CN105345644B - 用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具，包括底板、上盖板以及连接筒，底板、上盖板和连接筒围合形成用于容纳待加工扩压器并对待加工扩压器上相邻扩压器叶片之间形成的扩压器流道进行磨粒流加工的磨粒流加工腔，磨粒流加工腔内设有用于从待加工扩压器中部对待加工扩压器的中间流道入口进行导流的中部导流块以及用于从待加工扩压器外周对待加工扩压器的外面流道出口进行导流的外部导流块，外部导流块、扩压器流道和中部导流块一一对应布置，中部导流块和外部导流块构成扩压器流道的双向导流机构；中部导流块的导流端与待加工扩压器的中间流道入口匹配设置，外部导流块的导流端与外面流道出口匹配设置。

Description

用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具
技术领域
本发明涉及涡轴发动机加工设备技术领域，特别地，涉及一种用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具。
背景技术
叶片式扩压器较之无叶扩压器能够实现在较小尺寸条件下获得更高的扩压能力，这使得减小扩压流路长度和出口直径成为可能。除此之外，叶片式扩压器可以控制气流在扩压器出口的流动角，这对燃烧室的气流组织是非常重要的，因此叶片式扩压器在微型涡轮发动机和离心压气机中得到广泛应用。
涡轴发动机的扩压器也是采用叶片式扩压器，其流道的磨粒流加工一直以来是航空发动机零部件加工的一大难题。扩压器流道为径向均布的变截面狭长流道，沿出口处向扩压器中心入口处，流道越来越窄，磨粒流需去除余量后保证扩压器流道的面轮廓度0.04及表面粗糙度Ra0.8。现有的扩压器磨粒流加工用工装结构采用的是流道全敞开式，存在加工中流道余量去除不均匀，流道入口处的薄壁R被过多磨削等问题，扩压器的面轮廓度及表面粗糙度无法满足产品要求。
发明内容
本发明提供了一种用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具，以解决现有的流道全敞开式扩压器磨粒流流道加工工装存在加工中流道余量去除不均匀，流道入口处的薄壁R被过多磨削等问题，扩压器的面轮廓度及表面粗糙度无法满足产品要求的技术问题。
根据本发明提供一种用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具，包括用于连通下磨料缸的底板、用于连通上磨料缸的上盖板以及设于底板与上盖板之间的连接筒，底板、上盖板和连接筒围合形成用于容纳待加工扩压器并对待加工扩压器上相邻扩压器叶片之间形成的扩压器流道进行磨粒流加工的磨粒流加工腔，磨粒流加工腔内设有用于从待加工扩压器中部对待加工扩压器的中间流道入口进行导流的中部导流块以及用于从待加工扩压器外周对待加工扩压器的外面流道出口进行导流的外部导流块，外部导流块、扩压器流道和中部导流块一一对应布置，中部导流块和外部导流块构成扩压器流道的双向导流机构；中部导流块的导流端与待加工扩压器的中间流道入口匹配设置，外部导流块的导流端与外面流道出口匹配设置。
进一步地，磨粒流加工腔内设有用于支撑待加工扩压器的支块，待加工扩压器叶片朝上的装配于支块上；外部导流块和/或中部导流块将待加工扩压器固定于支块上。
进一步地，中部导流块从待加工扩压器上部装配于待加工扩压器的中心轴孔；中部导流块的导流端采用呈螺旋布置的导流叶片，导流叶片与扩压器叶片一一对应布置；扩压器叶片的延伸面与导流叶片重合，或者扩压器叶片的延伸面与导流叶片相交。
进一步地，外部导流块套设于中部导流块外；外部导流块的导流端采用伸入扩压器流道并朝向扩压器流道内布置的导向齿，导向齿的外形与扩压器流道内腔形状相匹配；导向齿与扩压器流道一一对应布置。
进一步地，底板上设有装配于待加工扩压器的中心轴孔内壁面上用于防止磨粒流磨损中心轴孔内壁面的下保护块。
进一步地，中部导流块与上盖板之间设有用于防止磨粒流磨损中部导流块外表面和/或待加工扩压器的非流道面的上保护块。
进一步地，外部导流块与中部导流块相互嵌套连接固定；待加工扩压器与外部导流块和/或中部导流块相互嵌套连接固定；待加工扩压器与支块相互嵌套连接固定；上盖板与连接筒相互嵌套连接固定和/或螺栓固定；连接筒与底板相互嵌套连接固定和/或螺栓固定。
进一步地，连接筒包括上筒和下筒，上筒与下筒之间相互嵌套连接固定。
进一步地，上筒的外壁面上设有用于拆装上筒时手持的手柄，手柄上设有用于扩压器夹具移动定位的定位销。
进一步地，底板上设有多个用于吊运扩压器夹具的起重螺栓，起重螺栓沿底板的周向等间距布置。
本发明具有以下有益效果：
本发明用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具，通过底板、连接筒和上盖板形成连通上磨料缸和下磨料缸用于容纳待加工扩压器并对待加工扩压器上相邻扩压器叶片之间形成的扩压器流道进行磨粒流加工的磨粒流加工腔，以方便扩压器的放置以及对扩压器流道的加工。在扩压器流道两端的两个开口，处于扩压器中心轴孔端的中间流道入口以及处于扩压器外周边缘端外面流道出口，分别设置中部导流块和外部导流块，从而形成对扩压器流道两端开口的双向导流结构，使得磨粒均匀地导入至扩压器流道内，保证磨粒能够均匀顺畅的通过扩压器流道，均匀地去除扩压器流道内的余量，避免扩压器入口处的薄壁R被过多磨削，使扩压器流道的轮廓度和表面粗糙度能够满足产品要求。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例的用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具的结构示意图之一；
图2是本发明优选实施例的用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具的结构示意图之二；
图3是本发明优选实施例的中部导流块的仰视结构示意图；
图4是图3的剖面结构示意图；
图5是本发明优选实施例的外部导流块的结构示意图；
图6是图5的剖面结构示意图。
图例说明：
1、底板；2、上盖板；3、连接筒；301、上筒；302、下筒；4、待加工扩压器；401、扩压器叶片；5、中部导流块；501、导流叶片；6、外部导流块；601、导向齿；7、支块；8、下保护块；9、上保护块；10、手柄；11、定位销；12、起重螺栓。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。
图1是本发明优选实施例的用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具的结构示意图之一；图2是本发明优选实施例的用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具的结构示意图之二；图3是本发明优选实施例的中部导流块的仰视结构示意图；图4是图3的剖面结构示意图；图5是本发明优选实施例的外部导流块的结构示意图；图6是图5的剖面结构示意图。
如图1和图2所示，本实施例的用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具，包括用于连通下磨料缸的底板1、用于连通上磨料缸的上盖板2以及设于底板1与上盖板2之间的连接筒3，底板1、上盖板2和连接筒3围合形成用于容纳待加工扩压器4并对待加工扩压器4上相邻扩压器叶片401之间形成的扩压器流道进行磨粒流加工的磨粒流加工腔，磨粒流加工腔内设有用于从待加工扩压器4中部对待加工扩压器4的中间流道入口进行导流的中部导流块5以及用于从待加工扩压器4外周对待加工扩压器4的外面流道出口进行导流的外部导流块6，外部导流块6、扩压器流道和中部导流块5一一对应布置，中部导流块5和外部导流块6构成扩压器流道的双向导流机构；中部导流块5的导流端与待加工扩压器4的中间流道入口匹配设置，外部导流块6的导流端与外面流道出口匹配设置。本发明用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具，通过底板1、连接筒3和上盖板2形成连通上磨料缸和下磨料缸用于容纳待加工扩压器4并对待加工扩压器4上相邻扩压器叶片401之间形成的扩压器流道进行磨粒流加工的磨粒流加工腔，以方便扩压器的放置以及对扩压器流道的加工。在扩压器流道两端的两个开口，处于扩压器中心轴孔端的中间流道入口以及处于扩压器外周边缘端外面流道出口，分别设置中部导流块5和外部导流块6，从而形成对扩压器流道两端开口的双向导流结构，使得磨粒均匀地导入至扩压器流道内，保证磨粒能够均匀顺畅的通过扩压器流道，均匀地去除扩压器流道内的余量，避免扩压器入口处的薄壁R被过多磨削，使扩压器流道的轮廓度和表面粗糙度能够满足产品要求。
如图1所示，本实施例中，磨粒流加工腔内设有用于支撑待加工扩压器4的支块7。方便待加工扩压器4的连接固定。待加工扩压器4叶片朝上的装配于支块7上。方便模具装配，方便加工过程中的观察检测。外部导流块6和/或中部导流块5将待加工扩压器4固定于支块7上。通过导流块与支块7的相对扣合，从而形成对待加工扩压器4的夹持固定，从而方便扩压器的磨粒流加工。
如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，中部导流块5从待加工扩压器4上部装配于待加工扩压器4的中心轴孔。中部导流块5的导流端采用呈螺旋布置的导流叶片501。导流叶片501与扩压器叶片401一一对应布置。可选地，扩压器叶片401的延伸面与导流叶片501重合。使得磨粒从扩压器叶片401表面的弧形面导入至相邻导流叶片501之间的扩压器流道内，从而减少磨粒对扩压器流道入口的磨削。可选地，扩压器叶片401的延伸面与导流叶片501相交。使得磨粒从扩压器叶片401表面的弧形面导入至相邻导流叶片501之间的扩压器流道内，从而减少磨粒对扩压器流道入口的磨削。
如图1、图2、图5和图6所示，本实施例中，外部导流块6套设于中部导流块5外。形成内外导流结构的相对固定，方便结构定位，更好的实现对扩压器流道的导流。外部导流块6的导流端采用伸入扩压器流道并朝向扩压器流道内布置的导向齿601。通过齿形结构的斜面进行导流，使得磨粒能够均匀的进入到扩压器流道内，而不会对扩压器流道入口进行磨削。导向齿601的外形与扩压器流道内腔形状相匹配。采用外形相匹配的结构，从而使得磨粒能够均匀的进入扩压器流道。导向齿601与扩压器流道一一对应布置。使得磨粒能够均匀通入扩压器流道，从而保证扩压器流道的轮廓度及表面粗糙度。
如图1所示，本实施例中，底板1上设有装配于待加工扩压器4的中心轴孔内壁面上用于防止磨粒流磨损中心轴孔内壁面的下保护块8。防止磨粒磨削扩压器流道以外的部分，保护扩压器中心轴孔不被磨损。可选地，下保护块8与底板1相互嵌套连接固定和/或螺栓固定。也可采用销钉固定。从而保证整个扩压器夹具的结构稳定性。
如图1所示，本实施例中，中部导流块5与上盖板2之间设有用于防止磨粒流磨损中部导流块5外表面和/或待加工扩压器4的非流道面的上保护块9。防止磨粒磨削扩压器流道以外的非流道面。可选地，上保护块9与上盖板2相互嵌套连接固定和/或螺栓固定。也可采用销钉固定。从而保证整个扩压器夹具的结构稳定性。
如图1、图2、图3、图4、图5和图6所示，本实施例中，可选地，外部导流块6与中部导流块5相互嵌套连接固定。也可采用螺栓或销钉固定。可选地，待加工扩压器4与外部导流块6和/或中部导流块5相互嵌套连接固定。也可采用螺栓或销钉固定。可选地，待加工扩压器4与支块7相互嵌套连接固定。也可采用螺栓或销钉固定。可选地，上盖板2与连接筒3相互嵌套连接固定和/或螺栓固定。也可采用销钉固定。可选地，连接筒3与底板1相互嵌套连接固定和/或螺栓固定。也可采用销钉固定。从而保证整个扩压器夹具的结构稳定性。
如图1所示，本实施例中，连接筒3包括上筒301和下筒302。上筒301与下筒302之间相互嵌套连接固定。可选地，连接筒3可以采用多个筒状结构相互堆叠形成，从而满足不同型号、大小的结构磨粒流加工，同时也方便模具的拆装和移动运输。
如图1所示，本实施例中，上筒301的外壁面上设有用于拆装上筒301时手持的手柄10。方便搬运或拆装。手柄10上设有用于扩压器夹具移动定位的定位销11。方便扩压器夹具的结构定位。可选地，连接筒3的外壁面上设有手柄10。手柄10上设有用于扩压器夹具移动定位的定位销11。
如图1所示，本实施例中，底板1上设有多个用于吊运扩压器夹具的起重螺栓12，起重螺栓12沿底板1的周向等间距布置。方便扩压器夹具的拆装或搬运。
实施时，需要对涡轴发动机扩压器零件流道进行抛光，其上有31个均布的变截面通道，各通道入口处狭窄，出口处开阔，通道各截面面积沿径向有较大变化(通道由25个参数截面光顺连接形成)，磨粒流前通道单边余量0.02～0.05mm，磨粒流需去除余量后保证通道入口处面轮廓度0.04mm(其余区域面轮廓度0.16mm)，入口处粗糙度Ra0.8μm(其余区域粗糙度Ra1.4～1.6μm)。但目前的实际加工中，磨粒流加工能对型腔表面形成去除量，且去除量不稳定，造成流道型腔的轮廓度要求的合格率不稳定，流道入口处的薄壁R被明显磨削，而且磨粒流加工后型腔表面粗糙度无法保证要求。
由此可见此类零件夹具设计我们必须解决两个难点：
a.通过合理的夹具设计解决流道型腔的轮廓度，流道入口处的薄壁R被过多磨削问题。
b.通过合理的夹具设计使磨粒流后型腔表面粗糙度合乎设计要求。
为此，提供一种用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具，在中间流道入口处采用叶轮式导流块(中部导流块5)、外面流道出口处也同时采用导流块(外部导流块6)的双向导流机构方式对磨料进行导流，使磨料能更好更均匀的对扩压器流道进行抛光，解决流道入口处的薄壁R被磨削问题及型腔轮廓度和表面粗糙度问题。
磨粒流加工是两个相对的磨料缸使磨料在零件和夹具所形成的通道中来回挤动产生磨削作用的一种封闭式的往复运动。本发明用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具设计结构方案如图1、2所示，包括上盖板2、上保护块9、叶轮式导流块(中部导流块5)、连接筒3、下保护块8、底板1、支块7、爪盘(外部导流块6)。采用从零件中间加叶轮式导流块(中部导流块5)和零件外部也同时加导流块(外部导流块6)的双向导流机构方式对磨料进行导流，保证磨粒能均匀的顺畅通过流道，均匀去除余量，保证面轮廓度及表面粗糙度。加工中磨料从下磨料缸进入底板1、下保护块8通道经过叶轮式导流块(中部导流块5)均匀流经零件通道(扩压器流道)，然后经过由上保护块9、爪盘(外部导流块6)和支块7形成的通道，再经过上盖板2均匀流出进入上磨料缸；进入上磨料缸的磨料然后从上盖板2进入由上保护块9、爪盘(外部导流块6)和支块7形成的通道均匀流经零件通道，然后再经叶轮式导流块(中部导流块5)均匀流出，经过下保护块8及底板1通道返回下磨料缸；如此上下往复直至加工好零件。从图1、2中可以看出，下保护块8、支块7、上保护块9对零件除流道外的部位进行了保护。叶轮式导流块(中部导流块5)上面的曲面通道将磨粒均匀的导流至零件通道(扩压器流道)，爪盘(外部导流块6)周向的凸块(导向齿601)将磨粒导流至零件通道(扩压器流道)。通过采用爪盘(外部导流块6)及叶轮式导流块(中部导流块5)双向导流机构，避免流道入口处的薄壁R被过多磨削问题，使流道的轮廓度和表面粗糙度合乎产品要求。
采用从零件(待加工扩压器4)中间加叶轮式导流块(中部导流块5)和零件外部也同时加导流块(外部导流块6)的双向导流机构方式对磨料进行导流，保证磨粒能均匀的顺畅通过流道，均匀去除余量，保证面轮廓度及表面粗糙度。从图1、2可以看出，加工中磨料从下磨料缸进入底板1、下保护块8通道经过叶轮式导流块(中部导流块5)均匀流经零件通道(扩压器流道)，然后经过由上保护盖(上保护块9)、爪盘(外部导流块6)和支块7形成的通道，再经过上盖板2均匀流出进入上磨料缸；进入上磨料缸的磨料然后从上盖板2进入由上保护盖(上保护块9)、爪盘(外部导流块6)和支块7形成的通道均匀流经零件通道(扩压器流道)，然后再经叶轮式导流块(中部导流块5)均匀流出，经过下保护块8及底板1通道返回下磨料缸；如此上下往复直至加工好零件(待加工扩压器4)。采用从零件中间加叶轮式导流块(中部导流块5)和零件外部也同时加导流块(外部导流块6)的双向导流机构方式对磨料进行导流，保证磨粒能均匀的顺畅通过流道，均匀去除余量，面轮廓度及表面粗糙度能满足产品要求。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具，
包括用于连通下磨料缸的底板(1)、用于连通上磨料缸的上盖板(2)以及设于所述底板(1)与所述上盖板(2)之间的连接筒(3)，
所述底板(1)、所述上盖板(2)和所述连接筒(3)围合形成用于容纳待加工扩压器(4)并对所述待加工扩压器(4)上相邻扩压器叶片(401)之间形成的扩压器流道进行磨粒流加工的磨粒流加工腔，
其特征在于，
所述磨粒流加工腔内设有用于从所述待加工扩压器(4)中部对所述待加工扩压器(4)的中间流道入口进行导流的中部导流块(5)以及用于从所述待加工扩压器(4)外周对所述待加工扩压器(4)的外面流道出口进行导流的外部导流块(6)，
所述外部导流块(6)、所述扩压器流道和所述中部导流块(5)一一对应布置，所述中部导流块(5)和所述外部导流块(6)构成所述扩压器流道的双向导流机构；
所述中部导流块(5)的导流端与所述待加工扩压器(4)的中间流道入口匹配设置，所述外部导流块(6)的导流端与所述外面流道出口匹配设置；
在扩压器流道两端的两个开口，处于扩压器中心轴孔端的中间流道入口以及处于扩压器外周边缘端外面流道出口，分别设置所述中部导流块(5)和所述外部导流块(6)，从而形成对扩压器流道两端开口的双向导流结构，使得磨粒均匀地导入至扩压器流道内，保证磨粒能够均匀顺畅的通过扩压器流道，均匀地去除扩压器流道内的余量，避免扩压器入口处的薄壁R被过多磨削，使扩压器流道的轮廓度和表面粗糙度能够满足产品要求。
2.根据权利要求1所述的用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具，其特征在于，
所述磨粒流加工腔内设有用于支撑所述待加工扩压器(4)的支块(7)，
所述待加工扩压器(4)叶片朝上的装配于所述支块(7)上；
所述外部导流块(6)和/或所述中部导流块(5)将所述待加工扩压器(4)固定于所述支块(7)上。
3.根据权利要求2所述的用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具，其特征在于，
所述中部导流块(5)从待加工扩压器(4)上部装配于所述待加工扩压器(4)的中心轴孔；
所述中部导流块(5)的导流端采用呈螺旋布置的导流叶片(501)，所述导流叶片(501)与所述扩压器叶片(401)一一对应布置；
所述扩压器叶片(401)的延伸面与所述导流叶片(501)重合，或者所述扩压器叶片(401)的延伸面与所述导流叶片(501)相交。
4.根据权利要求2所述的用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具，其特征在于，
所述外部导流块(6)套设于所述中部导流块(5)外；
所述外部导流块(6)的导流端采用伸入所述扩压器流道并朝向所述扩压器流道内布置的导向齿(601)，所述导向齿(601)的外形与所述扩压器流道内腔形状相匹配；
所述导向齿(601)与所述扩压器流道一一对应布置。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具，其特征在于，
所述底板(1)上设有装配于所述待加工扩压器(4)的中心轴孔内壁面上用于防止磨粒流磨损中心轴孔内壁面的下保护块(8)。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具，其特征在于，
所述中部导流块(5)与所述上盖板(2)之间设有用于防止磨粒流磨损所述中部导流块(5)外表面和/或所述待加工扩压器(4)的非流道面的上保护块(9)。
7.根据权利要求2至4中任一项所述的用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具，其特征在于，
所述外部导流块(6)与所述中部导流块(5)相互嵌套连接固定；
所述待加工扩压器(4)与所述外部导流块(6)和/或所述中部导流块(5)相互嵌套连接固定；
所述待加工扩压器(4)与所述支块(7)相互嵌套连接固定；
所述上盖板(2)与所述连接筒(3)相互嵌套连接固定和/或螺栓固定；
所述连接筒(3)与所述底板(1)相互嵌套连接固定和/或螺栓固定。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具，其特征在于，
所述连接筒(3)包括上筒(301)和下筒(302)，
所述上筒(301)与所述下筒(302)之间相互嵌套连接固定。
9.根据权利要求8所述的用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具，其特征在于，
所述上筒(301)的外壁面上设有用于拆装所述上筒(301)时手持的手柄(10)，
所述手柄(10)上设有用于扩压器夹具移动定位的定位销(11)。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的用于涡轴发动机扩压器磨粒流加工的扩压器夹具，其特征在于，
所述底板(1)上设有多个用于吊运扩压器夹具的起重螺栓(12)，
所述起重螺栓(12)沿所述底板(1)的周向等间距布置。
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