一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法

《一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》是安徽應流航源動力科技有限公司於2018年11月20日申請的專利，該專利申請號：2018114142843，專利公布號：CN109351912A，專利公布日：2019年2月19日，發明人是：汪興芳、杜應流、施長坤、葛丙明、朱曉飛。

《一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》公開一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法，包括蠟模上模具、蠟模下模具、陶瓷型芯，所述蠟模上模、蠟模下模具之間形成蠟模腔室，所述陶瓷型芯安裝在蠟模腔室內，所述蠟模上模具包括有注蠟口、四個寬度定位孔、兩個長度定位孔、兩個第一高度定位孔；所述蠟模下模具上設定有四個第二高度定位孔；所述其中一個長度定位孔、其中兩個處於蠟模腔室同一面的寬度定位孔、四個第二高度定位孔的一側均設定有鎖緊螺栓。《一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》在航空、航天發動機空心渦輪葉片鑄件上廣泛使用，效果顯著。

2021年8月16日，《一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》獲得安徽省第八屆專利獎優秀獎。

（概述圖為《一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》的摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法
• 公布號：CN109351912A
• 公布日：2019年2月19日
• 申請號：2018114142843
• 申請日：2018年11月20日
• 申請人：安徽應流航源動力科技有限公司
• 地址：安徽省六安市霍山縣衡山鎮淠河西路96號
• 發明人：汪興芳、杜應流、施長坤、葛丙明、朱曉飛
• Int.Cl.：22C7/02(2006.01)I、B22C9/10(2006.01)I、B22C9/24(2006.01)I
• 專利代理機構：北京輕創智慧財產權代理有限公司
• 代理人：沈尚林
• 類別：發明專利

專利背景

隨著航空、航天發動機推重比增加，渦輪前進口溫度以平均每年增加30℃—50℃的速度不斷提高，這使得發動機熱端部件承受的溫度和載荷也不斷增加，對葉片等熱端部件工作溫度和性能提出了更高的要求。採用熔模精密鑄造的方法可以生產出空心渦輪葉片，套用氣冷技術來提高葉片工作溫度，使得葉片可以在高溫合金熔點上溫度工作。但空心渦輪葉片的內腔形狀複雜且空間狹小（局部在1毫米以下），熔模鑄造工藝中無法用金屬模具分型，必須在葉片蠟模中預埋陶瓷型芯（以下簡稱“陶芯”）。在澆注成鑄件以後，去除陶芯形成空腔。為保證葉片的壁厚（以及其他尺寸要求，陶芯在蠟模模具中需進行定位，傳統的陶芯定位方法是根據壁厚尺寸採用塑膠或蠟料芯撐，用膠水粘在陶芯表面，放在金屬模具型腔中固定。但無論是塑膠或蠟料芯撐，均需提前根據不同壁厚尺寸製造金屬模具，注塑或注蠟形成。這樣芯撐的製造成本很高（包括芯撐模具和注塑、注蠟成本）；且葉片鑄件在澆注後凝固過程中，因各部分結構不同，收縮會不一致，可能部分尺寸會超差。因此，經過一輪試驗後，根據實際鑄件尺寸檢測結果，需調整陶芯在蠟模模具中的位置。而塑膠或蠟料芯撐尺寸為一次性加工到位，若需進行尺寸調整，需修改模具重新製造，這樣不僅成本高且效率低下。

發明內容

專利目的

《一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》提供一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法，能夠有效的解決上述背景中存在的技術問題。

技術方案

《一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》包括蠟模上模具、蠟模下模具、陶瓷型芯，所述蠟模上模具、蠟模下模具之間形成蠟模腔室，所述陶瓷型芯安裝在蠟模腔室內，所述蠟模上模具包括有注蠟口、四個寬度定位孔、兩個長度定位孔、兩個第一高度定位孔，所述四個寬度定位孔均勻設定在蠟模腔室左右兩面的兩側，所述兩個長度定位孔分別設定在蠟模腔室前後兩面的兩側，所述兩個第一高度定位孔均設定在蠟模腔室上面的一側；所述注蠟口設定在蠟模腔室左面的一側並貫穿蠟模腔室；所述四個寬度定位孔、兩個長度定位孔、兩個第一高度定位孔內均安裝有一端端面帶有內六角的螺栓結構，所述每個螺栓另一端的端面貫穿蠟模腔室並與陶瓷型芯接觸；所述蠟模下模具上設定有四個第二高度定位孔，所述四個第二高度定位孔均勻設定在蠟模腔室下面的一側；所述四個第二高度定位孔均包括相互垂直設定的上部分、下部分；所述其中一個長度定位孔、其中兩個處於蠟模腔室同一面的寬度定位孔、四個第二高度定位孔的一側均設定有鎖緊螺栓；所述其中一個鎖緊螺栓一端的端面垂直貫穿其中一個長度定位孔，所述另兩個鎖緊螺栓分別對應垂直貫穿其中兩個處於蠟模腔室同一面的寬度定位孔，所述剩下的四個鎖緊螺栓分別對應垂直貫穿四個第二高度定位孔。

優選的，所述每個螺栓另一端的端面均設定為半球面形狀。優選的，所述每個圓柱的上端的端面均設定為半球面形狀。優選的，所述每個圓錐型螺栓另一端的端面均設定有內六角螺母。優選的，所述每個上部分內均設定有圓柱，所述圓柱上套設有伸縮彈簧，所述圓柱下方固定有推柱，所述推柱下端面設定為斜面，所述每個下部分內均設定有圓錐型螺栓，所述圓錐型螺栓一端的錐面與推柱下端面相互切合，所述每個圓柱的上端的端面均貫穿蠟模腔室並與陶瓷型芯接觸。另一方面，《一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》還包括以下定位步驟：

步驟一：首先打開蠟模上模具，將其中一個長度定位孔、其中兩個處於蠟模腔室同一面的寬度定位孔內的螺栓旋轉至理論要求尺寸，將四個第二高度定位孔內的圓錐型螺栓旋轉至理論要求尺寸；

步驟二：對步驟一中的其中一個長度定位孔、其中兩個處於蠟模腔室同一面的寬度定位孔、四個第二高度定位孔內的圓錐型螺栓的各自所對應的鎖緊螺栓進行固定，不再移動；

步驟三：放置陶瓷型芯，再擰動並控制另一個長度定位孔、另外兩個處於蠟模腔室同一面的寬度定位孔的螺栓，分別將陶瓷型芯的長度和寬度方向固定；再合上蠟模上模具， 擰動兩個第一高度定位孔內的螺栓，用以固定陶瓷型芯高度方向。後從注蠟口中注蠟，即可得到一個完整的含有陶瓷型芯的蠟模；

步驟四：在需要調節陶瓷型芯的尺寸要求時，擰動另一個長度定位孔、另外兩個處於蠟模腔室同一面的寬度定位孔、兩個第一高度定位孔內的螺栓，從而對陶瓷型芯進行調節。

改善效果

《一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》通過採用新型的調節陶瓷型芯在模具中進行定位，能夠實現陶芯在蠟模中長、寬、高三個方向的尺寸調整，能非常有效的控制航空航天、航天發動機空心渦輪葉片鑄件的尺寸，不僅提高了渦輪空心葉片鑄件的尺寸精度和產品的合格率，而且大大加快了產品的研發周期。

附圖說明

圖1：《一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》結構俯視圖。

圖2：《一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》結構剖視圖。

圖3：《一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》第二高度定位孔內部結構示意圖。

圖中：1、蠟模上模具，2、蠟模下模具，3、陶瓷型芯，4、蠟模腔室，5、鎖緊螺栓，11、注蠟口，12、寬度定位孔，13、長度定位孔，14、第一高度定位孔，15、螺栓，21、第二高度定位孔， 22、上部分，23、下部分，24、圓柱，25、伸縮彈簧，26、推柱，27、圓錐型螺栓。

技術領域

《一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》涉及熔模精密鑄造技術領域，具體是一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法。

權利要求

1.《一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》包括蠟模上模具、蠟模下模具、陶瓷型芯，所述蠟模上模具、蠟模下模具之間形成蠟模腔室，所述陶瓷型芯安裝在蠟模腔室內，其特徵在於：所述蠟模上模具包括有注蠟口、四個寬度定位孔、兩個長度定位孔、兩個第一高度定位孔，所述四個寬度定位孔均勻設定在蠟模腔室左右兩面的兩側，所述兩個長度定位孔分別設定在蠟模腔室前後兩面的兩側，所述兩個第一高度定位孔均設定在蠟模腔室上面的一側；所述注蠟口設定在蠟模腔室左面的一側並貫穿蠟模腔室；所述四個寬度定位孔、兩個長度定位孔、兩個第一高度定位孔內均安裝有一端端面帶有內六角的螺栓結構，所述每個螺栓另一端的端面貫穿蠟模腔室並與陶瓷型芯接觸；所述蠟模下模具上設定有四個第二高度定位孔，所述四個第二高度定位孔均勻設定在蠟模腔室下面的一側；所述四個第二高度定位孔均包括相互垂直設定的上部分、下部分；所述其中一個長度定位孔、其中兩個處於蠟模腔室同一面的寬度定位孔、四個第二高度定位孔的一側均設定有鎖緊螺栓；所述其中一個鎖緊螺栓一端的端面垂直貫穿其中一個長度定位孔，所述另兩個鎖緊螺栓分別對應垂直貫穿其中兩個處於蠟模腔室同一面的寬度定位孔，所述剩下的四個鎖緊螺栓分別對應垂直貫穿四個第二高度定位孔；所述每個上部分內均設定有圓柱，所述圓柱上套設有伸縮彈簧，所述圓柱下方固定有推柱，所述推柱下端面設定為斜面，所述每個下部分內均設定有圓錐型螺栓，所述圓錐型螺栓一端的錐面與推柱下端面相互切合，所述每個圓柱的上端的端面均貫穿蠟模腔室並與陶瓷型芯接觸；所述每個圓柱的上端的端面均設定為半球面形狀； 所述每個圓錐型螺栓另一端的端面均設定有內六角螺母。

2.根據權利要求1所述的一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具，其特徵在於：所述每個螺栓另一端的端面均設定為半球面形狀。

3.根據權利要求1所述的調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具的定位方法，其特徵在於：還包括以下定位步驟：步驟一：首先打開蠟模上模具，將其中一個長度定位孔、其中兩個處於蠟模腔室同一面的寬度定位孔內的螺栓旋轉至理論要求尺寸，將四個第二高度定位孔內的圓錐型螺栓旋轉至理論要求尺寸；步驟二：對步驟一中的其中一個長度定位孔、其中兩個處於蠟模腔室同一面的寬度定位孔、四個第二高度定位孔內的圓錐型螺栓的各自所對應的鎖緊螺栓進行固定，不再移動；步驟三：放置陶瓷型芯，再擰動並控制另一個長度定位孔、另外兩個處於蠟模腔室同一面的寬度定位孔的螺栓，分別將陶瓷型芯的長度和寬度方向固定；再合上蠟模上模具，擰動兩個第一高度定位孔內的螺栓，用以固定陶瓷型芯高度方向，後從注蠟口中注蠟，即可得到一個完整的含有陶瓷型芯的蠟模；步驟四：在需要調節陶瓷型芯的尺寸要求時，擰動另一個長度定位孔、另外兩個處於蠟模腔室同一面的寬度定位孔、兩個第一高度定位孔內的螺栓，從而對陶瓷型芯進行調節。

實施方式

如圖1—圖3所示，《一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》提供一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法，包括蠟模上模具1、蠟模下模具2、陶瓷型芯3，所述蠟模上模具1、蠟模下模具2之間形成蠟模腔室4，所述陶瓷型芯3安裝在蠟模腔室4內。蠟模上模具1包括有注蠟口11、四個寬度定位孔12、兩個長度定位孔13、兩個第一高度定位孔14，四個寬度定位孔12均勻設定在蠟模腔室4左右兩面的兩側，兩個長度定位孔13分別設定在蠟模腔室4前後兩面的兩側，兩個第一高度定位孔14均設定在蠟模腔室4上面的一側。注蠟口11設定在蠟模腔室4左面的一側並貫穿蠟模腔室4。四個寬度定位孔12、兩個長度定位孔13、兩個第一高度定位孔14均安裝有一端端面帶有內六角的螺栓15，每個螺栓15另一端的端面均設定為半球面形狀，每個螺栓15另一端的端面貫穿蠟模腔室4並與陶瓷型芯3接觸，通過螺栓15從而進行與陶瓷型芯3接觸從而達到改變陶瓷型芯3的尺寸。

蠟模下模具2上設定有四個第二高度定位孔21，四個第二高度定位孔21均勻設定在蠟模腔室4下面的一側；四個第二高度定位孔21均包括相互垂直設定的上部分22、下部分23，每個上部分22內均設定有圓柱24，每個圓柱24的上端的端面均設定為半球面形狀，圓柱24上套設有伸縮彈簧25，圓柱24下方固定有推柱26，推柱26下端面設定為斜面，每個下部分23內均設定有圓錐型螺栓27，圓錐型螺栓27一端的錐面與推柱26下端面相互切合，每個圓柱24的上端的端面均貫穿蠟模腔室4並與陶瓷型芯3接觸，又因每個圓錐型螺栓27另一端的端面均設定有內六角螺母，因此當對內六角螺母進行旋轉時，在圓錐型螺栓27一端的錐面與推柱26下端面相互切合的情況下，能推動圓柱24向上運動，圓柱24上端的端面能與陶瓷型芯3接觸。

由於其中一個長度定位孔13、其中兩個處於蠟模腔室4同一面的寬度定位孔12、四個第二高度定位孔21的一側均設定有鎖緊螺栓5，其中一個鎖緊螺栓5一端的端面垂直貫穿其中一個長度定位孔13，所述另兩個鎖緊螺栓5分別對應垂直貫穿其中兩個處於蠟模腔室同一面的寬度定位孔12，剩下的四個鎖緊螺栓5分別對應垂直貫穿四個第二高度定位孔21。另一方面此裝置還具有如下定位步驟：步驟一：首先打開蠟模上模具1，將其中一個長度定位孔13、其中兩個處於蠟模腔室4同一面的寬度定位孔12內的螺栓15旋轉至理論要求尺寸，將四個第二高度定位孔21內的圓錐型螺栓27旋轉至理論要求尺寸；步驟二：對步驟一中的其中一個長度定位孔13、其中兩個處於蠟模腔室4同一面的寬度定位孔12、四個第二高度定位孔21內的圓錐型螺栓27的各自所對應的鎖緊螺栓5進行固定，不再移動；步驟三：放置陶瓷型芯3，再擰動並控制另一個長度定位孔13、另外兩個處於蠟模腔室4同一面的寬度定位孔12的螺栓15，分別將陶瓷型芯3的長度和寬度方向固定；再合上蠟模上模具1，擰動兩個第一高度定位孔14內的螺栓15，用以固定陶瓷型芯3高度方向。後從注蠟口14中注蠟，即可得到一個完整的含有陶瓷型芯3的蠟模；步驟四：在需要調節陶瓷型芯3的尺寸要求時，擰動另一個長度定位孔13、另外兩個處於蠟模腔室4同一面的寬度定位孔12、兩個第一高度定位孔14內的螺栓15，從而對陶瓷型芯3進行調節。

榮譽表彰

2021年8月16日，《一種用於調節發動機葉片陶瓷型芯定位模具及定位方法》獲得安徽省第八屆專利獎優秀獎。