[发明专利]一种钛合金空心叶片变截面高温扭转预成形装置及方法

权利要求书

1.一种钛合金空心叶片变截面高温扭转预成形装置，其特征在于，包括：热成形机床、榫头夹持夹具、扭转夹具及变形限制模具；

热成形机床的上、下工作平台均由加热层、耐热陶瓷层及水冷层组成，加热层内布置电加热棒进行加热，水冷层布置有冷却水通道通水冷却；上工作台由上加热层、上耐热陶瓷层及上水冷层组成，上水冷层与上液压缸连接，上液压缸固定在热成形机床支座的顶部；下工作台由下加热层、下耐热陶瓷层及下水冷层组成，下水冷层固定于下工作台立柱上，下工作台底部安装有下液压缸、下升降台及下顶杆，热成形机床四周安装的隔热层与上、下加热层形成封闭加热空间；四周的隔热层与开闭气缸连接，通过开闭气缸实现隔热层的开闭；左隔热层、右隔热层、左开闭气缸、右开闭气缸分别固定在热成形机床支座立柱上，前隔热层及前开闭气缸分别固定在前升降横梁上，前升降横梁与前升降气缸连接，后隔热层及后开闭气缸分别固定在后升降横梁上，后升降横梁与后升降气缸连接；前、后升降气缸均固定在热成形机床支座立柱上，带动前、后升降横梁及前、后开闭气缸上下运动，从而实现前、后隔热层的升降；

榫头夹持夹具用于夹持叶片毛坯的榫头，固定于热成形机床内，包含上榫头夹具和下榫头夹具，上榫头夹具与上支撑框架连接，下榫头夹具与下支撑框架连接，上、下支撑框架分别固定在热成形机床的上、下加热层上；

扭转夹具用于夹持叶片的叶身，扭转夹具的旋转轴与热成形机床的上、下工作平台的台面平行，旋转轴的输入端与热成形机床外设置的扭转步进电机连接，扭转夹具的夹持端置于热成形机床内，通过控制器控制扭转夹具扭转角速度及扭转角度，叶片在扭转夹具带动下实现在扭转夹具截面内的扭转；

变形限制模具安装在变形限制模具固定板上，变形限制模具固定板通过下顶杆与下升降台连接，下升降台与下液压缸连接，通过下液压缸带动下升降平台，进而通过下顶杆带动变形限制模具固定板与变形限制模具上下移动，抑制或修复叶片扭转过程产生的过变形。

2.根据权利要求1所述的钛合金空心叶片变截面高温扭转预成形装置，其特征在于，所述热成形机床的右隔热层上开设有矩形孔，用于安装带有圆孔的波纹板，扭转夹具穿过该波纹板，沿波纹板长度方向移动。

3.根据权利要求1所述的钛合金空心叶片变截面高温扭转预成形装置，其特征在于，所述扭转步进电机固定在二维水平工作台上，二维水平工作台固定在二维水平工作台支座上，通过二维水平工作台移动实现扭转步进电机及扭转夹具的平面移动，进而对叶片毛坯进行变截面、变扭转中心扭转。

4.根据权利要求1所述的钛合金空心叶片变截面高温扭转预成形装置，其特征在于，所述上工作平台包含：上加热层、上耐热陶瓷层及上水冷层，上加热层通过螺栓与上耐热陶瓷层连接，上耐热陶瓷层通过螺栓与上水冷层连接，上水冷层通过螺栓与上液压缸连接。

5.根据权利要求1所述的钛合金空心叶片变截面高温扭转预成形装置，其特征在于，所述下工作平台包含：下加热层、下耐热陶瓷层及下水冷层，下加热层通过螺栓与下耐热陶瓷层连接，下耐热陶瓷层通过螺栓与下水冷层连接，下水冷层通过螺栓与下工作台立柱连接。

6.一种钛合金空心叶片变截面高温扭转预成形方法，基于上述权利要求1-5中任意一项的装置，其特征在于，步骤如下：

1）设计叶片的扭转中心及扭转角度；

2）设计变形限制模具；

3）将叶片毛坯安装在扭转夹具上；

4）对叶片毛坯进行加热；

5）对叶片毛坯进行扭转；

6）冷却：上水冷层、下水冷层及水冷环中通冷却水直至热成形机床内温度降至100℃以下；

7）取出扭转后的叶片。