CN107553173A - 一种用于航空发动机叶片榫根加工的专用夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于航空发动机叶片榫根加工的专用夹具。夹具采用一次装夹六点定位，各定位销头与叶片接触部位采用树脂材料减振，加工过程中能有效抑制振动，减小叶片榫根部位在加工时的变形，避免损伤；夹具通过上盖和底座扣合实现叶片的定位和夹紧。旋转工作台与机床连接，主轴转动带动旋转工作台与夹具转动，一次装夹即完成整个榫根的连续加工；夹紧力由夹紧螺母带动浮动滑块进行夹紧，在保证夹紧的同时，保证充分接触且夹紧力均衡。夹具在叶片装夹过程中，对叶片叶身部位进行快速定位和夹紧，具有结构简单、定位精度高，装取叶片操作方便快捷，在保证加工质量的前提下，有效节省了时间和成本，实现叶片的批量化高效生产。

Description

一种用于航空发动机叶片榫根加工的专用夹具

技术领域

本发明涉及航空发动机叶片精密、超精密数控加工技术领域，具体地说，涉及一种用于航空发动机叶片榫根加工的专用夹具。

背景技术

叶片是航空发动机的关键部件，其加工制造质量严重影响整个航空发动机的整体质量。随着对航空发动机要求的愈发严格，叶片的设计精度不断提高。目前叶片具有以下特点:叶片为薄壁零件、叶身曲面为复杂的自由曲面且弯扭剧烈，以提高气动性能；叶片材料为钛合金材料，以减少质量提高强度。传统加工叶片，首先进行精锻，以使叶身一次成型并满足精度要求，而对于榫根，则给出毛坯，需后续加工成型。因此，在加工榫根时，能够利用的只是叶身曲面。加工方法对于叶片的装夹和加工提出了很高的要求，即装夹时叶身部位定位准确，加工时榫头部位变形微小。针对上述要求，现有技术一般设计专用夹具，利用低温合金对其浇注，固定叶身曲面，再对榫根进行加工。加工方法使叶片加工工艺路线变长，增加了加工成本和加工时间，加工效率不高。为了在保证加工精度的情况下提高加工效率，有必要寻找一种新的定位和夹紧方式实现对叶片加工时的定位和夹紧，以满足叶片生产的高效化。

发明专利201210102689.X中公开了“一种树脂压紧曲面数控加工精锻叶片榫根夹具”。该夹具利用固定在上夹具箱盖和夹具箱体上两两相对的金属带进行定位和夹紧。由于叶身为自由曲面，因此金属带也应为自由曲线。但制造与之对应的自由曲线金属带相对较难，加之多次装夹会导致金属带磨损变形，受力分布不均，局部受力过大相应问题，影响加工质量。

在专利201410136834.5中公开了“一种用于精锻叶片榫根加工的夹具”。该夹具通过基板和精锻叶片叶身联合定位，在榫根非加工部位进行夹紧。夹具结构简单，定位操作方便。但该夹具在加工时需要将夹具体从底座中拿出来翻转180°再装入底座中，多次装夹加工会对夹具体和底座间的过盈接触面造成磨损，从而加大加工误差。

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航空发动机叶片榫根加工的专用夹具；该夹具采用一次装夹六点定位，定位销与叶片接触部位采用树脂材料减振，通过上盖和底座扣合实现叶片的定位和夹紧；夹具通过旋转工作台与机床连接，主轴转动带动旋转工作台与夹具转动，一次装夹即可完成整个榫根的连续加工，避免使用传统低温合金浇注带来的工序冗长、生产效率低的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括第一旋转工作台、第二旋转工作台、底座后板、底座前板、上盖、浮动滑块、夹紧凸块、第一夹紧螺母、第二夹紧螺母、第三夹紧螺母、叶肩定位销、第一销轴、第一定位销、第二定位销、第一球头定位销、第二球头定位销、第三球头定位销、第四球头定位销、夹紧螺钉、第二销轴、销子，所述第一旋转工作台与机床主轴连接，第一旋转工作台、第二旋转工作台与底座前板和底座后板固连，底座后板与上盖通过第一销轴连接；

所述底座后板与所述底座前板通过定位销和螺栓连接，底座后板与底座前板垂直安装组成凹槽结构，底座后板上靠近第一销轴处分布有第一定位销与第二定位销，底座后板上中间部位设有第一球头定位销、第二球头定位销、第三球头定位销和第四球头定位销；所述底座后板一端部有叶肩定位销，用于叶片叶肩部位的定位，底座后板另一端与第一旋转工作台通过定位销和螺栓垂直连接；夹紧凸块垂直安装在第一旋转工作台上；所述底座前板内侧中间部位有凹槽，凹槽内安装有浮动滑块，浮动滑块在凹槽内作前后移动，凹槽口下端部有螺孔，螺孔轴线与底座前板外侧面垂直，螺孔用于安装第三夹紧螺母控制浮动滑块的移动；

所述上盖顶部沿轴向对称分布有第一夹紧螺母和第二夹紧螺母，上盖两侧底端分别有孔径相同的销轴孔，上盖与底座后板和底座前板通过第一销轴、第二销轴配合安装，实现夹紧力的锁紧，上盖可绕第一销轴转动；定位销与叶片接触，并通过调节第一夹紧螺母、第二夹紧螺母和底座前板上的第三夹紧螺母，带动浮动滑块移动，实现对叶片叶身的定位和夹紧。

所述夹紧凸块为台阶状结构，矩形底板固定在第一旋转工作台上，矩形底板前凸块上有竖向螺孔，螺孔中线与前凸块上表面垂直，夹紧螺钉与夹紧凸块螺孔配合安装。

第一球头定位销、第二球头定位销、第三球头定位销、第四球头定位销和第一定位销、第二定位销与叶片接触部位均覆有树脂材料。

有益效果

本发明提出的一种用于航空发动机叶片榫根加工的专用夹具；该夹具采用一次装夹六点定位，定位销与叶片接触部位采用树脂材料减振，通过上盖和底座扣合实现叶片的定位和夹紧；夹具通过旋转工作台与机床连接，主轴转动带动旋转工作台与夹具转动，一次装夹即可完成整个榫根的连续加工，避免使用传统低温合金浇注带来的工序冗长、生产效率低的问题。

本发明用于航空发动机叶片榫根加工的专用夹具，其上盖和底座之间通过销轴连接；并通过第一定位销、第二定位销和叶肩定位销以及叶身底部四个球头定位销进行定位；通过夹紧螺母带动各自浮动滑块进行夹紧，使作用在叶身上的夹紧力分布均匀，夹紧稳定。

本发明在叶片装夹过程中，对叶片叶身部位可进行快速定位和夹紧，具有结构简单、安装方便、定位准确的特点，实现叶片的批量化高效生产。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种用于航空发动机叶片榫根加工的专用夹具作进一步详细说明。

图1为本发明用于航空发动机叶片榫根加工的专用夹具示意图。

图2为本发明专用夹具的底座结构示意图。

图3为本发明的叶片装夹部位示意图。

图4为本发明专用夹具的浮动滑块局部剖视图。

图中

1.第一旋转工作台 2.第二旋转工作台 3.底座后板 4.底座前板 5.上盖 6.浮动滑块 7.夹紧凸块 8.第一夹紧螺母 9.第二夹紧螺母 10.第三夹紧螺母 11.叶肩定位销12.第一销轴 13.第一定位销 14.第二定位销 15.第一球头定位销 16.第二球头定位销17.第三球头定位销 18.第四球头定位销 19.夹紧螺钉 20.第二销轴 21.叶片 22.销子

具体实施方式

本实施例是一种用于航空发动机叶片榫根加工的专用夹具。

参阅图1～图4，本实施例用于航空发动机叶片榫根加工的专用夹具，由第一旋转工作台1、第二旋转工作台2、底座后板3、底座前板4、上盖5、浮动滑块6、夹紧凸块7、第一夹紧螺母8、第二夹紧螺母9、第三夹紧螺母10、叶肩定位销11、第一销轴12、第一定位销13、第二定位销14、第一球头定位销15、第二球头定位销16、第三球头定位销17、第四球头定位销18、夹紧螺钉19、第二销轴20、销子22组成；其中，所述第一旋转工作台1与机床主轴连接，第一旋转工作台1、第二旋转工作台2与底座前板4和底座后板3固连，底座后板3与上盖5通过第一销轴12安装连接。底座后板3与底座前板4通过定位销和螺栓连接，底座后板3与底座前板4垂直安装组成凹槽结构，底座后板3上靠近第一销轴12处分布有第一定位销13与第二定位销14，底座后板3上中间部位设有第一球头定位销15、第二球头定位销16、第三球头定位销17和第四球头定位销18。底座后板3一端部有叶肩定位销11，用于叶片叶肩部位的定位，底座后板3另一端与第一旋转工作台1通过定位销和螺栓垂直连接；夹紧凸块7垂直安装在第一旋转工作台1上。底座前板4内侧中间部位有凹槽，凹槽内安装有浮动滑块6，浮动滑块6在凹槽内作前后移动，凹槽口下端部有螺孔，螺孔轴线与底座前板4外侧面垂直，螺孔用于安装第三夹紧螺母10控制浮动滑块的移动。上盖5顶部沿轴向对称分布有第一夹紧螺母8和第二夹紧螺母9，上盖5两侧底端分别有孔径相同的销轴孔，上盖5与底座后板3和底座前板4通过第一销轴12、第二销轴20配合安装，实现夹紧力的锁紧；上盖5可绕第一销轴12转动。定位销与叶片接触，并通过调节第一夹紧螺母8、第二夹紧螺母9和底座前板4上的第三夹紧螺母10，带动浮动滑块6移动，实现对叶片叶身的定位和夹紧。

本实施例中，夹紧凸块7为台阶状结构，矩形底板固定在第一旋转工作台1上，矩形底板前凸块上有竖向螺孔，螺孔中线与前凸块上表面垂直，夹紧螺钉19与夹紧凸块螺孔配合安装。

本实施例中，第一球头定位销15、第二球头定位销16、第三球头定位销17、第四球头定位销18和第一定位销13、第二定位销14与叶片接触部位均覆有树脂材料用于减振，避免叶片损伤。

本实施例中，对叶片进行加工之前需要对叶片的定位和夹紧,步骤如下:

对叶片定位时，打开上盖5，将叶片21放入夹具体内，使叶肩定位销11顶住叶片的叶肩，第一球头定位销15、第二球头定位销16、第三球头定位销17和第四球头定位销18分别与叶片底面接触，且第一定位销13和第二定位销14与叶片的进气边相接触，使叶片在夹具中的位置就被完全固定。

对叶片夹紧时，先将上盖5和底座前板4扣合，用第二销轴20进行固连，再用力矩扳手拧动第三夹紧螺母10，使其带动浮动滑块6前后左右移动并与排气边接触对叶片进行纵向夹紧。采用力矩扳手拧紧第三夹紧螺母10后，同时对第一夹紧螺母8和第二夹紧螺母9进行拧紧，使其带动相对应浮动支撑上下左右移动来对叶片上表面进行夹紧。最后，使用力矩扳手对夹紧螺钉19进行拧紧，以使叶片在加工时左右不发生位移。

加工完成后，先取掉第二销轴20，然后依次拧松夹紧螺钉19、第一夹紧螺母8、第二夹紧螺母9和第三夹紧螺母10，即可打开上盖5，取出叶片。再次装夹重复上述装夹步骤。

浮动滑块6的工作原理，第三夹紧螺母10安装在底座前板4上，且与浮动滑块6通过销子22配合连接，拧动第三夹紧螺母10的时候，第三夹紧螺母10和浮动滑块6同时前后移动；浮动滑块6与第三夹紧螺母10接触部位为V形，当浮动滑块6的两个接触点接触到叶片排气边时，再对其施加力其不会再向前移动，而会左右摆动使两个接触点力平衡，既可使两接触点接触，而且可使其力基本相同均匀。

Claims (3)

1.一种用于航空发动机叶片榫根加工的专用夹具，其特征在于:包括第一旋转工作台、第二旋转工作台、底座后板、底座前板、上盖、浮动滑块、夹紧凸块、第一夹紧螺母、第二夹紧螺母、第三夹紧螺母、叶肩定位销、第一销轴、第一定位销、第二定位销、第一球头定位销、第二球头定位销、第三球头定位销、第四球头定位销、夹紧螺钉、第二销轴、销子，所述第一旋转工作台与机床主轴连接，第一旋转工作台、第二旋转工作台与底座前板和底座后板固连，底座后板与上盖通过第一销轴连接；

所述底座后板与所述底座前板通过定位销和螺栓连接，底座后板与底座前板垂直安装组成凹槽结构，底座后板上靠近第一销轴处分布有第一定位销与第二定位销，底座后板上中间部位设有第一球头定位销、第二球头定位销、第三球头定位销和第四球头定位销；所述底座后板一端部有叶肩定位销，用于叶片叶肩部位的定位，底座后板另一端与第一旋转工作台通过定位销和螺栓垂直连接；夹紧凸块垂直安装在第一旋转工作台上；所述底座前板内侧中间部位有凹槽，凹槽内安装有浮动滑块，浮动滑块在凹槽内作前后移动，凹槽口下端部有螺孔，螺孔轴线与底座前板外侧面垂直，螺孔用于安装第三夹紧螺母控制浮动滑块的移动；

所述上盖顶部沿轴向对称分布有第一夹紧螺母和第二夹紧螺母，上盖两侧底端分别有孔径相同的销轴孔，上盖与底座后板和底座前板通过第一销轴、第二销轴配合安装，实现夹紧力的锁紧，上盖可绕第一销轴转动；定位销与叶片接触，并通过调节第一夹紧螺母、第二夹紧螺母和底座前板上的第三夹紧螺母，带动浮动滑块移动，实现对叶片叶身的定位和夹紧。

2.根据权利要求1所述的用于航空发动机叶片榫根加工的专用夹具，其特征在于:所述夹紧凸块为台阶状结构，矩形底板固定在第一旋转工作台上，矩形底板前凸块上有竖向螺孔，螺孔中线与前凸块上表面垂直，夹紧螺钉与夹紧凸块螺孔配合安装。

3.根据权利要求1所述的用于航空发动机叶片榫根加工的专用夹具，其特征在于:第一球头定位销、第二球头定位销、第三球头定位销、第四球头定位销和第一定位销、第二定位销与叶片接触部位均覆有树脂材料。