[发明专利]一种薄壁叶片的数控渐进无模成形方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造薄壁叶片的方法，具体是一种薄壁叶片的数控渐进无模成形方法。

背景技术

叶片是机械制造业中最典型的零件之一，在航空、汽车、船舶等领域都有广泛的使用。因此，提高叶片的设计和制造水平是一项至关重要的基础工作。叶片多属于复杂零件，种类繁多，而且大部分叶片型面由几何精度要求较高的自由曲面组成。目前，叶片精加工和半精加工主要有电解加工、精密锻造和数控加工等方法。通用电气公司的诺布特·安东尼·布龙斯和约翰·斯图尔特·雷诺斯等提出了一种电解加工叶片的装备(专利号：88101230)，采用电解加工的方法精密制造叶片；徐好义等提出一种大型汽轮机钛合金长叶片的精锻装置(专利号：89107858.4)，在模锻锤上实现了对大型汽轮机钛合金长叶片的整体精锻；李开玉提出采用数控铣削的方法制造汽轮机叶片，提高了产品的精度和质量(专利号：200410081331.9)。然而，风扇叶片这类薄板叶片由于板厚较薄，一般不能采用上述方法而多采用传统的板材冲压成形方法进行生产。但是冲压成形方法需要开发专用的模具，因此一般生产周期较长、成本也较高，不适合小批量叶片的成形。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种缩短零件生产周期、降低生产成本、不需开发专用模具的薄壁叶片的数控渐进无模成形方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种薄壁叶片的数控渐进无模成形方法，该方法包括以下步骤：

1)处理器通过以下步骤生成薄壁叶片的工具运动轨迹：

a、采用三维CAD建模构建薄壁叶片的数字化模型；

b、进行成形工艺分析，在数字化模型中添加工艺补充面，形成薄壁叶片的最终模型；

c、根据最终模型设计薄壁叶片的支撑垫块；

d、对最终模型进行成形路径规划，生成薄壁叶片的工具运动轨迹，并设定工艺参数；

2)对处理器中设计的支撑垫块进行机械加工；

3)将支撑垫板以及板料装夹到渐进成形机床工作台的夹具上，并在板料表面涂抹一层润滑油；

4)渐进成形机床根据处理器生成的工具运动轨迹和工艺参数控制成形工具对板料进行渐进成形，将板料加工成薄壁叶片；

5)成形完毕，取下薄壁叶片。

所述的成形工艺分析是根据薄壁叶片的具体形状特征设计曲面连续的工艺补充面。

所述的工艺补充面包括辅助成形面和装夹面。

所述的支撑垫块的上表面形状与薄壁叶片的上轮廓面或下轮廓面形状一致。

与现有技术相比，本发明将板材渐进成形这一柔性成形方法应用于风扇叶片的生产。通过使用本发明所述渐进成形方法生产风扇叶片，不需要开发专用的模具，不需要专门的压力机，大大缩短了风扇叶片这类多品种、小批量薄板零件的生产周期、降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中风扇叶片的数字化模型示意图；

图3为实施例中板料渐进成形开始阶段的示意图；

图4为实施例中板料渐进成形结束阶段的示意图。

图中：1、风扇叶片型面；2、辅助成形面；3、装夹面；4、支撑垫块；5、板料；6、夹具；7、成形工具。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1所示，以风扇叶片这种薄壁叶片为例对本发明提出的方法进行具体说明，本实施例方法具体包括以下步骤：

1)处理器通过以下步骤生成风扇叶片的工具运动轨迹：

a、采用三维CAD建模构建风扇叶片的数字化模型1；

b、进行成形工艺分析，根据风扇叶片的具体形状特征设计曲面连续的工艺补充面，并在数字化模型中添加工艺补充面，形成风扇叶片的最终模型，所述的工艺补充面包括辅助成形面2和装夹面3，如图2所示；

c、根据最终模型设计风扇叶片的支撑垫块，所述的支撑垫块的上表面形状与风扇叶片的上轮廓面或下轮廓面形状一致；

d、对最终模型进行成形路径规划，生成风扇叶片的工具运动轨迹，并设定工艺参数；

2)对处理器中设计的支撑垫块进行机械加工；

3)将支撑垫板4以及板料5装夹到渐进成形机床工作台的夹具6上，并在板料5表面涂抹一层润滑油；