本发明属于空心叶片成形工艺与设备，具体涉及一种宽弦空心叶片高效成形方法。
背景技术：
1、宽弦空心叶片是航空发动机和燃气轮机的重要部件之一，目前其制造主要是通过超塑性成型与扩散连接这两种关键工艺来实现。在此类现有技术中，执行超塑性成形与扩散连接时均需要多次的加热与冷却循环，使得对叶片产品内部和表面的质量控制极为困难，例如微观结构与内应力易发生的不均匀、劣化等现象，如果未能发现和处理有可能导致叶片在实际使用中的性能不稳定；多次加热后发生的晶粒粗化现象，则有降低材料疲劳寿命和抗腐蚀性的风险，导致叶片产品的可靠性不足。同时，现有技术在生产效率与成本方面也存在诸多缺点，例如在执行超塑性成形、扩散连接等不同工序时，需要将坯件在相应设备之间转移，更换模具也需进行必要的定位调试，耗费大量人力物力，多种设备反复的加热、冷却过程中会造成大量能源与时间的浪费，而设备中长期处于高温高压环境的零部件、模具等也需要频繁维护，导致制造成本整体居高不下。因此，如何对宽弦空心叶片的制造工艺流程改进，在保证叶片产品质量的基础上提高生产效率并降低成本，是本领域中迫切需要解决的技术问题。
技术实现思路
1、有鉴于此，针对本领域中所存在的技术问题，本发明提供了一种宽弦空心叶片高效成形方法，具体包括以下步骤：
2、在加工过程开始前，首先搭建包含扩散连接、叶片扭转以及气胀面板校形功能的集成式成形设备，使待加工叶片仅在此设备上即可依次完成相应加工工序；所述设备中设置有一体化模具，由扩散连接模具和气胀模具组成，在扩散连接模具和气胀模具中分别设置有为模具型腔加热的电加热棒；以及能够夹持叶片并进行水平、竖直、竖直平面上的旋转与直线移动操作的叶片扭转系统；
3、成形设备搭建后执行以下步骤：
4、步骤1、将用于制造叶片的毛坯板层叠上料，安装于成形设备的扩散连接模具中；
5、步骤2、开启扩散连接模具上的扩散连接电加热棒对扩散模具型腔内进行加热，使其达到工作温度后，对毛坯板执行扩散连接；
6、步骤3、扩散连接完成后将待加工叶片转移到叶片扭转系统上，通过叶片扭转系统将叶片一端夹持固定，并夹持叶片另一端进行叶片进行多轴移动实现扭转成形操作；
7、步骤4、在将叶片转移至气胀模具前，先利用模具中的气胀电加热棒将气胀模具型腔加热至工作温度；将完成扭转成形操作后的叶片转移至气胀型腔内，通过外部起源向气胀模具型腔内充入高温高压惰性气体，实现叶片面板的校形；
8、步骤5、待气胀校形后的叶片冷却后从成形设备上下线，得到最终的宽弦空心叶片成品。
9、进一步地，所搭建的成形设备具体由双动对称液压机、叶片扭转系统和一体化模具组成；
10、其中，双动对称液压机由底座、支柱、上梁、下工作台顶升油缸、下工作台、上工作台下压油缸、上工作台组成；所述底座固定设置在工位地面，支柱固定竖立在底座上，上梁固定安装在支柱上端；下工作台通过下工作台顶升油缸安装在底座上，可受下工作台顶升油缸的驱动而升降；上工作台通过上工作台下压油缸与上梁下方连接，可受上工作台下压油缸的驱动而升降；
11、叶片扭转系统用于对完成扩散连接工序的待加工叶片执行扭转操作，其由相对设置在底座上、下工作台两侧的固定侧和扭转侧两部分组成；固定侧包括用于与底座固定连接的固定侧底座和用于夹持叶片的固定叶片夹具；扭转侧包括用于夹持并扭转叶片的叶片扭转侧夹头，以及能够带动叶片扭转侧夹头沿水平和竖直方向直线运动和在竖直平面旋转运动的多轴扭转机构；
12、一体化模具中集成了水平并行摆放的扩散连接模具和气胀模具，其扩散连接模具与气胀模具的下模通过下模安装底板与下工作台连接，扩散连接模具与气胀模具的上模通过上模安装底板与上工作台连接，下模和上模分别能够相对下模安装底板和上模安装底板水平滑动，用于在执行不同工序时辅助叶片在相应模具或叶片扭转系统间转移切换；下工作台顶升油缸和上工作台下压油缸能够分别为下模和上模提供合模压力；扩散连接模具中的扩散连接上模型腔和扩散连接下模型腔处均设置有电加热棒，用于对模具型腔加热使其达到工作温度；气胀模具的气胀上模型腔和气胀下模型腔中均设置有气胀电加热棒。
13、进一步地，执行扭转操作具体通过叶片扭转系统扭转侧的以下多轴扭转机构实现，其由水平轴固定板、水平轴伺服电机、水平轴导向组件、水平轴丝杆驱动组件、竖直轴组件安装板、竖直轴组件固定板、竖直轴导向组件、竖直轴丝杆驱动组件、竖直轴伺服电机、竖直平面伺服旋转平台、第四轴固定板、第四轴导向组件、第四轴丝杆驱动组件、第四轴伺服电机、叶片扭转侧夹头组成；其中，水平轴固定板与下工作台固定连接，其上安装所述水平轴伺服电机、水平轴导向组件以及水平轴丝杆驱动组件，竖直轴组件安装板与水平轴丝杆驱动组件连接，水平轴丝杆驱动组件受水平轴伺服电机的驱动，能够带动竖直轴组件安装板沿水平轴导向组件并相对固定侧左右水平移动；竖直轴组件安装板上面向固定侧设置所述竖直轴组件固定板，其上固定安装所述竖直轴导向组件、竖直轴丝杆驱动组件以及竖直轴伺服电机，竖直平面伺服旋转平台与竖直轴丝杆驱动组件连接，竖直轴丝杆驱动组件受竖直轴伺服电机的驱动，能够带动竖直平面伺服旋转平台沿竖直轴导向组件上下移动；竖直平面伺服旋转平台能够带动其上设置所述第四轴固定板在竖直平面上旋转；第四轴固定板上固定安装所述第四轴导向组件、第四轴丝杆驱动组件以及第四轴伺服电机，扭转侧夹头与第四轴丝杆驱动组件连接，第四轴丝杆驱动组件受第四轴伺服电机的驱动，能够带动扭转侧夹头沿第四轴导向组件做直线移动。上述扭转侧多轴扭转机构可带动扭转侧夹头结合三个方向的直线运动与一个竖直平面旋转的运动控制，实现更高精度的叶片扭转操作。
14、进一步地，具体搭建以下一体化模具结构实现叶片在不同工艺阶段的转移与模具切换：其下模安装底板上固定设置有下模板导板以及可沿其滑动的下模滑动板，上模安装底板上固定设置有上模板导板以及可沿其滑动的上模滑动板，扩散连接模具与气胀模具的下模与下模滑动板固定连接，上模与上模滑动板固定连接；下模滑动板和上模滑动板分别连接相应的下模移动油缸和上模移动油缸，使扩散连接模具和气胀模具能够在油缸的带动下水平滑动，实现不同工序间的模具转移切换；扩散连接模具中的扩散连接上模型和扩散连接下模分别通过扩散连接上模隔热板和扩散连接下模隔热板与各自对应的扩散连接上模安装板和扩散连接下模安装板连接；扩散连接上模安装板和扩散连接下模安装板分别设置在上模滑动板和下模滑动板上；气胀模具中的气胀模具的气胀上模和气胀下模分别通过气胀上模隔热板和气胀下模隔热板与各自对应的气胀上模安装板和气胀下模安装板连接；气胀上模安装板和气胀下模安装板分别设置在上模滑动板和下模滑动板上；气胀上模和气胀下模之间还设置有用于导向和支撑的模具导板，以保证模具开合运动的平稳性与精确性。
15、上述本发明所提供的宽弦空心叶片高效成形方法，通过搭建集成有扩散连接、扭转、气胀校形工序的一体化设备，使工件上线并经扩散连接时的加热后，后续各工序的切换中即不再需要经历现有技术的“先冷却下线、更换设备重新上线以及再加热”的过程，减少了制造中的加热冷却循环次数，使加热过程更容易控制，也避免了工件在不同工序、设备间的转移与模具定位调试过程，在不同工序转换时只需提供适当现有的保温条件，从而能够大大节省叶片成形中能源与生产周期，进而延长设备和模具的使用寿命，有利于复杂空心叶片的高效批量生产。
1.一种宽弦空心叶片高效成形方法，其特征在于：具体包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所搭建的成形设备具体由双动对称液压机、叶片扭转系统和一体化模具组成；
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：执行扭转操作具体通过叶片扭转系统扭转侧的以下多轴扭转机构实现，其由水平轴固定板、水平轴伺服电机、水平轴导向组件、水平轴丝杆驱动组件、竖直轴组件安装板、竖直轴组件固定板、竖直轴导向组件、竖直轴丝杆驱动组件、竖直轴伺服电机、竖直平面伺服旋转平台、第四轴固定板、第四轴导向组件、第四轴丝杆驱动组件、第四轴伺服电机、叶片扭转侧夹头组成；其中，水平轴固定板与下工作台固定连接，其上安装所述水平轴伺服电机、水平轴导向组件以及水平轴丝杆驱动组件，竖直轴组件安装板与水平轴丝杆驱动组件连接，水平轴丝杆驱动组件受水平轴伺服电机的驱动，能够带动竖直轴组件安装板沿水平轴导向组件并相对固定侧左右水平移动；竖直轴组件安装板上面向固定侧设置所述竖直轴组件固定板，其上固定安装所述竖直轴导向组件、竖直轴丝杆驱动组件以及竖直轴伺服电机，竖直平面伺服旋转平台与竖直轴丝杆驱动组件连接，竖直轴丝杆驱动组件受竖直轴伺服电机的驱动，能够带动竖直平面伺服旋转平台沿竖直轴导向组件上下移动；竖直平面伺服旋转平台能够带动其上设置所述第四轴固定板在竖直平面上旋转；第四轴固定板上固定安装所述第四轴导向组件、第四轴丝杆驱动组件以及第四轴伺服电机，扭转侧夹头与第四轴丝杆驱动组件连接，第四轴丝杆驱动组件受第四轴伺服电机的驱动，能够带动扭转侧夹头沿第四轴导向组件做直线移动。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：具体搭建以下一体化模具结构实现叶片在不同工艺阶段的转移与模具切换：其下模安装底板上固定设置有下模板导板以及可沿其滑动的下模滑动板，上模安装底板上固定设置有上模板导板以及可沿其滑动的上模滑动板，扩散连接模具与气胀模具的下模与下模滑动板固定连接，上模与上模滑动板固定连接；下模滑动板和上模滑动板分别连接相应的下模移动油缸和上模移动油缸，使扩散连接模具和气胀模具能够在油缸的带动下水平滑动，实现不同工序间的模具转移切换；扩散连接模具中的扩散连接上模型和扩散连接下模分别通过扩散连接上模隔热板和扩散连接下模隔热板与各自对应的扩散连接上模安装板和扩散连接下模安装板连接；扩散连接上模安装板和扩散连接下模安装板分别设置在上模滑动板和下模滑动板上；气胀模具中的气胀模具的气胀上模和气胀下模分别通过气胀上模隔热板和气胀下模隔热板与各自对应的气胀上模安装板和气胀下模安装板连接；气胀上模安装板和气胀下模安装板分别设置在上模滑动板和下模滑动板上；气胀上模和气胀下模之间还设置有用于导向和支撑的模具导板，以保证模具开合运动的平稳性与精确性。
