CN103894733B - 一种涡轮导向叶片气膜孔的激光加工夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明属于激光加工技术,涉及一种涡轮导向叶片气膜孔的激光加工夹具。其特征在于:激光加工夹具由底座组件、定位组件、上压紧组件和下压紧组件构成;定位组件由定位块(3)、辅助定位组件、活动支撑(6)和定位销(7)组成。本发明提供了一种涡轮导向叶片气膜孔的激光加工夹具,解决了整体铸造涡轮导向叶片激光加工气膜孔的难题,满足了新型发动机的研制需要。
Description
技术领域
本发明属于激光加工技术,涉及一种涡轮导向叶片气膜孔的激光加工夹具。
背景技术
目前的一种航空发动机导向叶片的结构参见图1,它由上缘板12、叶身13和下缘板14连接组成,需要在上缘板12、叶身13和下缘板14上加工近600个气膜孔,用于冷却散热。这些孔沿叶身方向呈线性排列,孔径非常小,通常为Φ0.6—Φ0.8,气膜孔根据气流的方向,在复杂型面的零件上,空间分布位置复杂。每排气膜孔的轴线与表面夹角很小,形成斜孔,并且每排孔的夹角不同,位置精度要求高。上缘板右侧面12a和上缘板前侧面12b为图纸规定的定位面,上缘板右侧面12a位于叶背一侧靠近叶身进气边的位置,上缘板前侧面12b位于叶背一侧靠近叶身排气边的位置,在上缘板12的上表面上、邻接上缘板前侧面12b的位置有一个截面为矩形的上缘板凸棱12c,上缘板凸棱12c和上缘板前侧面12b平行;下缘板右侧面14a和下缘板前侧面14b为图纸规定的定位面,下缘板右侧面12a位于叶背一侧靠近叶身进气边的位置,下缘板前侧面12b位于叶背一侧靠近叶身排气边的位置,下缘板右侧面14a和上缘板右侧面12a共平面,下缘板前侧面14b和上缘板前侧面12b共平面,在下缘板14的下表面上、邻接下缘板前侧面14b的位置有一个截面为矩形的下缘板前凸棱14c,下缘板前凸棱14c和下缘板前侧面14b平行,在下缘板14的下表面上、邻接下缘板后侧面的位置有一个截面为矩形的下缘板后凸棱14d,下缘板后凸棱14d和下缘板后侧面平行,在下缘板后凸棱14d的下端面中部有一个定位点Q。目前的加工方法是:分别制造出上缘板12、叶身13和下缘板14,并且将上缘板12、叶身13和下缘板14上的气膜孔加工好,然后再将上缘板12、叶身13和下缘板14焊接为完整的叶片。其缺点是:焊接部位的强度差,不能满足新型发动机的要求。新型发动机采用上下缘板和叶身一体化铸造的成型方法,工件定位比较困难,而且激光加工气膜孔时存在很多干涉问题,使加工气膜孔成为急待解决的技术难题,严重影响研制工作的进程。
发明内容
本发明的目的是:提供一种涡轮导向叶片气膜孔的激光加工夹具,以便解决整体铸造涡轮导向叶片气膜孔的激光加工难题,满足新型发动机的研制需要。
本发明的技术方案是:一种导向叶片气膜孔的激光加工夹具,被加工的导向叶片由上缘板12、叶身13和下缘板14连接组成,需要在上缘板12、叶身13和下缘板14上加工气膜孔,上缘板右侧面12a和上缘板前侧面12b为图纸规定的定位面,上缘板右侧面12a位于叶背一侧靠近叶身进气边的位置,上缘板前侧面12b位于叶背一侧靠近叶身排气边的位置,在上缘板12的上表面上、邻接上缘板前侧面12b的位置有一个截面为矩形的上缘板凸棱12c,上缘板凸棱12c和上缘板前侧面12b平行;下缘板右侧面14a和下缘板前侧面14b为图纸规定的定位面,下缘板右侧面14a位于叶背一侧靠近叶身进气边的位置,下缘板前侧面14b位于叶背一侧靠近叶身排气边的位置,下缘板右侧面14a和上缘板右侧面12a共平面,下缘板前侧面14b和上缘板前侧面12b共平面,在下缘板14的下表面上、邻接下缘板前侧面14b的位置有一个截面为矩形的下缘板前凸棱14c,下缘板前凸棱14c和下缘板前侧面14b平行,在下缘板14的下表面上、邻接下缘板后侧面的位置有一个截面为矩形的下缘板后凸棱14d,下缘板后凸棱14d和下缘板后侧面平行,在下缘板后凸棱14d的下端面中部有一个定位点Q;其特征在于:激光加工夹具由底座组件、定位组件、上压紧组件和下压紧组件构成;底座组件由底座1、底板2和底板螺钉11组成,底座1是一个下端口带有连接法兰的圆筒,在底座1的上端面上有沿圆周均布的螺纹盲孔,底板2的形状是一个圆形和一个矩形相贯形成的形状,矩形部分位于圆形部分的下方,在底板2的圆形部分有与底座1上端面的螺纹盲孔位置对应的螺钉过孔,通过底板螺钉11将底板2固定在底座1的上端面上;定位组件由定位块3、辅助定位组件、活动支撑6和定位销7组成;定位块3由一个前定位臂3b、上缘板右侧面定位臂3a和下缘板右侧面定位臂3k组成,前定位臂3b是一个矩形板,前定位臂3b的后表面3g是上缘板前侧面12b和下缘板前侧面14b的定位面,在前定位臂3b的上表面、靠近左端的位置有一个矩形凸台3c,在矩形凸台3c上有一个贯通前定位臂3b前后表面的上压紧组件安装孔3d,在前定位臂3b的板面上、上压紧组件安装孔3d的正下方有一个贯通下压紧组件安装孔3e,上缘板右侧面定位臂3a具有长方体外形,上缘板右侧面定位臂3a的前端和前定位臂3b后表面的右上端通过一体加工连接为整体,在上缘板右侧面定位臂3a的后表面和左表面之间有一个上缘板右侧面定位面3f,下缘板右侧面定位臂3k具有长方体外形,下缘板右侧面定位臂3k的前端和前定位臂3b后表面的右上端通过一体加工连接为整体,在下缘板右侧面定位臂3k的后表面和左表面之间有一个下缘板右侧面定位面3h;定位块3通过螺钉固定在底板2矩形部分的上表面上;导向叶片的上缘板前侧面12b和下缘板前侧面14b与前定位臂3b的后表面3g贴合,导向叶片的上缘板右侧面12a和上缘板右侧面定位臂3a的上缘板右侧面定位面3f贴合,导向叶片的下缘板前侧面14a和下缘板右侧面定位臂3k的下缘板右侧面定位面3h贴合;在底板2的圆形部分有一个定位销孔,定位销7压配合在上述定位销孔内,定位销7的上端和下缘板后凸棱14d的下端面中部的定位点Q接触;在底板2的圆形部分区域有一个螺纹孔,活动支撑6是一个一端带有球头的螺杆,活动支撑6的螺杆拧进上述螺纹孔内,活动支撑6的球头与导向叶片下缘板14的下表面接触;辅助定位组件由支座8、支座螺钉9和压紧螺钉10组成,支座8通过支座螺钉9固定在底板2的上表面上,位于定位块3的左后方,在支座8上有一个贯通的压紧螺纹孔,压紧螺纹孔的轴线与底板2平行,压紧螺钉10拧进上述压紧螺纹孔中,压紧螺钉10头部的活动压块压住导向叶片叶身13的叶盆型面,压紧螺钉10的尾部带有滚花捏手;上压紧组件由上压紧头5a、上双头螺杆5b和上压紧螺母5c组成,上压紧头5a的主体是一个带有内螺纹的圆筒,在圆筒的后端有一个垂直于圆筒的、与圆筒一体加工成形的上压紧臂,上双头螺杆5b的后端螺杆拧进上压紧头5a的螺纹孔内,上压紧组件安装孔3d是一个台阶孔,上压紧头5a的圆筒部分插入上压紧组件安装孔3d台阶孔中直径大的孔内并保持滑动配合,上双头螺杆5b前端螺杆穿过上压紧组件安装孔3d台阶孔中直径小的孔后与上压紧螺母5c结合,上压紧头5a的上压紧臂压住上缘板凸棱12c的后侧面;下压紧组件由下压紧头4a、下双头螺杆4b和下压紧螺母4c组成,下压紧头4a的主体是一个带有内螺纹的圆筒,在圆筒的后端有一个垂直于圆筒的、与圆筒一体加工成形的下压紧臂,下双头螺杆4b的后端螺杆拧进下压紧头4a的螺纹孔内,下压紧组件安装孔3e是一个台阶孔,下压紧头4a的圆筒部分插入下压紧组件安装孔3e台阶孔中直径大的孔内并保持滑动配合,下双头螺杆4b前端螺杆穿过下压紧组件安装孔3e台阶孔中直径小的孔后与下压紧螺母4c结合,下压紧头4a的下压紧臂压住下缘板前凸棱14c的后侧面。
本发明的优点是:提供了一种涡轮导向叶片气膜孔的激光加工夹具,解决了整体铸造涡轮导向叶片气膜孔的激光加工难题,满足了新型发动机的研制需要。
附图说明
图1是目前的一种航空发动机导向叶片的结构示意图。
图2是本发明的结构示意图。它是本发明的俯视图,图中的方位规定如下:纸内方向为下方,纸外方向为上方;图面的上方为后方,图面的下方为前方;左右方向不变。
图3是图2的A-A剖视图。
图4是图2的B-B剖视图。
图5是图2中定位块3的俯视图。
图6是图2中定位块3的左视图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。参见图1至图6,一种导向叶片气膜孔的激光加工夹具,被加工的导向叶片由上缘板12、叶身13和下缘板14连接组成,需要在上缘板12、叶身13和下缘板14上加工气膜孔,上缘板右侧面12a和上缘板前侧面12b为图纸规定的定位面,上缘板右侧面12a位于叶背一侧靠近叶身进气边的位置,上缘板前侧面12b位于叶背一侧靠近叶身排气边的位置,在上缘板12的上表面上、邻接上缘板前侧面12b的位置有一个截面为矩形的上缘板凸棱12c,上缘板凸棱12c和上缘板前侧面12b平行;下缘板右侧面14a和下缘板前侧面14b为图纸规定的定位面,下缘板右侧面14a位于叶背一侧靠近叶身进气边的位置,下缘板前侧面14b位于叶背一侧靠近叶身排气边的位置,下缘板右侧面14a和上缘板右侧面12a共平面,下缘板前侧面14b和上缘板前侧面12b共平面,在下缘板14的下表面上、邻接下缘板前侧面14b的位置有一个截面为矩形的下缘板前凸棱14c,下缘板前凸棱14c和下缘板前侧面14b平行,在下缘板14的下表面上、邻接下缘板后侧面的位置有一个截面为矩形的下缘板后凸棱14d,下缘板后凸棱14d和下缘板后侧面平行,在下缘板后凸棱14d的下端面中部有一个定位点Q;其特征在于:激光加工夹具由底座组件、定位组件、上压紧组件和下压紧组件构成;底座组件由底座1、底板2和底板螺钉11组成,底座1是一个下端口带有连接法兰的圆筒,在底座1的上端面上有沿圆周均布的螺纹盲孔,底板2的形状是一个圆形和一个矩形相贯形成的形状,矩形部分位于圆形部分的下方,在底板2的圆形部分有与底座1上端面的螺纹盲孔位置对应的螺钉过孔,通过底板螺钉11将底板2固定在底座1的上端面上;定位组件由定位块3、辅助定位组件、活动支撑6和定位销7组成;定位块3由一个前定位臂3b、上缘板右侧面定位臂3a和下缘板右侧面定位臂3k组成,前定位臂3b是一个矩形板,前定位臂3b的后表面3g是上缘板前侧面12b和下缘板前侧面14b的定位面,在前定位臂3b的上表面、靠近左端的位置有一个矩形凸台3c,在矩形凸台3c上有一个贯通前定位臂3b前后表面的上压紧组件安装孔3d,在前定位臂3b的板面上、上压紧组件安装孔3d的正下方有一个贯通下压紧组件安装孔3e,上缘板右侧面定位臂3a具有长方体外形,上缘板右侧面定位臂3a的前端和前定位臂3b后表面的右上端通过一体加工连接为整体,在上缘板右侧面定位臂3a的后表面和左表面之间有一个上缘板右侧面定位面3f,下缘板右侧面定位臂3k具有长方体外形,下缘板右侧面定位臂3k的前端和前定位臂3b后表面的右上端通过一体加工连接为整体,在下缘板右侧面定位臂3k的后表面和左表面之间有一个下缘板右侧面定位面3h;定位块3通过螺钉固定在底板2矩形部分的上表面上;导向叶片的上缘板前侧面12b和下缘板前侧面14b与前定位臂3b的后表面3g贴合,导向叶片的上缘板右侧面12a和上缘板右侧面定位臂3a的上缘板右侧面定位面3f贴合,导向叶片的下缘板前侧面14a和下缘板右侧面定位臂3k的下缘板右侧面定位面3h贴合;在底板2的圆形部分有一个定位销孔,定位销7压配合在上述定位销孔内,定位销7的上端和下缘板后凸棱14d的下端面中部的定位点Q接触;在底板2的圆形部分区域有一个螺纹孔,活动支撑6是一个一端带有球头的螺杆,活动支撑6的螺杆拧进上述螺纹孔内,活动支撑6的球头与导向叶片下缘板14的下表面接触;辅助定位组件由支座8、支座螺钉9和压紧螺钉10组成,支座8通过支座螺钉9固定在底板2的上表面上,位于定位块3的左后方,在支座8上有一个贯通的压紧螺纹孔,压紧螺纹孔的轴线与底板2平行,压紧螺钉10拧进上述压紧螺纹孔中,压紧螺钉10头部的活动压块压住导向叶片叶身13的叶盆型面,压紧螺钉10的尾部带有滚花捏手;上压紧组件由上压紧头5a、上双头螺杆5b和上压紧螺母5c组成,上压紧头5a的主体是一个带有内螺纹的圆筒,在圆筒的后端有一个垂直于圆筒的、与圆筒一体加工成形的上压紧臂,上双头螺杆5b的后端螺杆拧进上压紧头5a的螺纹孔内,上压紧组件安装孔3d是一个台阶孔,上压紧头5a的圆筒部分插入上压紧组件安装孔3d台阶孔中直径大的孔内并保持滑动配合,上双头螺杆5b前端螺杆穿过上压紧组件安装孔3d台阶孔中直径小的孔后与上压紧螺母5c结合,上压紧头5a的上压紧臂压住上缘板凸棱12c的后侧面;下压紧组件由下压紧头4a、下双头螺杆4b和下压紧螺母4c组成,下压紧头4a的主体是一个带有内螺纹的圆筒,在圆筒的后端有一个垂直于圆筒的、与圆筒一体加工成形的下压紧臂,下双头螺杆4b的后端螺杆拧进下压紧头4a的螺纹孔内,下压紧组件安装孔3e是一个台阶孔,下压紧头4a的圆筒部分插入下压紧组件安装孔3e台阶孔中直径大的孔内并保持滑动配合,下双头螺杆4b前端螺杆穿过下压紧组件安装孔3e台阶孔中直径小的孔后与下压紧螺母4c结合,下压紧头4a的下压紧臂压住下缘板前凸棱14c的后侧面。
本发明的使用方法是:首先将活动支撑6向下调节,将导向叶片放至夹具上,使导向叶片的上缘板前侧面12b和下缘板前侧面14b与前定位臂3b的后表面3g贴合,导向叶片的上缘板右侧面12a和上缘板右侧面定位臂3a的上缘板右侧面定位面3f贴合,下缘板右侧面14a和下缘板右侧面定位面3f贴合,导向叶片的下缘板前侧面14a和下缘板右侧面定位臂3k的下缘板右侧面定位面3h贴合,将导向叶片向下滑动,使导向叶片下缘板后凸棱14d的下端面中部的定位点Q和定位销7的上端接触,然后拧紧辅助定位组件的压紧螺钉10,使压紧螺钉10压紧导向叶片叶身3,调节活动支撑6,使其和导向叶片下缘板14接触,上压紧组件的上压紧头5a与上缘板12的上缘板凸棱12c贴合,拧紧上压紧组件的上压紧螺母5a,下压紧组件的上下压紧头4a与下缘板14的下缘板凸棱14c贴合,拧紧下压紧组件的下压紧螺母4a,将导向叶片压紧,激光打孔加工时可根据需要,将辅助定位组件去掉。
Claims (1)
1.一种导向叶片气膜孔的激光加工夹具,被加工的导向叶片由上缘板(12)、叶身(13)和下缘板(14)连接组成,需要在上缘板(12)、叶身(13)和下缘板(14)上加工气膜孔,上缘板右侧面(12a)和上缘板前侧面(12b)为图纸规定的定位面,上缘板右侧面(12a)位于叶背一侧靠近叶身进气边的位置,上缘板前侧面(12b)位于叶背一侧靠近叶身排气边的位置,在上缘板(12)的上表面上、邻接上缘板前侧面(12b)的位置有一个截面为矩形的上缘板凸棱(12c),上缘板凸棱(12c)和上缘板前侧面(12b)平行;下缘板右侧面(14a)和下缘板前侧面(14b)为图纸规定的定位面,下缘板右侧面(14a)位于叶背一侧靠近叶身进气边的位置,下缘板前侧面(14b)位于叶背一侧靠近叶身排气边的位置,下缘板右侧面(14a)和上缘板右侧面(12a)共平面,下缘板前侧面(14b)和上缘板前侧面(12b)共平面,在下缘板(14)的下表面上、邻接下缘板前侧面(14b)的位置有一个截面为矩形的下缘板前凸棱(14c),下缘板前凸棱(14c)和下缘板前侧面(14b)平行,在下缘板(14)的下表面上、邻接下缘板后侧面的位置有一个截面为矩形的下缘板后凸棱(14d),下缘板后凸棱(14d)和下缘板后侧面平行,在下缘板后凸棱(14d)的下端面中部有一个定位点Q;其特征在于:激光加工夹具由底座组件、定位组件、上压紧组件和下压紧组件构成;底座组件由底座(1)、底板(2)和底板螺钉(11)组成,底座(1)是一个下端口带有连接法兰的圆筒,在底座(1)的上端面上有沿圆周均布的螺纹盲孔,底板(2)的形状是一个圆形和一个矩形相贯形成的形状,矩形部分位于圆形部分的下方,在底板(2)的圆形部分有与底座(1)上端面的螺纹盲孔位置对应的螺钉过孔,通过底板螺钉(11)将底板(2)固定在底座(1)的上端面上;定位组件由定位块(3)、辅助定位组件、活动支撑(6)和定位销(7)组成;定位块(3)由一个前定位臂(3b)、上缘板右侧面定位臂(3a)和下缘板右侧面定位臂(3k)组成,前定位臂(3b)是一个矩形板,前定位臂(3b)的后表面(3g)是上缘板前侧面(12b)和下缘板前侧面(14b)的定位面,在前定位臂(3b)的上表面、靠近左端的位置有一个矩形凸台(3c),在矩形凸台(3c)上有一个贯通前定位臂(3b)前后表面的上压紧组件安装孔(3d),在前定位臂(3b)的板面上、上压紧组件安装孔(3d)的正下方有一个贯通下压紧组件安装孔(3e),上缘板右侧面定位臂(3a)具有长方体外形,上缘板右侧面定位臂(3a)的前端和前定位臂(3b)后表面的右上端通过一体加工连接为整体,在上缘板右侧面定位臂(3a)的后表面和左表面之间有一个上缘板右侧面定位面(3f),下缘板右侧面定位臂(3k)具有长方体外形,下缘板右侧面定位臂(3k)的前端和前定位臂(3b)后表面的右上端通过一体加工连接为整体,在下缘板右侧面定位臂(3k)的后表面和左表面之间有一个下缘板右侧面定位面(3h);定位块(3)通过螺钉固定在底板(2)矩形部分的上表面上;导向叶片的上缘板前侧面(12b)和下缘板前侧面(14b)与前定位臂(3b)的后表面(3g)贴合,导向叶片的上缘板右侧面(12a)和上缘板右侧面定位臂(3a)的上缘板右侧面定位面(3f)贴合,导向叶片的下缘板前侧面(14a)和下缘板右侧面定位臂(3k)的下缘板右侧面定位面(3h)贴合;在底板(2)的圆形部分有一个定位销孔,定位销(7)压配合在上述定位销孔内,定位销(7)的上端和下缘板后凸棱(14d)的下端面中部的定位点Q接触;在底板(2)的圆形部分区域有一个螺纹孔,活动支撑(6)是一个一端带有球头的螺杆,活动支撑(6)的螺杆拧进上述螺纹孔内,活动支撑(6)的球头与导向叶片下缘板(14)的下表面接触;辅助定位组件由支座(8)、支座螺钉(9)和压紧螺钉(10)组成,支座(8)通过支座螺钉(9)固定在底板(2)的上表面上,位于定位块(3)的左后方,在支座(8)上有一个贯通的压紧螺纹孔,压紧螺纹孔的轴线与底板(2)平行,压紧螺钉(10)拧进上述压紧螺纹孔中,压紧螺钉(10)头部的活动压块压住导向叶片叶身(13)的叶盆型面,压紧螺钉(10)的尾部带有滚花捏手;上压紧组件由上压紧头(5a)、上双头螺杆(5b)和上压紧螺母(5c)组成,上压紧头(5a)的主体是一个带有内螺纹的圆筒,在圆筒的后端有一个垂直于圆筒的、与圆筒一体加工成形的上压紧臂,上双头螺杆(5b)的后端螺杆拧进上压紧头(5a)的螺纹孔内,上压紧组件安装孔(3d)是一个台阶孔,上压紧头(5a)的圆筒部分插入上压紧组件安装孔(3d)台阶孔中直径大的孔内并保持滑动配合,上双头螺杆(5b)前端螺杆穿过上压紧组件安装孔(3d)台阶孔中直径小的孔后与上压紧螺母(5c)结合,上压紧头(5a)的上压紧臂压住上缘板凸棱(12c)的后侧面;下压紧组件由下压紧头(4a)、下双头螺杆(4b)和下压紧螺母(4c)组成,下压紧头(4a)的主体是一个带有内螺纹的圆筒,在圆筒的后端有一个垂直于圆筒的、与圆筒一体加工成形的下压紧臂,下双头螺杆(4b)的后端螺杆拧进下压紧头(4a)的螺纹孔内,下压紧组件安装孔(3e)是一个台阶孔,下压紧头(4a)的圆筒部分插入下压紧组件安装孔(3e)台阶孔中直径大的孔内并保持滑动配合,下双头螺杆(4b)前端螺杆穿过下压紧组件安装孔(3e)台阶孔中直径小的孔后与下压紧螺母(4c)结合,下压紧头(4a)的下压紧臂压住下缘板前凸棱(14c)的后侧面。
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