本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)擴(kuò)壓器鑄造裝置，尤其是一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)擴(kuò)壓器整體鑄造模具

背景技術(shù)：

擴(kuò)壓器是航空發(fā)動(dòng)機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)重要組成零件之一，位于壓氣機(jī)和主燃燒室之間，用來將壓氣機(jī)葉輪出口的高速空氣的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ埽S后將具有壓力能的氣體輸送至主燃燒室增壓加熱到渦輪前允許溫度，以便進(jìn)入排氣裝置做功，壓力能的大小正是衡量發(fā)動(dòng)機(jī)性能的重要指標(biāo)之一。

目前世界先進(jìn)的環(huán)形擴(kuò)壓器，鑒于減輕重量及保證零件結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的雙重原因，多采用空心支板作為通道連接、同時(shí)在不影響強(qiáng)度的情況下盡可能的縮小零件壁厚，大幅度增加了零件制造難度。

由于擴(kuò)壓器外緣與內(nèi)緣之間通過空心支板連接形成一個(gè)封閉的通道特征，同時(shí)延伸角度不同的外部支板形成難以按正常角度出模的倒拔模特征，并且導(dǎo)致零件壁厚薄，因此精鑄模具設(shè)計(jì)和制造非常困難?，F(xiàn)有的鑄造工藝是將整個(gè)環(huán)形擴(kuò)壓器零件拆分成中間支板數(shù)量的分體蠟型組件獨(dú)立成型，再通過蠟型粘接工藝將分體蠟型組件組合成整體擴(kuò)壓器蠟型澆注成鑄件，這種鑄造工藝對(duì)模具制造來說相對(duì)簡(jiǎn)單。但由于壁厚薄及粘接操作誤差原因，易造成零件形狀及尺寸不符合要求，極易出現(xiàn)錯(cuò)型現(xiàn)象，零件合格率偏低，同時(shí)成型效率低。

而擴(kuò)壓器整體一次成型，主要存在以下幾個(gè)難點(diǎn)問題，目前還沒有相應(yīng)的模具能夠解決這些問題：保證零件通道的最終尺寸同時(shí)防止成型過程中的變形問題；保證零件內(nèi)環(huán)內(nèi)壁特征的形狀及最終尺寸同時(shí)防止成型過程中的變形問題；外環(huán)支板與外緣板形成的倒拔模特征難以成型難題，由于外環(huán)支板延伸方向與外緣板形成的角度小于90°，形成倒拔模現(xiàn)象；兼具環(huán)形結(jié)構(gòu)及薄壁特征零件在模具中的頂出難題，必須要做到將蠟件順利頂出，無變形、無損壞使模具操作順暢；多組拼接鑲塊及模具底板尺寸大造型復(fù)雜的問題，對(duì)模具的加工及鉗工裝配造成了極大的困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)擴(kuò)壓器整體鑄造裝置，能夠使擴(kuò)壓器鑄件一次環(huán)形整體成形，無需后續(xù)蠟型粘接，并且能夠在模具上解決蠟件倒拔及保證壁厚航空發(fā)動(dòng)機(jī)擴(kuò)壓器的形成。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

這種航空發(fā)動(dòng)機(jī)擴(kuò)壓器整體鑄造模具，包括底座和上蓋板，底座和上蓋板之間設(shè)置有一體成形擴(kuò)壓器的內(nèi)環(huán)形腔體結(jié)構(gòu)，內(nèi)環(huán)形腔體結(jié)構(gòu)的中心位置設(shè)置有圓臺(tái)形的抽芯，內(nèi)環(huán)形腔體結(jié)構(gòu)上設(shè)置有與內(nèi)環(huán)形腔體連通的注蠟嘴；內(nèi)環(huán)形腔體結(jié)構(gòu)的底部設(shè)置有頂出成形擴(kuò)壓器的頂出結(jié)構(gòu)。

更進(jìn)一步的，本發(fā)明的特點(diǎn)還在于：

其中內(nèi)環(huán)形腔體結(jié)構(gòu)由若干個(gè)腔體部件組成，腔體部件包括內(nèi)環(huán)形固定塊，內(nèi)環(huán)形固定塊底部設(shè)置有外環(huán)固定塊，內(nèi)環(huán)形固定塊的外圍設(shè)置有活塊。

其中內(nèi)環(huán)形固定塊的頂部設(shè)置有葉身活動(dòng)塊組。

其中底座的中部設(shè)置為底板，底板上設(shè)置有內(nèi)環(huán)形腔體結(jié)構(gòu)，內(nèi)環(huán)形腔體結(jié)構(gòu)的外側(cè)設(shè)置有外圓型塊。

其中外圓型塊與腔體部件匹配，且外圓型塊滑動(dòng)設(shè)置在底座上。

其中抽芯通過小活塊限位固定。

其中頂出結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在底座內(nèi)的偏心頂出塊，偏心頂出塊上設(shè)置有頂出板和頂出塊。

其中偏心頂出塊與設(shè)置在底座外側(cè)的把手連接。

其中底座與內(nèi)環(huán)形腔體之間設(shè)置有通氣結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的有益效果是：該鑄造模具的將擴(kuò)壓器分為環(huán)體部分和中心部分，在環(huán)體成形部分上設(shè)置的注蠟嘴能夠使擴(kuò)壓器的蠟?zāi)Ｒ淮握w成形，并且無需分別注蠟粘接，有效提高了零件的鑄造精度和生產(chǎn)效率，同時(shí)圓臺(tái)形的抽芯倒置在內(nèi)環(huán)形腔體的中心位置，解決了到拔模問題，并且頂出結(jié)構(gòu)能夠在擴(kuò)壓器成形之后，將擴(kuò)壓器順利頂出，解決了擴(kuò)壓器在取出過程中產(chǎn)生的變形、損傷等問題，抽芯能夠加強(qiáng)防變形作用，避免了在開模過程中對(duì)擴(kuò)壓器薄壁部分的變形。

更進(jìn)一步的，腔體部件環(huán)形組合而成內(nèi)環(huán)形腔體結(jié)構(gòu)，使其組合更加靈活；且內(nèi)環(huán)形固定塊、外環(huán)固定塊和活塊將環(huán)體部分分成外環(huán)、內(nèi)環(huán)和主體三部分，更進(jìn)一步的使擴(kuò)壓器的成形更加精確，合格率更高。

更進(jìn)一步的，外圓型塊滑動(dòng)設(shè)置在底座上，能夠方便外圓型塊的安裝與拆卸，并且外圓型塊和葉身活動(dòng)組用于固定和限位內(nèi)環(huán)形腔體部分。

更進(jìn)一步的，通氣結(jié)構(gòu)保證在擴(kuò)壓器成形過程中的排氣，有效保證了擴(kuò)壓器的尺寸精度和生產(chǎn)效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中內(nèi)環(huán)形腔體結(jié)構(gòu)的剖視圖；

圖3為本發(fā)明中隨型活動(dòng)塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中頂出結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖5為本發(fā)明中底部結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖6為本發(fā)明中底部結(jié)構(gòu)的剖視圖；

圖7為本發(fā)明內(nèi)部結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖8為本發(fā)明中內(nèi)腔成形活塊的示意圖；

圖9為本發(fā)明中葉型活塊組的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明中外圓型塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本發(fā)明中抽芯的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖12為本發(fā)明中外圓型塊和底板的連接示意圖。

其中：1為底座；2為底板；3為外圓型塊；4為抽塊；5為抽芯；6為擴(kuò)壓器；7為活塊；8為葉身活塊組；9為隨型活塊組；10為內(nèi)環(huán)固定塊；11為外環(huán)固定塊；12為復(fù)位塊；13為偏心頂出塊；14為把手；15為上蓋板；16為鎖緊塊；17為頂出板；18為頂出塊；19為注蠟嘴；20為小活塊。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

本發(fā)明提供了一種航空發(fā)動(dòng)機(jī)擴(kuò)壓器整體鑄造模具，如圖1-6所示，包括底座1，底座1與上蓋板15之間設(shè)置有內(nèi)環(huán)形腔體結(jié)構(gòu)，內(nèi)環(huán)形腔體結(jié)構(gòu)與注蠟嘴19連通，注蠟嘴19用于向內(nèi)環(huán)形腔體結(jié)構(gòu)內(nèi)部的環(huán)形內(nèi)腔進(jìn)行注蠟；內(nèi)環(huán)腔體結(jié)構(gòu)由若干個(gè)腔體部件組成，腔體部件包括內(nèi)環(huán)固定塊10，內(nèi)環(huán)固定塊10的底部設(shè)置有用于固定其位置的外環(huán)固定塊11，內(nèi)環(huán)固定塊10的外側(cè)設(shè)置有活塊7，內(nèi)環(huán)固定塊10的頂部設(shè)置有葉身活塊組8；如圖3所示，其中外環(huán)固定塊11與內(nèi)環(huán)固定塊10之間還設(shè)置有隨型活動(dòng)塊；如圖4、6所示，底座1的內(nèi)部還設(shè)置有偏心頂出塊13，偏心頂出塊13還與設(shè)置在底座1外側(cè)的把手14連接，把手14控制偏心頂出塊13的頂出工作；偏心頂出塊13上設(shè)置有頂出板17，如圖5所示，頂出板17上設(shè)置有頂出塊18，頂出板17的中心位置設(shè)置有復(fù)位快12，復(fù)位塊12、內(nèi)環(huán)固定塊10和外環(huán)固定塊11用于進(jìn)行擴(kuò)壓器的合模。

如圖7-9所示，外環(huán)固定塊11設(shè)置在底板2上，外環(huán)固定塊11為設(shè)置在內(nèi)環(huán)固定塊外圈底部的固定結(jié)構(gòu)，活塊7圍城圓形結(jié)構(gòu)，設(shè)置在抽芯5的外圍，葉身活動(dòng)組8設(shè)置在活塊7的外圍，且活塊7和葉身活動(dòng)組8均設(shè)置在內(nèi)環(huán)形腔體結(jié)構(gòu)的內(nèi)環(huán)中。

如圖12所示，內(nèi)環(huán)形腔體結(jié)構(gòu)的圍還設(shè)置有若干個(gè)外圓型塊3，外圓型塊3與底板2上的滑動(dòng)軌道連接，且外緣型塊3能夠在底板2上滑動(dòng)抽出/安裝，外圓型塊3用于固定和限位內(nèi)環(huán)形腔體結(jié)構(gòu)；如圖10所示，外圓型塊3的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與內(nèi)環(huán)形腔體結(jié)構(gòu)的外圈匹配。

如圖11所示，抽芯5為圓臺(tái)形結(jié)構(gòu)，且上大下小安裝在內(nèi)環(huán)形腔體結(jié)構(gòu)的中心位置，如圖2所示，抽芯5上還設(shè)置有小活塊20，小活塊20用于固定限位抽芯5，小活塊20抽出后，即可將限位抽芯5拿出。

其中內(nèi)環(huán)固定塊10上還設(shè)置有若干與頂出塊18連通的通氣孔，通氣孔用于保證排氣順暢。

本發(fā)明的安裝組合過程是：在水平的底板2上自下而上一次安裝偏心頂出塊13、頂出板17、內(nèi)環(huán)固定塊10、外環(huán)固定塊11、隨型活塊組9、活塊7、葉身活塊組8和外圓型塊3；其中葉身活塊組8形成狹小倒拔模帶葉片內(nèi)腔、通過抽芯5、活塊7、隨型活塊組9、內(nèi)環(huán)固定塊10共同組成的兩口小中間大環(huán)形內(nèi)腔。

具體的，如圖4所示，確立了擴(kuò)壓器6在模具中的擺放位置，按照內(nèi)腔“上小下大”拔模方向擺放；為了避免通道連接支板限制及防止通道變形，通道特征需要在整體出模前設(shè)計(jì)為活動(dòng)型塊組被提前取出成型，此時(shí)“上小下大”的狀態(tài)為活動(dòng)型塊組的拆分設(shè)計(jì)造成很大難度；將通道特征通過連接支板劃分為6個(gè)關(guān)聯(lián)腔體，設(shè)計(jì)過程中必須充分考慮“口小腔大”及支板封閉空間成型難點(diǎn)，因此將每個(gè)腔體內(nèi)的成型型塊拆分為6塊活動(dòng)型塊組，每塊單獨(dú)的活動(dòng)型塊必須具有一定拔模斜度，同時(shí)通道支板成型活動(dòng)型塊必須可以在通道中間活動(dòng)型塊拔出后形成的空間內(nèi)平行移動(dòng)，以此通過先平移后拔出的運(yùn)動(dòng)軌跡避免干涉成型通道支板，所以支板成型活動(dòng)型塊必須具有兩個(gè)方向的拔模斜度，最終通過三維軟件模擬及拆分，按特定切割刀路將通道成型型塊拆分為通道支板成型活動(dòng)型塊及通道中間成型活動(dòng)型塊兩大類共計(jì)36塊活動(dòng)型塊，以此保證封閉通道正常出型。同時(shí)在裝配過程中通過制作多個(gè)與緣板壁厚相同的輔助定位圓柱銷支撐在通道成型活動(dòng)型塊組與外緣成型塊及內(nèi)緣成型活塊組之間，以此作為保證緣板壁厚的裝配輔助基準(zhǔn)，保證最終蠟?zāi)１诤?，這樣創(chuàng)新的設(shè)計(jì)及裝配方法解決了封閉通道成型及壁厚保證問題，進(jìn)一步保證了模具的成型質(zhì)量。

如圖5所示，將內(nèi)環(huán)成型型塊拆分為陶芯定位內(nèi)環(huán)成型活動(dòng)型塊和無陶芯內(nèi)環(huán)成型活動(dòng)型塊兩大類共計(jì)12塊活動(dòng)型塊，通過先按向心及向上45°方向逐個(gè)取出無陶芯內(nèi)環(huán)成型活動(dòng)型塊，為陶芯定位滑塊的平移及陶芯定位內(nèi)環(huán)成型活動(dòng)型塊的取出提供操作空間，再按先滑動(dòng)陶芯定位滑塊使陶芯脫離再逐個(gè)取出陶芯定位內(nèi)環(huán)成型活動(dòng)型塊的方法成型內(nèi)環(huán)封閉型腔。同時(shí)鉗工裝配過程中通過制作臺(tái)階形定位環(huán)形夾具將內(nèi)環(huán)成型活動(dòng)型塊組與外緣成型塊關(guān)聯(lián)在一起作為輔助定位裝配基準(zhǔn)，以此保證內(nèi)環(huán)型腔與整體外緣的同心要求。這樣創(chuàng)新的設(shè)計(jì)及裝配方法解決了內(nèi)環(huán)型腔成型及同軸度保證問題。

如圖6所示，將圓環(huán)成型塊三等分拆分，形成三件成型型塊作為隨蠟?zāi)Ｒ黄鸨豁敵鰴C(jī)構(gòu)頂出的隨型活動(dòng)型塊組，在蠟?zāi)Ｈ〕龊笤賹⑷顒?dòng)型塊逐個(gè)取出，以此成型倒拔模特征。這種設(shè)計(jì)方法的實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)是活動(dòng)型塊組需用輕質(zhì)材料加工，否則會(huì)由于自身重量將蠟型損傷或變形，但輕質(zhì)材料加工型差，不耐磨，同時(shí)在注蠟過程中有被蠟液沖擊活動(dòng)移位的風(fēng)險(xiǎn)；通過將磁體鑲塊均布鑲?cè)肴p質(zhì)材料的隨型活動(dòng)型塊中，利用磁鐵與鋼制外環(huán)定位塊的吸力有效的避免了隨型活動(dòng)型塊被蠟液沖擊移位的現(xiàn)象。

如圖7所示，由于擴(kuò)壓器6兼具環(huán)形結(jié)構(gòu)及薄壁特征，人工操作取出過程中由于力度及方向不易控制的原因，易造成蠟?zāi)Ｔ谌〕鲞^程中的變形及損壞，最終造成零件超差及報(bào)廢。頂出結(jié)構(gòu)利用偏心頂出塊13的轉(zhuǎn)動(dòng)頂壓頂出板17，均布安裝在頂出板17上的蠟?zāi)ｍ敵鰤K同時(shí)平穩(wěn)的將整體蠟型頂出出模，以此避免人工操作取出工序，提高蠟型質(zhì)量。

本發(fā)明的具體實(shí)施例及工作原理是：首先在底座1上安裝偏心頂出塊13，然后將頂出板17和頂出塊18以及復(fù)位塊12和內(nèi)環(huán)固定塊10、外環(huán)固定塊11進(jìn)行合模，此時(shí)頂出塊18的端部將分別和內(nèi)環(huán)固定塊10上表面以及外環(huán)固定塊的下表面平齊，然后和底板2合模，然后在外環(huán)固定塊11上面裝配隨型活動(dòng)組9，通過底板2上的導(dǎo)向槽將外圓型塊3依次安裝到位，在此期間將抽塊4裝配到外圓型塊3上，依次安裝葉身活塊組8以及活塊7，利用小把手14將部分活塊7安裝到位，最后將抽芯5放入模具中央，鎖緊后上蓋板15注入蠟進(jìn)行擴(kuò)壓器6的成型，成型后，依次去下抽芯5，然后再通過小把手14將部分活塊7抽離擴(kuò)壓器6表面，然后依次取下活塊7和葉身活動(dòng)組8，將外圓型塊3沿著底板2的導(dǎo)向槽抽離，利用偏心頂出塊13的作用，通過頂出板17和頂出塊將擴(kuò)壓器6頂出，取下一體的擴(kuò)壓器6，完成一次成型。

擴(kuò)壓器零件在外圓型塊3和活塊7等形成的墻體中能夠一次成型，本模具提供了能夠使擴(kuò)壓器蠟件一次成型、無需后續(xù)粘接工藝的精密鑄造模具，并能在模具上解決蠟件出模后的變形難題，用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)以及燃?xì)廨啓C(jī)擴(kuò)壓器的精鑄模具，對(duì)擴(kuò)壓器鑄件制造精度起著關(guān)鍵作用。

本模具就是針對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)以及燃?xì)廨啓C(jī)擴(kuò)壓器而研制的精密鑄造模具，采用立式模具結(jié)構(gòu)，將模具的成型方式由原來的拆分粘接成型改為整體一次成型，這樣即起到了避免擴(kuò)壓器6局部厚大特征蠟型收縮形象整體蠟型及尺寸，又簡(jiǎn)化了模具設(shè)計(jì)制造及蠟?zāi)盒筒僮麟y度，又避免了擴(kuò)壓器6主體部分需后期粘接二次加工誤差，大幅度提高了生產(chǎn)效率。本次模具創(chuàng)新采用了通道活塊組拆分技術(shù)、合理分布模具抽芯5位置、偏心轉(zhuǎn)動(dòng)頂出方案及磁體鑲塊應(yīng)用于隨型活塊方法的實(shí)施均代表了本行業(yè)精鑄模具設(shè)計(jì)的最高水平。在模具的加工中創(chuàng)新的使用數(shù)控車、五軸高速加工中心及精密線切割結(jié)合技術(shù)完成了通道36塊活動(dòng)型塊組及內(nèi)環(huán)12塊活動(dòng)型塊組的整體加工，此技術(shù)的掌握極大提高了環(huán)形組合類精密零件的加工質(zhì)量，有效提高了擴(kuò)壓器鑄件生產(chǎn)的生產(chǎn)效率及合格率，并克服了一系列難題。

本發(fā)明將某機(jī)擴(kuò)壓器零件分成主體、外環(huán)、內(nèi)環(huán)及陶瓷型芯四部分進(jìn)行蠟?zāi)３尚?，后期粘接鑄造。以此使封閉的喉道形成開口結(jié)構(gòu)，再通過喉道型塊的設(shè)計(jì)方案使蠟?zāi)３鲂停贿@樣即起到了避免零件局部厚大特征蠟型收縮影響整體蠟型形狀及尺寸，又簡(jiǎn)化了模具設(shè)計(jì)制造及蠟?zāi)盒筒僮麟y度，又減少了零件主體部分需后期粘接組合的工序，大幅度的提高了生產(chǎn)效率。為今后的新機(jī)科研奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，使航空發(fā)動(dòng)機(jī)中的中小型環(huán)形精密鑄造零件的制造技術(shù)有了提高，為我國研制新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)在精鑄模具的設(shè)計(jì)制造方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，給以后類似環(huán)形整體零件精鑄模具設(shè)計(jì)制造提供了技術(shù)依據(jù)。