一种用于复杂叶形导向器铸件蜡模组合成型的方法和设备与流程

本发明涉及精密铸造，特别是涉及一种用于复杂叶形导向器铸件蜡模组合成型的方法和设备。

背景技术：

1、导向器是燃气轮机、航空发动机中的核心热端部件，用于对气流进行整流和导向。导向器通常由若干叶片沿周向均布，叶片两端分别与内环和外套连接，整体构成环形组件。叶片型面为扭曲曲面，相邻叶片之间形成流道，叶片数量较多时各流道沿周向密集排布。

2、导向器铸件通常采用熔模精密铸造工艺制备，蜡模是熔模铸造的型芯载体，其尺寸精度和表面质量直接决定铸件的成形质量。目前，导向器蜡模的常规制备方式是整体压蜡：在一副模具内一次射蜡，将叶片、内环和外套的全部型面同步成形。

3、然而，叶片型面为空间扭曲曲面，各叶片沿周向排列，叶片与叶片之间形成封闭或半封闭的流道空间。当叶片安装角较大、流道较窄时，蜡模型腔中每个流道均无法沿单一方向直接脱模，必须在各流道位置分别设置活块。活块的数量与叶片数量相同，对于叶片数量较多的导向器，模具中需设置数量相当的活块，模具结构随之变得复杂，加工和装配难度增加。每次压蜡前需将全部活块逐件装入模具型腔，压蜡完成后再逐件取出，装拆操作耗时，且活块的安装顺序和定位精度均影响蜡件尺寸；活块与活块之间、活块与模具主体之间存在配合间隙，压蜡时蜡料从间隙挤出形成飞边，在蜡件表面留下台阶痕迹，需逐一手工修整方可进入后续工序；活块经反复拆装后配合面磨损，间隙逐渐增大，蜡件的尺寸重复性随使用次数增加而下降。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供一种用于复杂叶形导向器铸件蜡模组合成型的方法和设备，本发明提供的用于复杂叶形导向器铸件蜡模组合成型的方法通过将导向器蜡模拆分为内环蜡件和外套蜡件分别射蜡成型，简化了模具结构，降低了蜡件缺陷风险，并利用光敏树脂在拼接部位滴注固化的方式替代手工修蜡，实现了叶尖圆角的自动化成形，提高了蜡模的尺寸一致性和批次稳定性。

3、(二)技术方案

4、为实现上述目的，本申请实施例提供了一种用于复杂叶形导向器铸件蜡模组合成型的方法，包括以下步骤：以导向器的叶片叶尖与外套内壁的交接处为拆分面，将导向器蜡模拆分为内环蜡件和外套蜡件，内环蜡件带有导向器的叶片，将内环蜡件和外套蜡件分别射蜡成型；将内环蜡件与外套蜡件定位组合，并将内环蜡件与外套蜡件粘接固定，得到组合蜡件，组合蜡件中各叶片的叶尖与外套蜡件的内壁之间分别形成拼接部位；向拼接部位滴注光敏树脂，对滴注后的光敏树脂进行光固化，在拼接部位形成圆角。

5、在一种可能的实现方式中，内环蜡件射蜡成型后采用旋开方式取模，外套蜡件射蜡成型后采用上下开模方式取模。

6、在一种可能的实现方式中，向拼接部位滴注光敏树脂时，将组合蜡件装夹于转盘上，调整转盘的倾角，使位于转盘上方的滴注头不与组合蜡件发生干涉，且使滴注出的光敏树脂能够沿拼接部位流动；调整滴注头的位置，使滴注头正对叶片进气边的叶尖位置。

7、在一种可能的实现方式中，根据导向器的叶片数量设定转盘的转动次数，根据拼接部位的长度设定单次滴注的光敏树脂的体积。

8、在一种可能的实现方式中，滴注头对当前叶片对应的拼接部位完成滴注后，以紫外灯照射当前叶片对应的拼接部位，使其中的光敏树脂初步固化；之后转盘转动，使滴注头正对下一个叶片对应的拼接部位并进行滴注。

9、在一种可能的实现方式中，各叶片对应的拼接部位均完成滴注和初步固化后，将组合蜡件放入紫外光固化室内照射，使各拼接部位的光敏树脂完全固化。

10、在一种可能的实现方式中，光敏树脂为含蜡光敏树脂。

11、第二方面，本发明还提供了一种用于复杂叶形导向器铸件蜡模组合成型的设备，用于实施上述的导向器铸件蜡模组合成型的方法，包括：底座；转盘组件，设置于底座上，包括转盘以及驱动转盘转动的伺服电机，转盘上设有用于装夹组合蜡件的蜡件固定工装，转盘的倾角可调；滴注组件，包括滴注管以及设置于滴注管下端的滴注头，滴注管用于存储光敏树脂，滴注头位于转盘的上方，以使光敏树脂能够在气压作用下经滴注头滴出；固化组件，包括用于照射拼接部位的紫外灯；控制主机，用于控制转盘的转动、滴注组件的滴注动作以及紫外灯的启闭。

12、在一种可能的实现方式中，还包括主立臂、连接座和侧臂，主立臂固定于底座上，连接座可升降地设置于主立臂上，主立臂上设有驱动连接座升降的高度调整件；侧臂的一端与连接座连接，另一端设有固定座，滴注管安装于固定座上。

13、在一种可能的实现方式中，转盘组件还包括设置于底座上的电机座，伺服电机可翻转地安装于电机座上，以调整转盘的倾角；电机座上设有用于锁定转盘倾角的角度固定旋钮，以及用于指示转盘倾角的角度指示盘。

14、在一种可能的实现方式中，滴注组件还包括上盖和气管，上盖封闭滴注管的上端；控制主机内设有控制电路、电磁阀、气压传感器和气泵，气管的一端与上盖连通，另一端与气泵连接，气泵经气管向滴注管内供气，控制电路根据气压传感器的检测信号，通过电磁阀调节滴注管内的气压，以控制光敏树脂的滴注体积和滴注速度。

15、在一种可能的实现方式中，固化组件包括上紫外灯和下紫外灯，上紫外灯设置于滴注头的一侧，下紫外灯设置于转盘上。

16、在一种可能的实现方式中，控制主机还包括显示屏，控制电路能够与上位机连接，以针对不同产品设置参数，参数包括叶片数量、滴注体积、滴注速度、滴注间隔和照射时间。

17、在一种可能的实现方式中，滴注管用于存储含蜡光敏树脂。

18、(三)有益效果

19、与现有技术相比，本发明提供了一种用于复杂叶形导向器铸件蜡模组合成型的方法和设备，具备以下有益效果：

20、本发明提供的用于复杂叶形导向器铸件蜡模组合成型的方法，将导向器蜡模以叶片叶尖与外套内壁的交接处为界拆分为内环蜡件和外套蜡件分别射蜡成型，内环蜡件的叶片在叶尖处向外敞开，各流道在径向外侧不再受外套遮挡，从封闭状态转变为开放状态，内环模具的型腔结构大幅简化，活块数量显著减少乃至无需设置，由此避免了整体压蜡方式中活块装拆繁琐、配合间隙产生飞边、配合面磨损导致蜡件尺寸重复性下降等问题；外套蜡件为不含叶片的环形壳体，型腔结构简单，射蜡和脱模均无特殊难度，两副模具各自的结构复杂度均低于整体模具。两个蜡件定位组合粘接后，叶尖与外套内壁之间形成拼接部位，向该部位滴注光敏树脂，树脂在重力和毛细力作用下自行流入缝隙，并在气液界面处因表面张力形成弯月面，自然呈现圆滑的圆角轮廓，随后经光照触发固化，圆角形态即被稳定锁定。整个圆角成形过程不涉及人工接触和工具操作，各拼接部位圆角形态的一致性由材料流动特性和表面张力决定，批次间重复性稳定，解决了整体压蜡方式中手工修蜡导致圆角形态受操作水平影响、批次一致性差的问题，同时也消除了修补蜡与本体蜡料热膨胀行为不一致带来的开裂和脱落风险。

1.一种用于复杂叶形导向器铸件蜡模组合成型的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的用于复杂叶形导向器铸件蜡模组合成型的方法，其特征在于，所述内环蜡件射蜡成型后采用旋开方式取模，所述外套蜡件射蜡成型后采用上下开模方式取模。

3.根据权利要求1所述的用于复杂叶形导向器铸件蜡模组合成型的方法，其特征在于，向所述拼接部位滴注光敏树脂时，将所述组合蜡件装夹于转盘（21）上，调整所述转盘（21）的倾角，使位于所述转盘（21）上方的滴注头（32）不与所述组合蜡件发生干涉，且使滴注出的光敏树脂能够沿所述拼接部位流动；调整所述滴注头（32）的位置，使所述滴注头（32）正对叶片进气边的叶尖位置。

4.根据权利要求3所述的用于复杂叶形导向器铸件蜡模组合成型的方法，其特征在于，根据导向器的叶片数量设定所述转盘（21）的转动次数，根据所述拼接部位的长度设定单次滴注的光敏树脂的体积。

5.根据权利要求3所述的用于复杂叶形导向器铸件蜡模组合成型的方法，其特征在于，所述滴注头（32）对当前叶片对应的拼接部位完成滴注后，以紫外灯（41）照射所述当前叶片对应的拼接部位，使其中的光敏树脂初步固化；之后所述转盘（21）转动，使所述滴注头（32）正对下一个叶片对应的拼接部位并进行滴注。

6.根据权利要求5所述的用于复杂叶形导向器铸件蜡模组合成型的方法，其特征在于，各叶片对应的拼接部位均完成滴注和初步固化后，将所述组合蜡件放入紫外光固化室内照射，使各拼接部位的光敏树脂完全固化。

7.一种用于复杂叶形导向器铸件蜡模组合成型的设备，用于实施如权利要求1-6任一项所述的导向器铸件蜡模组合成型的方法，其特征在于，包括：

8.根据权利要求7所述的用于复杂叶形导向器铸件蜡模组合成型的设备，其特征在于，所述滴注组件（3）还包括主立臂（33）、连接座（34）和侧臂（35），所述主立臂（33）固定于所述底座（1）上，所述连接座（34）可升降地设置于所述主立臂（33）上，所述主立臂（33）上设有驱动所述连接座（34）升降的高度调整件；所述侧臂（35）的一端与所述连接座（34）连接，另一端设有固定座（37），所述滴注管（31）安装于所述固定座（37）上。

9.根据权利要求7所述的用于复杂叶形导向器铸件蜡模组合成型的设备，其特征在于，所述转盘组件（2）还包括设置于所述底座（1）上的电机座（24），所述伺服电机（22）可翻转地安装于所述电机座（24）上，以调整所述转盘（21）的倾角；所述电机座（24）上设有用于锁定所述转盘（21）倾角的角度固定旋钮（25），以及用于指示所述转盘（21）倾角的角度指示盘（26）。

10.根据权利要求7所述的用于复杂叶形导向器铸件蜡模组合成型的设备，其特征在于，所述滴注组件（3）还包括上盖和气管，所述上盖封闭所述滴注管（31）的上端；所述控制主机（5）内设有控制电路、电磁阀、气压传感器和气泵，所述气管的一端与所述上盖连通，另一端与所述气泵连接，所述气泵经所述气管向所述滴注管（31）内供气，所述控制电路根据所述气压传感器的检测信号，通过所述电磁阀调节所述滴注管（31）内的气压，以控制光敏树脂的滴注体积和滴注速度。