩形模槽12。
如图1、3、5、7所示的盖板，所述盖板盖在导向模10上，所述盖板的下表面沿长度方向从左至右依次设有条形凸台21、锥形凸台31和圆弧凸台32；所述条形凸台21位于第一矩形模槽11内，条形凸台21的下表面还设有与编织绳外径相匹配的圆弧通槽22，所述圆弧通槽22的左端为喇叭形开口23。所述锥形凸台31位于锥形过渡槽13的左端内部，锥形凸台31的下表面与所述圆弧通槽22的槽底齐平；所述圆弧凸台32的左端与锥形凸台31的右端对接，圆弧凸台32位于锥形过渡槽13和第二矩形模槽12内部，所述圆弧凸台32的左端设有坡口33，坡口33与锥形凸台31表面连接。所述盖板分为第一盖板20和第二盖板30，所述条形凸台21位于第一盖板20上，所述锥形凸台31和圆弧凸台32位于第二盖板30上。
所述第一盖板20由CrWMn钢材质制成，淬火处理，第一盖板20由115mm长×34mm宽×7.5mm高的宽长方体和115mm长×13.7mm宽×7.5mm高的窄长方体上下组合而成，较窄的长方体(为条形凸台21)位于下端，安装时卡在导向模10的第一矩形模槽11内，起限制第一盖板20的位置不与导向模10发生偏斜的作用；条形凸台21底部开有R2.5mm的圆弧通槽22，工作时圆弧通槽22盖在编织绳坯料上，限制编织绳坯料只能在圆弧通槽22内滑动。
所述第二盖板30由CrWMn钢材质制成，淬火处理，主体呈54mm长×34mm宽×7.5mm高的长方体，长方体下端面有台阶，下端面台阶由深度为2.5的椎体台阶(锥形凸台31)和4.4mm宽(顶端为R2.2mm圆弧)×40mm长×3.5mm高的半圆柱体细长台阶(圆弧凸台32)组成，装配时第二盖板30的锥形凸台31卡在导向模10的锥形过渡槽13内，起限位第二盖板30的位置不与导向模10发生偏斜的作用；圆弧凸台32卡在导向模10的第二矩形模槽12内，压在已变形为U形截面的高温合金钢带坯料内部编织绳坯料的上端，限制U形截面的高温合金钢带坯料和包裹的编织绳坯料进入模芯80前，只能在U形高温合金钢带坯料内部沿水平方向向前滑动。
如图1、3、8、9、10所示的衬板40，所述衬板40上设有圆形凹槽41，所述圆形凹槽41底部中心设有圆形通孔42，模芯80安装在圆形凹槽41内。所述模芯80中心的通孔为漏斗型通孔81，主要由圆锥形段、圆柱形段和圆锥形段组成，其中圆柱形段的内径与封气圈外径相匹配；或者，所述模芯80中心的通孔为喇叭形通孔，主要由圆锥形段和圆柱形段组成，其中圆柱形段的内径与封气圈外径相匹配。所述衬板40位于导向模10的右端，所述衬板40上表面设有限位板43，所述限位板43与夹具体60的右端面接触。
所述衬板40由40Cr钢材质制成，淬火处理，外观主体呈25mm长×36mm宽×51mm高的长方体，上端有4mm长×36mm宽×9mm高的长方体凸台(限位板43)，限位板43限制衬板40左右移动(即导向模10方向或背离方向移动)的自由度；衬板40距底面高度35.7mm的对称中心处加工有水平方向的圆柱形台阶孔(包括圆形凹槽41和圆形通孔42)，圆形凹槽41长22mm直径为Φ16mm，圆形通孔42长3mm直径为Φ7mm。
所述模芯80由高硬度高耐磨的YG20硬质合金材质制成，外观为直径Φ16mm长14mm的圆柱体，外圆表面过盈配合安装在衬板40的圆形凹槽41内；模芯80内部分别加工有长度为4mm的60°锥孔、长度为5mm的20°锥孔、长度为3mm的直径Φ4.6mm的圆柱孔。
如图1、2、3、4所示的夹具体60，所述夹具体60正面设有矩形夹槽61，背面设有矩形背楞63，组装完成的导向模10、盖板及衬板40均位于矩形夹槽61内。所述夹具体60上设有四个螺纹孔62，每个螺纹孔62内均设有压紧螺栓70，压紧螺栓70穿过螺纹孔62分别顶压在盖板和衬板40上。所述导向模10下部与夹具体60下壁之间设有垫片50。
所述夹具体60由40Cr钢材质制成，淬火处理，外观由190mm长×56mm宽×95mm高的大长方体和190mm长×35mm宽×45mm高的小长方体(矩形背楞63)背靠背组成。矩形背楞63安装固定在车床刀架上，大长方体侧面开有190mm长×36mm宽×55mm高的矩形夹槽61，导向模10、第一盖板20、第二盖板30、衬板40、模芯80、垫片50均安装在夹具体60的矩形夹槽61中，大长方体上端有4个螺纹孔62，用于安装压紧螺栓70。
所述压紧螺栓70由40Cr钢材质制成，淬火处理，外观设计为阶梯轴，中间部位加工了规格M16×2长31mm的螺纹，小端部位为直径Φ12mm×7mm的圆柱体，大端部加工为长度22mm、对方17mm×17mm四方体结构，压紧螺栓70共有4件，分别安装在夹具体60上端的螺纹孔62内，起压紧第一盖板20、第二盖板30和衬板40的作用。
所述垫片50由45钢材质制成，淬火处理，外观呈169mm长×35mm高长方体薄板，厚度分别有0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、3mm共5个组别，起调节导向模10高度、保证编织绳坯料在导向模10内的轴心线和模芯80内孔的轴心线等高的作用。
其中，导向模10、第一盖板20和第二盖板30与高温合金钢带坯料及编织绳坯料接触部位，表面抛光至粗糙度为Ra0.2μm，棱边均采用锥度或圆弧过渡，避免工作时损伤高温合金钢带坯料、编织绳坯料。
工作时，
(1)首先将夹具体60的矩形背楞63安装固定在车床刀架上，矩形夹槽向外；模芯80过盈配合安装在衬板40的圆形凹槽41内。
(2)截取600mm长(含560mm封气圈长度+40mm的夹头长度)×13.8mm宽(封气圈截面直径Φ4.6mm)的高温合金钢带坯料和600mm长度的编织绳坯料，将高温合金钢带坯料一端包裹编织绳坯料，制作成直径Φ4.4mm(为便于安装，直径比所需封气圈直径或模芯圆柱孔直径小0.2mm左右)、长度为40mm左右的夹头。
(3)将制作好的半成品坯料(包含高温合金钢带坯料和编织绳坯料)平铺在导向模10的第一矩形模槽11底部，编织绳坯料放在高温合金钢带坯料的上端面中间部位，高温合金钢带坯料和编织绳坯料前端夹头通过导向模10的锥形过渡槽13、第二矩形模槽12、再穿过模芯80的漏斗型通孔81和圆形通孔42后，夹头前端端头用车床卡盘上夹紧。
(4)将衬板40安装在夹具体60的矩形夹槽61右端，并靠紧夹具体60的内壁，衬板40上部限位板43端面靠紧在夹具体60右侧端面。
(5)导向模10安装在矩形夹槽61内，并靠紧夹具体60的内壁；导向模10上分别盖上第一盖板20和第二盖板30，第一盖板20的条形凸台21和第二盖板30的锥形凸台31分别卡在的第一矩形模槽11和锥形过渡槽13内，注意将编织绳坯料放在条形凸台21的圆弧通槽22内。
(6)选择适当组别厚度的垫片50安装在导向模10下端面，使导向模10槽中的编织绳坯料轴心线(在水平方向)与模芯80的漏斗型通孔81的轴心线等高(调高用)。
(7)夹具体60上安装压紧螺栓70后，旋转左端的3个压紧螺栓70轻轻压住第一盖板20和第二盖板30的上端面，力度控制在高温合金钢带坯料和编织绳坯料受到拉力时能在槽内滑动为宜，最后旋转右端的1个压紧螺栓70，压紧衬板40。
(8)启动车床自动走刀装置反向走刀，使车床刀架带动高温合金钢带包裹编织绳结构封气圈的制造装置，对高温合金钢带坯料和编织绳坯料施加背离车床卡盘方向的拉力，使高温合金钢带坯料包裹编织绳坯料从导向模10的第一矩形模槽11逐渐通过锥形过渡槽13、第二矩形模槽12，这个过程中高温合金钢带坯料逐渐包裹编织绳坯料，变形成为U形截面；最后通过模芯80的漏斗型通孔81，获得与模芯80漏斗型通孔81直径Φ4.6mm尺寸一致的圆柱体长条，即所加工的高温合金钢带包裹编织绳结构封气圈。
原理及效果：
本发明的制造装置设计了预弯曲结构，即在导向模上设计了锥形过渡槽和第二矩形模槽，使高温合金钢带坯料包裹编织绳坯料时均匀、缓慢通过锥形过渡槽发生形变，截面预弯曲为U形，再通过模芯变形为圆形，变形缓慢而均匀，解决了高温合金钢带变形急剧而产生的鼓包问题。同时高温合金钢带坯料和编织绳坯料滑动时受导向模和盖板的限制，首先呈平铺状态在导向模的第一矩形模槽底部滑动，然后进入至锥形过渡槽逐渐发生弯曲变形，接着进入第二矩形模槽后变形成U形截面，最后一直保持开口向上的方向进入模芯中，因限制了高温合金钢带坯料和编织绳坯料沿轴心线旋转的自由度，避免了高温合金钢带坯料包裹编织绳坯料进入模芯后形成圆形截面的瞬间，因开口方向不一致而造成接缝在封气圈长度方向沿圆周扭曲的问题，本发明的制造装置，具有结构精巧、操作简单、质量保证好的优点。本发明的制造装置，导向模、盖板由CrWMn材质制成，淬火后硬度高、耐磨损，与高温合金钢带坯料、编织绳坯料接触部位，表面抛光至粗糙度为Ra0.2μm，棱边均采用锥度或圆弧过渡，避免工作时损伤高温合金钢带坯料、编织绳坯料。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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