CN103056687B - 一种叶片基准修复夹具 - Google Patents

Abstract

一种叶片基准修复夹具，它包括夹具基体、三明治夹板系统、两套球面轴承支撑系统、双面自适应定位系统、两套自动夹紧系统和套筒等部分。两套球面轴承支撑系统被安装于夹具基体两端矩形槽内；双面自适应定位系统由三对柔性定位销组成，三对定位销两两相对安装于夹具基U型槽两侧壁内；三明治夹板系统位于U型槽内，并与自适应定位系统的三对定位销紧靠在一起；两套自动夹紧系统分别安装在夹具基体两端的球面支撑系统支撑板内，套筒将整套夹具包复其内。本发明用于车床上对双轴叶片进行基准修复，确保定位面和叶身获得良好的位置精度，以便对叶片进行下一步的精加工。它在双轴叶片加工和机加工装技术领域里有广阔的应用前景。

Description

一种叶片基准修复夹具

技术领域

本发明涉及一种叶片基准修复夹具，它可以用于车床上对双轴叶片进行基准修复，修复顶尖孔等辅助基准，确保定位面和叶身获得良好的位置精度。以便对叶片进行下一步的精加工。属于机加工装夹具技术领域。

背景技术

叶片是航空发动机零件中非常重要的一类零件，对发动机的性能起着关键作用。发动机性能主要体现在推力、燃油效率、使用寿命等方面。这些指标的高低，都直接受叶片的设计水平和制造质量的影响。要提高发动机的推力和燃油效率，就要增加压气机的增压比，就要提高涡轮的工作能量转换率等。这些措施的实现，主要依靠叶片性能的提高。

在发动机零件中，叶片是寿命较短的零件，提高叶片的质量可直接延长发动机寿命。人们常称航空发动机“一肚子叶片”，特别是对轴流式发动机，这种说法确实不过分。就轴流式发动机而言，叶片制造工作量占整机制造工作量的三分之一左右。

正是由于航空发动机叶片的加工制造对对航空发动机十分重要，加之叶片形状不规则，尺寸计算复杂，与普通零件有很大差异，因此叶片制造工艺成为发动机制造工艺中一个专业化很强的分支。叶片工装也成为工装设计、制造中难度较大的一种类型。研究叶片制造工艺，发展叶片制造技术，无疑对我国的航空工业，乃至机械制造工业的许多部门都有着重要意义。

由于叶片属于薄壁曲面零件，刚度较差，机械加工时很容易变形，当上一道工序加工完叶片曲面时，曲面会不可避免的产生一定的变形。这些变形使之前的叶片基准与叶片曲面发生偏移。为了解决这个问题，提高叶片精度，需要以叶身曲面定位并通过合理夹紧对叶片顶尖孔或其它辅助基准进行加工，确保定位面和叶身获得良好位置精度。因此叶片修复夹具对于提高叶片加工精度和加工效率具有重要意义。

目前国内外叶片基准修复方法有下面几种：

低熔点合金浇铸定位法：叶身无余量精锻后得到叶片毛料，加工叶身进排气边，六点定位法夹持叶身进行浇铸，把复杂的叶身点定位转换成规则的面定位，得到浇铸块，用浇铸块定位进行后续加工。优点：非规则的叶片型面基准转换为定位面。定位精确稳定，保证了加工精度。叶片较小时，直接装夹叶片比较困难，利用精密定位，定位体积大，形状规则，便于装夹。加工和测量使用的夹具和测具结构简化，从而降低费用。便于自动化生产。保护叶身型面不会压伤。

多点支撑法：在平面上布置若干辅助支撑缸，依靠液压或气压装置驱动支撑缸顶杆上下运动直至接触到叶片曲面，然后锁紧。与低温合金浇铸法相比，多点支撑适用范围更广，节能环保无污染，但受支撑缸体积限制，不适用于很小的叶片。

发明内容

本发明的目的是提供一种叶片基准修复夹具，它用于车床上对双轴叶片进行基准修复，修复顶尖孔等辅助基准，确保定位面和叶身获得良好的位置精度。以便对叶片进行下一步的精加工。

本发明采用的技术方案的特征是：一种叶片基准修复夹具，该装置包括夹具基体、三明治定位板系统、两套关节轴承支撑系统、双面自适应定位系统、两套自动夹紧系统和套筒。它们之间的位置连接及结构关系是：两套关节轴承支撑系统被安装于夹具基体两端矩形槽内；双面自适应定位系统由三对柔性定位销组成，三对定位销两两相对安装于夹具基体U型槽两圆周侧壁内；三明治定位板系统位于夹具基体U型槽内，并与自适应定位系统的三对定位销紧靠在一起；两套自动夹紧系统分别安装在夹具基体两端的关节轴承支撑系统的支撑板内，该套筒将整套夹具包复其内。

所述夹具基体是心部开有U型缺口、外部为圆柱面的圆柱形件；其两端有矩形导轨用于为关节轴承支撑系统导向和定位，导轨下部设有关节轴承支撑系统定位元件；

所述的三明治定位板系统由两块定位板组成，两块定位板的一端具有两个关节定位点、另一端具有一个关节定位点，且对应的定位点在叶片的叶盆和叶背上相向对应布置，叶片安装在两定位板之中且处于正确位置时，两定位板外侧面处于理论上的平行状态，所述定位板分为前定位板和后定位板，是两端带有凸耳的矩形件；

所述的双面自适应定位系统为布置在夹具基体U形结构两侧面上的3对（6个）面面相对的用弹簧支撑的定位销，弹簧的外部为调整螺钉，用于调整弹簧预紧力大小,当叶片处于理论正确尺寸且随三明治定位板系统置于夹具基体U形结构之中时，叶片的理想轴线相对于夹具圆柱面的中心线在水平方向是一致的，该定位销、弹簧、调整螺钉是市购标准件；

所述的关节轴承支撑系统由支撑板和置于支撑板上的关节轴承共同组成，该关节轴承是内外圈被分别分割成极薄的环状三瓣结构，支撑板可在夹具基体U形结构两端的矩形槽中滑动，其运动到与U形结构底部的定位装置接触时可认为达到理想正确位置，该支撑板是开有中心孔的矩形板，在孔周边切割有环绕孔的扇形柔性面，在柔性面上方开有销孔；

所述的自动夹紧系统由夹具上盖和位于夹具上盖上的被碟形弹簧弹出的压紧销及弹簧外侧的紧定螺钉组成。在未压紧状态，压紧销伸出夹具上盖的下端面之外；该夹具上盖是其上开有圆孔，顶端设置有圆柱销孔的矩形件，蝶形弹簧、紧定螺钉是市购标准件；

所述套筒是圆周边开有一豁口的圆筒形件。

系统工作时，叶片置于三明治定位板系统中，叶片两轴颈上同时穿入两套关节轴承支撑系统的轴承孔中，并一起放置于夹具基体U形槽中，叶片的上下方向的两个自由度由两端的关节轴承支撑系统确定，其轴向运动自由度通过叶片的某些轴向平面限定，其它三个自由度由三对柔性定位销组成的双面自适应定位系统确定，叶片获得全面定位，将自动夹紧系统的夹具上盖置于关节轴承支撑系统的支撑板的上方，并一起置于机床的三爪卡盘内，卡盘收缩时自动夹紧系统的夹具上盖将运动到其外圆与夹具基体外圆同心状态，夹具上盖伸出的压紧销将通过关节轴承支撑系统支撑板上方的传动销压紧关节轴承，最终达到压紧叶片双端轴颈的目的。

优点及功效：本发明的主要优点是，通过夹具提供了辅助支撑，克服了直接装夹叶片修复基准时刚性不足的缺点；两端用关节轴承锁紧，避免了叶片粗加工造成的弯曲变形对基准修复的影响；相对于普遍采用的低熔点合金叶身定位方法，提高了效率，降低了环境污染；综上所述，可以方便的对某型双轴叶片进行基准修复。

附图说明

图1是夹具零件三维爆炸图

图2是装配后夹具结构三维图

图3是待加工叶片结构图

图4a、b、c、d是夹具定位锁紧示意图

其中图4a是整体结构剖视图，图4b是锁紧结构示意图，图4c、图4d是定位结构示意图

图中标号说明如下：

1是夹具基体，2是支撑板，3是关节轴承，4是圆柱销，5是夹具上盖，6是压紧销，7是碟形弹簧，8是顶丝，9是定位板，10是定位销，11是弹簧，12是锁紧螺钉，13是套筒。

具体实施方式

以下结合附图说明本发明的实施例。

图1是本发明夹具零件三维爆炸图；图3是待加工叶片结构图。

一种叶片基准修复夹具，该装置包括夹具基体1、三明治定位板系统、两套关节轴承支撑系统、双面自适应定位系统、两套自动夹紧系统和套筒13。它们之间的位置连接及结构关系是：两套关节轴承支撑系统被安装于夹具基体1两端矩形槽内；双面自适应定位系统由三对柔性定位销组成，三对定位销两两相对安装于夹具基体1U型槽两圆周侧壁内；三明治定位板系统位于夹具基体1U型槽内，并与自适应定位系统的三对定位销紧靠在一起；两套自动夹紧系统分别安装在夹具基体1两端的关节轴承支撑系统的支撑板2内，该套筒13将整套夹具包复其内。

如图4a所示，为本发明用于修复加工一种双轴叶片的两端基准顶尖孔。使用前先将标准叶片与前、后定位板9一起放入夹具，调节弹簧11后的锁紧螺钉12，使弹簧11受力，推动前、后定位板9前后移动。用千分表测量标准叶片基准轴与夹具基体外圆1同轴度。当调整锁紧螺钉12使标准叶片的基准轴与夹具基体1外圆同轴时，左右两端的弹簧11弹力相等。

加工时将待加工叶片与前、后定位板9一起放入夹具，弹簧11自动调节使左右弹力相互平衡，此时叶片中心与夹具中心重合，完成定位。

夹紧时，将夹具基体1、夹具上盖5放入套筒13内，结构如图2所示，用三爪卡盘夹紧夹具套筒13，夹具上盖5下移，碟形弹簧7推动压紧销6压紧圆柱销4，使关节轴承3孔径向变形，压紧切有缝隙的轴承圈，最终夹紧叶片基准轴。图4c、4d是夹具定位机构示意图，图4b是夹紧机构示意图。

装配完毕之后用中心钻在叶片一端基准轴上打顶尖孔，微松三爪卡盘，从套筒13中拔出夹具基体1，调转180度装入套筒13，继续在另一端钻顶尖孔。加工完毕后，打开夹具上盖5，放入下一个待加工叶片，重复以上步骤即可。

此装置装夹方便，效率较高。

本发明可用于双轴叶片的基准修复，可大大提高叶片的加工精度，对提升飞机发动机的效率寿命都有重要意义。

以上描述的实施例是为了说明本发明，而非为了限定本发明。发明的范围由所附加的权利要求的范围限定。

Claims (1)

1.一种叶片基准修复夹具，其特征在于：包括夹具基体、三明治定位板系统、两套关节轴承支撑系统、双面自适应定位系统、两套自动夹紧系统和套筒；两套关节轴承支撑系统被安装于夹具基体两端矩形槽内；双面自适应定位系统由三对柔性定位销组成，三对定位销两两相对安装于夹具基体U型槽两圆周侧壁内；三明治定位板系统位于夹具基体U型槽内，并与双面自适应定位系统的三对定位销紧靠在一起；两套自动夹紧系统分别安装在夹具基体两端的关节轴承支撑系统的支撑板内，该套筒将整套夹具包复其内；

所述夹具基体是心部开有U型缺口、外部为圆柱面的圆柱形件；其两端有矩形导轨用于为关节轴承支撑系统导向和定位，导轨下部设有关节轴承支撑系统定位元件；

所述的三明治定位板系统由两块定位板组成，两块定位板的一端具有两个关节定位点、另一端具有一个关节定位点，且对应的定位点在叶片的叶盆和叶背上相向对应布置，叶片安装在两定位板之中且处于正确位置时，两定位板外侧面处于理论上的平行状态，该定位板分为前定位板和后定位板，是两端带有凸耳的矩形件；

所述的双面自适应定位系统为布置在夹具基体U形结构两侧面上的3对共6个面面相对的用弹簧支撑的定位销，弹簧的外部为调整螺钉，用于调整弹簧预紧力大小,当叶片处于理论正确尺寸且随三明治定位板系统置于夹具基体U形结构之中时，叶片的理想轴线相对于夹具圆柱面的中心线在水平方向是一致的；

所述的关节轴承支撑系统由支撑板和置于支撑板上的关节轴承共同组成，该关节轴承是内外圈被分别分割成极薄的环状三瓣结构，支撑板在夹具基体U形结构两端的矩形槽中滑动，其运动到与U形结构底部的定位装置接触时认为达到理想正确位置，该支撑板是开有中心孔的矩形板，在孔周边切割有环绕孔的扇形柔性面，在柔性面上方开有销孔；

所述的自动夹紧系统由夹具上盖和位于夹具上盖上的被碟形弹簧弹出的压紧销及弹簧外侧的紧定螺钉组成；在未压紧状态，压紧销伸出夹具上盖的下端面之外；该夹具上盖是其上开有圆孔，顶端设置有圆柱销孔的矩形件；

所述套筒是圆周边开有一豁口的圆筒形件；

系统工作时，叶片置于三明治定位板系统中，叶片两轴颈上同时穿入两套关节轴承支撑系统的轴承孔中，并一起放置于夹具基体U形槽中，叶片的上下方向的两个自由度由两端的关节轴承支撑系统确定，其轴向运动自由度通过叶片的轴向平面限定，其它三个自由度由三对柔性定位销组成的双面自适应定位系统确定，叶片获得全面定位，将自动夹紧系统的夹具上盖置于关节轴承支撑系统的支撑板的上方，并一起置于机床的三爪卡盘内，卡盘收缩时自动夹紧系统的夹具上盖将运动到其外圆与夹具基体外圆同心状态，夹具上盖伸出的压紧销将通过关节轴承支撑系统支撑板上方的传动销压紧关节轴承，最终达到压紧叶片双端轴颈的目的。