CN104786080A - 基于五轴加工的整体叶轮减振式可调夹具及减振的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于五轴加工的整体叶轮减振式可调夹具及减振的方法。传统加工叶轮夹具中，采用固定式配套夹具，减振不明显，甚至无减振装置。本发明组成包括：底座（1），其特征是：所述的底座中心上部具有螺孔，所述的螺孔内安装有减振内杆（9），所述的外部套有弹簧（11），所述的减振内杆中间部位具有孔，所述的孔内底部安装有下减振块（12），所述的下减振块的上下端面分别安装有2个下橡胶垫（13），所述的减振内杆外部套有支架（2），所述的减振内杆上方的孔内安装有上减振块（6），所述的上减振块的上下端面分别安装有2个上橡胶垫（8），所述的2个上橡胶垫之间充满阻尼液（7）。本发明用于基于五轴加工的整体叶轮减振式可调夹具。

Description

基于五轴加工的整体叶轮减振式可调夹具及减振的方法

技术领域：

本发明涉及一种基于五轴加工的整体叶轮减振式可调夹具及减振的方法。

背景技术：

目前传统加工整体叶轮的工装夹具中，大多采用固定式配套工装夹具，减振效果不是很明显，甚至没有减振装置。整体叶轮作为机械加工的关键部件，广泛地用于航空、航天等领域，其质量直接影响其空气动力性能和机械效率，叶轮形状特征明显，加工手段、加工精度对其性能有很大影响，叶轮的加工振动问题一直是航空工业制造技术中迫切需要解决的难题，叶轮叶片薄壁，加工流道狭窄，刀具切入切出困难，容易发生颤振，严重影响表面质量，产生振纹，影响在相应重要领域的使用，从而影响经济效益，所以叶轮加工减振问题就十分重要，而叶轮的五轴加工工艺非常复杂，且对工装夹具的要求很高。

常用的设备都是针对一种叶轮固定只有一套工装夹具，因此每加工一种叶轮，都需要重新调整机床和加工参数，重新定制工装，大大降低了有效加工时间和加工效率。

发明内容：

本发明的目的是提供一种基于五轴加工的整体叶轮减振式可调夹具及减振的方法。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种基于五轴加工的整体叶轮减振式可调夹具，其组成包括：底座，所述的底座中心上部具有螺孔，所述的螺孔内安装有减振内杆，所述的外部套有弹簧，所述的减振内杆中间部位具有孔，所述的孔内底部安装有下减振块，所述的下减振块的上下端面分别安装有2个下橡胶垫，所述的减振内杆外部套有支架，所述的减振内杆上方的孔内安装有上减振块，所述的上减振块的上下端面分别安装有2个上橡胶垫，所述的2个上橡胶垫之间充满阻尼液。

所述的基于五轴加工的整体叶轮减振式可调夹具，所述的减振内杆顶端通过螺纹与锁紧盖连接，所述的支架、所述的减振内杆接触部位装有减振调整垫，所述的支架孔内装有所述的弹簧，所述的支架上平面具有4个凹槽，所述的凹槽内安装有定位滑块装置，所述的支架上平面安装有叶轮，所述的叶轮底部与所述的定位滑块装置前端圆弧面贴合，所述的减振内杆穿过所述的叶轮，所述的支架通过螺栓与所述的底座连接。

所述的基于五轴加工的整体叶轮减振式可调夹具，所述的定位滑块装置包括滑块本体，所述的滑块本体底部具有孔，所述的孔内底部安装有螺堵，所述的螺堵上方装有滚珠，所述的滚珠空腔处充满所述的阻尼液，所述的定位滑块装置通过螺栓与所述的支架连接。

一种基于五轴加工的整体叶轮减振式可调夹具及减振的方法，该方法包括如下步骤：首先是将夹具的下减振块、两个下橡胶垫与阻尼液全部装入夹具减振内杆下孔洞中，密封之后将它们通过螺纹全部装在叶轮底座上紧固连接，然后将所述的底座通过螺栓固定在五轴机床上，之后拧入夹紧螺钉，将预紧弹簧套在夹具减振内杆的相应位置，然后将支架穿过夹具的减振内

杆，并将夹具减振垫放在所述的支架与叶轮减振内杆结合部位，拧入锁紧螺钉后，放入四个定位滑块装置，用紧固螺钉锁紧，将夹具上减振块与上橡胶垫、放入夹具减振内杆中，放入阻尼液，最后将叶轮放在叶轮减振内杆上，拧入叶轮锁紧盖使之夹紧；

所述的减振内杆贯穿于整个夹具中心，安装于底座上，穿过支架，穿过叶轮中心，通过与锁紧块的配合固定叶轮，夹具的减振内杆的两端为半径不同的孔，设有螺纹，里面配有上减振块、下减振块、阻尼液和上下橡胶垫，在加工叶轮过程中起到减振作用，减振块放在夹紧减振内杆中央，通过橡胶垫限制减振块位移、吸收振动，并通过密封圈密封，减振块与减振支架之间还配有阻尼液，在加工叶轮产生振动动能被该减振系统吸收，使振动达到最小化，提高叶轮加工表面质量。

有益效果：

1.本发明是一种加工叶轮时的减振固定夹具，主要针对叶轮加工时产生的振动，本产品的内置减振内杆的叶轮固定底座内具有较好减振功能，内部设有减振块、橡胶垫、阻尼液等减振部件，通过计算得到一个理想的减振频带，在加工中，适合于一定加工参数的减振系统，能够减少振动幅值达到1/4左右，在实际加工过程中可以明显提高叶轮加工加工质量。

本发明是整体叶轮减振式可调工装夹具，具有结构简单合理，可根据待加工叶轮的实际大小调节开口大小，同时也可根据叶轮底面半径大小，配有可更换式的叶轮固定滑动块，不需要频繁更换夹具，能够明显提高加工效率。

本发明可更换减振式定位滑块装置内有阻尼腔，阻尼腔内装有阻尼油，同时阻尼腔内配有大量滚珠，所述的滚珠下方安装有尼龙材质的螺堵，激振力越大时，该结构的减振效果越好，当激振力增加到某一定值时，滚珠的效果便趋于平缓，所述的螺堵由于采用尼龙材质，对冲击、应力振动的吸收能力强，同时具有较好减振性、密封性，更换固定滑动块时，其阻尼腔结构不变，在加工的过程中减振效果明显，具有很好的减振效果。

本发明通过一个较大密度的减振块放在夹紧减振内杆中央，通过橡胶垫限制减振块位移、吸收振动，并通过密封圈密封，减振块与减振支架之间还配有阻尼液，在加工过程中叶轮产生振动动能被该减振系统吸收，这样就使振动达到最小化，从而提高叶轮加工表面质量。

本发明的底座可以将夹具整体固定在五轴机床上，在底座的中心设有螺纹孔，与夹具减振内杆配合，起固定叶轮减振内杆的作用，并支撑着夹具整体。

本发明的支架上均布有四个凹槽，能够起到导向作用，所述的四个导向槽呈十字形分布，每个导向槽中装配有一个能够沿导向槽长度方向移动的可更换式叶轮定位滑块，四个定位滑块的顶端共同形成一个用来支撑待加工压叶轮背部的支撑面，并且定位块可根据叶轮底面直径大小进行更换不同型号的叶轮定位滑块，使用方便实用。

本发明的定位滑块装置可以沿导向槽长度方向来回移动，并且可根据叶轮底面半径更换，共同形成一个用来支撑待加工压叶轮背部的支撑面，叶轮定位滑块里面设有充满阻尼液的空腔，空腔内装有大量的高密度材料的减振钢珠，所述的减振钢珠直径大约1-2mm，具有可更换减振式叶轮定位滑块，在加工过程中可以起到减振的作用，减振效果十分明显。

本发明型的减振内杆贯穿于整个夹具中心，安装于叶轮底座上，穿过叶轮支架，穿过叶轮中心，通过与叶轮锁紧块的配合固定叶轮，夹具的减振内杆的两端为半径不同的孔，设有螺纹，里面配有夹具上、下减振块、阻尼液和橡胶垫，在加工叶轮过程中起到减振作用。

本发明的上减振块安装于减振内杆的内部，与减振内杆之间间隙装有阻尼液、叶轮锁紧盖之间配有密封圈、叶轮锁紧盖之间通过上橡胶垫接触，是基于五轴加工的整体叶轮减振式可调工装夹具的减振核心部件。

本发明的下减振块安装于减振内杆下方内部，与减振内杆之间间隙配有阻尼液、叶轮支架之间通过下橡胶垫接触，该减振系统在加工过程起到和夹具上减振块配合一起起到减振作用。

本发明的上橡胶垫放在上减振块与叶轮锁紧盖、叶轮支架之间，下橡胶垫放在夹具下减振块与叶轮支架、叶轮底座之间，夹具减振调整垫放在夹具减振内杆与叶轮支架之间，起到调整间隙和增加阻尼的作用，阻尼液在安装完上下减振块后，倒入间隙中，增加系统阻尼的作用。

本发明的弹簧缠绕在夹具减振内杆外面，在叶轮支架之间，在叶轮支架与叶轮底座之间起到增加预紧力的作用。

本发明的锁紧盖与夹具减振内杆配合，放在叶轮上面，在锁紧的过程中可以起到固定叶轮的作用。

本发明的减振块采用硬质合金材料，硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变。

本发明的减振可调式夹具与不设计减振装置的夹具比较，减振效果明显，使用减振可调式夹具，叶轮加工中测得叶片振动加速度从25m/s ² 降低到15m/s ² 。

附图说明：

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是附图1的A-A剖视图。

附图3是附图1中定位滑块装置的结构示意图。

附图4是附图3的B-B剖视图。

附图5是附图1中的支架结构示意图。

附图6是附图5中的俯视图。

附图7是附图1中的减振内杆结构示意图。

附图8是本发明的立体分解结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

一种基于五轴加工的整体叶轮减振式可调夹具，其组成包括：底座1，所述的底座中心上部具有螺孔，所述的螺孔内安装有减振内杆9，所述的外部套有弹簧11，所述的减振内杆中间部位具有孔，所述的孔内底部安装有下减振块12，所述的下减振块的上下端面分别安装有2个下橡胶垫13，所述的减振内杆外部套有支架2，所述的减振内杆上方的孔内安装有上减振块6，所述的上减振块的上下端面分别安装有2个上橡胶垫8，所述的2个上橡胶垫之间充满阻尼液7。

实施例2：

根据实施例1所述的基于五轴加工的整体叶轮减振式可调夹具，所述的减振内杆顶端通过螺纹与锁紧盖5连接，所述的支架、所述的减振内杆接触部位装有减振调整垫10，所述的支架孔内装有所述的弹簧，所述的支架上平面具有4个凹槽，所述的凹槽内安装有定位滑块装置3，所述的支架上平面安装有叶轮4，所述的叶轮底部与所述的定位滑块装置前端圆弧面贴合，所述的减振内杆穿过所述的叶轮，所述的支架通过螺栓与所述的底座连接。

实施例3：

根据实施例1所述的基于五轴加工的整体叶轮减振式可调夹具，所述的定位滑块装置包括滑块本体14，所述的滑块本体底部具有孔，所述的孔内底部安装有螺堵15，所述的螺堵上方装有滚珠16，所述的滚珠空腔处充满所述的阻尼液，所述的定位滑块装置通过螺栓与所述的支架连接。

实施例4：

一种利用实施例1-3所述的基于五轴加工的整体叶轮减振式可调夹具减振的方法，本方法是：首先是将夹具的下减振块、两个下橡胶垫与阻尼液全部装入夹具减振内杆下孔洞中，密封之后将它们通过螺纹全部装在叶轮底座上紧固连接，然后将所述的底座通过螺栓固定在五轴机床上，之后拧入夹紧螺钉，将预紧弹簧套在夹具减振内杆的相应位置，然后将支架穿过夹具的减振内

杆，并将夹具减振垫放在所述的支架与叶轮减振内杆结合部位，拧入锁紧螺钉后，放入四个定位滑块装置，用紧固螺钉锁紧，将夹具上减振块与上橡胶垫、放入夹具减振内杆中，放入阻尼液，最后将叶轮放在叶轮减振内杆上，拧入叶轮锁紧盖使之夹紧；

所述的减振内杆贯穿于整个夹具中心，安装于底座上，穿过支架，穿过叶轮中心，通过与锁紧块的配合固定叶轮，夹具的减振内杆的两端为半径不同的孔，设有螺纹，里面配有上减振块、下减振块、阻尼液和上下橡胶垫，在加工叶轮过程中起到减振作用，减振块放在夹紧减振内杆中央，通过橡胶垫限制减振块位移、吸收振动，并通过密封圈密封，减振块与减振支架之间还配有阻尼液，在加工叶轮产生振动动能被该减振系统吸收，使振动达到最小化，提高叶轮加工表面质量。

实施例5：

根据实施例1-4所述的基于五轴加工的整体叶轮减振式可调夹具，所述的定位滑块装置内有阻尼腔，阻尼腔内装有阻尼油，同时阻尼腔内配有大量滚珠，所述的滚珠下方安装有尼龙材质的螺堵，当激振力越大时，该结构的减振效果越好，当激振力增加到某一定值时，滚珠的效果便趋于平缓，所述的螺堵由于采用尼龙材质，对冲击、应力振动的吸收能力强，同时具有较好减振性、密封性，更换定位滑动块装置时，其阻尼腔结构不变。

Claims (4)

1.一种基于五轴加工的整体叶轮减振式可调夹具，其组成包括：底座，其特征是：所述的底座中心上部具有螺孔，所述的螺孔内安装有减振内杆，所述的外部套有弹簧，所述的减振内杆中间部位具有孔，所述的孔内底部安装有下减振块，所述的下减振块的上下端面分别安装有2个下橡胶垫，所述的减振内杆外部套有支架，所述的减振内杆上方的孔内安装有上减振块，所述的上减振块的上下端面分别安装有2个上橡胶垫，所述的2个上橡胶垫之间充满阻尼液。

2.根据权利要求1所述的基于五轴加工的整体叶轮减振式可调夹具，其特征是：所述的减振内杆顶端通过螺纹与锁紧盖连接，所述的支架、所述的减振内杆接触部位装有减振调整垫，所述的支架孔内装有所述的弹簧，所述的支架上平面具有4个凹槽，所述的凹槽内安装有定位滑块装置，所述的支架上平面安装有叶轮，所述的叶轮底部与所述的定位滑块装置前端圆弧面贴合，所述的减振内杆穿过所述的叶轮，所述的支架通过螺栓与所述的底座连接。

3.根据权利要求2所述的基于五轴加工的整体叶轮减振式可调夹具，其特征是：所述的定位滑块装置包括滑块本体，所述的滑块本体底部具有孔，所述的孔内底部安装有螺堵，所述的螺堵上方装有滚珠，所述的滚珠空腔处充满所述的阻尼液，所述的定位滑块装置通过螺栓与所述的支架连接。

4.一种利用权利要求1-3所述的基于五轴加工的整体叶轮减振式可调夹具减振的方法，其特征是：该方法包括如下步骤：

     首先是将夹具的下减振块、两个下橡胶垫与阻尼液全部装入夹具减振内杆下孔洞中，密封之后将它们通过螺纹全部装在叶轮底座上紧固连接，然后将所述的底座通过螺栓固定在五轴机床上，之后拧入夹紧螺钉，将预紧弹簧套在夹具减振内杆的相应位置，然后将支架穿过夹具的减振内杆，并将夹具减振垫放在所述的支架与叶轮减振内杆结合部位，拧入锁紧螺钉后，放入四个定位滑块装置，用紧固螺钉锁紧，将夹具上减振块与上橡胶垫、放入夹具减振内杆中，放入阻尼液，最后将叶轮放在叶轮减振内杆上，拧入叶轮锁紧盖使之夹紧；

所述的减振内杆贯穿于整个夹具中心，安装于底座上，穿过支架，穿过叶轮中心，通过与锁紧块的配合固定叶轮，夹具的减振内杆的两端为半径不同的孔，设有螺纹，里面配有上减振块、下减振块、阻尼液和上下橡胶垫，在加工叶轮过程中起到减振作用，减振块放在夹紧减振内杆中央，通过橡胶垫限制减振块位移、吸收振动，并通过密封圈密封，减振块与减振支架之间还配有阻尼液，在加工叶轮产生振动动能被该减振系统吸收，使振动达到最小化，提高叶轮加工表面质量。