一种用于板式多层结构钛合金零件的校正方法及装置技术领域
本发明属于板式多层结构钛合金零件变形后校正的相关技术领域，具体涉及一种
用于板式多层结构钛合金零件的校正方法及装置。
背景技术
现有技术中，某弹性片零件，材料为钛合金，厚度为0.8mm，双层点焊结构，结构见
图1，零件为空间曲面结构，焊接后零件变形，变形后零件无法满足装配及使用要求。
钛合金零件常规的校正变形的方法为用热成形机和专用工艺装备，成形前零件进
行抗氧化的保护，在非真空热成形设备中加热、加压、保温一定时间，取出零件冷却后去除
抗氧化涂层，此工艺方法的特点是将模具装入设备中，模具通过螺杆级压板安装到设备的
上、下平台中，设备和模具提前加热到一定的温度，将零件装入模具中，应用设备压力，加压
后共同保温一定时间，实现零件的变形恢复。由于整个过程是在非真空状态下进行，零件表
面有必须进行抗氧化的保护，而本零件由于是焊接组合件，中间的夹层位置无法进行抗氧
化的保护和去除，所以常规热成形校正的方法无法实现本零件的变形恢复。
人们迫切希望获得一种技术效果优良的用于板式多层结构钛合金零件的校正方
法及装置。
发明内容
本发明目的是提供了一种技术效果优良的用于板式多层结构钛合金零件的校正
方法及装置。其主要用于将变形的板式多层结构钛合金零件进行有效的恢复，提供了相关
的技术方法和专用的工艺装备，其可以实现多个零件一次校形。解决了以航空发动机钣金
类多层结构钛合金零件为代表的薄壁钣金类零件的变形恢复问题。提高了零件的加工效率
和质量。
本发明提供了一种用于板式多层结构钛合金零件的校正方法；其特征在于：对应
需要进行校正的板式多层结构钛合金零件预先制作凹凸配合的下型块1和上型块2；使用时
先将至少一个需要校正的板式多层结构钛合金零件放入下型块1的凹槽中，然后将上型块2
盖上压住需要校正的板式多层结构钛合金零件及下方的下型块1并最终构成由装配好的上
型块2、下型块1和置于前述二者之间的模腔中的需要校正的板式多层结构钛合金零件共同
构成的恢复单元；
然后将前述的恢复单元放置到真空热处理设备中进行加热处理，以便在消除焊接
应力的同时，实现零件的变形校正；加热后冷却取出即可。
所述用于板式多层结构钛合金零件的校正方法，其特征在于：设置在下型块1上向
上开口的凹槽与需要校正的板式多层结构钛合金零件的理想下表面空间曲面相适应；
需要校正的板式多层结构钛合金零件的厚度是0.3-10mm；
该凹槽的深度能允许一次性装入1～20个需要校正的板式多层结构钛合金零件。
所述用于板式多层结构钛合金零件的校正方法，其特征在于：所述用于板式多层
结构钛合金零件的校正方法借助于上型块2或者上型块2和外物的重量作为从上向下施加
的校正压力；
多个由装配好的上型块2、下型块1和置于前述二者之间的板式多层结构钛合金零
件共同构成的恢复单元有至少二个，上下叠放且相邻的两个恢复单元之间设置有间隙以利
于恢复单元均匀受热；要求间隙大于5mm。
所述用于板式多层结构钛合金零件的校正方法，其特征在于：所述用于板式多层
结构钛合金零件的校正方法中，当需要校正的板式多层结构钛合金零件放入下型块1中后，
在需要校正的板式多层结构钛合金零件的有孔处还使用定位销6辅助定位；
下型块1上设置的内凹的凹槽槽口处设置有利于向内放入需要校正的板式多层结
构钛合金零件的槽口倒角；其具体是采用锥形面引导、槽式定位结构。
所述用于板式多层结构钛合金零件的校正方法，其特征在于：所述用于板式多层
结构钛合金零件的校正方法中，将恢复单元放置到真空热处理设备中进行加热处理的工艺
参数要求如下：
真空室压强在0.067Pa以下，从常温开始缓慢持续升温，升温时间为2～2.5小时；
升温到750±10℃温度条件下再保温3.5～4小时；之后随炉冷却至550℃，再充氩气，充气后
压强为0.2～0.4MPa；之后继续冷却到常温，取出恢复单元，得到校正处理后的板式多层结
构钛合金零件。
所述用于板式多层结构钛合金零件的校正方法，其特征在于：上型块2上部设置有
能够将上型块2上侧面与位于上型块2上方的另一个恢复单元下部的下型块1下侧面隔离开
的分隔结构3，以便于保证上下叠放且相邻的两个恢复单元之间设置有间隙以利于恢复单
元均匀受热；
下型块1的左右侧面上还设置有便于搬运或/和吊装整个恢复单元的辅助结构4；
辅助结构4具体是以下结构之一或其组合：起重螺栓、手柄、成对对称布置的把手。
本发明还要求保护一种用于板式多层结构钛合金零件的校正装置；其特征在于：
其构成如下：下型块1和上型块2，其二者之间设置有凹凸配合的结构，其对应需要进行校正
的板式多层结构钛合金零件预先制作；下型块1上部设置有的凹槽，凹槽中至少能放入1个
需要校正的板式多层结构钛合金零件；然后将上型块2盖上压住需要校正的板式多层结构
钛合金零件；最终构成由装配好的上型块2、下型块1和置于前述二者之间的模腔中的需要
校正的板式多层结构钛合金零件共同构成的恢复单元。
所述用于板式多层结构钛合金零件的校正装置中设置有至少1个由装配好的上型
块2、下型块1和置于前述二者之间的板式多层结构钛合金零件共同构成的恢复单元；
所述用于板式多层结构钛合金零件的校正装置中，在需要校正的板式多层结构钛
合金零件的有孔处还对应设置有定位销6以便辅助定位；
下型块1上设置的内凹的凹槽槽口处设置有利于向内放入需要校正的板式多层结
构钛合金零件的槽口倒角；其具体是采用锥形面引导、槽式定位结构。
所述用于板式多层结构钛合金零件的校正装置，其特征在于：上型块2上部设置有
能够将上型块2上侧面与位于上型块2上方的另一个恢复单元下部的下型块1下侧面隔离开
的分隔结构3，以便于保证上下叠放且相邻的两个恢复单元之间设置有间隙以利于恢复单
元均匀受热；
下型块1的左右侧面上还设置有便于搬运或/和吊装整个恢复单元的辅助结构4；
辅助结构4具体是以下结构之一或其组合：起重螺栓、手柄、成对对称布置的把手。
本发明设计了专用的工艺装备，多个工艺装备叠放安装，夹具自身支承间隔，保证
较高的热效率应用，利用材料高温下低强度的特点，用工装夹具自身重量，使得零件在热状
态下与夹具型面贴合，实现多个零件，一次校形。
该发明的关键点在于应用真空热处理设备实现钛合金变形恢复的工艺方法及其
使用的工艺装配。本工艺装备的特点如下：
a、主体结构的上型块2、下型块1分别采用整体结构，避免了因拼接(焊接或螺纹连
接)结构的工装，在反复的冷、热状态下循环使用，连接部位松动或开焊，造成工装的定位偏
移，致使零件的一致性差，影响零件的安装配合。
b、工装自身带支承，多个工装叠放使用过程中，保证工装加热过程中的工装受热
面积更大，受热均匀，加热效率高。
c、零件与工装使用定位销3辅助精确定位，工装中的上型块2、下型块1上设置的凹
凸配合的槽结构的槽口设置有倒角，其具体是采用锥形面引导、槽式定位结构。
d、多个工装叠放使用，应用工装夹具的自身重量，使得零件在热状态下与夹具型
面贴合，随炉冷却过程中保持贴合状态，实现一次装炉校正多个零件，零件的加工效率大大
提高。
应用本发明所述工艺方法和工艺装备可以完成相关薄壁零件的校形，其可以实现
多个零件的一次校正，提高了零件的加工效率和质量，零件的型面一致性大大提高，减少后
续装配中修理90％以上。按照常规的真空加热炉容积，每炉可以装入恢复单元9件，可以提
高加工效率提高到3倍，按年产120台计算，年获得收益预计可达80余万元。本发明具有可预
期的较为巨大的经济价值和社会价值。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为需要进行校正的板式多层结构钛合金零件右视图；
图2为需要进行校正的板式多层结构钛合金零件主视图；
图3位需要进行校正的板式多层结构钛合金零件仰视图；
图4为用于板式多层结构钛合金零件的校正装置主视图；
图5为用于板式多层结构钛合金零件的校正装置俯视图；
图6为图5的B-B剖视图。
具体实施方式
附图标记含义如下：下型块1、上型块2、分隔结构3、辅助结构4、定位销6、螺钉8。
实施例1
一种用于板式多层结构钛合金零件的校正方法；对应需要进行校正的板式多层结
构钛合金零件预先制作凹凸配合的下型块1和上型块2；使用时先将至少一个需要校正的板
式多层结构钛合金零件放入下型块1的凹槽中，然后将上型块2盖上压住需要校正的板式多
层结构钛合金零件及下方的下型块1并最终构成由装配好的上型块2、下型块1和置于前述
二者之间的模腔中的需要校正的板式多层结构钛合金零件共同构成的恢复单元；
然后将前述的恢复单元放置到真空热处理设备中进行加热处理，以便在消除焊接
应力的同时，实现零件的变形校正；加热后冷却取出即可。
设置在下型块1上向上开口的凹槽与需要校正的板式多层结构钛合金零件的理想
下表面空间曲面相适应；需要校正的板式多层结构钛合金零件的厚度是0.3-10mm；该凹槽
的深度能允许一次性装入1～20个需要校正的板式多层结构钛合金零件。
所述用于板式多层结构钛合金零件的校正方法借助于上型块2或者上型块2和外
物的重量作为从上向下施加的校正压力；多个由装配好的上型块2、下型块1和置于前述二
者之间的板式多层结构钛合金零件共同构成的恢复单元有至少二个，上下叠放且相邻的两
个恢复单元之间设置有间隙以利于恢复单元均匀受热；要求间隙大于5mm。
所述用于板式多层结构钛合金零件的校正方法中，当需要校正的板式多层结构钛
合金零件放入下型块1中后，在需要校正的板式多层结构钛合金零件的有孔处还使用定位
销3辅助定位；下型块1上设置的内凹的凹槽槽口处设置有利于向内放入需要校正的板式多
层结构钛合金零件的槽口倒角；其具体是采用锥形面引导、槽式定位结构。
所述用于板式多层结构钛合金零件的校正方法中，将恢复单元放置到真空热处理
设备中进行加热处理的工艺参数要求如下：真空室压强在0.067Pa以下，从常温开始缓慢持
续升温，升温时间为2～2.5小时；升温到750±10℃温度条件下再保温3.5～4小时；之后随
炉冷却至550℃，再充氩气，充气后压强为0.2～0.4MPa；之后继续冷却到常温，取出恢复单
元，得到校正处理后的板式多层结构钛合金零件。
上型块2上部设置有能够将上型块2上侧面与位于上型块2上方的另一个恢复单元
下部的下型块1下侧面隔离开的分隔结构，以便于保证上下叠放且相邻的两个恢复单元之
间设置有间隙以利于恢复单元均匀受热；下型块1的左右侧面上还设置有便于搬运或/和吊
装整个恢复单元的辅助结构4；辅助结构4具体是以下结构之一或其组合：起重螺栓、手柄、
成对对称布置的把手。
本实施例还涉及一种用于板式多层结构钛合金零件的校正装置；其构成如下：下
型块1和上型块2，其二者之间设置有凹凸配合的结构，其对应需要进行校正的板式多层结
构钛合金零件预先制作；下型块1上部设置有的凹槽，凹槽中至少能放入1个需要校正的板
式多层结构钛合金零件；然后将上型块2盖上压住需要校正的板式多层结构钛合金零件；最
终构成由装配好的上型块2、下型块1和置于前述二者之间的模腔中的需要校正的板式多层
结构钛合金零件共同构成的恢复单元。
所述用于板式多层结构钛合金零件的校正装置中设置有至少1个由装配好的上型
块2、下型块1和置于前述二者之间的板式多层结构钛合金零件共同构成的恢复单元；
所述用于板式多层结构钛合金零件的校正装置中，在需要校正的板式多层结构钛
合金零件的有孔处还对应设置有定位销3以便辅助定位；
下型块1上设置的内凹的凹槽槽口处设置有利于向内放入需要校正的板式多层结
构钛合金零件的槽口倒角；其具体是采用锥形面引导、槽式定位结构。
上型块2上部设置有能够将上型块2上侧面与位于上型块2上方的另一个恢复单元
下部的下型块1下侧面隔离开的分隔结构，以便于保证上下叠放且相邻的两个恢复单元之
间设置有间隙以利于恢复单元均匀受热；
下型块1的左右侧面上还设置有便于搬运或/和吊装整个恢复单元的辅助结构4；
辅助结构4具体是以下结构之一或其组合：起重螺栓、手柄、成对对称布置的把手。
本实施例中有专用的工艺装备，多个工艺装备叠放安装，夹具自身支承间隔，保证
较高的热效率应用，利用材料高温下低强度的特点，用工装夹具自身重量，使得零件在热状
态下与夹具型面贴合，实现多个零件，一次校形。
本实施例的关键点在于应用真空热处理设备实现钛合金变形恢复的工艺方法及
其使用的工艺装配。本工艺装备的特点如下：
a、主体结构的上型块2、下型块1分别采用整体结构，避免了因拼接(焊接或螺纹连
接)结构的工装，在反复的冷、热状态下循环使用，连接部位松动或开焊，造成工装的定位偏
移，致使零件的一致性差，影响零件的安装配合。
b、工装自身带支承，多个工装叠放使用过程中，保证工装加热过程中的工装受热
面积更大，受热均匀，加热效率高。
c、零件与工装使用定位销3辅助精确定位，工装中的上型块2、下型块1上设置的凹
凸配合的槽结构的槽口设置有倒角，其具体是采用锥形面引导、槽式定位结构。
d、多个工装叠放使用，应用工装夹具的自身重量，使得零件在热状态下与夹具型
面贴合，随炉冷却过程中保持贴合状态，实现一次装炉校正多个零件，零件的加工效率大大
提高。
该工艺装备全部采用耐热材料，可拆卸的手柄4，上型块2与下型块1以下型块1四
周立边定位，并在下型块1立边上延倒角形成安装上型块2和下型块1的引导，利用锥面的自
动引导，方便零件安装。定位销6和定位销6以过盈形式与下型块配合，支承立柱3共计4件，
与上型块1用螺钉8连接。起重螺栓7与下型块螺纹连接。
使用过程：将工装夹具按图示位置连接好后，用手柄4将上型块2从夹具上拆开，将
零件安装到夹具下型块1上，以夹具圆定位销5和定位销6定位，将上型块2沿下型块1锥面安
装到位。重复安装多件后，将装好零件的工装叠放安装到热处理炉中，各工装之间靠支承立
柱3支承，工装与零件随真空热处理炉一同加热、加热到固定温度后进行保温，然后随炉冷
却。达到消除焊接应力和变形恢复的目的。
应用本实施例所述工艺方法和工艺装备可以完成相关薄壁零件的校形，其可以实
现多个零件的一次校正，提高了零件的加工效率和质量，零件的型面一致性大大提高，减少
后续装配中修理90％以上。按照常规的真空加热炉容积，每炉可以装入恢复单元9件，可以
提高加工效率提高到3倍，按年产120台计算，年获得收益预计可达80余万元。本实施例具有
可预期的较为巨大的经济价值和社会价值。