一种汽轮机叶片粗坯表面性状强化的射蜡固化装置的制作方法

本发明涉及熔模铸造配套设备，具体涉及一种汽轮机叶片粗坯表面性状强化的射蜡固化装置。

背景技术：

1、汽轮机叶片作为透平机械的核心部件，其型面精度和表面质量直接影响机组的气动效率与运行可靠性。在熔模精密铸造工艺中，叶片粗坯通常采用射蜡成形。蜡模在型腔内的固化质量，特别是冷却的均匀性与效率，直接决定了最终粗坯的尺寸精度和表面光洁度。

2、目前，为了对射蜡成形的蜡模进行冷却固化，部分现有装置采用了在模具内部设置简单冷却流道的方式。然而，针对汽轮机叶片这种具有复杂空间曲面、且各区域厚度变化剧烈的特殊工件，现有冷却结构的设计存在明显不足。

3、如在公告号为cn119328059b的中国专利中提到了“一种单体带冠叶片蜡模装置及制造方法”，通过冷却水路控制模具温度，使蜡模在制造过程中温度均匀，提高蜡模尺寸一致性，保证蜡模质量。但该类冷却流道为简单的直线钻孔或局部设置的腔体，难以沿叶片型腔的复杂轮廓进行适配，导致型腔壁面各处的热交换效率差异巨大。

4、这种结构上的不匹配会引发显著的冷却不均：一方面，在叶片薄壁区域或靠近流道的区域，蜡模冷却速度过快，导致表层急剧硬化而内部仍呈熔融态，造成内外收缩不均，表面易出现缩陷、褶皱甚至裂纹；另一方面，在叶片厚大部位或远离流道的区域，热量无法被有效带走，蜡模长时间处于高温塑性状态，不仅延长了生产节拍，还容易导致内部晶粒粗大，表面光洁度显著下降。这种由模具冷却结构缺陷导致的蜡模整体冷却差异，严重制约了叶片粗坯品质和生产效率的提升。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种汽轮机叶片粗坯表面性状强化的射蜡固化装置，能够适配汽轮机叶片的复杂型面，对整个型腔壁进行均匀、高效的冷却，以从根本上改善蜡模的固化均匀性。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、一种汽轮机叶片粗坯表面性状强化的射蜡固化装置，包括相对设置且能够合模以形成叶片状型腔的上模和下模，所述上模和下模的侧面开设有与型腔连通的射蜡口，其特征在于，所述上模和下模内沿型腔内壁轮廓开设有冷却腔、且两者的侧面均设置有与冷却腔连通的注入口和排出口，所述冷却腔与型腔互不连通。

4、优选地，所述上模和下模的冷却腔上上壁和下壁间均固定连接有立柱，所述立柱内开设有沿轴向贯通的通孔，所述通孔一端连通至型腔，另一端连通至所述上模或所述下模的的外部，所述立柱的外周面与冷却腔的腔壁密封连接，以使通孔与冷却腔相互隔离；所述上模上方固定连接有探测机构，所述下模下方设置有顶升机构；所述探测机构包括能够穿过所述通孔而伸入至所述型腔内的探杆，所述探杆用以检测叶片粗坯上表面与型腔顶面间距；所述顶升机构包括顶升板、及固定连接于顶升板上的顶升杆，所述顶升杆滑动插设于通孔并能够随顶升板上升而顶推叶片粗坯。

5、优选地，所述顶升机构还包括输出轴竖直朝上设置的伺服电缸，所述顶升板固定连接于伺服电缸的输出轴顶端。

6、优选地，所述顶升杆的顶部固定连接有端头，所述下模的型腔底面上开设有与通孔同轴的沉孔，所述端头与沉孔嵌合连接；所述端头的上端面被配置为，当所述端头完全嵌合于所述沉孔内时，该上端面与型腔内壁平滑过渡并形成连续弧面。

7、优选地，所述下模下方固定连接有支架，还包括设置于下模下方的固定架，所述伺服电缸的底部固定连接于所述固定架；所述固定架包括水平的限位板，当所述顶升板下表面与限位板上表面贴合时，所述顶升杆的顶端与所述型腔的底面平齐。

8、优选地，所述探测机构还包括驱动所述探杆沿通孔轴向往复移动的驱动组件、以及固定设置于所述驱动组件与探杆之间的压力传感器。

9、优选地，所述驱动组件包括固定角板、固定连接于所述固定角板的驱动电机、同轴固定连接于驱动电机输出轴的丝杠、螺纹连接于所述丝杠上的传动螺母、固定连接于传动螺母上的连接杆、固定连接于所述固定角板的两个轴承座，所述丝杠的两端分别转动支承于所述轴承座，所述连接杆的端部固定连接所述压力传感器，所述探杆固定连接于压力传感器的另一侧并能够随连接杆同步沿轴向移动。

10、优选地，所述上模上的通孔设置有多个，且各个所述上模上的通孔分布于与叶片叶冠、叶身、叶尾区域相对应的型腔顶壁的不同位置；每个通孔上均配合设置有一个探测机构。

11、优选地，所述下模上的通孔设置有多个，且各个所述下模上的通孔分布于与叶片叶冠、叶身、叶尾区域相对应的型腔底壁的不同位置；所述顶升板上固定连接有多个与下模上的通孔一一配合的顶升杆。

12、本发明提供了一种汽轮机叶片粗坯表面性状强化的射蜡固化装置。具备以下有益效果：

13、1、通过在上模和下模内部，设置沿型腔内壁轮廓开设的冷却腔，使得冷却介质能够以极薄的壁厚全面、均匀地包裹整个叶片型腔。这种随形冷却结构确保了型腔各处的换热强度高度一致，从根本上克服了传统简易流道或局部腔体因与型面不匹配而导致的局部过冷或过热问题。蜡模在均匀的温控场下同步、均衡地固化收缩，内应力大幅降低，表面缩陷、裂纹、光洁度差等缺陷得到有效抑制，显著提升了蜡模的表面性状。

14、2、本发明提供的冷却腔结构，因其与型腔壁间的薄壁设计，具有极高的热传导效率，能够对型腔内的蜡模进行快速、均匀的强迫冷却。这相比依赖自然冷却或低效流道冷却的方式，大幅缩短了固化时间。

15、3、通过探测机构、顶升机构与冷却腔的协同工作，在固化过程中以压力反馈闭环控制实现蜡模的动态悬浮定位，使蜡模上下表面均与型腔壁形成均匀的微小间隙，彻底消除了因单侧贴壁导致的上下冷却不对称问题，蜡模各部位冷却速率趋于一致，收缩均匀，从而大幅提高蜡模的表面硬度、光洁度和尺寸精度，有效避免表面凹陷、龟裂等缺陷，满足叶片粗坯高质量快速精加工的需求。

1.一种汽轮机叶片粗坯表面性状强化的射蜡固化装置，包括相对设置且能够合模以形成叶片状型腔的上模和下模，所述上模和下模的侧面开设有与型腔连通的射蜡口，其特征在于，所述上模和下模内沿型腔内壁轮廓开设有冷却腔、且两者的侧面均设置有与冷却腔连通的注入口和排出口，所述冷却腔与型腔互不连通。

2.如权利要求1所述的一种汽轮机叶片粗坯表面性状强化的射蜡固化装置，其特征在于，所述上模和下模的冷却腔上上壁和下壁间均固定连接有立柱，所述立柱内开设有沿轴向贯通的通孔，所述通孔一端连通至型腔，另一端连通至所述上模或所述下模的的外部，所述立柱的外周面与冷却腔的腔壁密封连接，以使通孔与冷却腔相互隔离；所述上模上方固定连接有探测机构，所述下模下方设置有顶升机构；所述探测机构包括能够穿过所述通孔而伸入至所述型腔内的探杆，所述探杆用以检测叶片粗坯上表面与型腔顶面间距；所述顶升机构包括顶升板、及固定连接于顶升板上的顶升杆，所述顶升杆滑动插设于通孔并能够随顶升板上升而顶推叶片粗坯。

3.如权利要求2所述的一种汽轮机叶片粗坯表面性状强化的射蜡固化装置，其特征在于，所述顶升机构还包括输出轴竖直朝上设置的伺服电缸，所述顶升板固定连接于伺服电缸的输出轴顶端。

4.如权利要求3所述的一种汽轮机叶片粗坯表面性状强化的射蜡固化装置，其特征在于，所述顶升杆的顶部固定连接有端头，所述下模的型腔底面上开设有与通孔同轴的沉孔，所述端头与沉孔嵌合连接；所述端头的上端面被配置为，当所述端头完全嵌合于所述沉孔内时，该上端面与型腔内壁平滑过渡并形成连续弧面。

5.如权利要求3或4所述的一种汽轮机叶片粗坯表面性状强化的射蜡固化装置，其特征在于，所述下模下方固定连接有支架，还包括设置于下模下方的固定架，所述伺服电缸的底部固定连接于所述固定架；所述固定架包括水平的限位板，当所述顶升板下表面与限位板上表面贴合时，所述顶升杆的顶端与所述型腔的底面平齐。

6.如权利要求2所述的一种汽轮机叶片粗坯表面性状强化的射蜡固化装置，其特征在于，所述探测机构还包括驱动所述探杆沿通孔轴向往复移动的驱动组件、以及固定设置于所述驱动组件与探杆之间的压力传感器。

7.如权利要求6所述的一种汽轮机叶片粗坯表面性状强化的射蜡固化装置，其特征在于，所述驱动组件包括固定角板、固定连接于所述固定角板的驱动电机、同轴固定连接于驱动电机输出轴的丝杠、螺纹连接于所述丝杠上的传动螺母、固定连接于传动螺母上的连接杆、固定连接于所述固定角板的两个轴承座，所述丝杠的两端分别转动支承于所述轴承座，所述连接杆的端部固定连接所述压力传感器，所述探杆固定连接于压力传感器的另一侧并能够随连接杆同步沿轴向移动。

8.如权利要求2所述的一种汽轮机叶片粗坯表面性状强化的射蜡固化装置，其特征在于，所述上模上的通孔设置有多个，且各个所述上模上的通孔分布于与叶片叶冠、叶身、叶尾区域相对应的型腔顶壁的不同位置；每个通孔上均配合设置有一个探测机构。

9.如权利要求2所述的一种汽轮机叶片粗坯表面性状强化的射蜡固化装置，其特征在于，所述下模上的通孔设置有多个，且各个所述下模上的通孔分布于与叶片叶冠、叶身、叶尾区域相对应的型腔底壁的不同位置；所述顶升板上固定连接有多个与下模上的通孔一一配合的顶升杆。