CN106583457B - 一种用于叶片辊轧模具型面修整的工装及使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于叶片辊轧模具型面修整的工装及使用方法，属于航空发动机叶片辊轧技术领域，所述工装包括夹具、垫瓦和调整垫，夹具包括通过连接轴连接的第一端板和第二端板，第一端板与第二端板外端面均加工有定位槽，第一端板与第二端板的圆柱面上加工有第一螺纹孔和第三螺纹孔，连接轴上加工有第二螺纹孔和销孔；垫瓦内外半径尺寸差为3.5mm，最大偏心量所在轴线位置与垫瓦后端面所夹圆心角为90°；调整垫为一组矩形垫板。所述工装使用方法：将夹具通过定位槽装夹于机床，在销孔内插入挡销，确保垫瓦偏心量最大值处于连接轴最高点，将调整垫水平置于挡销上，在垫瓦上安装辊轧模具。本发明夹具及使用方法可准确控制型面的修整余量，延长辊轧模具的使用寿命。

Description

一种用于叶片辊轧模具型面修整的工装及使用方法
技术领域
本发明属于航空发动机叶片辊轧技术领域，特别是涉及一种用于叶片辊轧模具型面修整的工装及使用方法。
背景技术
叶片辊轧模具是航空发动机叶片制造过程中最重要的工具，辊轧模具的型面会在叶片轧制的过程中逐渐磨损，尤其是在轧制大扭角、深弯度的叶片时，磨损更加严重，磨损后的辊轧模具需要在模具与轧辊轴之间增设调整垫瓦后继续使用，当辊轧模具的磨损量达到一定程度以后将无法继续使用。辊轧模具型面的修整一般需要叶片加工厂的工人现场进行试轧试修，一方面对工人的技能水平要求较高，另一方面，人工的修理周期较长，且消耗试件多。随着数控加工和检测水平的提高，可将合格的辊轧模具型面进行固化，并采用数控加工对辊轧模具的型面进行修整，使辊轧模具的型面满足使用要求。但由于辊轧模具型面的修整余量较小，当超过其修整余量范围之后，该辊轧模具将报废，而目前数控加工所使用的工装夹具无法准确控制其加工余量的分布，使得辊轧模具的使用寿命较低。因此，需要一项新的技术来解决上述问题。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于叶片辊轧模具型面修整的工装及使用方法，该工装可在采用数控加工修理辊轧模具型面时，准确控制型面的修整余量，延长辊轧模具的使用寿命。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种用于叶片辊轧模具型面修整的工装，包括夹具、垫瓦和调整垫；
所述夹具包括圆柱状的第一端板和第二端板，所述第一端板与第二端板通过连接轴连接，所述连接轴的轴径尺寸与轧辊轴的轴径尺寸保持一致，连接轴的轴线与第一端板和第二端板的轴线重合，所述夹具的底端加工有定位面，所述第一端板与第二端板远离连接轴的端面均加工有一字型的定位槽，所述定位槽与定位面平行，所述第一端板的圆柱面上加工有两个倾斜的第一螺纹孔，所述第一螺纹孔穿透第一端板靠近连接轴的端面，两个所述第一螺纹孔的轴线相平行，两个第一螺纹孔轴线之间距离与辊轧模具上压紧槽的距离相同，所述第二端板圆柱面上加工的第三螺纹孔与第一端板上的第一螺纹孔相对设置，所述连接轴上加工有固定垫瓦的第二螺纹孔和若干圆柱销孔，所述第二螺纹孔轴线与连接轴轴线垂直，所有所述销孔的轴线位于同一平面内，销孔顶端母线所在切平面与连接轴轴线重合且平行于所述定位面，所述销孔内插装有挡销，所述挡销的一端外露于连接轴外部；
所述垫瓦内径与轧辊轴的轴径尺寸一致，外径与辊轧模具的内圆尺寸一致，并保证内外半径尺寸差为3.5mm，且垫瓦内外径具有偏心，其最大偏心量所在轴线位置与垫瓦后端面所夹圆心角为90°，垫瓦外轮廓及垫瓦宽度由辊轧模具轮廓尺寸确定，圆心角为115～130°，垫瓦上开设有沉头孔，所述沉头孔中心线与垫瓦后端面所夹圆心角为60°；
所述调整垫为一组宽度为8mm、长度与垫瓦宽度相同，且厚度在3.5～5.5mm之间的矩形垫板。
所述垫瓦的圆心角为127°。
所述调整垫的厚度间隔均为0.1mm。
所述夹具的顶端加工有第一找正平面，第一找正平面与所述定位面平行，夹具远离所述销孔端加工有第二找正平面，所述第二找正平面与定位面垂直。
所述挡销外露于连接轴外部的长度为18mm。
所述用于叶片辊轧模具型面修整的工装的使用方法包括如下步骤：
步骤一：将所述夹具通过定位槽装夹于机床上，并在所述销孔内插入挡销；
步骤二：使用螺钉穿过沉头孔和第二螺纹孔将垫瓦固定于夹具连接轴上，使垫瓦后端面位于所述夹具的挡销端，并确保垫瓦偏心量最大值处于连接轴的最高点；
步骤三：将调整垫水平置于挡销上表面；
步骤四：在垫瓦上安装待修理的辊轧模具，使辊轧模具的定位面抵于挡销上表面的调整垫，确保辊轧模具与垫瓦相互贴合；
步骤五：使用螺钉穿过第一螺纹孔并抵压于辊轧模具两侧的压紧槽，确保将辊轧模具压紧；
步骤六：使用数控机床按固化程序对夹具上辊轧模具的型面进行修整加工。
对于初次修理型面的辊轧模具，选用偏心量为3.7mm的垫瓦和厚度为3.7mm的调整垫；对于经过多次修理型面的辊轧模具，选用垫瓦的偏心量和调整垫的厚度均为在上次修理所选值基础上增加0.2mm。
本发明的有益效果：
本发明供了一种用于叶片辊轧模具型面修整的工装，该工装可在采用数控加工修理辊轧模具型面时，能够保证在尽量小的加工余量的状态下准确控制型面的修整余量，并进行型面的修理加工，从而延长模具的使用寿命和型面的加工难度。由于垫瓦偏心量的最大值位于夹具的最高点，因此可使其上安装的辊轧模具型面的加工余量均匀分布于加工表面，可防止加工余量分布不均时，为达到修理目的而增大加工余量情况的发生，从而达到以尽量小的加工余量状态来修整辊轧模具的型面，进而延长了辊轧模具的使用寿命。且通过本发明工装的配合使用，可根据修理时所使用垫瓦的偏心量来准确选择磨损修理后的辊轧模具使用时在模具与轧辊轴之间所增加的垫瓦尺寸。另一方面，使用本工装进行数控加工辊轧模具型面的修理可大大节省修理时间，且对工人的技术水平没有过高要求，更易于推广使用。
将本发明工装应用于实际辊轧模具型面的修理以后，反馈较好。使用本发明工装进行数控修理辊轧模具型面时，修理时间约为1-1.5小时，修理过程中刀具成本费用约为500元，每次修理的费用成本约为1000元；而采用传统的人工修理时，修理时间约为7-10天，且需要消耗修模试片约30片，每次修理的费用成本约为8000元，且修理质量不如采用数控加工出来的精准。如按每年进行50次的辊轧模具修理来算，可节约成本约35万元。由此可见，本发明所提供工装及其使用方法可产生较好的加工效果和经济效益。
附图说明
图1是本发明夹具的主视图；
图2是本发明夹具的左视图；
图3是图2中的A-A旋转剖视图；
图4是本发明垫瓦的结构示意图；
图5是图4中的B-B旋转剖视图；
图中：1-第一端板，2-第二端板，3-连接轴，4-定位面，5-定位槽，6-第一螺纹孔，7-第二螺纹孔，8-销孔，9-挡销，10-垫瓦，11-沉头孔，12-第一找正平面，13-第二找正平面，14-后端面，15-第三螺纹孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。
如图1至图5所示，一种用于叶片辊轧模具型面修整的工装，属于航空发动机叶片辊轧技术领域，用于在使用数控方法修理辊轧模具型面时，准确控制加工余量。
本发明的用于叶片辊轧模具型面修整的工装包括夹具、垫瓦10和调整垫，夹具包括圆柱状的第一端板1和第二端板2，第一端板1与第二端板2通过连接轴3连接，连接轴3的轴径尺寸与轧辊轴的轴径尺寸保持一致，在本实施例中，连接轴的直径为76mm。连接轴3的轴线与第一端板1和第二端板2的轴线重合，夹具的底端加工有定位面4，用于夹具在使用时的找正定位。在本实施例中，夹具的顶端加工有第一找正平面12，第一找正平面12与定位面4平行，夹具远离销孔8端加工有第二找正平面13，第二找正平面13与定位面4垂直，第一找正平面12和第二找正平面13均用于夹具在机床安装时的基准找正，使用找正平面进行基准找正相对在圆柱面上找正更加容易，可节约夹具的装夹时间。
第一端板1与第二端板2远离连接轴3的端面均加工有一字型的定位槽5，定位槽5与定位面4平行，定位槽5用于在机床上安装夹具时的夹紧和固定。第一端板1的圆柱面上加工有两个倾斜的第一螺纹孔6，第一螺纹孔6穿透第一端板1靠近连接轴3的端面，两个第一螺纹孔6的轴线相平行，两个第一螺纹孔6轴线之间距离与辊轧模具上压紧槽的距离相同，第二端板2圆柱面上加工的第三螺纹孔15与第一端板1上的第一螺纹孔6相对设置。第一螺纹孔6与第三螺纹孔15用于在安装待修理的辊轧模具时，使用螺钉穿过第一螺纹孔6和第三螺纹孔15后，抵压于辊轧模具两侧的压紧槽，以将辊轧模具压紧于夹具上，防止辊轧模具在修理加工过程中产生移动，影响加工质量。在本实施例中，两个第一螺纹孔6轴线之间的距离为60mm。
连接轴3上加工有固定垫瓦10的第二螺纹孔7和若干圆柱销孔8，第二螺纹孔7轴线与连接轴3轴线垂直，所有销孔8的轴线位于同一平面内，销孔8顶端母线所在切平面与连接轴3轴线重合且平行于定位面4，销孔8内插装有挡销9，挡销9的一端外露于连接轴3外部，挡销9外露部分用于安装调整垫。在本实施例中，销孔8的个数为两个，且两个销孔8相距距离为40mm，挡销9外露于连接轴外部的长度L为18mm。
垫瓦10内径与轧辊轴的轴径尺寸一致，外径与辊轧模具的内圆尺寸一致，并保证内外半径尺寸差为3.5mm，且垫瓦10内外径具有偏心，其最大偏心量e所在轴线位置与垫瓦后端面14所夹圆心角β为90°，垫瓦10外轮廓及垫瓦宽度B由辊轧模具轮廓尺寸确定，垫瓦10的圆心角γ为115～130°，垫瓦10上开设有沉头孔11，沉头孔11中心线与垫瓦后端面14所夹圆心角α为60°，沉头孔11用于在垫瓦10安装时，使用螺钉通过沉头孔11将垫瓦10固定于连接轴3上，而使用沉头孔11又不会影响垫瓦10表面与辊轧模具的贴合。在本实施例中，垫瓦10内径R1为38mm，垫瓦外径R2为41.5mm，垫瓦10的宽度B为58mm，垫瓦10的圆心角γ为127°。
调整垫为一组宽度为8mm、长度与垫瓦宽度B相同，且厚度在3.5～5.5mm之间的矩形垫板。在本实施例中，调整垫的长度为58mm，且调整垫的厚度间隔均为0.1mm。
本发明还提供一种上述用于叶片辊轧模具型面修整的工装的使用方法，下面以初次修理型面的辊轧模具为例，来说明本发明工装的具体使用方法如下。
步骤一：将夹具置于机床加工台，使定位面4与加工台接触，通过定位槽5进行装夹固定，并以第一找正平面12和第二找正平面13作为基准，来对数控机床上的夹具进行基准找正，之后在销孔8内插入挡销9，挡销9外露于连接轴3外部的长度为18mm。
步骤二：安装垫瓦10。由于是初次修理，因此采用垫瓦10的偏心量e为3.7mm，使垫瓦10的后端面14位于夹具的挡销9端，并确保垫瓦10与连接轴3贴合且垫瓦偏心量e最大值处于连接轴3的最高点，之后使用螺钉穿过沉头孔11和第二螺纹孔7将垫瓦10固定于夹具连接轴3上。
步骤三：将厚度为3.7mm的调整垫水平置于挡销9的上表面。
步骤四：将待修理的辊轧模具安装于垫瓦10上，使辊轧模具的定位面抵于挡销9上表面的调整垫，用以在加工过程中限位，并确保辊轧模具与垫瓦10贴合。
步骤五：使用螺钉穿过第一螺纹孔6并抵压于辊轧模具两侧的压紧槽，确保将辊轧模具压紧。
步骤六：启动数控机床，按数控机床内固化程序对辊轧模具的型面进行修整加工，并在辊轧模具的型面修整后，记录下本次修理所使用垫瓦10的偏心量e及所使用调整垫的厚度，以作为下次修理时的使用依据。
由于辊轧模具型面的磨损量通常不大于0.1mm，因此可将加工余量控制在0.1-0.2mm之间。对经过多次修理型面的辊轧模具，再次进行修理时，所选用垫瓦的偏心量e和调整垫的厚度均为在上次修理所选值基础上增加0.2mm。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (7)

1.一种用于叶片辊轧模具型面修整的工装，其特征在于，包括：夹具、垫瓦和调整垫；
所述夹具包括圆柱状的第一端板和第二端板，所述第一端板与第二端板通过连接轴连接，所述连接轴的轴径尺寸与轧辊轴的轴径尺寸保持一致，连接轴的轴线与第一端板和第二端板的轴线重合，所述夹具的底端加工有定位面，所述第一端板与第二端板远离连接轴的端面均加工有一字型的定位槽，所述定位槽与定位面平行，所述第一端板的圆柱面上加工有两个倾斜的第一螺纹孔，所述第一螺纹孔穿透第一端板靠近连接轴的端面，两个所述第一螺纹孔的轴线相平行，两个第一螺纹孔轴线之间距离与辊轧模具上压紧槽的距离相同，所述第二端板圆柱面上加工的第三螺纹孔与第一端板上的第一螺纹孔相对设置，所述连接轴上加工有固定垫瓦的第二螺纹孔和若干圆柱销孔，所述第二螺纹孔轴线与连接轴轴线垂直，所有所述销孔的轴线位于同一平面内，销孔顶端母线所在切平面与连接轴轴线重合且平行于所述定位面，所述销孔内插装有挡销，所述挡销的一端外露于连接轴外部；
所述垫瓦内径与轧辊轴的轴径尺寸一致，外径与辊轧模具的内圆尺寸一致，并保证内外半径尺寸差为3.5mm，且垫瓦内外径具有偏心，其最大偏心量所在轴线位置与垫瓦后端面所夹圆心角为90°，垫瓦外轮廓及垫瓦宽度由辊轧模具轮廓尺寸确定，圆心角为115～130°，垫瓦上开设有沉头孔，所述沉头孔中心线与垫瓦后端面所夹圆心角为60°；
所述调整垫为一组宽度为8mm、长度与垫瓦宽度相同，且厚度在3.5～5.5mm之间的矩形垫板。
2.根据权利要求1所述的用于叶片辊轧模具型面修整的工装，其特征在于：所述垫瓦的圆心角为127°。
3.根据权利要求1所述的用于叶片辊轧模具型面修整的工装，其特征在于：所述调整垫的厚度间隔均为0.1mm。
4.根据权利要求1所述的用于叶片辊轧模具型面修整的工装，其特征在于：所述夹具的顶端加工有第一找正平面，第一找正平面与所述定位面平行，夹具远离所述销孔端加工有第二找正平面，所述第二找正平面与定位面垂直。
5.根据权利要求1所述的用于叶片辊轧模具型面修整的工装，其特征在于：所述挡销外露于连接轴外部的长度为18mm。
6.权利要求1所述用于叶片辊轧模具型面修整的工装的使用方法，其特征在于包括如下步骤：
步骤一：将所述夹具通过定位槽装夹于机床上，并在所述销孔内插入挡销；
步骤二：使用螺钉穿过沉头孔和第二螺纹孔将垫瓦固定于夹具连接轴上，使垫瓦后端面位于所述夹具的挡销端，并确保垫瓦偏心量最大值处于连接轴的最高点；
步骤三：将调整垫水平置于挡销上表面；
步骤四：在垫瓦上安装待修理的辊轧模具，使辊轧模具的定位面抵于挡销上表面的调整垫，确保辊轧模具与垫瓦相互贴合；
步骤五：使用螺钉穿过第一螺纹孔并抵压于辊轧模具两侧的压紧槽，确保将辊轧模具压紧；
步骤六：使用数控机床按固化程序对夹具上辊轧模具的型面进行修整加工。
7.根据权利要求6所述的用于叶片辊轧模具型面修整的工装的使用方法，其特征在于：对于初次修理型面的辊轧模具，选用偏心量为3.7mm的垫瓦和厚度为3.7mm的调整垫；对于经过多次修理型面的辊轧模具，选用垫瓦的偏心量和调整垫的厚度均为在上次修理所选值基础上增加0.2mm。
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