CN102029537B - 薄壁叶片数控加工精密定位夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄壁叶片数控加工精密定位夹具，旋转工作台上的榫根定位盘设有叶片榫根安装槽、榫根定位盘轴向油道和榫根定位盘径向油道，定位芯轴一端通过定位板和铸造工艺台与叶尖工艺台固定相连，另一端通过螺栓与连接轴相连，连接轴通过端盖安装在尾座上。本发明使叶片的加工变得稳定且不易变形，结构简单，安装方便，定位精度高，可多次装拆而不影响定位精度。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机叶片加工技术领域，尤其是涉及一种用于精密、超精密数控切削加工薄壁叶片的夹具。
背景技术
目前，在航空领域广泛应用的发动机主要都是涡扇发动机，其压气机及风扇叶片加工难度较大，尤其是航空发动机追求高推重比，叶片设计精度高，而且要求重量轻，多采取用薄壁结构及钛合金等轻质材料。航空发动机叶片工艺特点为：叶片为薄壁结构、具有复杂自由曲面，为提高气动性能，叶片曲面弯扭剧烈，结构具有弯、扭、掠形等特点，叶片加工精度高等，这些特点对叶片加工前的装夹提出了相当高的要求。现有技术中的叶片加工夹具类型有很多，通常有通用夹具、可调整夹具、组合夹具等，一般都采用一端固定，一端顶尖式结构，该结构在加工薄壁结构叶片时很容易造成叶片的夹紧变形，而且其定位方式不稳定，影响了叶片的加工精度和整体质量。
名称为叶片数控加工精密定位夹具，申请号为201020020523.x的中国专利公开了一种采用两端预拉紧的固定夹紧结构，其叶尖端工艺台与定位芯轴相连，通过偏心销轴的设置，利用偏心销轴的自锁来实现夹紧，从而起到防止叶片加工过程中变形过大的问题。但该夹具在使用过程中偏心销轴产生的预紧力无法精确控制，对于不同尺寸的叶片无法达到最优化定位夹紧，尤其在加工大型薄壁叶片时，其振动比较明显，会影响大型叶片的加工质量。
发明内容
为了克服现有技术叶片夹紧力无法精确控制，容易产生振动的不足，本发明提供了一种薄壁叶片数控加工精密定位夹具，通过采用榫根端液压夹紧结构和叶尖工作台和定位心轴铸造联接的固定结构，从而有效的解决现有技术的问题。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：所述的薄壁叶片数控加工精密定位夹具，包括装夹叶片榫根的榫根定位盘和装夹叶片叶尖端的定位芯轴，榫根定位盘安装在旋转工作台上，榫根定位盘上设有叶片榫根安装槽、榫根定位盘轴向油道和榫根定位盘径向油道，叶片榫根安装槽与叶片榫根的形状相同，通过其上相配合的锥面斜槽实现轴向定位，叶片榫根安装槽的一端设有定位销轴，另一端设有与叶片榫根对应 的压紧螺钉，榫根定位盘轴向油道为两个，榫根定位盘轴向油道沿榫根定位盘轴向一端与叶片榫根安装槽相通，另一端通到榫根定位盘另一端面，榫根定位盘径向油道沿榫根定位盘径向与榫根定位盘轴向油道相通，两个榫根定位盘轴向油道分别与榫根定位盘径向油道相连通，两个榫根定位盘轴向油道一端与叶片榫根安装槽对应接合处的端部设有压力销轴，压力销轴上设有弹簧，在压力销轴不需要压紧叶片榫根时把压力销轴退回榫根定位盘轴向油道内，两个榫根定位盘轴向油道另一端安装有轴向油道密封螺钉，榫根定位盘径向油道的外端安装有径向油道密封螺钉，进油口与榫根定位盘径向油道相连通，进油口端口处设有压力销轴，进油口通过通入压力油从而推动压力销轴压紧叶片榫根；定位芯轴一端通过定位板和铸造工艺台与叶尖工艺台固定相连，定位芯轴另一端通过螺栓与连接轴相连，连接轴通过端盖安装在尾座上。
所述的榫根定位盘通过榫根定位盘固定螺钉与旋转工作台固定相连。所述的定位板通过螺钉与定位芯轴固定相连，定位板内侧上设有圆锥孔，用于铸造工艺台铸造的时候实现连接良好。所述的定位芯轴与铸造工艺台相接处的外侧设有凸台，凸台的作用和定位板内侧上设有圆锥孔作用相同。
所述的连接轴安装在尾座上，需要实现相对运动，起到滑动轴承的作用，所以需要润滑，因此端盖上设有密封圈，防止润滑油泄露。
所述的铸造工艺台在叶片加工前在叶片尖端通过铸造的方法得到，从而在叶片加工前通过铸造的方法实现叶片叶尖端的定位与夹紧。
本发明的有益效果是：所述的薄壁叶片数控加工精密定位夹具，在叶片装夹过程中，对叶片榫根部位进行过定位，叶尖工艺台与定位芯轴相连，通过液压装置，利用压力销轴来实现叶片的夹紧，而且压力销轴的压力大小可以通过进油口实现液压控制，并且对榫根接触部位施加的压力也比较均匀；叶尖工艺台通过铸造工艺台与定位心轴连接，增加了叶片的连接定位刚度，这样可以有效减小加工中的叶片在切削力的作用下产生加工变形，使叶片在加工过程中能承受由于刀具切削力产生的冲击和振动，使叶片的加工变得稳定且不易变形。该夹具不但可以提高航空发动机叶片的加工精度和质量，而且可提高数控加工效率。利用榫根处的定位件和定位面实现对称定位，使装夹的对称性好。此夹具结构简单，安装方便，定位精度高，可多次装拆而不影响定位精度。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的图1的A-A处结构剖视示意图；
图3为本发明的图1的俯视结构示意图；
图4为本发明的图3的B-B处结构剖视示意图；
图5为本发明的图1的叶片榫根与叶片榫根安装槽安装处的局部发达示意图；
图6为本发明的叶片尖端铸造结构示意图；
图7为本发明的C-C处结构剖视示意图；
图8为本发明的图7的俯视结构示意图；
图9为本发明的图8的D-D处结构剖视示意图；
图10为本发明的图6的左视结构示意图。
图中，1-尾座，2-连接轴，3-螺栓，4-定位芯轴，5-螺钉，6-端盖，7-密封圈，8-铸造工艺台，9-凸台，10-定位板，11-叶尖工艺台，12-叶片，13-叶片榫根，14-榫根定位盘，15-榫根定位盘轴向油道，16-轴向油道密封螺钉，17-径向油道密封螺钉，18-榫根定位盘径向油道，19-进油口，20-弹簧，21-定位销轴，22-旋转工作台，23-榫根定位盘固定螺钉，24-压紧螺钉，25-叶片榫根安装槽，27-铸造下封板，28-铸造侧封板，29-松软材料层。
具体实施方式
如图1至5所示，所述的薄壁叶片数控加工精密定位夹具，包括有夹具体，所述的夹具体由装夹叶片榫根13的榫根定位盘14和装夹叶片12叶尖端的定位芯轴4构成，榫根定位盘14安装在旋转工作台22上，榫根定位盘14上设有叶片榫根安装槽25、榫根定位盘轴向油道15和榫根定位盘径向油道18，叶片榫根安装槽25的一端设有定位销轴21，叶片榫根安装槽25的另一端设有与叶片榫根13对应的压紧螺钉24，榫根定位盘轴向油道15为两个，两个榫根定位盘轴向油道分别与榫根定位盘径向油道18相连通，两个榫根定位盘轴向油道一端与叶片榫根安装槽25对应接合处的端部设有压力销轴26，压力销轴26上设有弹簧20，两个榫根定位盘轴向油道另一端安装有轴向油道密封螺钉16，榫根定位盘径向油道18的外端安装有径向油道密封螺钉17，进油口19与榫根定位盘径向油道18相连通，进油口19端口处设有压力销轴；定位芯轴4一端通过定位板10和铸造工艺台8与叶尖工艺台11固定相连，定位芯轴4另一端通过螺栓3与连接轴2相连，连接轴2通过端盖6安装在尾座1上，端盖6上设有密封圈7。
所述的榫根定位盘14通过榫根定位盘固定螺钉23与旋转工作台22固定相连。所述的定位板10通过螺钉5与定位芯轴4固定相连，定位板10内侧上设有圆锥孔，用于铸造的时候实现连接良好。所述的定位芯轴4与铸造工艺台8相接处的外侧设有凸台9。
如图6至10所示，所述的薄壁叶片数控加工精密定位夹具，，其特点还在于，在叶片加工前，先在叶片尖端通过铸造的方法铸造出铸造工艺台8，其铸造方法如下：
首先在叶尖工艺台11与定位芯轴4结合处的定位芯轴4端部安装铸造侧封板28，在叶尖工艺台11与定位芯轴4结合处的下部安装铸造下封板27，从而组成一个只有上部开口的空腔，然后在空腔下部和封板缝隙处填入松软材料层29，松软材料层29为橡皮泥，最后把融化的低熔点铝合金或其他合金倒入空腔内，冷却后就形成铸造工艺台8。
所述的薄壁叶片数控加工精密定位夹具，其在使用时，旋转工作台22和尾座1安装在机床工作台上，先将叶片榫根一端安装在榫根定位盘上，按上述连接把叶片12安装在夹具上，通过其上的定位装置实现定位，按照图6至10所示的结构形式和上述铸造工艺台8的铸造方法，铸造出铸造工艺台8，然后通过进油口注入一定压力的油液，油液推动进油口处的压力销轴，从而使密封相连通得榫根定位盘轴向油道和榫根定位盘径向油道中的容积减小，从而使密封腔内的油液推动榫根定位盘轴向油道一端与叶片榫根安装槽25对应接合处的压力销轴26，从而对叶片施加预紧力。当叶片卸载时，弹簧可以使得压力销轴回到初始位置，即没有夹紧时的状态。
Claims (6)
1.一种薄壁叶片数控加工精密定位夹具，包括装夹叶片榫根的榫根定位盘和装夹叶片叶尖端的定位芯轴，其特征在于：榫根定位盘安装在旋转工作台上，榫根定位盘上设有榫根定位盘轴向油道和榫根定位盘径向油道，榫根定位盘一端面设有叶片榫根安装槽，叶片榫根安装槽与叶片榫根的形状相同，通过其上相配合的锥面斜槽实现轴向定位，叶片榫根安装槽的一端设有定位销轴，另一端设有与叶片榫根对应的压紧螺钉，榫根定位盘轴向油道为两个，榫根定位盘轴向油道一端沿榫根定位盘轴向与叶片榫根安装槽相通，另一端通到榫根定位盘另一端面，榫根定位盘径向油道沿榫根定位盘径向与榫根定位盘轴向油道相通，两个榫根定位盘轴向油道分别与榫根定位盘径向油道相连通，两个榫根定位盘轴向油道一端与叶片榫根安装槽对应接合处的端部设有压力销轴，压力销轴上设有弹簧，在压力销轴不需要压紧叶片榫根时把压力销轴退回榫根定位盘轴向油道内，两个榫根定位盘轴向油道另一端安装有轴向油道密封螺钉，榫根定位盘径向油道的外端安装有径向油道密封螺钉，进油口与榫根定位盘径向油道相连通，进油口端口处设有压力销轴，进油口通过通入压力油从而推动压力销轴压紧叶片榫根；定位芯轴一端通过定位板和铸造工艺台与叶尖工艺台固定相连，定位芯轴另一端通过螺栓与连接轴相连，连接轴通过端盖安装在尾座上。
2.根据权利要求1所述的薄壁叶片数控加工精密定位夹具，其特征在于：所述的榫根定位盘通过榫根定位盘固定螺钉与旋转工作台固定相连。
3.根据权利要求1所述的薄壁叶片数控加工精密定位夹具，其特征在于：所述的定位板通过螺钉与定位芯轴固定相连，定位板内侧上设有圆锥孔。
4.根据权利要求1所述的薄壁叶片数控加工精密定位夹具，其特征在于：所述的定位芯轴与铸造工艺台相接处的外侧设有凸台。
5.根据权利要求1所述的薄壁叶片数控加工精密定位夹具，其特征在于：所述的端盖上设有密封圈。
6.根据权利要求1所述的薄壁叶片数控加工精密定位夹具，其特征在于：所述的铸造工艺台在叶片加工前在叶片尖端通过铸造的方法得到。
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