CN105935851A - 一种用于叶片修复加工的夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明给出了一种尤其适于航空发动机或汽轮发动机的扭曲叶片的修复作业用的夹具，该夹具通过在叶身和榫头部分夹紧定位，是一种能适应不同几何形状叶片的柔性夹具，其结构巧妙但适应性极强，并且能通过三轴机床就完成叶片的夹持和修复工作，可以有效的降低夹具的成本。

Description

一种用于叶片修复加工的夹具
技术领域
本申请涉及一种用于叶片修复加工的夹具，其尤其涉及一种用于航空发动机、汽轮发动机等的扭曲叶片特别是叶片顶端修复加工用的夹具。
背景技术
叶片或者说扭曲叶片作为航空发动机和汽轮发动机的关键部件，其长期工作在高温、高压的工作环境中，并经常承受极大的离心力、气流冲刷,叶片顶端非常容易发生疲劳裂纹进而断裂,造成发动机激烈振动、燃油利用率甚至重大事故等问题。选择对损伤的叶片进行修复对于降低成本有重大的应用价值。
目前国内外采用的叶片修复技术主要是用专用的焊接设备或者工业机器人对叶片型面损伤部位进行激光融覆堆焊修补，然后通过操作工人手持叶片或工业机器人抓持叶片将融覆部位的多余材料打磨至最终型面。现有的激光融覆工艺无法实现叶片型面的精确成型，主要原因是因为存在精密装夹定位的难题，而且针对不同曲面形状的叶片需要重新设计专用夹具，严重影响叶片的修复效率。
传统叶片夹持装置通常在叶片榫头和叶片顶端两端夹紧，此种夹紧方式并不能满足修复叶片顶端的需求。专利201410353976.7公开一种涡轮叶片型面修复夹具，夹具类似于一个矩形通孔的座体，矩形通孔上端夹持叶片榫头部位，然后通过下端的紧固螺杆调节夹紧。这种夹具不足之处在于叶片尺寸跨度大，损伤部位离散性强，不能保证叶片修复加工中叶片承受加工应力变形大，造成叶片修复加工误差。专利200910040044.6公开一种可适应叶片曲面几何形状变化的柔性夹具装置，其部件根部夹紧块及可调夹具块都设有螺纹通孔，通过夹紧固定件夹紧螺钉夹紧两部件之间的叶片。这种夹具装置缺点在于对叶片型面两侧面的修复加工存在难点，而且由于夹紧螺钉振动松动，叶片修复加工所需的夹紧力大小很难保证。
在以上基础上，发明人经过反复对比，海量地参考与创造性地思考，最终设计了一种适于扭曲叶片的修复用的夹具，该夹具通过在叶身和榫头部分夹紧定位，是一种能适应不同几何形状叶片的柔性夹具，其结构不复杂但适应性极强，其通过三轴机床就完成叶片的夹持和修复工作，可以有效的降低夹具的成本。
发明内容
本发明申请一方面提供了一种夹具，其包括夹具底座和夹具主体，其特征在于，所述夹具底座与夹具主体通过导轨连接，并通过导轨调节所述夹具主体的工作角度。
如前述权利要求所述的夹具，所述夹具的夹持对象为待修复的发动机的叶片。
更进一步的，所述夹具底座顶部和夹具主体底部分别设置有弧形导轨，所述夹具主体底部的弧形导轨相对于夹具底座顶部的导轨滑动，使得夹具主体的工作角度变化。
更进一步的，所述夹具主体包括夹具主体底部的弧形导轨、以及从所述弧形导轨延伸的两个夹片，所述夹片中部设置有相对的孔，在所述孔设置有通过所述孔的调节螺栓，所述夹片顶部具备有相对延伸的夹紧部，在每个所述夹紧部设置有至少一个紧固螺钉。
更进一步的，所述夹片还在所述孔和夹紧部之间具备相对延伸的夹紧片。
更进一步的，通过调节所述调节螺栓改变所述夹紧片的相对距离从而夹紧夹持对象的榫头，并通过调节所述紧固螺钉而夹紧夹持对象的叶面。
更进一步的，所述夹具底座还具备垂直于所述夹具底座顶部和夹具主体底部的弧形导轨的接触面的紧定螺钉，通过调节所述紧定螺钉可以固定所述夹具底座顶部和夹具主体底部的弧形导轨，使得所述夹具主体的工作角度被固定。
更进一步的，所述夹具底座还具备平行于所述夹具底座顶部和夹具主体底部的弧形导轨的接触面而设置的紧固片，所述紧固片通过紧定螺栓连接于所述夹具底座顶部的弧形导轨，并通过调节紧定螺栓使得所述紧固片进一步固定所述夹具主体的工作角度。
更进一步的，所述发动机为航空发动机或汽轮发动机。
本发明给出了一种适于扭曲叶片的修复用的夹具，该夹具通过在叶身(主要是顶部)和榫头(即叶柄)部分夹紧定位，是一种能适应不同几何形状叶片的柔性夹具，其结构不复杂但适应性极强，其通过三轴机床就完成叶片的夹持和修复工作，可以有效的降低夹具的成本。
附图说明
图1是本发明的夹具正视图。
图2是本发明的夹具工作时的正视图。
图3是本发明的夹具工作时的斜视图。
图4是本发明的夹具工作时的详解图。
图5是本发明的夹具的夹具主体详解图。
图6是本发明的夹具的夹具底座详解图。
图7a是本发明的夹具的使用图。
图7b是本发明的夹具的又一使用图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的说明。应当理解的是，以下仅作为解释而不是对于本发明的限制。
实施例一。
参见图1-3，本发明的的夹具具备夹具底座和夹具主体，夹具底座与夹具主体通过弧形导轨连接，图1-3中弧形部分往上属于夹具主体(包括属于夹具主体的导轨部分)，并通过导轨调节所述夹具主体的工作角度，这样夹具主体可以在导轨允许的范围内进行角度的改变，从而适应修复加工的需要。
图1展示的夹持对象为待修复的发动机的叶片。夹具主体包括夹具主体底部的弧形导轨、以及从所述弧形导轨延伸的两个夹片，所述夹片中部设置有相对的孔，在所述孔设置有通过所述孔的调节螺栓，所述夹片顶部具备有相对延伸的夹紧部，在每个所述夹紧部设置有多个紧固螺钉。这样操作人员可以通过旋紧或者旋松调节螺栓来调节夹片之间的距离，而在所述夹片还在所述孔和夹紧部之间具备相对延伸的夹紧片。
容易理解的是，夹紧片也由于夹片的动作而夹紧或者放松，进而将被加工的叶片的榫头固定。在通过调节所述调节螺栓改变所述夹紧片的相对距离从而夹紧夹持对象的榫头的同时，还通过调节所述紧固螺钉而夹紧夹持对象的叶柄。如图1-3，紧固螺钉的数量为多个，可以通过多个螺钉的协同作业而适应不规则曲面的叶面，从而避免加工时松动。而夹具底座还具备垂直于所述夹具底座顶部和夹具主体底部的弧形导轨的接触面的紧定螺钉，通过调节所述紧定螺钉可以固定所述夹具底座顶部和夹具主体底部的弧形导轨，使得所述夹具主体的工作角度被固定。更进一步的，所述夹具底座还具备平行于所述夹具底座顶部和夹具主体底部的弧形导轨的接触面而设置的紧固片，所述紧固片通过紧定螺栓连接于所述夹具底座顶部的弧形导轨，并通过调节紧定螺栓使得所述紧固片进一步固定所述夹具主体的工作角度。这样双重固定而使得被加工的叶片呈加工需要的角度。
实施例二。
本发明的的夹具用于航空发动机或汽轮发动机的叶片的修复加工作业，叶片作为航空发动机和汽轮发动机的关键部件，长期工作在高温、高压的工作环境中，经常承受极大的离心力、气流冲刷,叶片顶端非常容易发生疲劳裂纹进而断裂,造成发动机激烈振动、燃油利用率甚至重大事故等问题。选择对损伤的这些昂贵的叶片进行修复而不是更换对于降低成本有重大的应用价值。
叶片顶端修复夹具是针对叶片顶端磨损后进行叶片修复而设计的,叶片修复过程可分为采用激光融覆等修复技术进行叶片尺寸复原修复和尺寸复原后的叶片型面加工。叶片尺寸复原修复和型面加工都需要对叶片进行定位、夹紧，需要叶片夹持牢固且易于加工。
叶片外形是复杂的三维曲面，并且每一种叶片的扭转变形和尺寸都不相同，固定夹具无法实现成批叶片修复加工的精密装夹，提高了叶片修复成本且降低修复效率。本发明提出的叶片顶端修复夹具通过在叶片和榫头部分夹紧定位，是一种能适应不同几何形状叶片的柔性夹具。该夹具具备夹具底座和夹具主体，夹具底座与夹具主体通过弧形导轨连接，图5详细展示了夹具主体，并通过导轨调节所述夹具主体的工作角度，这样夹具主体可以在导轨允许的范围内进行角度的改变，从而适应修复加工的需要。图5展示的夹持对象为待修复的发动机的叶片(5)。夹具主体包括夹具主体底部的弧形导轨、以及从所述弧形导轨延伸的两个夹片1，所述夹片1中部设置有相对的孔，在所述孔设置有通过所述孔的调节螺栓2，所述夹片1顶部具备有相对延伸的夹紧部，在每个所述夹紧部设置有至少一个紧固螺钉3。这样操作人员可以通过旋紧或者旋松调节螺栓2来调节夹片1之间的距离，而在所述夹片还在所述孔和夹紧部之间具备相对延伸的夹紧片。容易理解的是，夹紧片也由于夹片的动作而夹紧或者放松，进而将被加工的叶片的榫头固定。在通过调节所述调节螺栓改变所述夹紧片的相对距离从而夹紧夹持对象的榫头的同时，还通过调节所述紧固螺钉3而夹紧夹持对象的叶柄。紧固螺钉的数量为多个，可以通过多个螺钉的协同作业而柔性地适应不规则曲面的叶面，从而避免加工时松动。图6展示的夹具底座，图中的2即夹具底座，其用来支撑夹具主体1，并且夹具底座也设有圆弧导轨，夹具主体1和夹具底座2圆弧导轨配合，并且夹具底座2可以固定在机床平台上，夹具主体1可以沿着圆弧滑动，实现叶片修复加工所需的倾斜角度调整。
夹具底座上还具备垂直于所述夹具底座顶部和夹具主体底部的弧形导轨的接触面的紧定螺钉3，通过调节所述紧定螺钉可以固定所述夹具底座顶部和夹具主体底部的弧形导轨，使得所述夹具主体的工作角度被固定。更进一步的，所述夹具底座还具备平行于所述夹具底座顶部和夹具主体底部的弧形导轨的接触面而设置的紧固片，所述紧固片5通过紧定螺栓4连接于所述夹具底座顶部的弧形导轨，并通过调节紧定螺栓使得所述紧固片进一步固定所述夹具主体的工作角度。这样双重固定而使得被加工的叶片呈加工需要的角度，如图7a-b所示。实施例三。
本发明的的夹具用于航空发动机或汽轮发动机的叶片的修复加工作业，叶片作为航空发动机和汽轮发动机的关键部件，长期工作在高温、高压的工作环境中，经常承受极大的离心力、气流冲刷,叶片顶端非常容易发生疲劳裂纹进而断裂,造成发动机激烈振动、燃油利用率甚至重大事故等问题。选择对损伤的这些昂贵的叶片进行修复而不是更换对于降低成本有重大的应用价值。
本发明提出的叶片顶端修复夹具通过在叶片和榫头部分夹紧定位，是一种能适应不同几何形状叶片的柔性夹具。该夹具具备夹具底座和夹具主体，夹具底座与夹具主体通过弧形导轨连接，图4展示了夹具主体，并通过导轨调节所述夹具主体的工作角度，这样夹具主体可以在导轨允许的范围内进行角度的改变，从而适应修复加工的需要。
图4中的图标与对应的部件名称如下：
1-夹具底座 2-夹具主体 3-调节螺栓 4-夹紧螺钉 5-调节螺栓的螺母 6-紧定螺钉
7-紧定螺栓 8-紧固片 9-待修复叶片 10-修复刀具
操作时，如图4，将夹具底座1固定在机床平台上(图中未示出)，调整夹具主体2的水平，通过紧定螺栓7和紧定螺钉6锁紧夹具主体2的角度。然后将叶片9的榫头和缘板沿着夹具主体2的中间的夹紧片的斜开口滑入直至叶片榫头侧面被顶住，扭紧调节螺栓的螺母5使夹具主体2的夹片通过夹紧片夹紧叶片榫头，最后调节夹紧螺钉4夹紧叶片型面。叶片装夹完成，可以开始加工。叶片型面截面垂直方向加工完成后，松动紧定螺栓7和紧定螺钉6，转动夹具主体2沿着圆弧导轨调整方向，如下图7a-b，调整角度后再锁紧6和7即可加工叶片叶盆面、叶背面。
实施例四。
再次参考图1-3，本发明的的夹具具备夹具底座和夹具主体，夹具底座与夹具主体通过弧形导轨连接，图1-3中弧形部分往上属于夹具主体(包括属于夹具主体的导轨部分)，并通过导轨调节所述夹具主体的工作角度，这样夹具主体可以在导轨允许的范围内进行角度的改变，从而适应修复加工的需要。
图1展示的夹持对象为待修复的发动机的叶片。夹具主体包括夹具主体底部的弧形导轨、以及从所述弧形导轨延伸的两个夹片，所述夹片中部设置有相对的孔，在所述孔设置有通过所述孔的调节螺栓，所述夹片顶部具备有相对延伸的夹紧部，在每个所述夹紧部设置有多个紧固螺钉。这样操作人员可以通过旋紧或者旋松调节螺栓来调节夹片之间的距离，而在所述夹片还在所述孔和夹紧部之间具备相对延伸的夹紧片。
容易理解的是，夹紧片也由于夹片的动作而夹紧或者放松，进而将被加工的叶片的榫头固定。在通过调节所述调节螺栓改变所述夹紧片的相对距离从而夹紧夹持对象的榫头的同时，还通过调节所述紧固螺钉而夹紧夹持对象的叶柄。如图1-3，紧固螺钉的数量为多个，可以通过多个螺钉的协同作业而适应不规则曲面的叶面，从而避免加工时松动。而夹具底座还具备垂直于所述夹具底座顶部和夹具主体底部的弧形导轨的接触面的紧定螺钉，通过调节所述紧定螺钉可以固定所述夹具底座顶部和夹具主体底部的弧形导轨，使得所述夹具主体的工作角度被固定。更进一步的，所述夹具底座还具备平行于所述夹具底座顶部和夹具主体底部的弧形导轨的接触面而设置的紧固片，所述紧固片通过紧定螺栓连接于所述夹具底座顶部的弧形导轨，并通过调节紧定螺栓使得所述紧固片进一步固定所述夹具主体的工作角度。这样双重固定而使得被加工的叶片呈加工需要的角度。
本实施例的夹具的安装简单，将夹具夹紧机构和倾斜角度调节机构整合装配，然后检查装配过程中是否存在干涉现象，并调整相关的零件形状和尺寸，即可完成夹具的总体安装，如图2和3所示。
实施例五。
本实施例的夹具同样具备夹具底座和夹具主体，夹具底座与夹具主体同样通过弧形导轨连接。本实施例主要在导轨连接上提供了一种有益的变形。
首先参考图5和图6，图5详细展示了夹具主体，并通过导轨调节所述夹具主体的工作角度，这样夹具主体可以在导轨允许的范围内进行角度的改变，从而适应修复加工的需要。图5展示的夹持对象为待修复的发动机的叶片(5)。夹具主体包括夹具主体底部的弧形导轨、以及从所述弧形导轨延伸的两个夹片1，所述夹片1中部设置有相对的孔，在所述孔设置有通过所述孔的调节螺栓2，所述夹片1顶部具备有相对延伸的夹紧部，在每个所述夹紧部设置有至少一个紧固螺钉3。这样操作人员可以通过旋紧或者旋松调节螺栓2来调节夹片1之间的距离，而在所述夹片还在所述孔和夹紧部之间具备相对延伸的夹紧片。容易理解的是，夹紧片也由于夹片的动作而夹紧或者放松，进而将被加工的叶片的榫头固定。在通过调节所述调节螺栓改变所述夹紧片的相对距离从而夹紧夹持对象的榫头的同时，还通过调节所述紧固螺钉3而夹紧夹持对象的叶柄。紧固螺钉的数量为多个，可以通过多个螺钉的协同作业而柔性地适应不规则曲面的叶面，从而避免加工时松动。图6展示的夹具底座，图中的2即夹具底座，其用来支撑夹具主体1，并且夹具底座也设有圆弧导轨，夹具主体1和夹具底座2圆弧导轨配合，并且夹具底座2可以固定在机床平台上，夹具主体1可以沿着圆弧滑动，实现叶片修复加工所需的倾斜角度调整。
但本实施例所作出的变形主要在于(图中未展示)，将图5和/或图6中的导轨进行翻转，即将所述导轨更换为凸圆弧导轨，而其他部分不需要进行调整或者更替，这种变形可以适应一些不同的工作环境，并且获得不同的受力情况，进而适应更多的情形。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作出的任何修改、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种用于叶片修复加工的夹具，其包括夹具底座和夹具主体，其特征在于，所述夹具底座与夹具主体通过导轨连接，并通过导轨调节所述夹具主体的工作角度。
2.如前述权利要求所述的夹具，所述夹具的夹持对象为待修复的发动机的叶片。
3.如权利要求1所述的夹具，其特征在于，所述夹具底座顶部和夹具主体底部分别设置有弧形导轨，所述夹具主体底部的弧形导轨相对于夹具底座顶部的导轨滑动，使得夹具主体的工作角度变化。
4.如权利要求2所述的夹具，其特征在于，所述夹具主体包括夹具主体底部的弧形导轨、以及从所述弧形导轨延伸的两个夹片，所述夹片中部设置有相对的孔，在所述孔设置有通过所述孔的调节螺栓，所述夹片顶部具备有相对延伸的夹紧部，在每个所述夹紧部设置有至少一个紧固螺钉。
5.如权利要求3所述的夹具，其特征在于，所述夹片还在所述孔和夹紧部之间具备相对延伸的夹紧片。
6.如权利要求4所述的夹具，其特征在于，通过调节所述调节螺栓改变所述夹紧片的相对距离从而夹紧夹持对象的榫头，并通过调节所述紧固螺钉而夹紧夹持对象的叶面。
7.如权利要求2-5之一所述的夹具，所述夹具底座还具备垂直于所述夹具底座顶部和夹具主体底部的弧形导轨的接触面的紧定螺钉，通过调节所述紧定螺钉可以固定所述夹具底座顶部和夹具主体底部的弧形导轨，使得所述夹具主体的工作角度被固定。
8.如权利要求6所述的夹具，所述夹具底座还具备平行于所述夹具底座顶部和夹具主体底部的弧形导轨的接触面而设置的紧固片，所述紧固片通过紧定螺栓连接于所述夹具底座顶部的弧形导轨，并通过调节紧定螺栓使得所述紧固片进一步固定所述夹具主体的工作角度。
9.如前述权利要求所述的夹具，所述发动机为航空发动机或汽轮发动机。
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