[发明专利]一种航改燃气轮机涡轮导向叶片模具收缩率的设计方法

说明书

本发明公开了一种航改燃气轮机涡轮导向叶片模具收缩率的设计方法，属于燃气轮机生产设计工艺领域，其技术方案要点是包括拆分个体部件、制定定位基准、创建虚拟叶身、进行部件缩放、部件移动、绘制气流通道面、计算差异值、合并模型等步骤，本发明的优点在于能有效的保证产品尺寸精度，缩短模具周期，使得涡轮导向叶片精密铸造技术提升。

技术领域

本发明涉及燃气轮机生产设计工艺领域，特别涉及一种航改燃气轮机涡轮导向叶片模具收缩率的设计方法。

背景技术

燃气轮机具有功率大、效率高、运行稳定的优点，被广泛运用于发电、船舶、管线动力等领域，随着航改型燃气轮机技术的愈发成熟，其发展会迈入快车道。导向叶片作为燃气轮机关键部件之一，需要满足其高尺寸精度以及高质量的要求。在叶片的制造过程中分为模锻与铸造两种形式，模锻是将金属材料加热到一定温度进行挤压成型，铸造是将金属加热到液体，浇铸成型，其成型方式都是模具成型。模具的尺寸精度直接影响到产品的质量与尺寸，所以在制造过程首先需要设计与制造出尺寸精度高的模具。在铸造过程中，浇注后叶片的尺寸变形大，高温的液态合金注入模壳后，随着温度的降低会产生收缩变形，同时还会产生弯曲变形，所以在模具设计当中要进行对收缩变形的补偿。

某型航改燃气轮机涡轮导向叶片采用精密铸造，其叶身扭度大、叶身较薄、缘板要求高、所以对于铸造模具的设计要求增加，若是采取传统的收缩率进行单一收缩，吼道面与流道面的公差将难以控制，所以在设计模具的时候需要考虑叶片各个方向的收缩率。涡轮叶片的外形复杂，如若只通过一次位移补偿的方法，很难达到精度要求，产品也很难保证尺寸精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种航改燃气轮机涡轮导向叶片模具收缩率的设计方法，其优点在于能有效的保证产品尺寸精度，缩短模具周期，使得涡轮导向叶片精密铸造技术提升。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种航改燃气轮机涡轮导向叶片模具收缩率的设计方法，包括以下步骤：S1:先将导向叶片的两个叶身、下缘板、上缘板拆分为单个体；S2:分别找出两个叶身的中心轴线，其交点为发动机回转中心，并画出其中心轴线，并建立坐标系；S3:三条中心轴线分别与上缘板、下缘板相交，在取两个相交点间的中点，共9点，依据每条中心轴线的3点上创建定位球；S4：将下缘板与上缘板进行缩放；S5：创建虚拟叶身，根据扭转角度将其他叶身旋转到中心轴上，并进行缩放气道，三个定位球同比例缩放；S6：将叶身移动至下缘板处，移动距离为轴线与缘板交点的距离，定位球中心移动至放大后定位球的中心；S7：与S6相同方法，将上缘板移动至叶身处；S8：修正上下缘板的气流通道面；S9：上缘板和下缘板的收缩率需要引入两个方向标准，一是XYZ方向、二是厚度方向，使得上下缘板有两个方向标准上的收缩率以达到要求，之后计算差异值；S10：在叶身上计算过收缩率之后，需要以虚拟叶身为准，将下缘板和上缘板放回正确位置上；S11：将两个叶身、下缘板、上缘板装配在一起，在上下缘板和叶片转接出导入转接角R角；S12：合并模型，并检查收缩率。

进一步的，在步骤S3中，定位球的直径为10mm。

进一步的，在步骤S4中，下缘板与上缘板的收缩率为2.1％。

进一步的，在步骤S5中，气道收缩率为1.6％。

进一步的，在步骤S11中，转接角R角计算2.1％的收缩率。

进一步的，在步骤S1中，删除叶身圆角。

进一步的，在步骤S8中，取经过收缩后的上缘板模型与YZ平面的交线，交线以引擎中心旋转造面，获得正确的上缘板气流通道面。

进一步的，在步骤S9中，差异值：零件尺寸*(1+收缩率)与零件尺寸*(1+厚度收缩率)之差的绝对值。

综上所述，本发明具有以下有益效果：