一种叶片堵头扩口装置及方法与流程

1.本发明涉及燃气轮机叶片工艺孔扩口技术领域，具体涉及一种叶片堵头扩口装置及方法。


背景技术：

2.现代燃气轮机要求不断地提高推重比和高性能，其提高性能及推重比最有效的办法是提高燃气轮机的涡轮进口温度，但仅靠高温合金提高涡轮前进口温度是不行的，最有效的提高涡轮进口温度的办法是涡轮高压导向叶片采用空心冷却结构，可使导向叶片承受的温度提高150℃-700℃。随着冷却温度的提高，叶片内腔结构越来越复杂，陶芯形状也越来越复杂，要求叶片内腔中残留的型芯既要清除干净，零件表面又不能有超出要求的腐蚀深度，仅仅靠简单的加压脱除型芯已不能满足高质量的产品要求，解决该问题的方法是在毛料铸造时在零件缘板面上留有工艺孔，在去除陶芯后将该工艺孔进行封堵。采用堵头对工艺孔进行封堵，需用专用工装对堵头孔口进行扩口，以保证堵头安装牢固，防止堵头脱落。


技术实现要素：

3.为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种叶片堵头扩口装置及方法，通过本发明的叶片堵头扩口装置能够在对叶片堵头孔口进行扩口时，保证堵头安装牢固、防止堵头脱落。
4.本发明采用的技术方案如下：
5.一种叶片堵头扩口装置，包括底板、支柱、支座、导板、引导套和冲头，支柱和支座均安装于底板上；导板的一端与支座的顶部铰接，引导套设置于导板的另一端，引导套具有冲头安装孔，冲头设置于冲头安装孔内并能沿冲头安装孔自由滑动；支座与导板之间还连接有用于将支座与导板进行位置相对固定的紧固装置，当支座与导板位置相对固定后，冲头与支柱正对。
6.优选的，支座的顶部设有供导板嵌入并对导板进行限位的安装槽，当支座与导板位置相对固定后，导板与所述安装槽的底部紧贴。
7.优选的，导板的一端与支座的顶部之间通过铰链轴进行铰接，铰链轴的轴线与支柱的轴线垂直。
8.优选的，引导套的外形为一阶梯轴，引导套包括大径段和小径段，导板上开设有与小径段进行定位连接的引导套安装孔，冲头安装孔沿引导套的轴心开设。
9.优选的，所述紧固装置采用长方头螺钉，长方头螺钉与支座之间螺纹连接，导板上开设有能够使长方头螺钉的长方头穿过的第一长孔，第一长孔的长度方向与导板的转轴垂直，第一长孔的宽度大于长方头螺钉螺杆的直径以及长方头的宽度，第一长孔的宽度小于长方头螺钉长方头的长度。
10.优选的，冲头沿其长度方向上开设有长凹槽，引导套的侧壁螺纹连接有限位螺钉，
该限位螺钉的贯穿引导套的侧壁并伸入长凹槽内，限位螺钉的直径小于长凹槽的宽度。
11.优选的，支柱包括柱体，柱体的一端与底板之间通过定位孔定位，柱体上设有限位板，限位板与底板之间通过螺钉固定连接。
12.优选的，引导套与冲头之间为间隙配合。
13.优选的，支柱和冲头的轴线同轴或平行。
14.本发明还提供了一种叶片堵头扩口方法，采用本发明如上所述的叶片堵头扩口装置进行，包括如下过程：
15.将导板绕铰接部位抬起；
16.将堵头设置在支柱的顶部；
17.将叶片沿叶片内腔从支柱的顶部向下套在支柱上，并使堵头从叶片缘板工艺孔中伸出，叶片仅与堵头接触；
18.将导板和支座利用紧固装置相对固定，此时冲头与堵头顶部相抵；
19.对冲头施加作用力，使堵头顶端口扩大、堵头与叶片缘板紧密配合，叶片堵头扩口完成。本发明具有如下有益效果：本发明叶片堵头扩口装置通过设置支柱，在支柱的顶部可放置堵头，同时支柱结构也能够使支柱方便地插入叶片内腔中，并使堵头的上端从叶片缘板工艺孔中伸出来以及使叶片上的其他结构悬空、不与其他部件接触，可避免在冲孔时伤及零件其余部位；导板的一端与支座的顶部铰接，因此通过转动导板能够方便的进行叶片的放置于取下，通过设置紧固装置能够使支座与导板之间相对固定连接，保证相对位置的稳定，在后面的冲孔中保证冲孔的质量；通过设置引导套能够对冲头进行稳定的导向，冲头能沿冲头安装孔自由滑动，能够降低冲孔时的阻力，保证冲孔效果。通过本发明的叶片堵头扩口装置，能够在对叶片堵头孔口进行扩口时，保证堵头安装牢固、防止堵头脱落。附图说明
20.图1是本发明叶片堵头扩口装置结构主视图；
21.图2是本发明叶片堵头扩口装置结构俯视图；
22.图3是本发明叶片堵头扩口装置底板主视图；
23.图4是本发明叶片堵头扩口装置底板左视图；
24.图5是本发明叶片堵头扩口装置支柱主视图；
25.图6是本发明叶片堵头扩口装置支柱俯视图；
26.图7是本发明叶片堵头扩口装置支座主视图；
27.图8是本发明叶片堵头扩口装置支座俯视图；
28.图9是本发明叶片堵头扩口装置支座左视图；
29.图10是本发明叶片堵头扩口装置导板主视图；
30.图11是本发明叶片堵头扩口装置导板左视图；
31.图12是本发明叶片堵头扩口装置引导套主视图；
32.图13是本发明叶片堵头扩口装置引导套左视图；
33.图14是本发明叶片堵头扩口装置冲头主视图；
34.图15是本发明叶片堵头扩口装置长方头螺钉视图；
35.图16是本发明叶片堵头扩口装置开口销主视图；
36.图17是本发明叶片堵头扩口装置铰链轴主视图；
37.图18是本发明叶片堵头扩口装置滚花高头螺钉主视图；
38.图中，1-底板，1-1-支柱安装孔，1-2-支座安装孔，2-支柱，2-1-柱体，2-2-限位板，3-支座，3-1-安装槽，3-2-安装底板，3-3-固定孔，3-4-第一铰接轴安装孔，4-导板，4-1-第一长孔，4-2-引导套安装孔，4-3-第一限位螺钉安装孔，4-4-第二铰接轴安装孔，5-引导套，5-1-冲头安装孔，5-2-第二限位螺钉安装孔，5-3-小径段，5-4-大径段，6-冲头，6-1-长凹槽，7-内六角圆柱头螺钉，8-长方头螺钉，9-开口销，10-平垫圈，11-铰链轴，11-1-开口销安装孔，12-滚花高头螺钉。
具体实施方式
39.下面结合附图和实施例来对本发明做进一步的说明。
40.参照图1-图4，本发明叶片堵头扩口装置，包括底板1、支柱2、支座3、导板4、引导套5和冲头6，支柱2和支座3均安装于底板1上；导板4的一端与支座3的顶部铰接，引导套5设置于导板4的另一端，引导套5具有冲头安装孔5-1，冲头6设置于冲头安装孔5-1内并能沿冲头安装孔5-1自由滑动；支座3与导板4之间还连接有用于将支座3与导板4进行位置相对固定的紧固装置，当支座3与导板4位置相对固定后，冲头6与支柱2正对，该结构的设计能够保证冲头6与支柱2仅对堵头施加力，使堵头发生变形并与缘板进行紧密配合，而叶片的其他部位不与其余的部件接触，能够防止在冲堵头时其他部位发生变形。本发明在叶片堵头进行扩口前，先将导板绕铰接部抬起，把堵头放置在支柱顶端，保证堵头底面与支柱顶端平面相接触；将支柱套入叶片内腔中，保证堵头从叶片缘板工艺孔中伸出来；叶片稳定安装后将导板绕铰接部旋转并保持水平状态，再利用紧固装置将支座3和导板4紧固，保证压紧支板；适当调整叶片相对位置，将冲头顶在堵头孔边缘，使用木榔头敲击冲头顶端，将堵头顶端口扩大，与缘板进行紧密配合，保证堵头不脱落即可。
41.作为本发明优选的实施方案，参照图2、图7-图9，支座3的顶部设有供导板4嵌入并对导板4进行限位的安装槽3-1，当支座3与导板4位置相对固定后，导板4与所述安装槽3-1的底部紧贴。一般，导板4和安装槽3-1在宽度方向上设置为间隙配合，这样能够保证导板4的位置。
42.作为本发明优选的实施方案，参照图1、图2、图9、图11、图16和图17，导板4的一端与支座3的顶部之间通过铰链轴11进行铰接，铰链轴11的轴线与支柱2的轴线垂直。铰链轴11穿过支座3上的第一铰接轴安装孔3-4以及导板4上的第二铰接轴安装孔4-4，使得导板4与支座3轴连接，铰链轴11的端部设置垫片10以及通过开口销9穿过开口销安装孔11-1将铰链轴11进行限位。
43.作为本发明优选的实施方案，参照图1、图2、图12和图13，引导套5的外形为一阶梯轴，引导套5包括大径段5-1和小径段5-3，导板4上开设有与小径段5-3进行定位连接的引导套安装孔4-2，冲头安装孔5-1沿引导套5的轴心开设。引导套5的外形设为阶梯轴，能够通过大径段5-1和小径段5-3之间的台阶进行限位。
44.作为本发明优选的实施方案，参照图1、图2、图10和图15，所述紧固装置采用长方头螺钉8，长方头螺钉8与支座3之间螺纹连接，导板4上开设有能够使长方头螺钉8的长方头穿过的第一长孔4-1，第一长孔4-1的长度方向与导板4的转轴垂直，第一长孔4-1的宽度大于长方头螺钉8螺杆的直径以及长方头的宽度，第一长孔4-1的宽度小于长方头螺钉8长方
头的长度。长方头螺钉8可以常连接在支座3上的第一限位螺钉安装孔4-3中，而不用每次完全拆离，减少了操作流程，使用较为方便。
45.作为本发明优选的实施方案，参照图14，冲头6沿其长度方向上开设有长凹槽6-1，引导套5的侧壁螺纹连接有限位螺钉，该限位螺钉的贯穿引导套5的侧壁并伸入长凹槽6-1内，限位螺钉的直径小于长凹槽6-1的宽度。该结构的设计可利用限位螺钉对冲头6进行极限位置的限位，同时还能够保证冲头6的自由移动，保证冲孔的过程能够顺利进行。
46.作为本发明优选的实施方案，参照图1、图5和图6，支柱2包括柱体2-1，柱体2-1的一端与底板1之间通过定位孔定位，柱体2-1上设有限位板2-2，限位板2-2与底板1之间通过螺钉固定连接。限位板2-2一方面对整个柱体进行了限位，另一方面能够降低
47.作为本发明优选的实施方案，引导套5与冲头之间为间隙配合。
48.作为本发明优选的实施方案，参照图1和图2，支柱2和冲头6的轴线同轴或平行。
49.实施例
50.本实施例叶片堵头扩口装置如图1-图18所示，利用该装置对某型号燃气轮机涡轮导向叶片缘板堵头进行扩孔时，将零件(即叶片)装夹在本实施例叶片堵头扩口装置上。装夹步骤如下：装夹零件前把引导套5套在冲头6上，并将引导套5装配到导板4前段的圆孔(即引导套安装孔4-2)中，保证引导套5孔壁上的定位孔(即第二限位螺钉安装孔5-2)与导板4侧面螺纹孔(即第一限位螺钉安装孔4-3)同轴，并调整冲头6上的凹槽(即长凹槽6-1)与引导套5上的螺纹孔(即第二限位螺钉安装孔5-2)相平齐，把滚花高头螺钉12安装到导板4的第一限位螺钉安装孔4-3上，拧紧滚花高头螺钉12使其头部伸至冲头6上的长凹槽6-1内，保证冲头6可上下灵活移动即可。把导板4绕铰链轴11抬起，将叶片沿其前腔套在支柱2的柱体2-1上，保证叶片内腔底部与柱体2-1顶面相贴合；绕铰链轴11把导板4水平稳定摆放，旋转长方头螺钉8，使得长方头螺钉8与导板4上的第一长孔4-1方向相垂直，将导板4与支座3锁紧。适当调整堵头位置与冲头6顶端(图1所示的下端)圆锥面相接触，使用工具敲击冲头6的上端，完成零件扩孔工作。
51.其中支柱2、支座3由内六角圆柱头螺钉7固定在底板1上，把导板4上的引导套安装孔4-2与支柱2顶端对齐，导板4与支座3通过铰链轴11连接，在铰链轴11再垫上平垫圈10，并把开口销9穿过铰链轴11的开口销安装孔11-1中；铰链轴11前端为圆锥结构(即做了倒角结构)，便于装配。
52.本发明的叶片堵头扩口装置能够对燃气轮机高压涡轮导向叶片缘板工艺孔利用堵头进行封堵进行定位安装，解决了扩口过程中伤及导向叶片其它部位。在进行堵头扩口时仅有堵头底部与装置支柱顶部相接触，叶片其余部位为悬空状态，在操作时堵头承受所有的力，保证更好地进行扩口，其余部位处于悬空状态不受力的作用。
53.本发明创造的优点是：该装置结合零件结构特点进行设计，结构简单，操作方便。在使用该装置进行定位装夹进行堵头扩口时，仅堵头底部平面与支柱上端面相接触，零件其他部位处于悬空状态，保证加工过程中仅堵头部位受力，可避免伤及零件其余部位；导板可绕铰链轴进行旋转，大大减少了叶片装夹及拆卸的辅助工作，提高了加工效率；冲头侧壁中间位置设计了宽6mm的凹槽，与滚花高头螺钉配合使用，既控制冲头向下移动的位移，也避免导板抬起时冲头掉落；长方头螺钉两侧有一定的角度(即做了倒角)，锁紧导板时压紧力逐渐增大，也方便操作。整个装置结构紧凑，且制造成本低，同时该装置可用于其他相类
似结构叶片的堵头扩口工作。