CN105729344A - 用于航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具及固定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具及固定方法。用于航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具，包括支架，支架上部装有用于沿径向夹持无冠叶片的叶尖的基准圆柱的夹持机构，支架下部装有用于待夹持机构夹持固定基准圆柱后固定无冠叶片的缘板的定位机构，夹持机构与定位机构同轴布置；夹持机构的夹持部沿至少三个方向同步夹持基准圆柱，以迫使基准圆柱向夹持机构的中轴线方向移动并使基准圆柱的中轴线与夹持机构的中轴线重叠。不论基准圆柱如何沿径向收缩，均能够使基准圆柱达到统一基准线，即中轴线重叠。采用上部先定位，然后下部再固定的方式，能够适应于不同长度尺寸的无冠叶片夹紧固定，适应性更广。

Description

用于航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具及固定方法

技术领域

本发明涉及航空发动机无冠叶片尺寸测量技术领域，特别地，涉及一种用于航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具。此外，本发明还涉及一种航空发动机无冠叶片的固定方法。

背景技术

每台航空发动机内有几百个叶片，叶片的尺寸直接影响航空发动机的性能，目前叶片尺寸测量一般采用夹具装夹建立基准坐标系后，借助专门的激光扫描或三坐标机测量，夹具所建立的坐标系和夹具定位准确性直接影响叶片尺寸测量的精度。

无冠的叶片，由于叶身是形状异形曲面，叶尖的装夹定位测量和加工定位非常困难，在叶片叶尖部位上增加辅助工艺基准圆柱进行定位测量。

英国罗罗公司以及国内其他航空企业采用固定V型槽定位夹紧工艺基准圆柱，确定叶片的Z轴中心位置。而采用固定V型槽定位夹紧工艺基准圆柱，叶片圆柱的直径尺寸受铸造工艺收缩率的影响，在一定范围波动。叶片的Z轴中心位置也在相应变化。见图3。

另外，V型槽的制造精度和磨损，直接会影响到叶片中心定位精度。并且V型槽机构不适合位置调整，不同长度的叶片测量装夹容易受到V型槽机构的结构限制。

发明内容

本发明提供了一种用于航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具及固定方法，以解决现有定位技术中心定位不准确导致测量精度低，影响发动机性能。而且，不能根据叶片的长度调整定位位置的技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种用于航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具，包括支架，支架上部装有用于沿径向夹持无冠叶片的叶尖的基准圆柱的夹持机构，支架下部装有用于待夹持机构夹持固定基准圆柱后固定无冠叶片的缘板的定位机构，夹持机构与定位机构同轴布置；夹持机构的夹持部沿至少三个方向同步夹持基准圆柱，以迫使基准圆柱向夹持机构的中轴线方向移动并使基准圆柱的中轴线与夹持机构的中轴线重叠。

进一步地，夹持机构包括用于形成竖向引导通道的导套、处于导套底部并用于沿基准圆柱径向夹持基准圆柱的弹性夹头以及设于导套内腔并用于带动弹性夹头沿导套内腔作竖向运动的拉紧螺杆；弹性夹头的数量为至少三个，且多个弹性夹头沿周向等间距布置，弹性夹头的外壁面与导套底部采用锥形配合，以使弹性夹头向上运动时朝向基准圆柱方向施加作用力并夹持和径向推送基准圆柱，迫使基准圆柱的中轴线与夹持机构的中轴线重叠。

进一步地，多个弹性夹头沿夹持机构的周向连接成弹性多爪夹头组件，弹性多爪夹头组件与拉紧螺杆之间采用螺纹连接，拉紧螺杆通过旋转带动弹性多爪夹头组件沿竖直方向上下移动。

进一步地，弹性多爪夹头组件与导套之间设有用于防止弹性多爪夹头组件随拉紧螺杆转动的防转销。

进一步地，展开状态的弹性多爪夹头组件的夹持内径大于基准圆柱的外径尺寸；夹持状态的弹性多爪夹头组件的夹持内径小于或等于基准圆柱的外径尺寸。

进一步地，导套上部设有用于与拉紧螺杆密封连接并防止拉紧螺杆沿径向摆动的挡圈。

进一步地，支架包括上套管以及下套管，上套管与下套管同轴布置，夹持机构固装于上套管内，定位机构固装于下套管内。

进一步地，夹持机构与上套管之间设有衬套，上套管通过压紧螺钉对衬套施加径向作用力，以固定夹持机构；和/或定位机构与下套管之间设有衬套。

进一步地，定位机构包括用于从缘板上部压紧无冠叶片的流道以确定叶片的高度基准的压板、用于从缘板侧向支靠缘板以确定叶片的径向基准的支靠板以及用于从缘板侧向固定缘板的螺栓。

根据本发明的另一方面，还提供了一种航空发动机无冠叶片的固定方法，包括以下步骤：a、支撑叶片沿竖向布置，并使叶片的叶尖朝上，使叶尖的基准圆柱伸入弹性多爪夹头中，并通过压板限制叶片的上升高度，使叶片的缘板支靠在支靠板上；b、旋转拉紧螺杆，通过螺纹配合使弹性多爪夹头朝上移动，同时弹性多爪夹头的外壁面的锥面与导套底部的锥面接触，使弹性多爪夹头朝内夹持，以迫使基准圆柱的中轴线与夹持机构的中轴线重叠；c、调节螺栓从缘板的侧向固定缘板，以形成上下固定且中轴线处于设定位置的叶片；d、以基准圆柱、缘板在支靠板上的支点、压板在叶片上的支点作为测量基准，对叶片进行测量。

本发明具有以下有益效果：

本发明用于航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具，通过支架进行整体结构支撑。采用夹持机构夹持基准圆柱的方式进行整个无冠叶片的结构定位；夹持机构从水平的多个方向同步施加夹持力，迫使基准圆柱的中轴线向夹持机构的中轴线方向移动，并最终使两者重叠，从而达到对无冠叶片夹紧定位的目的，保证无冠叶片的定位精确度；并且不论基准圆柱如何沿径向收缩，均能够使基准圆柱达到统一基准线，即中轴线重叠。通过定位机构对夹持固定的无冠叶片的缘板部分进行下部固定，实现上部定位以及下部固定，从而保证整个叶片的结构稳定性，以方便后续的无冠叶片测量。采用上部先定位，然后下部再固定的方式，能够适应于不同长度尺寸的无冠叶片夹紧固定，适应性更广。

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航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具的结构示意图；

图2是本发明优选实施例的弹性三爪夹头的结构示意图；

图3是现有V型槽机构的结构示意图。

图例说明：

1、支架；101、上套管；102、下套管；2、夹持机构；201、导套；202、弹性夹头；203、拉紧螺杆；3、定位机构；301、压板；302、螺栓；303、支靠板；4、无冠叶片；401、基准圆柱；402、缘板；5、弹性多爪夹头组件；6、防转销；7、挡圈；8、衬套；9、压紧螺钉。

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航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具的结构示意图；图2是本发明优选实施例的弹性三爪夹头的结构示意图。

如图1所示，本实施例的用于航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具，包括支架1，支架1上部装有用于沿径向夹持无冠叶片4的叶尖的基准圆柱401的夹持机构2，支架1下部装有用于待夹持机构2夹持固定基准圆柱401后固定无冠叶片4的缘板402的定位机构3，夹持机构2与定位机构3同轴布置；夹持机构2的夹持部沿至少三个方向同步夹持基准圆柱401，以迫使基准圆柱401向夹持机构2的中轴线方向移动并使基准圆柱401的中轴线与夹持机构2的中轴线重叠。本发明用于航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具，通过支架1进行整体结构支撑。采用夹持机构2夹持基准圆柱401的方式进行整个无冠叶片4的结构定位；夹持机构2从水平的多个方向同步施加夹持力，迫使基准圆柱401的中轴线向夹持机构2的中轴线方向移动，并最终使两者重叠，从而达到对无冠叶片4夹紧定位的目的，保证无冠叶片4的定位精确度；并且不论基准圆柱401如何沿径向收缩，均能够使基准圆柱401达到统一基准线，即中轴线重叠。通过定位机构3对夹持固定的无冠叶片4的缘板402部分进行下部固定，实现上部定位以及下部固定，从而保证整个叶片的结构稳定性，以方便后续的无冠叶片4测量。采用上部先定位，然后下部再固定的方式，能够适应于不同长度尺寸的无冠叶片4夹紧固定，适应性更广。可选地，定位机构3采用可拆卸的结构，可以根据无冠叶片的长度选择不同的定位机构3。

如图1和图2所示，本实施例中，夹持机构2包括用于形成竖向引导通道的导套201、处于导套201底部并用于沿基准圆柱401径向夹持基准圆柱401的弹性夹头202以及设于导套201内腔并用于带动弹性夹头202沿导套201内腔作竖向运动的拉紧螺杆203。弹性夹头202的数量为至少三个，且多个弹性夹头202沿周向等间距布置。弹性夹头202的外壁面与导套201底部采用锥形配合，以使弹性夹头202向上运动时朝向基准圆柱401方向施加作用力并夹持和径向推送基准圆柱401，迫使基准圆柱401的中轴线与夹持机构2的中轴线重叠。

如图1和图2所示，本实施例中，多个弹性夹头202沿夹持机构2的周向连接成弹性多爪夹头组件5。弹性多爪夹头组件5与拉紧螺杆203之间采用螺纹连接。拉紧螺杆203通过旋转带动弹性多爪夹头组件5沿竖直方向上下移动。

如图1和图2所示，本实施例中，弹性多爪夹头组件5与导套201之间设有用于防止弹性多爪夹头组件5随拉紧螺杆203转动的防转销6。

如图1和图2所示，本实施例中，展开状态的弹性多爪夹头组件5的夹持内径大于基准圆柱401的外径尺寸。夹持状态的弹性多爪夹头组件5的夹持内径小于或等于基准圆柱401的外径尺寸。

如图1所示，本实施例中，导套201上部设有用于与拉紧螺杆203密封连接并防止拉紧螺杆203沿径向摆动的挡圈7。

如图1所示，本实施例中，支架1包括上套管101以及下套管102，上套管101与下套管102同轴布置。夹持机构2固装于上套管101内，定位机构3固装于下套管102内。

如图1所示，本实施例中，夹持机构2与上套管101之间设有衬套8，上套管101通过压紧螺钉9对衬套8施加径向作用力，以固定夹持机构2；和/或定位机构3与下套管102之间设有衬套8。

如图1所示，本实施例中，定位机构3包括用于从缘板402上部压紧无冠叶片4的流道以确定叶片的高度基准的压板301、用于从缘板402侧向支靠缘板402以确定叶片的径向基准的支靠板303以及用于从缘板402侧向固定缘板402的螺栓302。

本实施例的航空发动机无冠叶片的固定方法，包括以下步骤：a、支撑叶片沿竖向布置，并使叶片的叶尖朝上，使叶尖的基准圆柱401伸入弹性多爪夹头中，并通过压板301限制叶片的上升高度，使叶片的缘板402支靠在支靠板303上；b、旋转拉紧螺杆203，通过螺纹配合使弹性多爪夹头朝上移动，同时弹性多爪夹头的外壁面的锥面与导套201底部的锥面接触，使弹性多爪夹头朝内夹持，以迫使基准圆柱401的中轴线与夹持机构2的中轴线重叠；c、调节螺栓302从缘板402的侧向固定缘板402，以形成上下固定且中轴线处于设定位置的叶片；d、以基准圆柱401、缘板402在支靠板303上的支点、压板301在叶片上的支点作为测量基准，对叶片进行测量。

实施时，提供一种用于航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具，装置针对叶片的叶尖Z轴中心定位，可以任意装配在叶片叶根的定位机构3上使用。

首先在叶片铸造时按正常工艺方法铸造工艺基准圆柱(基准圆柱401)，基准圆柱(基准圆柱401)中心即为叶片的Z轴。然后将叶片采用本发明夹具装夹建立基准坐标系进行尺寸测量。

夹具主要部件工作原理：叶片工艺基准圆柱(基准圆柱401)插入弹性三爪夹头(弹性多爪夹头组件5)中，旋转拉紧螺杆203带动弹性三爪夹头(弹性多爪夹头组件5)持续向上位移，同时弹性三爪夹头(弹性多爪夹头组件5)的圆锥面也在同步向心位移，使得弹性三爪夹头(弹性多爪夹头组件5)夹紧叶片工艺基准圆柱(基准圆柱401)，保证不同直径的圆柱都定位在同一中心位置。不会因为直径大小而中心偏移。

辅助部件工作原理：防转销6插入弹性三爪夹头(弹性多爪夹头组件5)的键槽中，防止弹性三爪夹头(弹性多爪夹头组件5)随拉紧螺杆203旋转，避免零件夹不紧。

夹持机构2可以上下移动位置，开口衬套(衬套8)通过压紧螺钉9固定导套201，不同长度的叶片都可以该夹持机构2夹紧定心，开口衬套(衬套8)磨损可以更换。

通过拉紧螺杆203使弹性三爪夹头(弹性多爪夹头组件5)向上位移，弹性夹头202的圆锥面与导套201的圆锥面配合，保证同步向心位移，使叶片工艺基准圆柱(基准圆柱401)夹紧定心。

弹性三爪夹头(弹性多爪夹头组件5)夹紧过程时，同步向心位移，不同直径大小的基准圆柱401夹紧时自动定中心，操作简单方便。夹持机构2可以上下位移，适合不同长度的叶片装夹。

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)

1.一种用于航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具，包括支架(1)，

其特征在于，

所述支架(1)上部装有用于沿径向夹持无冠叶片(4)的叶尖的基准圆柱(401)的夹持机构(2)，

所述支架(1)下部装有用于待所述夹持机构(2)夹持固定所述基准圆柱(401)后固定所述无冠叶片(4)的缘板(402)的定位机构(3)，

所述夹持机构(2)与所述定位机构(3)同轴布置；

所述夹持机构(2)的夹持部沿至少三个方向同步夹持所述基准圆柱(401)，以迫使所述基准圆柱(401)向所述夹持机构(2)的中轴线方向移动并使所述基准圆柱(401)的中轴线与所述夹持机构(2)的中轴线重叠。

2.根据权利要求1所述的用于航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具，其特征在于，

所述夹持机构(2)包括用于形成竖向引导通道的导套(201)、处于所述导套(201)底部并用于沿所述基准圆柱(401)径向夹持所述基准圆柱(401)的弹性夹头(202)以及设于所述导套(201)内腔并用于带动所述弹性夹头(202)沿所述导套(201)内腔作竖向运动的拉紧螺杆(203)；

所述弹性夹头(202)的数量为至少三个，且多个所述弹性夹头(202)沿周向等间距布置，

所述弹性夹头(202)的外壁面与所述导套(201)底部采用锥形配合，以使所述弹性夹头(202)向上运动时朝向所述基准圆柱(401)方向施加作用力并夹持和径向推送所述基准圆柱(401)，迫使所述基准圆柱(401)的中轴线与所述夹持机构(2)的中轴线重叠。

3.根据权利要求2所述的用于航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具，其特征在于，

多个所述弹性夹头(202)沿所述夹持机构(2)的周向连接成弹性多爪夹头组件(5)，所述弹性多爪夹头组件(5)与所述拉紧螺杆(203)之间采用螺纹连接，

所述拉紧螺杆(203)通过旋转带动所述弹性多爪夹头组件(5)沿竖直方向上下移动。

4.根据权利要求3所述的用于航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具，其特征在于，

所述弹性多爪夹头组件(5)与所述导套(201)之间设有用于防止所述弹性多爪夹头组件(5)随所述拉紧螺杆(203)转动的防转销(6)。

5.根据权利要求4所述的用于航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具，其特征在于，

展开状态的所述弹性多爪夹头组件(5)的夹持内径大于所述基准圆柱(401)的外径尺寸；

夹持状态的所述弹性多爪夹头组件(5)的夹持内径小于或等于所述基准圆柱(401)的外径尺寸。

6.根据权利要求2所述的用于航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具，其特征在于，

所述导套(201)上部设有用于与所述拉紧螺杆(203)密封连接并防止所述拉紧螺杆(203)沿径向摆动的挡圈(7)。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的用于航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具，其特征在于，

所述支架(1)包括上套管(101)以及下套管(102)，

所述上套管(101)与所述下套管(102)同轴布置，

所述夹持机构(2)固装于所述上套管(101)内，

所述定位机构(3)固装于所述下套管(102)内。

8.根据权利要求7所述的用于航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具，其特征在于，

所述夹持机构(2)与所述上套管(101)之间设有衬套(8)，所述上套管(101)通过压紧螺钉(9)对所述衬套(8)施加径向作用力，以固定所述夹持机构(2)；和/或

所述定位机构(3)与所述下套管(102)之间设有衬套(8)。

9.根据权利要求1至6中任一项所述的用于航空发动机无冠叶片尺寸测量用定位夹具，其特征在于，

所述定位机构(3)包括用于从所述缘板(402)上部压紧所述无冠叶片(4)的流道以确定叶片的高度基准的压板(301)、用于从所述缘板(402)侧向支靠所述缘板(402)以确定叶片的径向基准的支靠板(303)以及用于从所述缘板(402)侧向固定所述缘板(402)的螺栓(302)。

10.一种航空发动机无冠叶片的固定方法，其特征在于，包括以下步骤：

a、支撑叶片沿竖向布置，并使叶片的叶尖朝上，使叶尖的基准圆柱(401)伸入弹性多爪夹头中，并通过压板(301)限制叶片的上升高度，使叶片的缘板(402)支靠在支靠板(303)上；

b、旋转拉紧螺杆(203)，通过螺纹配合使弹性多爪夹头朝上移动，同时弹性多爪夹头的外壁面的锥面与导套(201)底部的锥面接触，使弹性多爪夹头朝内夹持，以迫使基准圆柱(401)的中轴线与夹持机构(2)的中轴线重叠；

c、调节螺栓(302)从缘板(402)的侧向固定缘板(402)，以形成上下固定且中轴线处于设定位置的叶片；

d、以基准圆柱(401)、缘板(402)在支靠板(303)上的支点、压板(301)在叶片上的支点作为测量基准，对叶片进行测量。