[发明专利]一种可保障大型水轮机铸造叶片尺寸精度的模具制造新工艺方法

说明书

本发明涉及一种可保障大型水轮机铸造叶片尺寸精度的模具制造新工艺方法，尤其是涉及一种可保障大型水轮机铸造叶片尺寸精度的模具制造新工艺方法，其特征是：它包括如下步骤：选材、制作模具工艺方案设计、建立制作模具的三维模型、模具毛坯的制作、加工模具、模具检测；本发明工艺方法独特、解决了扭曲表面叶片铸造模具制作效率低及传统手工方法制作此类铸造模具所无法达到设计尺寸精度的问题。通过新材料、新方法在模具制作过程中的研究应用，解决模具本身的变形问题、保证叶片类模具的尺寸精度。

技术领域

本发明涉及一种可保障大型水轮机铸造叶片尺寸精度的模具制造新工艺方法，尤其是涉及一种可保障大型水轮机铸造叶片尺寸精度的模具制造新工艺方法。

背景技术

大型(≥400MW)水轮机叶片铸造模具，完全属于三维空间模型的实物制作。模具沿周无任何可供测量的基准点或基准面，且由于叶片本身的结构设计，模具制作过程及模具在使用过程中，非常容易变形，影响尺寸精度。依靠传统模具制作工艺、方法及材料，制作成本高，质量难于保证。本专利申请的这种类型的模具制作工艺方法，在国内尚处于空白。目前，国内的叶片铸模具的主要制作方式，仍然依靠手工方式来实现。这类方式存在以下缺陷：外观过度不光滑，壁厚尺寸不容易保证，易存在模具缺量或者局部壁厚过大，制作效率极低等缺陷，对大型铸锻件国产化进程造成极大的制约。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种工艺方法独特、制作效率高及设计精度满足铸件标准的叶片类铸造模具、通过新材料、新方法在模具制作过程中的研究应用，解决模具本身的变形问题、保证叶片类模具的尺寸精度的一种可保障大型水轮机铸造叶片尺寸精度的模具制造新工艺方法。

本发明通过如下方法实现：

一种可保障大型水轮机铸造叶片尺寸精度的模具制造新工艺方法，其特征是：它包括如下步骤：

a.选材：模具采用含水率低的木材、模具表面覆盖一层固化后可切削加工的环保型新型环氧树脂；

b.制作模具工艺方案设计：成形的木料交错搭接制作模具骨架和模具工作表面基底，在模具表面基底粘附树脂层，固化后，通过大型数控加工中心设备，加工形成模具的工作表面；

c.建立制作模具的三维模型：按照叶片铸件的铸造工艺标准文件，采用UG软件建立模具的三维模型，为模具骨架和后序加工制作模具，选定两个基准辅助平面及双向的扭面上设置若干个矩阵排列的辅助加工测量定位点点的小凸台面；

d.模具毛坯的制作：根据UG三维模型，纵横各建立X个等距交叉网格矩阵截面，在这2X个网格界面上，100％释放、制作随形支撑样板，在此网格上面，用多层木方料，纵横交错叠加搭接、粘钉，制作随形的模具骨架，在随形的模具骨架外围的顶面，用标准厚度的宽立板料，随形错位圈、粘、钉，制作与叶片本体表面轮廓完全吻合的模具工作表面底基；

e.加工模具：根据UG三维模型，通过计算机编程，形成标准的模具加工程序，先用五坐标加工CNC设备，将模具毛坯工作表面，加工掉一层厚度均匀的木料，然后在加工后的模具表面，覆盖一层新型环氧树脂材料，环氧树脂完全固化后，用五坐标加工CNC设备，对表面覆层进行了CNC加工，最终形成模具工作表面；

f.模具检测：对模具表面划分网格矩阵，形成一定数量的检测点，然后针对相应的检测点，用激光跟踪仪，依靠步骤c中所明确建立的基准平面与基准凸台进行拟合，检测形成空间点阵，与UG三维模型进行比对，确定模具尺寸偏差，按照偏差修理、校正模具，保证模具的尺寸、形状精度；

所述环氧树脂层的厚度为2-15mm；

所述环氧树脂内加入了815B固化剂，加入的固化剂的重量含量为40-90％。

本发明有如下效果：