專利名稱：在不同工件上使用相同基準(zhǔn)特征的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及固定多個(gè)不同物品的方法，例如在制造燃?xì)鉁u
輪發(fā)動(dòng)機(jī)的翼型部件期間固定多個(gè)不同物品的方法。具體地，在每個(gè) 物品上形成參考特征以便為物品的精確制造提供參考基準(zhǔn)。
背景技術(shù)：
圖1示出了常規(guī)壓縮機(jī)葉片組件2。該葉片組件包括翼型 部分4和根部分6。根部分將葉片牢固地固定在轉(zhuǎn)子盤內(nèi)，根的形狀 接合盤內(nèi)相應(yīng)形狀的槽。翼型部分4的形狀適于向后推動(dòng)流體并且與 不旋轉(zhuǎn)的定子相結(jié)合來壓縮流體。葉片組件與多個(gè)其他的相同葉片組件被定位于盤上以便
形成具有周向延伸的葉片組件陣列的轉(zhuǎn)子組件。壓縮機(jī)組件包括一級(jí)或多級(jí)，其中每級(jí)均包括轉(zhuǎn)子組件和 定子組件，該定子組件是周向延伸的不旋轉(zhuǎn)定子陣列。 一級(jí)內(nèi)的每一 個(gè)葉片組件均具有相同設(shè)計(jì)，而各級(jí)之間的葉片組件可以是不同的。 可以具有大量的葉片結(jié)構(gòu)，即包括帶冠葉片、無冠葉片、可變輪葉 以及類似數(shù)量的例如單端或雙端的定子結(jié)構(gòu)。葉片組件和定子結(jié)構(gòu)可 以被描述為翼型組件。成品葉片組件是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)的精密部件。通過鑄造或 鍛造來形成葉片組件。在鑄造過程中，通過脫錯(cuò)過程來形成中空陶瓷 殼并且該陶瓷殼被填充有熔融金屬，該熔融金屬冷卻以生成部件。為了實(shí)現(xiàn)燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)所要求的精密配合，需要機(jī)加工 來提供其空氣動(dòng)力學(xué)目的所接受的翼型表面或者被正確成形為接合 其轉(zhuǎn)子盤內(nèi)的互補(bǔ)保持特征或被成形為使得翼型可以以一體方式被 固定到盤組件的根部分。制造復(fù)雜物品的方法可以包括使用 一個(gè)或更多個(gè)參考標(biāo) 記來標(biāo)記物品以建立基準(zhǔn)。 GB 2428396教導(dǎo)了這樣一種方法，其中帶葉片的盤(整體 葉盤結(jié)構(gòu))具有在制造序列開始時(shí)產(chǎn)生的永久基準(zhǔn)，該基準(zhǔn)形成了成品部件的一部分以輔助制造和維修。該基準(zhǔn)有助于準(zhǔn)確參照不過不足 以在才幾加工期間牢固地支撐或固定所述部分。 US 4576551公開了 一種方法，其包括被整體機(jī)加工到葉片 上的三個(gè)錐形突起，所述錐形突起被用于在固定裝置內(nèi)的定位。突起 的位置和固定裝置的存在嚴(yán)重地妨礙了在葉片上進(jìn)行的后續(xù)機(jī)加工 操作。此外，每個(gè)基準(zhǔn)均是針對(duì)具體葉片的并且每級(jí)的葉片和轉(zhuǎn)子均 需要特殊固定件，而這使得生產(chǎn)昂貴。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目標(biāo)是試圖改進(jìn)改良的基準(zhǔn)特征。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種固定多個(gè)不同物品的方 法，其中每個(gè)物品均經(jīng)過一個(gè)或更多個(gè)制造步驟從而使其成為成品形 式，該方法包括在每個(gè)物品上提供基準(zhǔn)特征的步驟，其中每個(gè)基準(zhǔn)特 征均具有相同形式和尺寸，而且依次a)將所述物品中的第一物品的基 準(zhǔn)特征定位在互補(bǔ)固定裝置(complimentary fixture )中以便固定不同 物品，b)在被固定的不同物品上執(zhí)行至少一個(gè)制造步驟，c)從固定裝 置移除不同物品，d)將所述物品中的另 一物品的基準(zhǔn)特征定位在互補(bǔ) 固定裝置內(nèi)以便固定不同物品，e)在被固定的不同物品上執(zhí)行至少一 個(gè)制造步驟，f)從固定裝置移除不同物品。所述方法還可以包括如下步驟g)將所述物品中的所述第 一物品的基準(zhǔn)特征定位在第二互補(bǔ)固定裝置內(nèi)以便固定不同物品，h) 在被固定的不同物品上執(zhí)行至少一個(gè)制造步驟，以及i)從固定裝置移 除不同物品。優(yōu)選地所述制造步驟選自銑、磨、牟、化學(xué)機(jī)加工、拋光 和檢驗(yàn)。優(yōu)選地所述不同物品是翼型組件。所述翼型組件可以形狀 和/或尺寸不同。優(yōu)選地所述基準(zhǔn)特征被提供在所述翼型組件的根部分 上。優(yōu)選地，所述基準(zhǔn)特征從所述根部分突出。優(yōu)選地，所述基準(zhǔn)特 征具有多個(gè)基準(zhǔn)面。優(yōu)選地，所述基準(zhǔn)特征具有不對(duì)稱的橫截面。


將僅參考附圖通過示例方式描述本發(fā)明的實(shí)施例，其中
圖2描述了根據(jù)本發(fā)明的具有基準(zhǔn)的翼型。
圖3描述了根據(jù)本發(fā)明的圖2的翼型的仰視圖。
圖4示出了圖2翼型的立體圖。
圖5示出了被固定在固定裝置內(nèi)的本發(fā)明的翼型。
具體實(shí)施例方式圖2描述了具有位于其上的基準(zhǔn)特征或固定件IO的翼型。 固定件10的一般形式優(yōu)選地是在制造翼型的鑄造或鍛造過程期間被 制造的。在優(yōu)選實(shí)施例中，固定件10位于葉片組件2的根部分上。 因此定位固定件會(huì)允許固定件被用作制造期間葉片組件的基準(zhǔn)和保 持機(jī)構(gòu)而不會(huì)妨礙可能需要在葉片組件上進(jìn)行的任意機(jī)加工操作。優(yōu)選的固定件沿與翼型方向相反的方向懸垂于葉片組件 根部。固定件足夠牢固地在 一 個(gè)或更多個(gè)處理步驟期間將葉片組件支 撐在保持器內(nèi)。當(dāng)在鑄造或鍛造階段制造固定件時(shí)，固定件通常不足以準(zhǔn) 確到獲得基準(zhǔn)資格，并且可能被機(jī)加工以提供基準(zhǔn)。如果固定件需要機(jī)加工，則通過三軸線CNC機(jī)器來實(shí)現(xiàn) 該機(jī)加工。使用夾具將鍛造的根表面夾持在固定裝置內(nèi)，并且CNC 程序被用于機(jī)加工固定件的側(cè)面和端面。機(jī)加工的基準(zhǔn)是有刻面的并且通常是柱狀的。固定件在橫 截面內(nèi)是不對(duì)稱的，這有助于葉片組件在固定件保持器內(nèi)的正確對(duì) 準(zhǔn)。固定件具有至少三個(gè)基準(zhǔn)面，從圖2和圖3中所述基準(zhǔn)面被示作 dl、 d2和d3?；鶞?zhǔn)dl是在固定件與葉片根的相對(duì)端處的固定件的面。 基準(zhǔn)d2和d3是垂直于基準(zhǔn)dl延伸的面。固定件的基準(zhǔn)dl被定位成抵靠固定件保持器的相應(yīng)下面 并且通過葉片組件的重量或其他偏壓力而被保持成抵靠該下面。基準(zhǔn) 面d2和d3定位成被固定裝置內(nèi)的偏壓面壓抵于固定裝置的相應(yīng)側(cè) 壁。如上所述，在優(yōu)選實(shí)施例中，固定件是不對(duì)稱的并且具有
與基準(zhǔn)面d2和d3呈45°的面d4。固定裝置的偏壓面作用于該固定
件面以推動(dòng)基準(zhǔn)d2和d3抵靠它們?cè)诠潭ㄑb置內(nèi)的相應(yīng)特征。可以通 過例如彈簧或螺釘之類的機(jī)械器件來實(shí)現(xiàn)偏壓。
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固定件的尺寸和設(shè)計(jì)使得相同固定件可以被用在許多葉 片設(shè)計(jì)上。第一級(jí)壓縮機(jī)葉片通常具有大約36mm x 80mm x 22mm的 根尺寸，而第八級(jí)壓縮機(jī)葉片通常具有12mm x 20mm x 16mm.的根尺 寸。因此，基準(zhǔn)具有大約32mm的長(zhǎng)度和通常15mm乘15mm的橫截 面，這使得可以在壓縮機(jī)內(nèi)的每級(jí)的每個(gè)葉片組件上提供相同基準(zhǔn)。可以意識(shí)到本發(fā)明提供了顯著地優(yōu)于常規(guī)固定的優(yōu)點(diǎn)，這 是因?yàn)闇p少了制造不同產(chǎn)品形狀和類型所需的大量固定裝置?；パa(bǔ)特 征允許由常規(guī)固定裝置和卡盤以更簡(jiǎn)單且更廉價(jià)的方式來對(duì)準(zhǔn)并且 定向物品。因?yàn)闉槊糠N葉片類型提供相同的固定件，因此可能的是使 用具有與該固定件互補(bǔ)的特征的保持器來定位并固定每種葉片類型。 具有相同特征的類似保持器可以被用在葉片組件所經(jīng)過的所有機(jī)加 工器械上，從而允許每個(gè)葉片組件被容易地且快速地對(duì)準(zhǔn)且固定于每 個(gè)機(jī)械內(nèi)。因此每個(gè)機(jī)加工操作均被對(duì)準(zhǔn)于相同的基準(zhǔn)特征。最簡(jiǎn)單形式的保持器或固定裝置被永久地固定于機(jī)加工 器械，且互補(bǔ)特征處于相對(duì)于機(jī)器工具的公知部位。該特征的橫截面 相同于基準(zhǔn)的橫截面，從而允許通過將基準(zhǔn)簡(jiǎn)單地插入到工具特征內(nèi) 而確定葉片的取向。在更復(fù)雜的設(shè)置中，保持器被可移除地安裝于機(jī)加工器械 并且設(shè)有對(duì)準(zhǔn)特征以將其與機(jī)加工器械對(duì)準(zhǔn)。在這種設(shè)置中，固定件 可以被永久地固定于保持器內(nèi)以便保持器與葉片組件一 同在機(jī)加工 器械之間行進(jìn)，或者固定件可以被可移除地固定在保持器12內(nèi)。固定件的高度與固定裝置內(nèi)的互補(bǔ)特征的深度相結(jié)合使 得葉片組件可以在x、 y、 z維度內(nèi)被容易地定位。在機(jī)加工期間，基準(zhǔn)的尺寸以及基準(zhǔn)和固定裝置內(nèi)的特征 之間的配合牢固地保持葉片組件。雖然不是強(qiáng)制性的，不過經(jīng)常在頂 部支撐葉片以便限制在制造階段可能產(chǎn)生的不希望的振動(dòng)。通過使用 中心鉆在部件的端部?jī)?nèi)產(chǎn)生小的錐形孔從而形成中心16以提供支撐。 延伸經(jīng)過相同圓錐形中心的石更化鋼被插入到孔內(nèi)并且3皮夾持就位以 便在機(jī)加工期間為部件提供剛度?？梢允褂脵C(jī)器液壓系統(tǒng)自動(dòng)將中心 定位在葉片內(nèi)，或者可以通過夾持手動(dòng)地定位該中心。在葉片組件的機(jī)加工之后，固定件在檢驗(yàn)葉片組件的對(duì)準(zhǔn)和表面不平整的測(cè)試設(shè)備內(nèi)提供基準(zhǔn)。制造葉片組件的最終步驟是通過切割或(如果固定件是通 過焊接或膠粘被應(yīng)用于葉片組件的話)破壞接頭來移除固定件。當(dāng)固 定件是通過焊接或膠粘而被應(yīng)用時(shí)，可以意識(shí)到其可以由與葉片組件 材料不同的材料制成?？梢砸庾R(shí)到，本發(fā)明提供了優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的顯著進(jìn)步。例如，與直接夾持于翼型的固定裝置或夾持在封裝介質(zhì)內(nèi) 的固定裝置相比，本發(fā)明提供了在機(jī)加工期間減小的葉片運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明為所有部件提供了共用位置并且提供了在翼型和 根特征之間的改進(jìn)的公知關(guān)系。 一旦葉片組件被設(shè)置在盤內(nèi)，則通過 翼型相對(duì)于根的關(guān)系來確定組件的翼型部分的位置。通過提供改進(jìn)的 根與翼型的關(guān)系，可以直接向發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的翼型位置施加影響，從而改 進(jìn)通過壓縮機(jī)或渦輪機(jī)的氣流、發(fā)動(dòng)機(jī)性能、導(dǎo)致排放減少和燃料消 耗減少。有利地，固定件和保持器的設(shè)置可以容易地適合于自動(dòng)加 載和卸載，因?yàn)榭梢允÷詮?fù)雜的單獨(dú)固定裝置。這使得能夠大量生產(chǎn) 難以成形的復(fù)雜部件，所述復(fù)雜部件包括例如髖關(guān)節(jié)之類的醫(yī)療部件 以及其他工業(yè)部件。
在常規(guī)夾持中固定裝置直接夾持^片并且能夠允許運(yùn)動(dòng)和偏轉(zhuǎn)。通過 提供連同任選尖部支撐件一起的固定件和互補(bǔ)固定裝置，可以顯著地 減少任意運(yùn)動(dòng)并且能夠具有更快的切割過程?？梢砸庾R(shí)到可以使用其他形狀和尺寸的固定件作為上述 具體實(shí)施例的替代物。固定件必須能夠在至少 一 個(gè)制造階段期間將其 所附連的物品固定到互補(bǔ)固定裝置中。
權(quán)利要求
1.一種固定多個(gè)不同物品的方法，其中每個(gè)物品均經(jīng)過一個(gè)或更多個(gè)制造步驟以使其具有成品形式，所述方法包括在每個(gè)所述物品上提供基準(zhǔn)特征的步驟，其中每個(gè)基準(zhǔn)特征均具有相同形式和尺寸，依次a)將所述物品中的第一物品的基準(zhǔn)特征定位在互補(bǔ)固定裝置內(nèi)以便固定不同物品，b)在被固定的不同物品上執(zhí)行至少一個(gè)制造步驟，c)從所述固定裝置移除所述不同物品，d)將所述物品中的另一個(gè)物品的基準(zhǔn)特征定位在所述互補(bǔ)固定裝置中以便固定不同物品，e)在被固定的不同物品上執(zhí)行至少一個(gè)制造步驟，f)從所述固定裝置移除所述不同物品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述方法還包括如下步驟 g)將所述物品中的所述第一物品的所述基準(zhǔn)特征定位在第二互補(bǔ)固 定裝置內(nèi)以固定不同物< 品，h)在被固定的不同物品上執(zhí)行至少一個(gè) 制造步驟，以及g)從所述固定裝置移除所述不同物品。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的方法，其中所述制造步驟 選自銑、磨、車、化學(xué)機(jī)加工、拋光和一企驗(yàn)。
4. 才艮據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述不同物品是 翼型組件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中所述翼型組件的形狀和/或 尺寸是不同的。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4或權(quán)利要求5所述的方法，其中所述基準(zhǔn)特征 被提供在所述翼型組件的每個(gè)根部分上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述基準(zhǔn)特征從所述根部分 突出。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述基準(zhǔn)特征具有不對(duì)稱的 橫截面。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6-8中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中所述 基準(zhǔn)特征具有一個(gè)或更多個(gè)基準(zhǔn)面。
10. —種實(shí)質(zhì)上參考附圖2-5所述的方法。
11. 一種實(shí)質(zhì)上參考附圖2-5所述的設(shè)備。
全文摘要
一種固定多個(gè)不同葉片組件(2)的方法，其中每個(gè)組件均經(jīng)過一個(gè)或更多個(gè)制造步驟以使其具有成品形式，所述方法包括在每個(gè)物品上提供基準(zhǔn)特征(10)的步驟，其中每個(gè)基準(zhǔn)特征均具有相同形式和尺寸，依次a)將所述物品中的第一物品的基準(zhǔn)特征定位在互補(bǔ)固定裝置內(nèi)以便固定不同物品，b)在被固定的不同物品上執(zhí)行至少一個(gè)制造步驟，c)從所述固定裝置移除所述不同物品，d)將所述物品中的另一個(gè)物品的基準(zhǔn)特征定位在所述互補(bǔ)固定裝置中以便固定不同物品，e)在被固定的不同物品上執(zhí)行至少一個(gè)制造步驟，f)從所述固定裝置移除所述不同物品。
文檔編號(hào)F01D5/14GK101678515SQ200880020364
公開日2010年3月24日 申請(qǐng)日期2008年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月16日
發(fā)明者C·J·希格 申請(qǐng)人:勞斯萊斯有限公司