CN106216611A - 一种用于薄壁叶片轴端加工的低熔点合金浇注夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于薄壁叶片轴端加工的低熔点合金浇注夹具,由浇注块、支撑装置、叶片定位装置及夹紧装置组成。浇注块采用外部为方形、内部为圆柱凹面的结构,便于低熔点合金在浇注块内的流动及合金完全充满浇注块，便于浇注块在浇注块定位装置及机床上的定位夹紧。叶片定位装置采用多个定位销对叶身进行定位,通过竖直方向的定位销对叶片高度进行调节，且叶根高度和叶尖高度均可单独调节，调节简单、快速。夹紧装置以叶片型面中心线对称布置；夹紧装置采用液压装置作为动力源，通过液压活塞带动活动块在导轨上的移动完成对叶片定位装置及叶片的夹紧和松开，提高了叶片加工效率；夹具结构简单,操作便捷。

Description

一种用于薄壁叶片轴端加工的低熔点合金浇注夹具

技术领域

本发明涉及航空发动机叶片加工及工装技术领域，具体地说，涉及一种用于薄壁叶片轴端加工的低熔点合金浇注夹具。

背景技术

航空发动机叶片是发动机的核心部件之一，叶片为薄壁结构、具有复杂自由曲面，结构具有弯、扭、掠形的特点，它的曲面形状和制造精度直接影响飞机发动机的推进效率的大小。现有技术中的叶片加工夹具类型有很多，通常有通用夹具、可调整夹具、组合夹具，一般都采用一端固定，一端顶尖式结构，该结构在加工薄壁结构叶片时很容易造成叶片的夹紧变形，而且其定位方式不稳定，影响了叶片的加工精度和整体质量。而叶片轴端是叶片主要的装配部位，叶片在发动机上的位置是否正确不仅取决于叶身的加工制造精度，而且还取决于轴端安装定位的准确性。在加工过程中，需要依靠夹具来实现被加工工件在机床上的准确定位，而且能够防止在加工过程中由于切削力造成的位置改变以及工件变形的一种关键的工艺设备。夹具能够对工件进行定位并施加相应的夹紧力，选择合适的夹具能够控制工件的装夹变形，减少工件的定位误差，从而提高工件的加工精度和表面质量。

目前，低熔点合金包容箱型法已广泛应用于叶片的轴端加工中。但是，大多不便于准确定位，且工作效率较低，劳动强度较大。

在文献“低熔点合金在叶片生产中的应用“(《Turbine Technology》1987年02期，63-64页)一文中，描述了方箱型腔内浇注低熔点合金的方法，肯定了低熔点合金在叶片生产中的作用，但文献并没有具体描述加工叶片某一部位的夹具设计。

发明内容

为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种用于薄壁叶片轴端加工的低熔点合金浇注夹具。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括浇注块、支撑装置、叶片定位装置、夹紧装置、浇注块定位装置，其特征在于所述浇注块内部为圆柱形面，外部为方形结构，浇注块顶部设有浇注口，浇注口中心与浇注块顶部平面中心重合，浇注块位于底座上中间部位，压板安装在浇注块的上面；

所述支撑装置包括底座、上底板、大端支撑块、小端支撑块，上底板固定在底座上，大端支撑块、小端支撑块与V型台分别固定在上底板上，V型台内侧设有凹槽；

所述叶片定位装置包括第一定位销、第二定位销、第三定位销、第四定位销、第五定位销、第六定位销、第七定位销、第八定位销、第九定位销、大端楔形块、小端楔形块、大端调整块、小端调整块，第一定位销竖直安装在大端支撑块上，与大端楔形块及大端调整块一起用于叶片大端高度调节，第二定位销竖直安装在小端支撑块上，与小端楔形块及小端调整块一起用于叶片小端高度调节，其中，第三定位销、第四定位销和第五定位销水平安装在第一大端定位块上，第六定位销和第七定位销水平安装在第二大端定位块上，第八定位销水平安装在第一小端定位块上，第九定位销水平安装在第二小端定位块上，第一定位销和第二定位销限定Y方向的移动自由度以及绕X轴的转动自由度，第三定位销、第五定位销和第九定位销限定X方向的移动自由度、绕Z轴的转动自由度以及绕Y轴的转动自由度，第四定位销限定沿Z方向的移动自由度，第三定位销、第四定位销和第五定位销后部安装弹簧，用于夹紧叶身；

所述夹紧装置由第一液压夹紧装置、第二液压夹紧装置、第一挡板、第二挡板、第二滑块、第二活动块、导轨、第一滑块、第一活动块组成，第一液压夹紧装置与第二液压夹紧装置分别固定在第一挡板与第二挡板相对一侧的底座上，第一液压夹紧装置与第二滑块上的第二活动块固连，位于浇注块一侧,第二滑块安装在导轨上；第二液压夹紧装置与第一滑块上的第一活动块固连，位于浇注块另一侧，第一滑块安装在导轨上，夹紧装置以叶片型面中心线对称布置。

所述浇注块定位装置包括v型台、第十定位销、第十一定位销、第十二定位销，V型台限定X方向和Y方向的移动自由度及绕X轴、Y轴、Z轴的转动自由度，第十定位销、第十一定位销与第十二定位销限定沿Z方向的移动自由度。

浇注块与第一液压夹紧装置、第二液压夹紧装置同轴安装。

有益效果

本发明提出的一种用于薄壁叶片轴端加工的低熔点合金浇注夹具。浇注块内部采用圆柱形面设计，便于低熔点合金在浇注块内的流动及合金完全充满浇注块；浇注块外部为方形结构设计，便于浇注块在浇注块定位及机床上的定位夹紧。通过定位销可对叶片高度进行调节，而且叶根高度和叶尖高度均可单独调节，调节简单、快速。V型台内侧设置有凹槽，在减轻了重量的同时可减少由于过定位产生的干涉，且可提高定位稳定性和工艺系统的刚度。夹紧装置在液压活塞的推动下，活动块沿着导轨移动，使得夹紧装置对叶片的夹紧和放松简单快速，大大提高了工作效率。低熔点合金浇注夹具不仅可提高航空发动机叶片的加工效率，而且可使叶片的加工稳定且不易产生变形，提高了加工精度。

低熔点合金浇注夹具结构简单，装拆方便，有效地提高了工作效率，降低了操作人员的劳动强度。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种用于薄壁叶片轴端加工的低熔点合金浇注夹具作进一步详细说明。

图1为本发明低熔点合金浇注夹具示意图。

图2为本发明低熔点合金浇注夹具主视图。

图3为本发明低熔点合金浇注夹具俯视图。

图4为本发明低熔点合金浇注夹具剖视图。

图5为本发明低熔点合金浇注夹具左视图。

图6为本发明低熔点合金浇注夹具的浇注块轴测图。

图中:

1.第一挡板 2.底座 3.第一滑块 4.上底板 5.第二滑块 6.第一液压夹紧装置

7.第二挡板 8.第十定位销 9.第十一定位销 10.第十二定位销 11.第一活动块

12.压板 13.第一定位块 14.第一大端定位块 15.大端支撑钉

16.第二大端定位块 17.第二定位块 18.第二活动块 19.导轨 20.浇注块

21.第一小端定位块 22.小端支撑钉 23.第二小端定位块 24.大端调整块

25.第一定位销 26.大端楔形块 27.大端支撑块 28.V型台 29.小端支撑块

30.第二定位销 31.小端楔形块 32.小端调整块 33.第三定位销 34.第四定位销

35.第五定位销 36.第六定位销 37.第七定位销 38.第八定位销 39.第九定位销

40.第二液压夹紧装置

具体实施方式

本实施例是一种用于薄壁叶片轴端加工的低熔点合金浇注夹具。

参阅图1～6，本实施例用于薄壁叶片轴端加工的低熔点合金浇注夹具，由浇注块、支撑装置、叶片定位装置、夹紧装置、浇注块定位装置组成，其中，浇注块20采用内部为圆柱形面，外部为方形结构，便于低熔点合金在浇注块20内的流动及合金完全充满整个浇注块，同时便于浇注块20在V型台28及机床上的定位夹紧。浇注块20顶部设有浇注口，浇注口中心与浇注块顶部平面中心重合，浇注块固定在底座上中间部位，压板12安装在浇注块的上面。支撑装置包括底座2、上底板4、大端支撑块27、小端支撑块29,上底板4通过螺栓固定在底座2上。大端支撑块27、小端支撑块29和V型台28分别固定在上底板4上。V型台28用于支撑浇注块20。V型台28内侧设置有凹槽，凹槽的设置在减轻重量的同时可减少由于过定位产生的干涉，且可提高定位稳定性和工艺系统的刚度。

本实施例中叶片定位装置包括第一定位销25、第二定位销30、第三定位销33、第四定位销34、第五定位销35、第六定位销36、第七定位销37、第八定位销38、第九定位销39、大端楔形块26、小端楔形块31、大端调整块24、小端调整块32。以靠近叶身较宽一侧的轴端定义为大端，靠近叶身较窄一侧的轴端定义为小端。第一定位销25竖直安装在大端支撑块27上，与大端楔形块26、大端调整块24一起用于叶片大端的高度调节。第二定位销30竖直安装在小端支撑块29上，与小端楔形块31、小端调整块32一起用于叶片小端的高度调节。其中,第三定位销33、第四定位销34和第五定位销35水平安装在第一大端定位块14上。第六定位销36和第七定位销37水平安装在第二大端定位块16上。第八定位销38水平安装在第一小端定位块21上，第九定位销39水平安装在第二小端定位块23上。第一定位销25和第二定位销30限定Y方向的移动自由度以及绕X轴的转动自由度。第三定位销33、第五定位销35和第九定位销39限定X方向的移动自由度、绕Z轴的转动自由度以及绕Y轴的转动自由度。第四定位销34限定沿Z方向的移动自由度。第三定位销33、第四定位销34和第五定位销35后部安置有弹簧，用于夹紧叶身。浇注块定位装置包括v型台28和第十定位销8、第十一定位销9和第十二定位销10,V型台28限定X方向和Y方向的移动自由度以及绕X轴、Y轴、Z轴的转动自由度。第十定位销8、第十一定位销9和第十二定位销10限定沿Z方向的移动自由度。

夹紧装置由第一液压夹紧装置6、第二液压夹紧装置40、第一挡板1、第二挡板7、第二滑块5、第二活动块18、导轨19、第一滑块3、第一活动块11、大端支撑钉15、小端支撑钉22、第一大端定位块14、第二大端定位块16、第一小端定位块21、第二小端定位块23、第一定位块13、第二定位块17组成；第一液压夹紧装置6与第二液压夹紧装置40分别固定在第一挡板1与第二挡板7相对一侧的底座2上，第一大端定位块14、第一小端定位块23、第一定位块13与第一活动块11通过螺钉固定连接。第二液压夹紧装置40与第一滑块3上的第一活动块11固连，位于浇注块一侧，第一滑块3安装在导轨19上。第二大端定位块16、第二小端定位块21、第二定位块17与第二活动块18通过螺钉固定连接。第一液压夹紧装置6与第二滑块5上的第二活动块18固连，位于浇注块另一侧,第二滑块5安装在导轨19上。大端支撑钉15和小端支撑钉22分别用于支撑叶片的大端和小端，防止低熔点合金浇注后，叶片漂浮，造成定位不准确。第一挡板1、第二挡板7固定在底座2外侧。夹紧装置以叶片型面中心线对称布置。

安装与操作

将导轨19通过螺钉固定在底座2上，底座两侧分别固定第一挡板1和第二挡板7，上底板4安装在底座2中间部位，小端支撑块29和大端支撑块27通过螺钉固定在上底板4上。大端支撑块27内部设有定位销导向孔，用于安装第一定位销25和大端楔形块26。小端支撑块29内部设有定位销导向孔，用于安装第二定位销30和小端楔形块31。将第三定位销33、第四定位销34和第五定位销35安装在第一大端定位块14上，第六定位销36和第七定位销37安装在第二大端定位块16上，第八定位销38安装在第二小端定位块21上，第九定位销39安装在第一小端定位块23上。通过螺钉连接将第一滑块3、第一活动块11、第一定位块13、第一大端定位块14和第一小端定位块23通过螺钉固定连接；将第二滑块5、第二活动块18、第二定位块17、第二大端定位块16和第二小端定位块21通过螺钉固定连接。浇注块20置于V型台28上。叶片放入浇注块内第一定位销25和第二定位销30上，并紧贴第三定位销33、第四定位销34和第五定位销35及第九定位销39。以第三定位销33，第四定位销34，第五定位销35及第九定位销39为基准，启动第一液压夹紧装置6和第二液压夹紧装置40，在液压活塞的推动下将叶片夹紧。拧紧大端支撑钉15和小端支撑钉22。最后将压板12方置在浇注块20上，拧紧螺钉，完成对浇注块20的夹紧。

从浇注口浇入低熔点合金，待其冷却凝固，取下压板12，松开大端支撑钉15和小端支撑钉22，同时，启动第一液压夹紧装置6和第二液压夹紧装置40反向移动，即可取出浇注块20，进行后步工序的加工。

Claims (3)

1.一种用于薄壁叶片轴端加工的低熔点合金浇注夹具，包括浇注块、支撑装置、叶片定位装置、夹紧装置、浇注块定位装置，其特征在于:所述浇注块内部为圆柱形面，外部为方形结构，浇注块顶部设有浇注口，浇注口中心与浇注块顶部平面中心重合，浇注块位于底座上中间部位，压板安装在浇注块的上面；

所述支撑装置包括底座、上底板、大端支撑块、小端支撑块，上底板固定在底座上，大端支撑块、小端支撑块与V型台分别固定在上底板上，V型台内侧设有凹槽；

所述叶片定位装置包括第一定位销、第二定位销、第三定位销、第四定位销、第五定位销、第六定位销、第七定位销、第八定位销、第九定位销、大端楔形块、小端楔形块、大端调整块、小端调整块，第一定位销竖直安装在大端支撑块上，与大端楔形块及大端调整块一起用于叶片大端高度调节，第二定位销竖直安装在小端支撑块上，与小端楔形块及小端调整块一起用于叶片小端高度调节，其中，第三定位销、第四定位销和第五定位销水平安装在第一大端定位块上，第六定位销和第七定位销水平安装在第二大端定位块上，第八定位销水平安装在第一小端定位块上，第九定位销水平安装在第二小端定位块上，第一定位销和第二定位销限定Y方向的移动自由度以及绕X轴的转动自由度，第三定位销、第五定位销和第九定位销限定X方向的移动自由度、绕Z轴的转动自由度以及绕Y轴的转动自由度，第四定位销限定沿Z方向的移动自由度，第三定位销、第四定位销和第五定位销后部安装弹簧，用于夹紧叶身；

所述夹紧装置由第一液压夹紧装置、第二液压夹紧装置、第一挡板、第二挡板、第二滑块、第二活动块、导轨、第一滑块、第一活动块组成，第一液压夹紧装置与第二液压夹紧装置分别固定在第一挡板与第二挡板相对一侧的底座上，第一液压夹紧装置与第二滑块上的第二活动块固连，位于浇注块一侧,第二滑块安装在导轨上；第二液压夹紧装置与第一滑块上的第一活动块固连，位于浇注块另一侧，第一滑块安装在导轨上，夹紧装置以叶片型面中心线对称布置。

2.根据权利要求1所述的用于薄壁叶片轴端加工的低熔点合金浇注夹具，其特征在于:所述浇注块定位装置包括v型台、第十定位销、第十一定位销、第十二定位销，V型台限定X方向和Y方向的移动自由度及绕X轴、Y轴、Z轴的转动自由度，第十定位销、第十一定位销与第十二定位销限定沿Z方向的移动自由度。

3.根据权利要求1所述的用于薄壁叶片轴端加工的低熔点合金浇注夹具，其特征在于:浇注块与第一液压夹紧装置、第二液压夹紧装置同轴安装。