CN103170860A - 一种空心涡轮叶片蜡模悬臂式夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种空心涡轮叶片蜡模悬臂式夹具，夹具由前板和后板与中间板垂直固定安装，中间板相对的一侧敞开,整体呈凹形结构；叶片蜡模放置在夹具体内，叶片蜡模引晶段与前定位块凹槽装夹，叶片蜡模冒口补缩段与后定位块上表面分布的四个定位支撑销装夹，实现对叶片蜡模定位；后板外侧固连的圆柱梁装卡在加工设备三爪卡盘上，使夹具体悬空，实现主轴旋转带动叶片蜡模和夹具体一起转动，一次装夹即完成叶片蜡模叶背型面和叶盆型面的连续螺旋铣削加工；解决了无辅助定位芯头的小型空心涡轮叶片蜡模的定位问题；加工过程中既避免了定位误差，减少了连接刀痕；又能够增强蜡型刚性，避免加工过程中发生断裂。

Description

一种空心涡轮叶片蜡模悬臂式夹具
技术领域
本发明涉及一种三坐标数控螺旋铣削加工用的小型工装夹具，具体说是一种空心涡轮叶片蜡模悬臂式夹具。
背景技术
现有公开的文献,《精铸涡轮叶片蜡型数控加工技术研究》(2009年西北工业大学硕士学位论文)中介绍了一种采用三坐标数控翻面铣削的加工方法，即先铣削涡轮叶片蜡型的叶背型面，然后翻面装夹，再铣削叶盆型面。在《涡轮叶片精铸蜡型快速精确成型工艺研究》(2008年西北工业大学硕士学位论文)一文中也采用三坐标数控翻面铣削的方法，其叶片蜡模夹具设计成可旋转式的，通过夹具体的旋转，在两个固定工位加工叶片的叶背型面和叶盆型面。两种方法均采用翻面铣削的方式，存在的共同问题是:不连续加工会在叶片蜡模前缘和后缘部分产生连接刀痕；第一种方法需要两次装夹，容易产生定位误差；第二种方法虽然解决了该问题，但又产生新的问题，前后定位装置没有进行固定连接，主轴线不能保持一致，容易使叶片蜡模产生变形。
上述的两种方法都是针对普通空心涡轮叶片精铸蜡模的数控加工，而对于小型空心涡轮叶片蜡模而言，其尺寸小，壁厚控制严格，对加工精度要求更高。为了确保蜡模的尺寸精度和表面粗糙度，前提条件是加工过程中叶片蜡模定位要精确，且其结构特点是无辅助定位芯头，因此，对小型涡轮叶片蜡模数控加工夹具的设计、加工要求更高。
金属涡轮叶片加工时通常采用将叶片榫头固定在机床的旋转工作台上,另一端使用顶尖顶住叶尖尾部的工艺卡头的装夹方式，从而使叶片能随机床的工作台进行旋转运动。对于小型空心涡轮叶片蜡型而言尺寸小、壁厚薄，加工中容易断裂，因此采用悬臂式夹具是理想的工装，既能保证叶片随机床工作台做旋转运动，又能够增强蜡型刚性，避免加工中发生断裂。
发明内容
为了避免现有技术的不足，本发明提出一种空心涡轮叶片蜡模悬臂式夹具，夹具体固定在加工设备上，主轴旋转带动叶片蜡模和夹具体一起旋转，实现一次装夹即完成叶片蜡模叶背型面和叶盆型面的连续性螺旋铣削加工，解决了无辅助定位芯头的小型空心涡轮叶片蜡模的定位问题，避免出现定位误差，减少了连接刀痕。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括前板、中间板、后板、圆柱梁、定位块凹槽、夹紧头、后定位块、后夹紧头、螺栓安装孔、定位销孔、夹紧螺钉、第一定位支撑销、第二定位支撑销、后侧圆柱定位销、圆柱定位销，前板和后板与中间板固定安装，中间板相对的一侧敞开,整体呈凹形结构,圆柱梁位于后板外侧面中间部位，另一端固定在加工设备卡盘上使夹具体悬空；
所述前板一侧有与两个定位销孔相间的两个螺栓安装孔,通过定位销和连接螺栓与中间板一端垂直安装，另一侧为敞开端,前板中间的长方凹槽开口端亦为敞开端，凹槽口上端部的夹紧头有螺孔安装夹紧螺钉,凹槽口下端部有定位块凹槽；夹紧头的螺孔中线与定位块凹槽水平方向中线垂直；
所述后板一端有与两个定位销孔相间的两个螺栓安装孔,通过定位销和连接螺栓与中间板一侧垂直安装，后定位块位于后板内侧面下方，后定位块上表面分布有第一定位支撑销、第二定位支撑销、后侧圆柱定位销、圆柱定位销，后定位块的侧面有定位孔和螺孔；后夹紧头位于后板内侧后定位块的上方,中间凸台竖向有螺孔安装夹紧螺钉。
夹紧头螺孔与后夹紧头螺孔、圆柱梁位于同一垂直面上。
有益效果
本发明空心涡轮叶片蜡模悬臂式夹具，由前板和后板与中间板垂直固定安装，中间板相对的一侧敞开,整体呈凹形结构,圆柱梁位于后板外侧面中间部位，另一端通过圆柱梁固定在数控铣床分度头三爪卡盘上，使夹具体悬空，实现主轴旋转带动叶片蜡模和夹具体一起旋转，一次装夹即完成叶片蜡模叶背型面和叶盆型面的连续性螺旋铣削加工；避免出现定位误差，减少了叶片蜡模前后缘处的连接刀痕，解决了无辅助定位芯头的小型空心涡轮叶片蜡模的定位问题；减少加工过程中叶片蜡模的变形，增强了叶片蜡模刚性，避免加工中叶片蜡模断裂。
附图说明
下面结合附图和实施方式对本发明一种空心涡轮叶片蜡模悬臂式夹具作进一步详细说明。
图1为本发明空心涡轮叶片蜡模悬臂式夹具示意图。
图2为空心涡轮叶片蜡模毛坯示意图。
图中:
1.前板  2.中间板  3.后板  4.圆柱梁  5.定位块凹槽  6.夹紧头7.后定位块  8.后夹紧头  9.螺栓安装孔  10.定位销孔  11.夹紧螺钉12.第一定位支撑销  13.第二定位支撑销  14.后侧圆柱定位销  15.圆柱定位销16.叶片蜡模引晶段  17.叶片蜡模冒口补缩段  18.叶盆型面  19.叶背型面
具体实施方式
本实施例是一种空心涡轮叶片蜡模悬臂式夹具。
参阅图1、图2，本发明空心涡轮叶片蜡模悬臂式夹具，是一种小型的悬臂式夹具，由前板1、中间板2、后板3、圆柱梁4、定位块凹槽5、夹紧头6、后定位块7、后夹紧头8、螺栓安装孔9、定位销孔10、夹紧螺钉11、第一定位支撑销12、第二定位支撑销13、后侧圆柱定位销14、圆柱定位销15组成；前板1和后板3与中间板2垂直固定安装，中间板2相对的一侧敞开,整体呈凹形结构,圆柱梁4固连在后板3外侧面中间部位，圆柱梁4的另一端固定在加工设备卡盘上使夹具体悬空。
前板1一侧有与两个定位销孔10相间的两个螺栓安装孔9,通过两个定位销定位、两个连接螺栓与中间板2前端面垂直固定安装，另一侧为敞开端；前板1中间部位的长方凹槽开口端亦为敞开端，方便叶片蜡模装卸；凹槽口上端部的夹紧头6有螺孔安装夹紧螺钉11,向下旋转夹紧螺钉11使其与叶片蜡模引晶段16上表面接触夹紧；凹槽口下端部有定位块凹槽5；夹紧头螺孔的中线与定位块凹槽5水平方向中线垂直。叶片蜡模冒口补缩段17为规则的长方体，亦采取点定位。
后板3的一端有与两个定位销孔相间的两个螺栓安装孔,通过定位销和连接螺栓与中间板2一侧端部垂直安装，后定位块7位于后板3内侧面下方，后定位块7侧面有两个定位孔和两个螺孔，通过两个定位销定位、两个连接螺栓锁紧在后板3下部，保证后定位块7的位置精确；后定位块7上表面分布有第一定位支撑销12、第二定位支撑销13、后侧圆柱定位销14、圆柱定位销15四个定位支撑点，限制四个自由度，相对应的定位支撑销的上表面与叶片蜡模冒口补缩段17底面接触，其中叶片蜡模冒口补缩段17底面有第一定位支撑销12和第二定位支撑销13两个定位点，相对应的后侧圆柱定位销14和圆柱定位销15与叶片蜡模冒口补缩段17的后侧面和右侧面接触；后定位块7的一侧面上有有两个定位孔和两个螺孔，通过两个定位销定位、两个连接螺栓锁紧在后板3下部，保证后定位块7在后板3上的准确位置；后夹紧头8中间凸台竖向有螺孔用于安装夹紧螺钉，凸台两边平板上各有一个螺孔，通过连接螺栓固定连接在后板上部；夹紧螺钉向下旋转使其与叶片蜡模冒口补缩段17上表面接触实现夹紧。
夹紧头6螺孔与后夹紧头8螺孔、圆柱梁4位于同一垂直面上。
中间板2与前板1和后板3固定连接、垂直安装；前板1一侧有两个定位销孔10和两个螺栓安装孔9，通过两个定位销定位、两个连接螺栓锁紧保证前板1在夹具中的准确位置；后板3一端面亦有两个定位孔和两个螺孔，通过两个定位销定位、两个连接螺栓锁紧在中间板2侧面，以保证后板在夹具体中的准确位置。
夹具应用时，将叶片蜡模放置在夹具体中，前定位块凹槽5与叶片蜡模引晶段16倾斜侧面、叶片蜡模引晶段16前缘相应的部位实现定位；叶片蜡模冒口补缩段17位于后定位块7上表面分布的第一定位支撑销12、第二定位支撑销13、后侧圆柱定位销14、圆柱定位销15四个定位支撑销上实现定位；其中，叶片蜡模冒口补缩段17底面与第一定位支撑销12和第二定位支撑销13的上表面接触，叶片蜡模冒口补缩段17的后侧面与后侧圆柱定位销14的侧面接触，叶片蜡模冒口补缩段17右侧面与圆柱定位销15的侧面接触；然后旋紧夹紧螺钉分别与叶片蜡模引晶段16上表面接触、与叶片蜡模冒口补缩段17上表面接触实现夹紧；最后把圆柱梁4固定在加工设备卡盘上，使夹具体悬空，实现加工过程中工作台旋转带动叶片蜡模和夹具体一起旋转，保证一次装夹完成叶片蜡模叶盆型面18和叶背型面19的连续性螺旋铣削加工。

Claims (2)

1.一种空心涡轮叶片蜡模悬臂式夹具，其特征在于:包括前板、中间板、后板、圆柱梁、定位块凹槽、夹紧头、后定位块、后夹紧头、螺栓安装孔、定位销孔、夹紧螺钉、第一定位支承销、第二定位支承销、后侧圆柱定位销、圆柱定位销，前板和后板与中间板固定安装，中间板相对的一侧敞开,整体呈凹形结构,圆柱梁位于后板外侧面中间部位，另一端固定在加工设备卡盘上使夹具体悬空；
所述前板一侧有与两个定位销孔相间的两个螺栓安装孔,通过定位销和连接螺栓与中间板一端垂直安装，另一侧为敞开端,前板中间的长方凹槽开口端亦为敞开端，凹槽口上端部的夹紧头有螺孔安装夹紧螺钉,凹槽口下端部有定位块凹槽；夹紧头的螺孔中线与定位块凹槽水平方向中线垂直；
所述后板一端有与两个定位销孔相间的两个螺栓安装孔,通过定位销和连接螺栓与中间板一侧垂直安装，后定位块位于后板内侧面下方，后定位块上表面分布有第一定位支承销、第二定位支承销、后侧圆柱定位销、圆柱定位销，后定位块的侧面有定位孔和螺孔；后夹紧头位于后板内侧后定位块的上方,中间凸台竖向有螺孔安装夹紧螺钉。
2.根据权利要求1所述的空心涡轮叶片蜡模悬臂式夹具，其特征在于:夹紧头螺孔与后夹紧头螺孔、圆柱梁位于同一垂直面上。
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