一种精铸整体动力涡轮叶轮的动平衡不合格挽救方法

摘要

一种精铸整体动力涡轮叶轮的动平衡不合格挽救方法，其包括如下步骤，步骤A，进行单个零件动平衡检测，计算在幅板两侧偏心量；步骤B，在车床上对第二外圆面一侧的轮轴的第二顶尖孔进行修正；步骤C，对第一外圆面一侧的轮轴的第一顶尖孔进行修正；步骤D，对动力涡轮叶轮进行偏心磨；步骤E，对步骤D加工后的所述动力涡轮叶轮进行单个零件动平衡；步骤F，在将步骤E中完成单个零件动平衡的所述动力涡轮叶轮组合成所述动力涡轮转子组合之后，进行组件动平衡，完成对所述动力涡轮叶轮的动平衡不合格挽救。本发明所提供的一种精铸整体动力涡轮叶轮的动平衡不合格挽救方法，通过偏心车工序纠偏，大大改善了毛坯偏差对动平衡的影响。

说明书

技术领域

本发明涉及机械领域，特别涉及一种精铸整体动力涡轮叶轮的动平衡不 合格挽救方法。

背景技术

图1为一种动力涡轮叶轮的剖视结构示意图，图2为图1所示的动力涡 轮叶轮组合而成的动力涡轮转子组合的剖视结构示意图，参见图1、2所示， 动力涡轮叶轮1包括顺序连接的叶片11，幅板12，轮轴13，所述幅板12两 侧设置有凸起的校正环121，所述动力涡轮叶轮1属于典型的整体精铸件， 因为精密铸造而成的整体叶轮具有加工效率高、成本低、整体性能好、材料 利用率高等特点，所以广泛用于例如航空发动机等动力设备的转子组合的部 件的生产。由于动力涡轮转子组合2在高速旋转条件下工作，因此需要进行 动平衡校正以消除所述动力涡轮转子组合2的不平衡量，保证其能够安全工 作。

对于单个的所述动力涡轮叶轮1零件来说，动平衡的目的只是为保证超 转顺利进行而准备，避免因所述动力涡轮叶轮1不平衡产生离心惯量引起振 动导致超转试验无法进行。因此对单个的所述动力涡轮叶轮1的动平衡实际 是出于对所述动力涡轮叶轮1和超转夹具组合的平衡目的，对于所述动力涡 轮叶轮1的单个零件本身是没有消除其自身不平衡量的。

由于整体精铸的所述动力涡轮叶轮1的毛坯为整体铸件，在整体铸造过 程中存在分布不均匀的情况，也就是说整体精铸的所述动力涡轮叶轮1的毛 坯件的各个叶片厚度可能存在一定偏差以及位置错位，此外，由于在机加过 程中，加工基准会进行多次来回转换，也会造成累积误差加大，就会使精铸 的整体所述动力涡轮叶轮1的两个侧面的中心不重合(也即是所述动力涡轮 叶轮1的实际中轴线与其理论轴线存在夹角)，因此在单个零件的动平衡过程 中会产生偏心力矩，导致单个零件初始不平衡量比较大，在零件去料一定的 两个所述校正环121通过去料使零件平衡，难以到达最终要求。需要通过挽 救加工重新调整零件初始不平衡量。

此外，组件动平衡作为组件自身平衡，在所述动力涡轮叶轮1单个零件 的两校正环121通过去料使所述动力涡轮转子组合2平衡。当所述动力涡轮 叶轮1在单个零件动平衡过程去料多时，所述动力涡轮转子组合2的组件动 平衡所需对所述动力涡轮叶轮1单个零件去料也会相应增加，因此就容易由 于所述校正环121去料量不足导致所述动力涡轮转子组合2的组件动平衡无 法进行。

现有机械加工方法无法完全消除毛坯状态对单个零件动平衡的影响，初 始不动平衡量大的所述动力涡轮叶轮1单个零件在组合成所述动力涡轮转子 组合2后也难以通过去除所述校正环121材料方法达到最终平衡，从而造成 一次交检合格率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种精铸整体动力涡轮叶轮的动平衡不 合格挽救方法，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种精铸整体动力涡轮叶轮的动平 衡不合格挽救方法，其用于对动平衡不合格的所述动力涡轮叶轮进行挽救， 其包括如下步骤，

步骤A，对动平衡不合格的所述动力涡轮叶轮，进行单个零件动平衡检 测，然后在幅板两侧分别标出动平衡工序所测出的零件重点和轻点部位以及 具体不平衡量，并通过下列公式计算所述动力涡轮叶轮单个零件在所述幅板 两侧偏心量；

偏心量＝零件不平衡量×不平衡半径/零件质量；

步骤B，在车床上以所述幅板一侧的所述轮轴的第一外圆面作为定位面， 以同侧的所述幅板第一边平面作为支靠面对所述动力涡轮叶轮单个零件进行 夹持固定，找正所述幅板另一侧的所述轮轴的第二外圆面以及所述幅板第二 边平面，根据步骤A所获得的未被夹持固定的所述第二外圆面一侧的所述幅 板上标出的重点和轻点部位以及偏心量，对所述动力涡轮叶轮进行偏心，之 后即可对所述第二外圆面一侧的所述轮轴的第二顶尖孔进行修正；

步骤C，以所述第二外圆面作为定位面，以同侧的所述第二边平面作为 支靠面对所述动力涡轮叶轮单个零件进行夹持固定，找正所述第一外圆面以 及所述第一边平面，根据步骤A所获得的未被夹持固定的所述第一外圆面一 侧的所述幅板上标出的重点和轻点部位以及偏心量，对所述动力涡轮叶轮进 行偏心，之后即可对所述第一外圆面一侧的所述轮轴的第一顶尖孔进行修 正；

步骤D，对步骤B和步骤C修正后的所述第二顶尖孔和所述第一顶尖孔 进行研磨，保障所述第二顶尖孔和所述第一顶尖孔同轴，然后用两顶尖顶住 所述第二顶尖孔和所述第一顶尖孔，对所述动力涡轮叶轮进行偏心磨，从而 去除所述叶片的叶尖部以及所述轮轴的所述第一外圆面和所述第二外圆面上 的偏心量；

步骤E，对步骤D加工后的所述动力涡轮叶轮进行单个零件动平衡；

步骤F，在将步骤E中完成单个零件动平衡的所述动力涡轮叶轮组合成 所述动力涡轮转子组合之后，进行组件动平衡，完成对所述动力涡轮叶轮的 动平衡不合格挽救。

优选地，在步骤F中，对所述动力涡轮转子组合的重点部位方向的所述 第一边平面与所述校正环之间的第一过渡圆角处以及所述第二边平面与所述 校正环之间的第二过渡圆角处进行材料去除，从而使组件完成动平衡。

本发明所提供的一种精铸整体动力涡轮叶轮的动平衡不合格挽救方法， 通过偏心车工序纠偏，大大改善了毛坯偏差对动平衡的影响，使得最终产品 能够满足设计要求。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范 围。其中，

图1为一种动力涡轮叶轮零件的剖视结构示意图；

图2为图1所示的动力涡轮叶轮零件组合而成的动力涡轮转子组合的剖 视结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图 说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

图1为一种动力涡轮叶轮零件的剖视结构示意图，图2为图1所示的动 力涡轮叶轮零件组合而成的动力涡轮转子组合的剖视结构示意图，参见图1-2 所示，对于背景技术所提及的所述动力涡轮叶轮1的两个侧面的中心不重合 的情况，以及由于所述校正环121去料量不足导致所述动力涡轮转子组合2 的组件动平衡无法进行的情况，为了使这两种情况中的所述动力涡轮叶轮1 能够修复合格，本发明提供了一种精铸整体动力涡轮叶轮的动平衡不合格挽 救方法，其用于对动平衡不合格的所述动力涡轮叶轮1进行挽救，其包括如 下步骤，

步骤A，对动平衡不合格的所述动力涡轮叶轮1，进行单个零件动平衡 检测，然后在幅板12两侧分别标出动平衡工序所测出的零件重点和轻点部位 以及具体不平衡量，并通过下列公式计算所述动力涡轮叶轮1单个零件在所 述幅板12两侧偏心量；

偏心量＝零件不平衡量×不平衡半径/零件质量

例如，所述动力涡轮叶轮1的零件质量为970g，所述校正环121(即动 平衡校正面)的半径(即上述公式中的不平衡半径)为62mm，其在所述轮轴 13的外圆面132一侧的初始不平衡量为3.5g，则所述动力涡轮叶轮1单个零 件在所述轮轴13的外圆面132一侧的偏心量＝3.5×62/970＝0.115mm，也即是 所述动力涡轮叶轮1单个零件偏心跳动＝偏心量×2＝0.115×2＝0.23mm。

为了避免偏心量过大对所述叶片11长度造成影响，偏心量需控制在 0.2mm以内

步骤B，在车床上以所述幅板12一侧的所述轮轴13的第一外圆面131 作为定位面，以同侧的所述幅板12第一边平面122作为支靠面对所述动力涡 轮叶轮1单个零件进行夹持固定，找正所述幅板12另一侧的所述轮轴13的 第二外圆面132以及所述幅板12第二边平面123，找正过程中保障所述第二 外圆面132和所述第二边平面123跳动不大于0.01mm，根据步骤A所获得的 未被夹持固定的所述第二外圆面132一侧的所述幅板12上标出的重点和轻点 部位以及偏心量，对所述动力涡轮叶轮1进行偏心，也即是要将所述第二外 圆面132一侧的中心向重点方向调整，为了调整所述第二外圆面132一侧的 中心，在车床上将夹具与所述动力涡轮叶轮1整体向所述第二外圆面132一 侧的轻点方向移动与偏心量一致的尺寸，移动后可通过在轻点方向的所述第 二外圆面132上打表检测，如打表跳动为两倍偏心量(即步骤A所计算的偏 心跳动)，则移动位置正确，之后即可对所述第二外圆面132一侧的所述轮轴 13的第二顶尖孔1302进行修正。

步骤C，以所述第二外圆面132作为定位面，以同侧的所述第二边平面 123作为支靠面对所述动力涡轮叶轮1单个零件进行夹持固定，找正所述第 一外圆面131以及所述第一边平面122，找正过程中保障所述第一外圆面131 和所述第一边平面122跳动不大于0.01mm，根据步骤A所获得的未被夹持固 定的所述第一外圆面131一侧的所述幅板12上标出的重点和轻点部位以及偏 心量，对所述动力涡轮叶轮1进行偏心，也即是要将所述第一外圆面131一 侧的中心向重点方向调整，为了调整所述第一外圆面131一侧的中心，在车 床上将夹具与所述动力涡轮叶轮1整体向所述第一外圆面131一侧的轻点方 向移动与偏心量一致的尺寸，移动后可通过在轻点方向的所述第一外圆面131 上打表检测，如打表跳动为两倍偏心量(即步骤A所计算的偏心跳动)，则移 动位置正确，之后即可对所述第一外圆面131一侧的所述轮轴13的第一顶 尖孔1301进行修正。

步骤D，对步骤B和步骤C修正后的所述第二顶尖孔1302和所述第一顶 尖孔1301进行研磨，保障所述第二顶尖孔1302和所述第一顶尖孔1301同轴， 然后用两顶尖顶住所述第二顶尖孔1302和所述第一顶尖孔1301，对所述动 力涡轮叶轮1进行偏心磨，从而去除所述叶片11的叶尖部以及所述轮轴13 的所述第一外圆面131和所述第二外圆面132上的偏心量。

步骤E，对步骤D加工后的所述动力涡轮叶轮1进行单个零件动平衡。 在将所述动力涡轮叶轮1与动平衡夹具组合时，可避开原有的装配孔(如所 述动力涡轮叶轮1与动平衡夹具铆接用的销钉孔)，重新加工装配孔，这样可 确保在新的中心轴基础上使所述动力涡轮叶轮1与动平衡夹具组合。由于所 述动力涡轮叶轮1中心轴进行了调整，故在单个零件动平衡检测过程中，对 所述校正环121的去料足以保障所述动力涡轮叶轮1完成单个零件动平衡。

步骤F，在将步骤E中完成单个零件动平衡的所述动力涡轮叶轮1组合 成所述动力涡轮转子组合2之后，进行组件动平衡，完成对所述动力涡轮叶 轮1的动平衡不合格挽救。

在完成步骤A-E之后，所述动力涡轮叶轮1组合成所述动力涡轮转子组 合2之后进行组件动平衡过程中，所述动力涡轮转子组合2的重点和轻点部 位通常会与未做不合格挽救前不同，也就意味着新的重点部位方向的所述校 正环121能够提供足够的去料量完成组件动平衡。

如果组件动平衡过程中，所述动力涡轮转子组合2的重点和轻点部位与 未做不合格挽救前接近，即所述校正环121不能够提供足够的去料量完成组 件动平衡，则可对所述动力涡轮转子组合2的重点部位方向的所述第一边平 面122与所述校正环121之间的第一过渡圆角124以及所述第二边平面123 与所述校正环121之间的第二过渡圆角125通过偏心车削进行材料去除，在 对所述第一过渡圆角124和所述第二过渡圆角125进行材料去除时，还可同 时对所述第一边平面122与所述第一过渡圆角124连接的侧壁，以及所述第 二边平面123与所述第二过渡圆角125连接的侧壁进行材料去除，这样就可 提供较多的材料去除量，从而可保障组件完成动平衡。由于所述第一边平面 122和所述第二边平面123的壁厚，以及所述第一过渡圆角124和所述第二 过渡圆角125均存在设计公差，因此，只要材料去除后的尺寸在公差范围内， 例如在进行偏心车削去料时，偏心量可以小于等于待去料部位的剩余公差的 一半，这样可确保偏心车削去料后，所述动力涡轮叶轮1仍然为合格产品， 此外，由于所述第一过渡圆角124和所述第二过渡圆角125离所述动力涡轮 叶轮1中轴线比所述校正环121远，也即是所述第一过渡圆角124和所述第 二过渡圆角125具有比所述校正环121更大的力臂，因此，在所述第一过渡 圆角124和所述第二过渡圆角125的位置去除很小的材料量即可调整较大的 不平衡量。

在对所述动力涡轮叶轮1的毛坯件进行加工时，可将所述第一边平面122 和所述第二边平面123的壁厚尺寸以及所述第一过渡圆角124和所述第二过 渡圆角125的圆弧尺寸均加工成公差极限，也即是在上述区域保留尽可能多 的本体材料，这样就可以给后期动平衡调整保留较大的去料余量。

本发明所提供的一种精铸整体动力涡轮叶轮的动平衡不合格挽救方法， 通过偏心车工序纠偏，大大改善了毛坯偏差对动平衡的影响，使得最终产品 能够满足设计要求。

本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描 述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述 仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解， 并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式 来理解本发明的保护范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范 围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的 等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。