CN104369020A - 一种用于高温合金精铸件叶片加工的夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种加工高温合金精铸件叶片的夹具，其构成包括自定心转接板、安装在自定心转接板上的基座、固定安装在基座上用于夹紧叶片榫头两端中心定位孔的顶尖夹持机构、用于夹紧叶片榫头减振凹槽的顶杆夹持机构、用于定位夹紧叶片尖截面的定位夹紧机构，所述顶尖夹持机构由两个其构件顶尖分别与叶片榫头两端中心定位孔相作用的顶尖组件构成；所述榫头减振凹槽面顶杆夹持机构由与叶片榫头背部减振凹槽相作用的顶杆组件和与叶片榫头盆部减振凹槽相作用的顶杆组件构成；所述叶片尖截面定位夹紧机构由用于叶片叶尖截面背部定位的定位座组件和用于压紧叶尖截面前缘压紧组件构成。本发明具有装夹方便、快捷、定位准确和重复性好等优点。

Description

一种用于高温合金精铸件叶片加工的夹具

技术领域

本发明涉及航空发动机叶片加工技术领域，具体涉及一种用于高温合金精铸件叶片加工的工装夹具。

背景技术

高温合金精密铸造叶片的加工制造，在航空制造业一直是个难题。高温合金精密铸造叶片切削加工性能差，叶片切削加工通常采用浇注低熔点合金方箱定位，如图1所示。浇注低熔点合金方箱定位方式加工存在以下缺点:

1、加工生产效率较低、加工周期长、周转困难，严重制约了精铸件叶片的批量生产。

2、采用方箱浇注低熔点合金定位，低熔点合金不仅与叶身表面直接接触，叶片切削加工完成以后需要熔退清除叶身表面上的低熔点合金，而彻底去除较难，且对设备、工装等污染也较大，也需要熔退低熔点合金。而熔退低熔点合金需建立单独的去污染生产线，成本较高。

3、存在基准转换误差。在浇注夹具方箱中定位的大部分机加工尺寸都是将设计图尺寸转换到方箱上面。存在转换设计图尺寸产生的基准不重合，造成误差累计，不利于最合理最严格控制设计图尺寸。

4、存在熔退低熔点合金后，大部分设计尺寸无法检测问题。浇注夹具方箱定位的大部分机加工尺寸都是将设计图尺寸转换到方箱上面，成品时熔退低熔点合金后无法检测成品尺寸，给后续修理带来困难。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种加工高温合金精铸件叶片的夹具，以提高生产效率、缩短加工周期，降低成本，消除低熔点合金污染，提高加工精度，消除基准转换误差。

本发明提供的加工高温合金精铸件叶片的夹具，其构成主要包括，安装在机床工作台上的自定心转接板、安装在自定心转接板上的基座、固定安装在基座上用于夹紧叶片榫头两端中心定位孔的顶尖夹持机构、用于夹紧叶片榫头减振凹槽的顶杆夹持机构、用于定位夹紧叶片尖截面的定位夹紧机构，所述顶尖夹持机构由两个其构件顶尖分别与叶片榫头两端中心定位孔相作用的顶尖组件构成，其中至少一个组件的顶尖构件为可沿顶尖中心线调节顶夹位置；所述榫头减振凹槽面顶杆夹持机构由与叶片榫头背部减振凹槽相作用的顶杆组件和与叶片榫头盆部减振凹槽相作用的顶杆组件构成，且其中至少一个顶杆组件为自动压紧顶杆组件；所述叶片尖截面定位夹紧机构由用于叶片叶尖截面背部定位的叶尖截面定位座组件和用于压紧叶尖截面前缘压紧组件构成。

在本发明的上述技术方案中，所述顶尖夹持机构的两个顶尖组件，优先考虑将一个顶尖组件设计为其构件顶尖可沿顶尖中心线调节顶夹位置的顶尖组件，一个为构件顶尖固定的顶尖组件。进一步地，所述活动顶尖组件可考虑设计成由固定安装在基座立座部分上的第一支座和通过螺纹副安装在第一支座上的活动顶尖构成；所述固定顶尖组件由固定安装在基座立座部分上的第二支座和固定安装第二支座上的固定顶尖构成。

在本发明的上述技术方案中，所述构成顶杆夹持机构的两个顶杆组件，优先考虑将一个设计为自动压紧顶杆组件，一个为可调节压紧位置的顶杆组件，以保证顶杆顶部始终与叶片榫头减振凹槽面接触，实现对叶片榫头减振凹槽面的自动调节辅助支承，提高叶片在加工中的刚性，保证加工尺寸的稳定性、提高加工精度及表面粗糙度。进一步地，所述可调节压紧位置的顶杆组件，可优先考虑设计成由固定安装在顶尖夹持机构第一支座上的第一立杆、固定安装在顶尖夹持机构第二支座上的第二立杆、两端与两立杆联接的支座杆和通过螺纹副安装在支座杆上第一顶杆构成。所述自动压紧顶杆组件由顶杆套、后部位于顶杆套内前部外伸的第二顶杆、通过螺纹副安装在顶杆套内一端的弹簧座和位于顶杆套内的弹簧构成，所述弹簧的一端作用于第二顶杆尾端，另一端作于弹簧座。

在本发明的上述技术方案中，构成叶片尖截面定位夹紧机构的所述叶尖截面定位座组件，可优先考虑设计成由通过定位件和固定件固定安装在基座立座部分上的上下两个导向块和设计有导向轨结构的定位件构成，定位件上的导向轨结构为丁字形导轨结构，与上下两个导向块构成的丁字形导轨槽配合构成滑动副，定位件上设计有定位叶片叶尖截面背部结构和支承叶片叶尖截面前缘点结构。构成叶片尖截面定位夹紧机构的所述叶尖截面前缘压紧组件，可优先考虑设计成由固定安装在基座立座部分上的叶尖截面压紧支座和通过螺纹副安装在压紧支座上抵压杆构成。

在本发明的上述技术方案中，所述基座的底座部分中央设计有用于长叶片叶冠部分沉入的底孔，用于长叶片超出夹具叶冠部分沉入底孔，解决大型高温合金精铸件因长宽超出常规范围加工困难问题。

在本发明的上述技术方案中，所述自定心转接板上设计有两个通过销钉与基座定位的销孔，两销孔间距的中心与设备转盘的外圆同心，以保证夹具装上后，转接板中心、零件中心与机床旋转中心重合，实现加工零件榫头一面后，机床转台带动夹具体翻转180度再加工零件榫头另一面的高精度错齿功能。

在本发明的上述技术方案中，基座的底座两端分别设有2个U型槽，用于与设备工作台装夹配合使用。

本发明提供的加工高温合金精铸件叶片的夹具，与现有技术的高温合金精铸件叶片加工所采用的浇注低熔点合金方箱相比，具有以下十分突出技术优点和有益的技术效果：

1、由于本发明所述加工高温合金精铸件叶片夹具，基座的底座与自定心转接板通过两个销孔销钉定位连接，用于不同叶片加工，夹具能够快速对中、调整、装夹，装夹叶片方便快捷。

2、本发明所述加工高温合金精铸件叶片夹具,底座中间设计有用于长叶片超出夹具叶冠部分沉入的槽孔，解决了大型高温合金精铸件因长宽超出常规范围加工困难问题。

3、本发明所述加工高温合金精铸件叶片夹具在定位夹紧零件时，采用双顶尖定位、压紧方式，提高了零件加工尺寸精度，且装夹方便、快捷、重复性精度高。

4、本发明所述的加工高温合金精铸件叶片夹具的顶杆夹持机构，其特别设计的自动调节顶杆组件，保证了顶杆顶部始终与叶片榫头减振凹槽面接触，实现对叶片榫头减振凹槽面的自动调节辅助支承，提高叶片在加工中的刚性，保证加工尺寸的稳定性、提高零件加工精度、表面粗糙度和加工效率。

5、本发明所述加工高温合金精铸件叶片夹具，与传统的浇注方箱相比，由于安装定位的基本方式不同，大大提高了装夹方便性、快捷性、定位准确性、装夹重复性，与传统浇注方箱夹具相比，缩短生产周期20-25天。传统浇注夹具设计、制造、操作复杂，污染大、需建造专用的去污染生产线、成本高。本发明所述加工高温合金精铸件叶片夹具，单级节约成本20％(传统浇注夹具成本4000～45000元/件，本发明的高温合金精铸件叶片夹具只需要3200～3600元/件)。

6、本发明所述加工高温合金精铸件叶片夹具采用两顶尖定位夹紧方式，完全消除了传统浇注方箱夹具存在的低熔点合金污染问题。

7、本发明所述加工高温合金精铸件叶片夹具通用性强，能广泛应用于各类高温合金精铸件叶片的加工，适用于小批量、单批量生产，大批量生产使用在提高效率、节约成本上效果显著。

附图说明

图1是传统的浇注方箱夹具的形状和构造示意图；

图2是本发明所述加工高温合金精铸件叶片夹具的立体结构示意图；

图3是本发明所述加工高温合金精铸件叶片夹具的俯视结构示意图；

图4是本发明所述加工高温合金精铸件叶片夹具的右视结构示意图；

图5是所述自定心转接板22结构示意图；

图6是所述的自动顶杆组件的结构示意图；

图7是自动顶杆组件的顶杆18结构示意图；

图8是自动顶杆组件的顶杆套20结构示意图；

图9是所述活动顶尖组件的顶尖13结构示意图；

图10是所述第一支座12的构造示意图；

图11是所述叶尖截面定位座组件的结构示意图；

图12是叶尖截面前缘压紧组件的所述支座17的结构示意图；

图13是一种被加工的叶片结构示意图。

上述附图中各图示标号标识的对象分别为：1—基座；2—定位件；3—螺钉；4—定位销；5—导向块；6—第一立柱；7—薄螺母；8—支座杆；9—第二立柱；10—第一顶杆；11—带肩螺母；12—第一支座、13—活动顶尖；14—固定顶尖；15—第二支座；16—抵压杆；17—叶尖截面压紧支座；18—第二顶杆；19—弹簧；20—顶杆套管；21—弹簧座；22—自定心转接板。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明的实施例，并通过实施例对本发明进行进一步的具体描述。有必要在此指出的是，实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整进行实施，但这样的实施应仍属于本发明的保护范围。

实施例1

本实施例中，所述加工高温合金精铸件叶片夹具是用于加工图13所示高温合金精铸件叶片的叶片榫头，所述加工高温合金精铸件叶片夹具的形状和构造如图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9、图10、图11、图12所示，主要由安装在机床工作台上的自定心转接板22、安装在自定心转接板上的基座1、固定安装在基座上用于夹紧叶片榫头两端中心定位孔的顶尖夹持机构、用于夹紧叶片榫头减振凹槽的顶杆18夹持机构、用于定位夹紧叶片尖截面的定位夹紧机构构成。所述顶尖夹持机构由两个其构件顶尖分别与叶片榫头两端中心定位孔相作用的顶尖组件构成，其中一个组件为顶尖可沿顶尖中心线调节顶夹位置的顶尖组件，一个为顶尖固定的顶尖组件，所述活动顶尖组件由固定安装在基座立座部分上的第一支座12和通过螺纹副安装在第一支座上的活动顶尖13构成；所述固定顶尖组件由固定安装在基座立座部分上的第二支座15和固定安装第二支座上的固定顶尖14构成。所述榫头减振凹槽面顶杆夹持机构由与叶片榫头背部减振凹槽相作用的顶杆组件和与叶片榫头盆部减振凹槽相作用的顶杆组件构成，其中一个顶杆组件为自动压紧顶杆组件，另一个为可调节压紧位置的顶杆组件；所述可调节压紧位置的顶杆组件，由固定安装在顶尖夹持机构第一支座12上的第一立杆6、固定安装在顶尖夹持机构第二支座15上的第二立杆9、两端与两立杆固定联接的支座杆8和通过螺纹副安装在支座杆上第一顶杆10构成，顶杆的端头为球形；所述自动压紧顶杆组件由顶杆套20、后部位于顶杆套内前部外伸的第二顶杆18、通过螺纹副安装在顶杆套内一端的弹簧座21和位于顶杆套内的弹簧19构成，所述弹簧的一端作用于第二顶杆尾端，另一端作于弹簧座，顶杆的端头为球形。所述叶片尖截面定位夹紧机构由用于叶片叶尖截面背部定位的叶尖截面定位座组件和用于压紧叶尖截面前缘压紧组件构成，其中所述叶尖截面定位座组件由通过定位件和固定件固定安装在基座立座部分上的上下两个导向块5和设计有导向轨结构的定位件2构成，定位件上的导向轨结构为丁字形导轨结构，与上下两个导向块构成的丁字形导轨槽配合构成滑动副，定位件上设计有定位叶片叶尖截面背部结构和支承叶片叶尖截面前缘点结构；所述叶尖截面前缘压紧组件，由固定安装在基座立座部分上的叶尖截面压紧支座17和通过螺纹副安装在压紧支座上抵压杆16构成，抵压杆16的端头压紧叶尖截面前缘。所述基座1底座部分两端分别设计有2个与设备工作台装夹配合使用的U型槽，中央设计有用于长叶片叶冠部分沉入的底孔。所述自定心转接板22上设计有两个通过销钉与基座定位的销孔，两销孔间距的中心与设备转盘的外圆同心。

Claims (10)

1.一种用于高温合金精铸件叶片加工的夹具，其特征在于，主要包括安装在机床工作台上的自定心转接板(22)、安装在自定心转接板上的基座(1)、固定安装在基座上用于夹紧叶片榫头两端中心定位孔的顶尖夹持机构、用于夹紧叶片榫头减振凹槽的顶杆(18)夹持机构、用于定位夹紧叶片尖截面的定位夹紧机构，所述顶尖夹持机构由两个其构件顶尖分别与叶片榫头两端中心定位孔相作用的顶尖组件构成，其中至少一个组件的顶尖构件为可沿顶尖中心线调节顶夹位置；所述榫头减振凹槽面顶杆夹持机构由与叶片榫头背部减振凹槽相作用的顶杆组件和与叶片榫头盆部减振凹槽相作用的顶杆组件构成，且其中至少一个顶杆组件为自动压紧顶杆组件；所述叶片尖截面定位夹紧机构由用于叶片叶尖截面背部定位的叶尖截面定位座组件和用于压紧叶尖截面前缘压紧组件构成。

2.根据权利要求1所述的用于高温合金精铸件叶片加工的夹具，其特征在于，所述顶尖夹持机构的两个顶尖组件，一个为顶尖可沿顶尖中心线调节顶夹位置的顶尖组件，一个为顶尖固定的顶尖组件。

3.根据权利要求2所述的用于高温合金精铸件叶片加工的夹具，其特征在于，所述活动顶尖组件由固定安装在基座立座部分上的第一支座(12)和通过螺纹副安装在第一支座(12)上的活动顶尖(13)构成；所述固定顶尖组件由固定安装在基座立座部分上的第二支座(15)和固定安装第二支座(15)上的固定顶尖(14)构成。

4.根据权利要求1所述的用于高温合金精铸件叶片加工的夹具，其特征在于，构成顶杆夹持机构的两个顶杆组件，一个为自动压紧顶杆组件，一个为可调节压紧位置的顶杆组件。

5.根据权利要求4所述的用于高温合金精铸件叶片加工的夹具，其特征在于，构成顶杆夹持机构的所述可调节压紧位置的顶杆组件，由固定安装在顶尖夹持机构第一支座(12)上的第一立杆(6)、固定安装在顶尖夹持机构第二支座(15)上的第二立杆(9)、两端与两立杆联接的支座杆(8)和通过螺纹副安装在支座杆上第一顶杆(10)构成。

6.根据权利要求4所述的用于高温合金精铸件叶片加工的夹具，其特征在于，构成顶杆夹持机构的所述自动压紧顶杆组件由顶杆套(20)、后部位于顶杆套内前部外伸的第二顶杆(18)、通过螺纹副安装在顶杆套内一端的弹簧座(21)和位于顶杆套内的弹簧(19)构成，所述弹簧的一端作用于第二顶杆尾端，另一端作于弹簧座。

7.根据权利要求1所述的用于高温合金精铸件叶片加工的夹具，其特征在于，构成叶片尖截面定位夹紧机构的所述叶尖截面定位座组件，由通过定位件和固定件固定安装在基座立座部分上的上下两个导向块(5)和设计有导向轨结构的定位件(2)构成，定位件上的导向轨结构为丁字形导轨结构，与上下两个导向块构成的丁字形导轨槽配合构成滑动副，定位件上设计有定位叶片叶尖截面背部结构和支承叶片叶尖截面前缘点结构。

8.根据权利要求1所述的用于高温合金精铸件叶片加工的夹具，其特征在于，构成叶片尖截面定位夹紧机构的所述叶尖截面前缘压紧组件，由固定安装在基座立座部分上的叶尖截面压紧支座(17)和通过螺纹副安装在压紧支座上抵压杆(16)构成。

9.根据权利要求1至8之一所述的用于高温合金精铸件叶片加工的夹具，其特征在于，所述基座(1)的底座部分中央设计有用于长叶片叶冠部分沉入的底孔。

10.根据权利要求1至8之一所述的用于高温合金精铸件叶片加工的夹具，其特征在于，所述自定心转接板上设计有两个通过销钉与基座定位的销孔，两销孔间距的中心与设备转盘的外圆同心。