CN103600250B - 一种叶片自适应夹紧定位装置 - Google Patents

Abstract

一种叶片自适应夹紧定位装置，属于航空发动机零部件制造技术领域。本发明包括基座、叶身定位部分、叶片榫头夹紧定位部分、定位用转接部分、加工用转接部分及定位调节部分，叶身定位部分包括叶身定位座及叶片缘板定位座，用以定位叶片叶身，叶片榫头夹紧定位部分包括快速安装座、压紧螺栓、顶销及顶杆，用以夹紧定位后的叶片榫头，该部分可拆卸，能与加工用转接部分快速连接，完成叶片夹紧定位。本发明与现有技术相比，摒弃了以叶片榫头作为定位基准的方式，以叶片的叶身型面作为定位基准，在叶片定位过程中能够自适应夹紧叶片榫头，消除叶片榫头型面加工误差对叶片加工精度的影响，保证了叶片的加工精度，提高了生产效率，降低了生产成本。

Description

一种叶片自适应夹紧定位装置

技术领域

本发明属于航空发动机零部件制造技术领域，特别是涉及一种叶片自适应夹紧定位装置。

背景技术

航空发动机作为一种典型的透平机械，其内的叶片通常具有着复杂的叶型和空间角度，机械加工难度大，而叶片的加工精度直接影响航空发动机的整体性能。对于叶片叶身孔系的加工，为了保证叶片的加工精度，技术人员常采用电火花机床进行加工，由于采用电火花加工具有无切削力及表面加工质量好的优点，但是，在叶片进行电火花加工前，需要对叶片进行夹紧定位，采用的定位方式都是以叶片榫头作为定位基准，实际情况是叶片榫头通常存在一定的型面加工误差，那么以存在误差的叶片榫头作为基准来定位的叶片将会具有更大的定位误差，使电火花加工后的叶片加工精度极低，叶片的报废率非常高。目前使用的叶片夹紧定位装置均为刚性约束结构，在刚性约束条件下，很难将叶片榫头型面加工误差消除，为了保证叶片后续加工的顺利进行，只能对叶片榫头进行重新修正，此过程将会消耗大量的人力和物力，且生产效率低下，进而增加了生产成本。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种叶片自适应夹紧定位装置，以叶片的叶身型面作为定位基准，能够自适应夹紧叶片榫头，消除叶片榫头型面加工误差对叶片加工精度的影响，保证叶片的加工精度，提高生产效率，降低生产成本。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种叶片自适应夹紧定位装置，包括基座、叶身定位部分、叶片榫头夹紧定位部分、定位用转接部分、加工用转接部分及定位调节部分；

所述叶身定位部分包括第一叶身定位座、第二叶身定位座、第三叶身定位座及叶片缘板定位座，所述第一叶身定位座、第二叶身定位座及第三叶身定位座均固装在基座上，第一叶身定位座、第二叶身定位座及第三叶身定位座的上部型面分别与叶片的叶身型面对应设置，所述叶片缘板定位座固装在基座上，在叶片缘板定位座上部设置有球头定位销；在所述基座上设置有转动块，转动块通过转轴螺丝与基座相连接，在转动块上安装有第一压紧螺栓，第一压紧螺栓与叶片缘板的外表面垂直设置；

所述叶片榫头夹紧定位部分包括快速安装座、第二压紧螺栓、第一顶销、第二顶销及顶杆，所述快速安装座的一侧设置有拉钉，在拉钉外侧的快速安装座设置有定位键槽，快速安装座的另一侧安装有第一固定块和第二固定块，所述第二压紧螺栓安装在第一固定块上，在第二压紧螺栓的螺纹端万向连接有压头；所述第一顶销和第二顶销均设置在第二固定块上，第一顶销和第二顶销的顶端分别与叶片榫头相对应；所述顶杆通过第二固定块内的通孔设置在第二固定块上，顶杆的一端通过通孔位于第二固定块外部且与叶片缘板相对应，顶杆的另一端对应的通孔孔口设置有封堵螺栓，在顶杆与封堵螺栓之间安装有弹簧；在所述顶杆侧部的第二固定块设置有锁紧螺栓，锁紧螺栓的螺纹端与顶杆的杆体相对应；

所述定位用转接部分包括第一气动安装盘及第一转接座，所述第一气动安装盘通过快速安装座上的拉钉与快速安装座相配合；在第一气动安装盘上设置有第一定位键，第一定位键与快速安装座的定位键槽相对应；在第一气动安装盘下方的基座上固装有限位座，第一气动安装盘与限位座相对应；所述第一转接座内设置有气路通道，所述第一气动安装盘的进气口与第一转接座气路通道的第一出气口密封连通，第一转接座气路通道的第一进气口与外部相连通；

所述定位调节部分包括齿条、齿轮、驱动轴及支座，所述齿条垂直固装在第一转接座上，所述齿轮套装在驱动轴上，齿轮与齿条相啮合；所述驱动轴通过支座安装在基座上，在齿条的两侧均设置有轨道板，齿条与轨道板之间滑动接触配合，轨道板固装在支座上；在所述驱动轴的一侧轴端安装有摇臂；在所述支座上设置有止动销，止动销与支座为间隙配合，止动销的一端与齿轮的轮齿相对应；

所述加工用转接部分包括第二气动安装盘及第二转接座，所述第二气动安装盘通过快速安装座上的拉钉与快速安装座相配合；在第二气动安装盘上设置有第二定位键，第二定位键与快速安装座的定位键槽相对应；所述第二转接座与机床工作台配合安装，在第二转接座内设置有气路通道，所述第二气动安装盘的进气口与第二转接座气路通道的第二出气口密封连通，第二转接座气路通道的第二进气口与外部相连通。

所述第一固定块、第二固定块均通过连接板与快速安装座相固接。

在所述锁紧螺栓上安装有防松螺母，防松螺母与第二固定块相对应。

在所述驱动轴与支座之间设置有轴套。

所述第一压紧螺栓的螺纹压紧端采用堆铜处理。

本发明的有益效果：

本发明与现有技术相比，摒弃了以叶片榫头作为定位基准的方式，以叶片的叶身型面作为定位基准，在叶片定位过程中能够自适应夹紧叶片榫头，消除叶片榫头型面加工误差对叶片加工精度的影响，保证了叶片的加工精度，提高了生产效率，降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明的一种叶片自适应夹紧定位装置结构示意图；

图2为图1的侧视图；

图3为图1的俯视图；

图4为本发明的叶片榫头夹紧定位部分结构示意图；

图5为图4的侧视图；

图6为本法明的加工用转接部分结构示意图；

图7为一种叶片的叶片榫头及叶片缘板处结构示意图；

图中，1—基座，2—第一叶身定位座，3—第二叶身定位座，4—第三叶身定位座，5—叶片缘板定位座，6—球头定位销，7—转动块，8—转轴螺丝，9—第一压紧螺栓，10—快速安装座，11—拉钉，12—定位键槽，13—连接板，14—第一固定块，15—第二固定块，16—第二压紧螺栓，17—压头，18—第一顶销，19—第二顶销，20—顶杆，21—弹簧，22—封堵螺栓，23—锁紧螺栓，24—防松螺母，25—第一气动安装盘，26—第一转接座，27—第一进气口，28—齿条，29—齿轮，30—驱动轴，31—摇臂，32—轨道板，33—支座，34—止动销，35—轴套，36—第一定位键，37—第二气动安装盘，38—第二转接座，39—第二进气口，40—第二定位键，41—叶片榫头，42—叶片缘板，43—限位座。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1、2、3、4、5、6所示，一种叶片自适应夹紧定位装置，包括基座1、叶身定位部分、叶片榫头夹紧定位部分、定位用转接部分、加工用转接部分及定位调节部分；

所述叶身定位部分包括第一叶身定位座2、第二叶身定位座3、第三叶身定位座4及叶片缘板定位座5，所述第一叶身定位座2、第二叶身定位座3及第三叶身定位座4均固装在基座1上，第一叶身定位座2、第二叶身定位座3及第三叶身定位座4的上部型面分别与叶片的叶身型面对应设置，所述叶片缘板定位座5固装在基座1上，在叶片缘板定位座5上部设置有球头定位销6，当叶片按照叶身型面坐落于第一、第二、第三叶身定位座上时，球头定位销6的球头端刚好与叶片缘板的表面相接触；在所述基座1上设置有转动块7，转动块7通过转轴螺丝8与基座1相连接，在转动块7上安装有第一压紧螺栓9，第一压紧螺栓9与叶片缘板的外表面垂直设置；

所述叶片榫头夹紧定位部分包括快速安装座10、第二压紧螺栓16、第一顶销18、第二顶销19及顶杆20，所述快速安装座10的一侧设置有拉钉11，在拉钉11外侧的快速安装座10设置有定位键槽12，快速安装座10的另一侧安装有第一固定块14和第二固定块15，所述第二压紧螺栓16安装在第一固定块14上，在第二压紧螺栓16的螺纹端万向连接有压头17；所述第一顶销18和第二顶销19均设置在第二固定块15上，第一顶销18和第二顶销19的顶端分别与叶片榫头相对应；所述顶杆20通过第二固定块15内的通孔设置在第二固定块15上，顶杆20的一端通过通孔位于第二固定块15外部且与叶片缘板相对应，顶杆20的另一端对应的通孔孔口设置有封堵螺栓22，在顶杆20与封堵螺栓22之间安装有弹簧21；在所述顶杆20侧部的第二固定块15设置有锁紧螺栓23，锁紧螺栓23的螺纹端与顶杆20的杆体相对应；

所述定位用转接部分包括第一气动安装盘25及第一转接座26，所述第一气动安装盘25通过快速安装座10上的拉钉11与快速安装座10相配合；在第一气动安装盘25上设置有第一定位键36，第一定位键36与快速安装座10的定位键槽12相对应；在第一气动安装盘25下方的基座1上固装有限位座43，第一气动安装盘25与限位座43相对应；所述第一转接座26内设置有气路通道，所述第一气动安装盘25的进气口与第一转接座26气路通道的第一出气口密封连通，第一转接座26气路通道的第一进气口27与外部相连通；

所述定位调节部分包括齿条28、齿轮29、驱动轴30及支座33，所述齿条28垂直固装在第一转接座26上，所述齿轮29套装在驱动轴30上，齿轮29与齿条28相啮合；所述驱动轴30通过支座33安装在基座1上，在齿条28的两侧均设置有轨道板32，齿条28与轨道板32之间滑动接触配合，轨道板32固装在支座33上；在所述驱动轴30的一侧轴端安装有摇臂31；在所述支座33上设置有止动销34，止动销34与支座33为间隙配合，止动销34的一端与齿轮29的轮齿相对应；

所述加工用转接部分包括第二气动安装盘37及第二转接座38，所述第二气动安装盘37通过快速安装座10上的拉钉11与快速安装座10相配合；在第二气动安装盘37上设置有第二定位键40，第二定位键40与快速安装座10的定位键槽12相对应；所述第二转接座38与机床工作台配合安装，在第二转接座38内设置有气路通道，所述第二气动安装盘37的进气口与第二转接座38气路通道的第二出气口密封连通，第二转接座38气路通道的第二进气口39与外部相连通。

所述第一固定块14、第二固定块15均通过连接板13与快速安装座10相固接。

在所述锁紧螺栓23上安装有防松螺母24，防松螺母24与第二固定块15相对应。

在所述驱动轴30与支座33之间设置有轴套35。

所述第一压紧螺栓9的螺纹压紧端采用堆铜处理，防止划伤叶片。

下面结合附图说明本发明的一次使用过程：

在对叶片进行电火花加工前，需要对叶片进行夹紧定位，本实施例中的夹紧定位装置内的第一气动安装盘25、第二气动安装盘37、快速安装座10及拉钉11均为标准件，具体为第一气动安装盘25及第二气动安装盘37均采用型号为SMT-24003的116标准型卡盘，快速安装座10采用型号为SMT-43060的90标准托盘，拉钉11型号为SMT-42050。

加工前，需要将叶片榫头夹紧定位部分与定位用转接部分组合在一起（如图1、2、3所示），首先正向转动摇臂31，带动驱动轴30转动，进而带动齿轮29转动，通过齿轮29的转动，使齿条28向上移动一定的距离，此时向内推动止动销34，令止动销34卡在齿轮29的轮齿之间，阻止齿轮29转动，此时第一气动安装盘25和第一转接座26均随着齿条28向上移动了相应距离；

将快速安装座10与第一气动安装盘25安装在一起，通过拉钉11插入第一气动安装盘25的气动锁紧孔内，同时使第一气动安装盘25上的第一定位键36刚好位于快速安装座10的定位键槽12内，第一气动安装盘25与快速安装座10紧密贴合，通过向第一进气口27内通入压缩空气，便可对快速安装座10进行快速气动锁紧；

退出止动销34，反向转动摇臂31，带动驱动轴30反向转动，进而带动齿轮29反向转动，通过齿轮29的转动，使齿条28向下移动，直到第一气动安装盘25的下端坐落在限位座43上，此刻第一气动安装盘25的轴向中心线与待定位叶片的中心轴线相重合；

将叶片安放于第一叶身定位座2、第二叶身定位座3及第三叶身定位座4上，保证叶片的叶身型面与第一叶身定位座2、第二叶身定位座3及第三叶身定位座4的上部型面均准确贴合在一起，同时球头定位销6的球头端刚好与叶片缘板的表面相接触；且叶片榫头的一个凸点与第一顶销18相接触，叶片榫头的一个凹点与第二顶销19相接触，叶片榫头的另一个凹点与顶杆20相接触，此时顶杆20会在弹簧21的作用下，自动适应叶片榫头的位置，这时便可旋紧锁紧螺栓23，将顶杆20的位置固定住，再旋紧防松螺母24使其紧固在第二固定块15外表面，防止锁紧螺栓23松动，保证顶杆20的定位精度；其中叶片榫头和叶片缘板的结构如图7所示；

转动转动块7，使第一压紧螺栓9位于叶片缘板上方，旋紧第一压紧螺栓9，使第一压紧螺栓9的螺纹端压紧在叶片缘板上，实现了叶片的预压紧；

旋紧第二压紧螺栓16，令压头17与叶片榫头相接触，由于压头17采用万向连接，在压紧过程中，压头17可以随着叶片榫头形状进行自适应调整，所以在压紧时不会对叶片榫头的位置精度造成影响，此时叶片的定位夹紧工作已完成，叶片榫头完成了自适应定位夹紧；

松开第一压紧螺栓9，移开转动块7，再次正向转动摇臂31，此时叶片会通过叶片榫头夹紧定位部分、第一气动安装盘25及第一转接座26随着齿条28向上移动相应距离，通过向第一进气口27内通入压缩空气解除第一气动安装盘25对拉钉11的锁紧，便可将叶片榫头夹紧定位部分连带其内夹紧定位好的叶片一同卸下；

将装夹有叶片的叶片榫头夹紧定位部分移动到电火花机床内，此时机床工作台上以事先安装了本发明的加工用转接部分，第二转接座38与机床工作台也已经固定连接完毕，将拉钉11插入第二气动安装盘37的气动锁紧孔内，同时使第二气动安装盘37上的第二定位键40刚好位于快速安装座10的定位键槽12内，第二气动安装盘37与快速安装座10紧密贴合，通过向第二进气口39内通入压缩空气，便可对快速安装座10进行快速气动锁紧；

此时叶片在加工前的全部定位夹紧工作完成，便可开始进行叶片的电火花加工。

Claims (5)

1.一种叶片自适应夹紧定位装置，其特征在于：包括基座、叶身定位部分、叶片榫头夹紧定位部分、定位用转接部分、加工用转接部分及定位调节部分；

所述叶身定位部分包括第一叶身定位座、第二叶身定位座、第三叶身定位座及叶片缘板定位座，所述第一叶身定位座、第二叶身定位座及第三叶身定位座均固装在基座上，第一叶身定位座、第二叶身定位座及第三叶身定位座的上部型面分别与叶片的叶身型面对应设置，所述叶片缘板定位座固装在基座上，在叶片缘板定位座上部设置有球头定位销；在所述基座上设置有转动块，转动块通过转轴螺丝与基座相连接，在转动块上安装有第一压紧螺栓，第一压紧螺栓与叶片缘板的外表面垂直设置；

所述叶片榫头夹紧定位部分包括快速安装座、第二压紧螺栓、第一顶销、第二顶销及顶杆，所述快速安装座的一侧设置有拉钉，在拉钉外侧的快速安装座设置有定位键槽，快速安装座的另一侧安装有第一固定块和第二固定块，所述第二压紧螺栓安装在第一固定块上，在第二压紧螺栓的螺纹端万向连接有压头；所述第一顶销和第二顶销均设置在第二固定块上，第一顶销和第二顶销的顶端分别与叶片榫头相对应；所述顶杆通过第二固定块内的通孔设置在第二固定块上，顶杆的一端通过通孔位于第二固定块外部且与叶片榫头相对应，顶杆的另一端对应的通孔孔口设置有封堵螺栓，在顶杆与封堵螺栓之间安装有弹簧；在所述顶杆侧部的第二固定块设置有锁紧螺栓，锁紧螺栓的螺纹端与顶杆的杆体相对应；

所述定位用转接部分包括第一气动安装盘及第一转接座，所述第一气动安装盘通过快速安装座上的拉钉插入第一气动安装盘的气动锁紧孔的方式与快速安装座相配合；在第一气动安装盘上设置有第一定位键，第一定位键与快速安装座的定位键槽相对应；在第一气动安装盘下方的基座上固装有限位座，第一气动安装盘与限位座相对应；所述第一转接座内设置有气路通道，所述第一气动安装盘的进气口与第一转接座气路通道的第一出气口密封连通，第一转接座气路通道的第一进气口与外部相连通；

所述定位调节部分包括齿条、齿轮、驱动轴及支座，所述齿条垂直固装在第一转接座上，所述齿轮套装在驱动轴上，齿轮与齿条相啮合；所述驱动轴通过支座安装在基座上，在齿条的两侧均设置有轨道板，齿条与轨道板之间滑动接触配合，轨道板固装在支座上；在所述驱动轴的一侧轴端安装有摇臂；在所述支座上设置有止动销，止动销与支座为间隙配合，止动销的一端与齿轮的轮齿相对应；

所述加工用转接部分包括第二气动安装盘及第二转接座，所述第二气动安装盘通过快速安装座上的拉钉插入第二气动安装盘的气动锁紧孔的方式与快速安装座相配合；在第二气动安装盘上设置有第二定位键，第二定位键与快速安装座的定位键槽相对应；所述第二转接座与机床工作台配合安装，在第二转接座内设置有气路通道，所述第二气动安装盘的进气口与第二转接座气路通道的第二出气口密封连通，第二转接座气路通道的第二进气口与外部相连通。

2.根据权利要求1所述的一种叶片自适应夹紧定位装置，其特征在于：所述第一固定块、第二固定块均通过连接板与快速安装座相固接。

3.根据权利要求1所述的一种叶片自适应夹紧定位装置，其特征在于：在所述锁紧螺栓上安装有防松螺母，防松螺母与第二固定块相对应。

4.根据权利要求1所述的一种叶片自适应夹紧定位装置，其特征在于：在所述驱动轴与支座之间设置有轴套。

5.根据权利要求1所述的一种叶片自适应夹紧定位装置，其特征在于：所述第一压紧螺栓的螺纹压紧端采用堆铜处理。