一种用于航空发动机钛合金精锻叶片化铣的装置
阅读说明：本技术 一种用于航空发动机钛合金精锻叶片化铣的装置 (Device for chemical milling of titanium alloy precision-forged blade of aircraft engine ) 是由 蒋为豪 陆彦良 陈琳 吴永斌 胡吉云 谢凌云 周菊 郭文文 王卓 马哓东 于 2021-11-16 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于航空发动机钛合金精锻叶片化铣的装置,该装置主要由机架、电机、齿轮传动机构、滚筒组成,其中滚筒又由支撑筒、固定板、旋转支撑轴、盖板、卡紧螺栓、卡紧板和零件箱侧板等组成,盖板和零件箱侧板形成了零件箱,零件箱上开有通孔,零件箱连接在正多棱柱状支撑筒的侧面,相邻零件箱之间形成化铣液搅拌槽,零件箱中通过纵向隔板和横向隔板划分为多个摆放叶片的单元格,每个单元格中存放一块叶片。本发明可充分搅拌化铣液,化铣液可通过零件箱上分布通孔充分流通于零件箱内外,使化学反应所产生的热量得到快速扩散,叶片表面化铣液成分贫化也能得到及时补充,可减小实际化铣速度与理论速度间的差异,提高化铣精度和质量。(The invention discloses a device for chemically milling titanium alloy precision forged blades of an aircraft engine, which mainly comprises a rack, a motor, a gear transmission mechanism and a roller, wherein the roller comprises a supporting cylinder, a fixing plate, a rotating supporting shaft, a cover plate, a clamping bolt, a clamping plate, a part box side plate and the like, the cover plate and the part box side plate form a part box, the part box is provided with a through hole, the part box is connected to the side surface of the regular polygonal supporting cylinder, a chemical milling liquid stirring groove is formed between adjacent part boxes, the part box is divided into a plurality of unit cells for placing the blades through longitudinal partition plates and transverse partition plates, and one blade is stored in each unit cell. The invention can fully stir the chemical milling liquid, the chemical milling liquid can fully flow inside and outside the part box through the through holes distributed on the part box, so that the heat generated by chemical reaction can be quickly diffused, the depletion of the chemical milling liquid on the surface of the blade can be timely supplemented, the difference between the actual chemical milling speed and the theoretical speed can be reduced, and the chemical milling precision and quality can be improved.)
技术领域
本发明属于航空发动机精锻叶片化铣技术领域，特别是一种用于航空发动机钛合金精锻叶片化铣的装置。
背景技术
钛合金叶片精锻是一种近净成形技术，其叶身和缘板内侧面只需通过锻造再辅以少量化铣即可达到设计尺寸，相比传统模锻大大提高了材料利用率，降低了机械加工成本，提高了生产效率。
目前，欧美等发达国家的航空发动机中已大量使用精锻叶片，而国内叶片精锻技术起步较晚，仍面临诸多技术难题。由于精锻叶片化铣后叶身尺寸几乎无余量，所以对化铣精度的要求高，且需要避免叶片化铣过程中的碰划伤。
然而当前的化铣工艺中，叶片置于滚筒中，相互堆积，化铣过程造成叶片互相剐蹭产生表面划痕。另外，由于叶片相互堆积以及化铣液搅拌不充分，使得化学反应所产生的热量无法快速扩散，反应导致的叶片表面化铣液成分贫化也得不到及时补充，使得化铣速度与理论速度有较大差异，从而导致化铣精度不够。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明旨在提供一种用于航空发动机钛合金精锻叶片化铣的装置，该装置可避免化铣过程中叶片之间的碰划伤，提高整个化铣槽内化铣液浓度和温度的均匀性，从而保证叶片表面质量，提高叶片的化铣精度。
为实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：
一种用于航空发动机钛合金精锻叶片化铣的装置，包括滚筒，所述滚筒包含，
支撑筒，所述支撑筒为正多棱柱；
固定板，两块所述固定板分别连接在支撑筒轴线方向的两个端面处；
旋转支撑轴，所述旋转支撑轴与支撑筒的轴线重合，且旋转支撑轴与支撑筒轴线方向的两个端面以及两块固定板相连接；
零件箱，所述零件箱连接在支撑筒的侧面，零件箱内设置有多个用于存放钛合金精锻叶片的单元格，单元格的空间形状使得钛合金精锻叶片呈竖直状态摆放，每个单元格中只放置1块钛合金精锻叶片，零件箱的表面开有通孔，所述通孔连通单元格内空间和单元格外的化铣液；
化铣液搅拌槽，两个相邻的零件箱之间形成了一个不包含钛合金精锻叶片的空间，该空间用于填充和搅拌化铣液。
作为一种选择，所述零件箱包括盖板、卡紧螺栓、卡紧板、零件箱侧板、横向隔板和纵向隔板，其中，
所述盖板、零件箱侧板与固定板、支撑筒的侧面组合形成了一个闭合空间，零件箱侧板上开有通槽；
所述卡紧板通过卡紧螺栓连接在盖板上方，且卡紧板的两端分别置于不同零件箱侧板的通槽中；
所述纵向隔板和横向隔板拼接在一起将盖板、零件箱侧板、固定板、支撑筒的侧面组合形成的闭合空间划分为多个单元格。
作为一种选择，所述盖板、零件箱侧板、固定板、横向隔板和纵向隔板为PPR板，且PPR板上开有通孔。
作为一种选择，所述盖板、零件箱侧板、横向隔板和纵向隔板通过热熔焊接方式连接。
作为一种选择，所述单元格的高度大于钛合金精锻叶片的总高度2mm～5mm。
作为一种选择，两块所述固定板中至少有一块外周向表面加工有齿。
作为一种选择，用于航空发动机钛合金精锻叶片化铣的装置还包括，
机架，所述滚筒通过旋转支撑轴连接在机架；
电机，所述电机连接在机架上；
齿轮传动机构，所述齿轮传动机构的输入端与电机相连，输出端与滚筒相连。
作为一种选择，所述机架包括，
承力板，两块所述承力板间隔布置；
支撑梁，多根所述支撑梁的两端分别连接在两块承力板上。
作为一种选择，所述承力板和支撑梁的表面覆盖有PPR材料层。
作为另一种选择，所述承力板为PPR板(一整块的PPR板)，所述支撑梁为实心金属棒，金属棒的表面覆盖有PPR材料层。
与现有技术相比，本发明提供了一种可提高精锻叶片化铣精度以及表面质量的装置，该装置具备以下特点：
(1)零件箱中的每个单元格最多只放一块叶片，而组成零件箱的PPR板硬度远低于钛合金，因此可避免叶片的碰划伤，保证叶片表面质量。
(2)滚筒转动过程中，滚筒圆周零件箱之间形成的化铣液搅拌槽可充分搅拌化铣液，且化铣液可通过零件箱上分布的圆形小通孔充分流通于零件箱内外，使化学反应所产生的热量得到快速扩散，反应导致的叶片表面化铣液成分贫化也能得到及时补充，可减小实际化铣速度与理论速度间的差异，提高化铣精度。
(3)另外，叶片在零件箱内独特的放置方式可降低叶片盆背的化铣速度差异，从而进一步提高化铣精度。
附图说明
图1为本发明方法具体实施例中化铣装置的整体外观示意图；
图2为本发明方法具体实施例中化铣装置的机架部分示意图；
图3为本发明方法具体实施例中化铣装置的滚筒部分外观形状示意图；
图4为本发明方法具体实施例中零件箱装满叶片的滚筒横截面示意图；
图5为打圆形通孔后的单个零件箱示意图；
图6为装入叶片的零件箱局部示意图；
图中，1.机架、2.电机、3.齿轮传动机构、4.滚筒、41.盖板、42.卡紧螺栓、43.卡紧板、44.零件箱侧板、45.旋转支撑轴、46.固定板、47.支撑筒、11.支撑梁、12.承力板。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。
本发明用于航空发动机钛合金精锻叶片化铣的装置主要包括机架1、电机2、齿轮传动机构3和滚筒4这四部分。整个化铣装置主要由不同厚度的无规共聚聚丙烯(PPR)板组成，PPR板之间通过热熔焊接方式连接。PPR具有轻质高强、耐腐蚀等特点,由于硬度远低于钛合金，因此不会对叶片表面造成划伤。
其中，机架1起承载和固定其他部件的作用，电机2通过齿轮传动机构3带动滚筒4转动；滚筒4由横截面为正六棱柱形状的支撑筒47及其周向表面上的六个相同零件箱组成。
支撑筒47两端由两个圆形固定板46固定,其中一端的圆形固定板46加工成大齿轮，齿轮传动机构3的中间齿轮固定于机架1上并与大齿轮和电机2上的小齿轮啮合，共同组成齿轮传动机构3。滚筒4上的零件箱主要由盖板41、卡紧螺栓42、卡紧板43和零件箱侧板44组成，箱内通过横向隔板和纵向隔板分隔为多个单元格，单元格高度比叶片总高略高(一般为2mm～5mm)，单元格比叶片外形略大，保证滚筒旋转过程中叶片在零件箱中有较为稳定的相对位置。组成零件箱的所有PPR板板面都均匀分布着圆形小通孔(一般不小于)，滚筒4转动过程中，零件箱内、外的化铣液可通过小通孔充分交换。两个零件箱侧板44上部开有四个对称的条形通孔，卡紧板43可绕卡紧螺栓42旋入条形通孔中，从而把盖板41压紧并将叶片封于单元格内。六个叶片零件箱等角度间隔分布于支撑筒47圆周方向，单个零件箱沿滚筒4轴向分布，为立方体状，相邻的两个零件箱之间形成一个V形凹槽，滚筒4圆周表面总共均匀分布6个V形槽，滚筒4转动时，这6个V形槽侧面可以很好的搅拌化铣液。
下面结合图1～图6对本发明的化铣装置进行详细描述：
如图1所示，本实施例中的叶片化铣装置由机架1、电机2、齿轮传动机构3和滚筒4这四部分组成。整个装置主要由不同厚度的无规共聚聚丙烯(PPR)板组成，PPR板之间通过热熔焊接方式连接。其中机架1起承载和固定其他部件的作用，电机2通过齿轮传动机构3带动滚筒4转动。
机架1部分如图2所示，其结构主要由9根支撑梁11连接两块承力板12组成。为提高支撑梁11的承载能力，支撑梁11内部可为钢管结构，外层由PPR材料包裹，两块承力板12均为PPR材料，板面相应位置开有圆形通孔，以便安装齿轮及滚筒4。
滚筒4外观形状如图3所示，其内部是横截面为正六边形状的支撑筒47，支撑筒47周向的六个面上安装了六个相同的零件箱。零件箱主要由盖板41、卡紧螺栓42、卡紧板43、和零件箱侧板44组成。两个圆形固定板46固定于支撑筒47两端,可加固支撑筒47和零件箱结构，其中一端的圆形固定板46加工成大齿轮，电机转动时即可通过齿轮传动机构带动滚筒沿旋转支撑轴45旋转。
图4中画出了滚筒4圆周方向六个零件箱装满叶片时的横截面示意图，其形状类似涡轮。相邻两个零件箱的侧板形成一个V形槽，共6个V形槽，化铣过程中，滚筒4旋转带动V形槽充分搅拌槽液。零件箱内的单元格高度比叶片总高略高(一般为2mm～5mm)，单元格比叶片外形略大，保证滚筒4转动过程中叶片在零件箱中有较为稳定的相对位置。
单个零件箱的外观形状如图5所示，组成零件箱的所有PPR板板面都均匀分布着圆形小通孔(一般不小于)，化铣液可畅通于零件箱内外。两个零件箱侧板44上部开有四个对称的条形通孔，卡紧板43可绕卡紧螺栓42旋入条形通孔中，从而将盖板41压紧。
图6是装入叶片后的零件箱局部示意图，这样的放置方法可使化铣液更好的流过叶片盆背。
采用本发明的化铣装置化铣叶片的过程如下：
如图3、4所示，首先将卡紧螺栓42依次拧松，将卡紧板43旋离条形通孔，即可取下盖板41。将叶片放入零件箱内的单元格，每个单元格最多放置一个叶片，放置方式如图4和图6所示，再以相反的过程将盖板41锁紧封住零件箱。启动化铣线设备将化铣装置运行至化铣槽上方，再下行至化铣槽内，使化铣液完全没过滚筒4，启动电机2即可使滚筒4转动起来。直至化铣时间结束，将滚筒4上行离开化铣槽，再经过热水槽清洗后即可取出叶片，完成化铣工序。
本发明的用于航空发动机钛合金精锻叶片化铣的装置提高了整个化铣槽内化铣液浓度和温度的均匀性，主要原因在于：
第一，滚筒4圆周上有6个V形槽，化铣过程中滚筒4会持续转动，搅拌化铣液，从而加速化铣液中溶质的扩散和均匀化，也加速了叶片表面由于化学反应产生的热量向四周扩散，促进了槽液温度均匀化；
第二，叶片是均匀分布于滚筒4周向上的，而且每个单元格隔板都分布大量通孔，滚筒4转动时，可以带动叶片做圆周运动，运动过程中，化铣液相对叶片反向冲刷叶身，也加速了溶质和热量的扩散，促进了两者的均匀化。
第三，传统的化铣方法是将所有叶片堆放于滚筒中，滚筒内部是一个很大的单腔体结构，滚筒即使转动起来，所有叶片也会受重力作用而相互堆挤于滚筒底部，这样一来，溶质的补给和热量的扩散就不够充分了。本发明使用零件箱将叶片都分隔开，解决了叶片堆积的问题。
如图4和6所示，本发明中叶片在零件箱内采用了独特的放置方式，即将叶片竖直放置于单元格中，且使叶片前缘与后缘尽可能处于同一滚筒4横截面上，如此一来，滚筒4转动时，叶片的盆背面与其运动方向的夹角较小，化铣液流过叶盆和叶背的速度相近，有利于叶盆和叶背的化铣速度相近。当滚筒转动时，本发明的叶片放置方式下槽液冲刷叶盆叶背的速度差异较小，从而尽可能缩小了盆背的化铣速度差异。前述原理类似于飞机在空中飞行时，机翼的上、下表面是尽可能与飞行方向平行的，这样气流冲刷上下面的速度差异是最小的，如果上、下表面与飞行方向的夹角增加，会导致气流冲刷某一面的速度增加，而另一面的冲刷速度减小，差异就增加了。
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