CN103909432A - 航空发动机叶片加工在线测量用组合式夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航空发动机叶片加工在线测量用组合式夹具，用于解决现有叶片数控加工精密定位夹具实用性差的技术问题。技术方案是夹具包括位移传感器、导轨底座、传感器转接模块、滑块和支撑螺杆，导轨底座由四根矩形截面的导轨组成，导轨底座上装有滑块，滑块与导轨底座配合，能够在导轨底座上自由度滑动；滑块上装有多个支撑螺杆，支撑螺杆的高度能够自由调节；通过传感器转接模块将位移传感器固定在支撑螺杆上。由于多个支撑螺杆提供支撑，解决了叶身在切削过程中由于自身刚度差而使刀变形的技术问题；由于位移传感器的使用，实现了叶片加工过程的在线监测；由于榫头夹持模块可更换，避免了加工不同种类的叶片时需要更换整套夹具的麻烦。
Description
技术领域
本发明涉及一种航空发动机叶片加工夹具，特别是涉及一种航空发动机叶片加工在线测量用组合式夹具。
背景技术
作为航空发动机的核心部件之一，发动机叶片的制造水平对发动机的整体性能有着至关重要的作用。为满足轻量化要求，航空发动机叶片多为钛合金等材料的薄壁结构，这给叶片加工带来很大困难。为了使发动机叶片的加工满足严苛的设计要求，使用配套的精密夹具进行加工是必不可少的。目前工厂使用的叶片夹具普遍存在如下问题：每种规格叶片需要专门制作配套夹具，成本高昂；夹具对叶片的支撑点少，加工易产生变形且调整困难；夹具只有单一的夹持作用，不能在加工叶片的同时在线监测叶片的变形量。
参考图6，文献“授权公告号是CN201645206U的中国实用新型专利”公开了一种叶片数控加工精密定位夹具，该夹具包括尾座1、轴套2、第二偏心销轴3、定位芯轴4、定位销5、夹紧销钉6、第一偏心销轴7、定位销轴8、榫根定位块9、底座10、旋转工作台11、叶片12、叶片榫根13、叶尖端工艺台14和槽16。该夹具采用叶片两段预拉紧的固定结构，其叶尖端工艺台14与定位芯轴4相连，通过设置第一偏心销轴7并利用其自锁功能实现夹紧，从而避免叶片加工过程中产生变形。但是该夹具在使用过程中，在叶片两端施加预紧力从而减小叶片加工变形的效果有限。
发明内容
为了克服现有叶片数控加工精密定位夹具实用性差的不足，本发明提供一种航空发动机叶片加工在线测量用组合式夹具。该夹具包括位移传感器、导轨底座、传感器转接模块、滑块和支撑螺杆，导轨底座由四根矩形截面的导轨组成，导轨底座上装有两个滑块，滑块与导轨底座配合，能够在导轨底座上作单自由度滑动；滑块上装有多个支撑螺杆，支撑螺杆的高度能够自由调节；通过传感器转接模块将位移传感器固定在支撑螺杆上。由于多个支撑螺杆提供支撑，有效解决了叶身在切削过程中因为自身刚度差而使刀变形的技术问题；由于位移传感器的使用，实现了叶片加工过程的在线监测；由于榫头夹持模块可更换使用，避免了加工不同种类的叶片时，需要更换整套夹具，节约了生产成本，提高了生产效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种航空发动机叶片加工在线测量用组合式夹具，其特点是包括顶尖1、顶尖挂钩2、叶片3、第一螺母4、位移传感器5、第一螺钉6、榫头夹持上模块7、榫头夹持下模块8、第二螺钉9、转台夹持模块10、导轨底座11、第二螺母12、连接螺杆13、传感器转接模块14、第三螺母15、滑块16、支撑螺杆17、滑块固定片18、挂钩底座19、第三螺钉20、第四螺母21、第四螺钉22和第五螺母23。导轨底座11由四根矩形截面的导轨组成，导轨底座11上装有两个滑块16，滑块16与导轨底座11配合，使得滑块16能够在导轨底座11上作单自由度滑动；滑块16上装有支撑螺杆17，支撑螺杆17顶部为半球形，底部为六边形凹槽，支撑螺杆17高度能够自由调节；通过传感器转接模块14能够将位移传感器5固定在支撑螺杆17上，通过支撑螺杆17与第三螺母15的配合，实现位移传感器在支撑螺杆17上的位置可调。滑块固定片18用于滑块16的锁紧；支撑螺杆17安装在滑块16上，对叶片3中部提供支撑；传感器转接模块14用于在支撑螺杆17顶端安装位移传感器5，通过第一螺母4调整位移传感器5测量头到叶片3表面的距离；转台夹持模块14通过连接螺杆13和第二螺母12与导轨底座11相连，转台夹持模块14一端为夹持端，夹持端是圆柱体，转台夹持模块14另一端为切割的半圆柱体，榫头夹持下模块8通过第一螺钉6固定在转台夹持模块10的半圆柱平面上；叶片榫头夹持模块由榫头夹持上模块7和榫头夹持下模块8组成，榫头夹持上模块7通过第二螺钉9与榫头夹持下模块8夹紧固定，榫头夹持上模块7和榫头夹持下模块8接触平面与叶片定位平面一致；顶尖1与叶片3毛坯上预留的定位凸台配合安装，顶尖挂钩2通过顶尖1固定，顶尖挂钩2通过第四螺钉22和第五螺母23与挂钩底座19相连接，挂钩底座19通过第三螺钉20和第四螺母21安装在导轨底座11的另一端。
所述支撑螺杆17是三个或者多个。
所述导轨底座11前后两端留有标准孔系，用以扩展多个导轨。
本发明的有益效果是：该夹具包括位移传感器、导轨底座、传感器转接模块、滑块和支撑螺杆，导轨底座由四根矩形截面的导轨组成，导轨底座上装有两个滑块，滑块与导轨底座配合，能够在导轨底座上作单自由度滑动；滑块上装有多个支撑螺杆，支撑螺杆的高度能够自由调节；通过传感器转接模块将位移传感器固定在支撑螺杆上。由于多个支撑螺杆提供支撑，有效解决了叶身在切削过程中因为自身刚度差而使刀变形的技术问题；由于位移传感器的使用，实现了叶片加工过程的在线监测；由于榫头夹持模块可更换使用，避免了加工不同种类的叶片时，需要更换整套夹具，节约了生产成本，提高了生产效率。
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。
附图说明
图1是本发明航空发动机叶片加工在线测量用组合式夹具的结构示意图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1的D-D剖视图。
图4是图1的俯视图。
图5是图1中传感器转接模块的放大图。
图中，1-顶尖，2-顶尖挂钩，3-叶片，4-第一螺母，5-位移传感器，6-第一螺钉，7-榫头夹持上模块，8-榫头夹持下模块，9-第二螺钉，10-转台夹持模块，11-导轨底座，12-第二螺母，13-连接螺杆，14-传感器转接模块，15-第三螺母，16-滑块，17-支撑螺杆，18-滑块固定片，19-挂钩底座，20-第三螺钉，21-第四螺母，22-第四螺钉，23-第五螺母。
图6是背景技术叶片数控加工精密定位夹具的结构示意图。
图中，1-尾座，2-轴套，3-第二偏心销轴，4-定位芯轴，5-定位销，6-夹紧销钉，7-第一偏心销轴，8-定位销轴，9-榫根定位块，10-底座，11-旋转工作台，12-叶片，13-叶片榫根，14-叶尖端工艺台，16-槽。
具体实施方式
参照图1-5。本发明航空发动机叶片加工在线测量用组合式夹具包括顶尖1、顶尖挂钩2、叶片3、第一螺母4、位移传感器5、第一螺钉6、榫头夹持上模块7、榫头夹持下模块8、第二螺钉9、转台夹持模块10、导轨底座11、第二螺母12、连接螺杆13、传感器转接模块14、第三螺母15、滑块16、支撑螺杆17、滑块固定片18、挂钩底座19、第三螺钉20、第四螺母21、第四螺钉22和第五螺母23。
导轨底座11由四根矩形截面的导轨组成，导轨底座11上装有两个滑块16，滑块16与导轨底座11配合，滑块16能够在导轨底座11上作单自由度滑动；滑块16上装有三个支撑螺杆17，支撑螺杆17顶部为半球形，底部为六边形凹槽，支撑螺杆17高度能够自由调节；通过传感器转接模块14能够将位移传感器5固定在支撑螺杆17上，通过支撑螺杆17与第三螺母15的配合，实现位移传感器在支撑螺杆17上的位置可调。导轨底座11前后两端留有标准孔系，可以将多个导轨扩展连接，可以安装多个支撑螺杆17；滑块16在导轨底座11上作单自由度滑动，滑块固定片18用于滑块16的锁紧；支撑螺杆17安装在滑块16上，在叶片加工时对叶片中部提供支撑作用，在轴向受力时由于摩擦力作用保持锁紧；通过传感器转接模块14可以在支撑螺杆17顶端安装位移传感器5，通过固定第一螺母4调整位移传感器5测量头到叶片表面的距离，从而实现对叶片加工变形的监测；转台夹持模块14通过连接螺杆13和第二螺母12与导轨底座11相连，转台夹持模块14夹持端为圆柱体，另一端为切割的半圆柱体，榫头夹持下模块8通过第一螺钉6固定在转台夹持模块10的半圆柱平面上；叶片榫头夹持模块由榫头夹持上模块7和榫头夹持下模块8组成，榫头夹持上模块通过第二螺钉9与榫头夹持下模块夹紧固定，榫头夹持模块在半圆柱平面上安装要求精度高，上下夹持模块接触平面与叶片定位平面一致，夹持模块的榫槽与叶片榫头在形状和尺寸上紧密配合，一次定位即可满足加工要求；顶尖1与叶片3毛坯上预留的定位凸台配合安装，顶尖挂钩2通过顶尖1固定，顶尖挂钩2通过第四螺钉22和第五螺母23与挂钩底座19相连接，挂钩底座19通过第三螺钉20和第四螺母21安装在导轨底座11的另一端。
夹具使用时，首先将与待加工叶片3配套的榫头夹持模块下模块8通过第一螺钉6固定在转台夹持部分10的半圆柱平面上，将待加工叶片3的榫头安装在榫槽中，上模块7通过第二螺钉9与下模块固定，由于安装模块榫槽与叶片榫头紧密配合，一次定位即可满足加工要求，无需重复找正；其次将顶尖1与叶片3毛坯上预留的定位凸台配合安装，调整顶尖位置使其起到支撑作用而又不使叶片受力变形；然后将导轨底座11与转台夹持模块10通过连接螺杆13连接，顶尖挂钩2和挂钩底座19连接顶尖1和与底座导轨11，调整顶尖固定装置2的高度使得导轨底座11所在平面与叶片3加工平面平行；最后在导轨底座11上安装滑块16和支撑螺杆17，调整滑块16的横向位置及螺杆17的纵向位置以对叶片3提供支撑，从而有效避免了发动机叶片3在加工过程中由于刚度不足而在径向和轴向切削力作用下产生的让刀变形。
夹具的另一个功能是，在支撑螺杆17顶端通过传感器转接模块14安装位移传感器5，通过固定第一螺母4调整位移传感器5测量头到叶片表面的距离，可以实现在该点处对叶片加工变形值的实时监测，在线获取变形数据以供后期的加工误差分析及加工工艺优化，从而为理论研究提供可靠的实验数据。3×2的柔性点阵式测量方式，理论上可以实现叶片表面90%位置的变形测量。通过数据采集系统对不同位置的叶片变形量进行采集，即可精确拟合出整个叶片的变形情况。
该多功能夹具的组合性体现在如下方面：如需更换加工不同型号的叶片，只需替换榫头夹持上模块7和榫头夹持下模块8，或者通过导轨底座11进行扩展，而不需要更换整个夹具系统。
Claims (3)
1.一种航空发动机叶片加工在线测量用组合式夹具，其特征在于包括顶尖（1）、顶尖挂钩（2）、叶片（3）、第一螺母（4）、位移传感器（5）、第一螺钉（6）、榫头夹持上模块（7）、榫头夹持下模块（8）、第二螺钉（9）、转台夹持模块（10）、导轨底座（11）、第二螺母（12）、连接螺杆（13）、传感器转接模块（14）、第三螺母（15）、滑块（16）、支撑螺杆（17）、滑块固定片（18）、挂钩底座（19）、第三螺钉（20）、第四螺母（21）、第四螺钉（22）和第五螺母（23）；导轨底座（11）由四根矩形截面的导轨组成，导轨底座（11）上装有两个滑块（16），滑块（16）与导轨底座（11）配合，使得滑块（16）能够在导轨底座（11）上作单自由度滑动；滑块（16）上装有支撑螺杆（17），支撑螺杆（17）顶部为半球形，底部为六边形凹槽，支撑螺杆（17）高度能够自由调节；通过传感器转接模块（14）能够将位移传感器（5）固定在支撑螺杆（17）上，通过支撑螺杆（17）与第三螺母（15）的配合，实现位移传感器在支撑螺杆（17）上的位置可调；滑块固定片（18）用于滑块（16）的锁紧；支撑螺杆（17）安装在滑块（16）上，对叶片（3）中部提供支撑；传感器转接模块（14）用于在支撑螺杆（17）顶端安装位移传感器（5），通过第一螺母（4）调整位移传感器（5）测量头到叶片（3）表面的距离；转台夹持模块（10）通过连接螺杆（13）和第二螺母（12）与导轨底座（11）相连，转台夹持模块（10）一端为夹持端，夹持端是圆柱体，转台夹持模块（10）另一端为切割的半圆柱体，榫头夹持下模块（8）通过第一螺钉（6）固定在转台夹持模块（10）的半圆柱平面上；叶片榫头夹持模块由榫头夹持上模块（7）和榫头夹持下模块（8）组成，榫头夹持上模块（7）通过第二螺钉（9）与榫头夹持下模块（8）夹紧固定，榫头夹持上模块（7）和榫头夹持下模块（8）接触平面与叶片定位平面一致；顶尖（1）与叶片（3）毛坯上预留的定位凸台配合安装，顶尖挂钩（2）通过顶尖（1）固定，顶尖挂钩（2）通过第四螺钉（22）和第五螺母（23）与挂钩底座（19）相连接，挂钩底座（19）通过第三螺钉（20）和第四螺母（21）安装在导轨底座（11）的另一端。
2.根据权利要求1所述的航空发动机叶片加工在线测量用组合式夹具，其特征在于：所述支撑螺杆（17）是三个或者多个。
3.根据权利要求1所述的航空发动机叶片加工在线测量用组合式夹具，其特征在于：所述导轨底座（11）前后两端留有标准孔系，用以扩展多个导轨。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160817 |