[发明专利]一种风扇叶片的高温渐进扭转成形装置及方法

说明书

本发明公开了一种风扇叶片的高温渐进扭转成形装置及方法，涉及金属扭转加工设备领域。所述成形装置包括机床、上扭转组件、下扭转组件以及底部扭转组件；所述机床中包含有加热机构，且机床中部开设有用于成形叶片的空腔；所述扭转组件均可以独立运动。本发明还提供利用该装置的成形方法，通过独立控制各扭转组件的运动，使叶片渐进扭转成形，实现预变形和最终成形同时进行，有效改善叶片质量的同时缩短精整过程的时间，从而提高成形效率，降低生产成本。

技术领域

本发明涉及金属扭转加工设备领域。

背景技术

为了最大化的将风能转化为动能，风扇叶片的叶身往往需要扭转一定的角度。目前常见的叶片扭转成形工艺是通过固定叶片榫头，使用扭转夹具夹持叶尖进行扭转变形。扭转成形后的叶片只具备初步的过渡外形，一般还需要采用模压成形的方式对叶片进行进一步外形精整。这种工艺流程生产效率较低，而且需要合理设计模具型腔尺寸，成本较高。

目前现有技术中的成形设备有很多，具有代表性的如下所述：

于2015年9月9日公告的一份名为“一种空心叶片推弯成形工艺”、申请号为“201310508213.0”的中国发明专利中提出了一种风扇叶片推弯成形工艺及模具，其依据成品风扇叶片成形曲面设计出带有两边开口模腔通道的模具，通过夹持叶片榫头将叶片从模腔通道一端推入模腔中，使叶片在模具型腔内表面的作用下受迫弯曲，发生扭转变形。该推弯成形工艺能够将平板风扇叶片坯料成形出复杂的扭转形态，使其具备所需的扭转角。但是对于扭转角较大的叶片，推弯过程中模具对叶片的阻力较大，可能造成未进入模具型腔的叶身部分发生压缩失稳变形，同时容易导致叶片与模具型腔接触时造成模具内表面的磨损，进而影响成形后续叶片的精度控制，极大限制了成形叶片的数量。

于2019年1月11日公告的一份名为“一种基于应力松弛的等截面空心风扇叶片小角度扭转方法”、申请号为“201710852930.3”的中国发明专利中公开了一种基于应力松弛的风扇叶片小角度扭转方法，即在室温下通过扭转装置将叶片扭转至最终成形角度，随后将装夹好的叶片和装夹扭转装置一同放入加热装置中进行应力松弛，待冷却后拆除装夹装置得到最终零件。该方法能够有效减少回弹，提高成形效率，但室温下扭转变形时产生的塑性损伤以及高温应力松弛时造成的晶粒长大也对最终零件质量带来了不容忽视的影响。

于2017年1月18日公告的一份名为“空心叶片多截面同步扭转成形方法”、申请号为“201510122613 .7”的中国发明专利中以及于2015年7月29日公告的一份名为“扭转组件及空心叶片多截面同步扭转成形装置”、申请号为“201520157870.X”的中国实用新型专利中提出了一种风扇叶片多截面同步扭转成形的方法和装置，能够实现对叶片叶身不同截面扭转变形的精确控制。但对于叶身较长的叶片，该方法需要较多的扭转组件来提供扭转成形，增大工装成本。

发明内容

本发明针对以上问题，提出了一种可以实现预变形和最终成形同时进行，有效改善叶片质量，缩短精整过程的时间，从而提高成形效率，并降低生产成本的风扇叶片的高温渐进扭转成形装置及方法。

本发明的技术方案为：所述高温渐进扭转成形装置包括机床18、上扭转组件、下扭转组件以及底部扭转组件；所述机床18中布置有加热机构，所述加热机构可以由电阻丝、感应线圈或加热棒等满足加热温度及加热空间的装置构成；所述机床18的中部开设有用于成形叶片1的空腔，所述空腔中固定连接有至少一处竖直设置的滑轨17，所述机床18的底部设有与其连为一体的底座16；

所述底部扭转组件包括依次固定相连接的活动夹头13、定位装置14以及下伺服电机15，所述下伺服电机15固定连接在底座16的中心处，通过下伺服电机15驱动活动夹头13转动；

所述下扭转组件包括下扭转夹具8以及直线驱动机构，所述下扭转夹具8位于活动夹头13的上方、且与滑轨17滑动连接，所述直线驱动机构连接所述下扭转夹具8，通过直线驱动机构驱动下扭转夹具8沿滑轨17做直线升降运动；