CN110303386A - 一种涡轮叶片灌箱找正装置及工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涡轮叶片灌箱找正装置及工作方法，涡轮叶片灌箱找正装置包括置于三坐标测量仪上的六自由度调整平台、标准方箱、方箱装夹平台、榫头装夹头，方箱装夹平台固定设置在六自由度调整平台的顶端，榫头装夹头夹持涡轮叶片的榫头，且榫头装夹头置于三坐标测量仪上，标准方箱中设置叶片容置腔，叶片容置腔的一侧开口设置，其顶端设置进料孔，使用时标准方箱固定在方箱装夹平台上，由三坐标测量仪测量涡轮叶片所处位置并建立坐标系，调整六自由度调整平台以调整标准方箱的位置，使得叶身进入叶片容置腔，并由三坐标测量仪测量标准方箱的位置，根据标准方箱的位置数据调整六自由度调整平台，用于对标准方箱与涡轮叶片进行找正。

Description

一种涡轮叶片灌箱找正装置及工作方法

技术领域

本发明涉及航空发动机辅助设备技术领域，特别是一种涡轮叶片灌箱找正装置及工作方法。

背景技术

作为发动机上的重要部件，发动机上的涡轮叶片均采用无余量熔模精密铸造一次成型，仅有榫头部分留有余量以保证后续加工需要。为提高定位的可靠性，避免夹紧力损伤叶身型面，加工榫头时采用低熔点合金定位法，将叶身部分放入特制的方箱内，注入低熔点合金，当它凝固后，叶片就固定在方箱内。将方箱外表面为基准进行装夹，磨削榫头后，将方箱加温，低熔点合金溶化流出，即可取出涡轮叶片。

由于榫榫头两侧的沟槽磨削精度要求很高，因此需要将榫头放置在方箱中，要求榫头两侧至方箱对应两侧的距离相等，即涡轮叶片与方箱之间的位置关系需要进行找正，现有的做法是将方箱固定后调整涡轮叶片的位置，由于涡轮叶片的造型不规则，因此调节难度大，效率低，且精度不高。设计一种涡轮叶片灌箱找正装置及工作方法，以实现方便快捷的将涡轮叶片置于方箱内，是本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种方便快捷的涡轮叶片灌箱找正装置及工作方法。

为解决上述技术问题，本发明提供的涡轮叶片灌箱找正装置，包括三坐标测量仪、六自由度调整平台、标准方箱、方箱装夹平台、榫头装夹头，所述六自由度调整平台设置在所述三坐标测量仪上，所述方箱装夹平台固定设置在所述六自由度调整平台的顶端，所述榫头装夹头用于夹持涡轮叶片的榫头，且榫头装夹头置于三坐标测量仪上，所述标准方箱中设置叶片容置腔，所述叶片容置腔的一侧开口设置，该叶片容置腔的顶端设置进料孔，使用时所述标准方箱固定在方箱装夹平台上，由三坐标测量仪测量涡轮叶片所处位置并建立坐标系，调整六自由度调整平台以调整标准方箱的位置，使得叶身进入叶片容置腔，并由三坐标测量仪测量标准方箱的位置，根据标准方箱的位置数据调整六自由度调整平台，用于对标准方箱与涡轮叶片进行找正。

进一步，涡轮叶片灌箱找正装置还包括置于所述三坐标测量仪上的升降座，所述榫头装夹头可升降设置在所述升降座上，用于调整榫头的高度。

进一步，所述升降座的侧面设置燕尾形直线导轨，所述榫头装夹头与所述燕尾形直线导轨滑动配合，以使榫头装夹头可沿燕尾形直线导轨升降。

进一步，所述方箱装夹平台上设置多个定位销，所述定位销包括多个左侧定位销、多个右侧定位销、多个前端定位销，由左侧定位销、右侧定位销、前端定位销围成开口的矩形框架，使用时标准方箱推入矩形框架，由左侧定位销、右侧定位销、前端定位销对标准方箱进行限位。

进一步，所述叶片容置腔的底端设置出料孔。

上述涡轮叶片灌箱找正装置的工作方法，包括如下步骤：

A、由三坐标测量仪获得涡轮叶片、标准方箱的数模；将升降座置于三坐标测量仪的工作台上，使用榫头装夹头装夹涡轮叶片的榫头，涡轮叶片随榫头装夹头移动至升降座的上部，涡轮叶片的叶身向一侧伸出。

B、在三坐标测量仪内的涡轮叶片的数模上选取六个点的坐标值和矢量，并将六个点的坐标值和矢量输入三坐标测量仪，按六点拟合循环迭代建立坐标系。

C、将六自由度调整平台置于三坐标测量仪的工作台上，将标准方箱置于方箱装夹平台上，以使左侧定位销、右侧定位销、前端定位销对标准方箱进行限位，由六自由度调整平台将标准方箱移动至涡轮叶片的叶身置于叶片容置腔内。

D、在标准方箱的上端面选取3个点、左侧面或右侧面选取2个点、前端面选取1个点，在三坐标测量仪上编制循环测量上端面3点、左侧面或右侧面2点、前端面1点的测量程序，并实时显示测量值与数模之间的差值；先循环测量上端面3点，调节X轴旋转调节螺杆、Y轴旋转调节螺杆，使得上端面3点实时显示的法向偏差值一致，再根据法向偏差值调节Z轴移动调节螺杆，使得标准方箱上端面与数模的差值不超过±0.01mm；再循环测量左侧面或右侧面2点，调节Z轴旋转调节螺杆，使得左侧面或右侧面2点实时显示的法向偏差值一致，再根据法向偏差值调节X轴移动调节螺杆，使得标准方箱左侧面或右侧面与数模的差值不超过±0.01mm；再调节Y轴移动调节螺杆，使得标准方箱前端面与数模的差值不超过±0.01mm，完成找正。

E、三坐标测量仪停止测量，将标准方箱的叶片容置腔进行封闭，并经进料孔向叶片容置腔中注入液态的低熔点合金，当其凝固后就把涡轮叶片固定在标准方箱内，转入下道工序磨削。

发明的技术效果：（1）本发明的涡轮叶片灌箱找正装置及工作方法，相对于现有技术，将形状不规则的涡轮叶片先行固定，并采用六点迭代法建立坐标系，由于标准方箱的数模已知，采用六自由度调整平台逐一调整标准方箱的位置即可快速的确定标准方箱在三坐标测量仪上的位置，易于调节，精度高；（2）出料孔的设置，磨削完成后低熔点合金再次熔化并由出料孔排出。

附图说明

下面结合说明书附图对本发明作进一步详细说明：

图1是待装夹的涡轮叶片的立体结构示意图；

图2是标准方箱的立体结构示意图；

图3是本发明涡轮叶片灌箱找正装置装夹后的立体结构示意图；

图4是本发明涡轮叶片灌箱找正装置装夹后的分解结构示意图；

图5是装夹平台、六自由度调整平台、三坐标测量仪基台装配后的立体结构示意图；

图6是升降座的立体结构示意图；

图7是涡轮叶片检测时的标注示意图。

图中：

涡轮叶片1，叶身11，榫头12，叶盆13，排气边14，

标准方箱2，叶片容置腔21，进料孔22，上端面23，左侧面24，前端面25，

工作台3，六自由度调整平台4，Z轴移动调节螺杆41，Z轴旋转调节螺杆42，X轴移动调节螺杆43， Y轴移动调节螺杆44，X轴旋转调节螺杆45，Y轴旋转调节螺杆46，

方箱装夹平台5，左侧定位销51，右侧定位销52，前端定位销53；

升降座6，燕尾形直线导轨61，榫头装夹头7。

具体实施方式

实施例1

本实施例的涡轮叶片灌箱找正装置，如图1至图6所示，包括三坐标测量仪、六自由度调整平台4、标准方箱2、方箱装夹平台5、榫头装夹头7，三坐标测量仪采用青岛笛卡尔测量技术有限公司提供的桥式三坐标测量机，其测量范围是800*800*600mm，探测精度达到2.0+3L/1000um；测量软件采用的是ARCO CAD软件，六自由度调整平台4设置在三坐标测量仪的工作台3上，六自由度调整平台4采用的是青岛笛卡尔测量技术有限公司提供的DZHT601WN平台，该六自由度调整平台4包括用于平移调整的Z轴移动调节螺杆41、X轴移动调节螺杆43、Y轴移动调节螺杆44，还包括用于旋转调节的Z轴旋转调节螺杆42、X轴旋转调节螺杆45、Y轴旋转调节螺杆46，其调节方式采用涡轮蜗杆手动驱动，最小调整量0.01mm，最小角度调整量0.05度，调整范围X、Y轴方向平移为±12.5mm，Z轴方向60mm，旋转轴范围X、Y轴±10度，Z轴360度。

方箱装夹平台5固定设置在六自由度调整平台4的顶端，方箱装夹平台5上设置8个定位销，定位销包括3个左侧定位销51、3个右侧定位销52、2个前端定位销53，由左侧定位销51、右侧定位销52、前端定位销53围成开口的矩形框架，标准方箱2的中部设置叶片容置腔21，叶片容置腔21的两侧开口设置，便于将涡轮叶片1放入并进行观察，叶片容置腔21的顶端设置进料孔22，用于向叶片容置腔21内注入液态的低熔点合金，片容置腔21的底端设置出料孔，便于将液态的低熔点合金排出。

涡轮叶片灌箱找正装置还包括置于三坐标测量仪工作台3上的升降座6，升降座6的侧面设置燕尾形直线导轨61，榫头装夹头7与燕尾形直线导轨61滑动配合，以使榫头装夹头7可沿燕尾形直线导轨61升降；榫头装夹头7的前端设置与榫头12相适配的夹持槽，用于夹持涡轮叶片1的榫头12。

使用时标准方箱2固定在方箱装夹平台5上，由三坐标测量仪测量涡轮叶片1并建立坐标系，调整六自由度调整平台4以调整标准方箱2的位置，使得叶身11进入叶片容置腔21，并由三坐标测量仪测量标准方箱2的位置，根据标准方箱2的位置数据调整六自由度调整平台4，用于对标准方箱2与涡轮叶片1进行找正。

实施例2

上述涡轮叶片灌箱找正装置的工作方法，包括如下步骤：

A、由三坐标测量仪获得涡轮叶片1、标准方箱2的数模；将升降座6置于三坐标测量仪的工作台3上，使用榫头装夹头7装夹涡轮叶片1的榫头12，涡轮叶片1随榫头装夹头7移动至升降座6的上部，涡轮叶片1的叶身11向一侧伸出。

B、在三坐标测量仪内的涡轮叶片的数模上选取上六个点的坐标值和矢量，并将六个点的坐标值和矢量输入三坐标测量仪，按六点拟合循环迭代建立坐标系；如图7所示，选取的六个点中，其中3个点A1、A2、A3位于叶身11一侧的叶盆13上，2个点B1、B2位于叶身11上方的排气边14上，另外一个点P1位于叶身11前端，六个点选取的较为分散可使获得坐标系更为精准。

C、将六自由度调整平台4置于三坐标测量仪的工作台3上，将标准方箱2置于方箱装夹平台5上，以使左侧定位销51、右侧定位销52、前端定位销53对标准方箱2进行限位，由六自由度调整平台6将标准方箱2移动至涡轮叶片1的叶身11置于叶片容置腔21内。

D、在标准方箱2的上端面23是选取3个点、左侧面24上（在其它实施例也可以是右侧面）选取2个点、前端面25上选取1个点，在三坐标测量仪上编制循环测量上端面3点、左侧面2点、前端面1点的测量程序，并实时显示测量值与数模之间的差值；先循环测量上端面3点，调节X轴旋转调节螺杆45、Y轴旋转调节螺杆46，使得上端面3点实时显示的法向偏差值一致，再根据法向偏差值调节Z轴移动调节螺杆41，使得标准方箱2上端面23与数模的差值不超过±0.01mm；再循环测量左侧面2点，调节Z轴旋转调节螺杆42，使得左侧面2点实时显示的法向偏差值一致，再根据法向偏差值调节X轴移动调节螺杆43，使得标准方箱2左侧面24与数模的差值不超过±0.01mm；再调节Y轴移动调节螺杆44，使得标准方箱前端面25与数模的差值不超过±0.01mm，完成找正。

E、三坐标测量仪停止测量，将标准方箱2的叶片容置腔21进行封闭，并经进料孔22向叶片容置腔21中注入液态的低熔点合金，当其凝固后就把涡轮叶片1固定在标准方箱2内，转入下道工序磨削。

磨削完成后将标准方箱2加热，使得低熔点合金再次熔化，并从出料孔流出，取出加工完成的涡轮叶片1。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种涡轮叶片灌箱找正装置，其特征在于，包括三坐标测量仪、六自由度调整平台、标准方箱、方箱装夹平台、榫头装夹头，所述六自由度调整平台设置在所述三坐标测量仪上，所述方箱装夹平台固定设置在所述六自由度调整平台的顶端，所述榫头装夹头用于夹持涡轮叶片的榫头，且榫头装夹头置于三坐标测量仪上，所述标准方箱中设置叶片容置腔，所述叶片容置腔的至少一侧开口设置，该叶片容置腔的顶端设置进料孔，使用时所述标准方箱固定在方箱装夹平台上，由三坐标测量仪测量涡轮叶片所处位置并建立坐标系，调整六自由度调整平台以调整标准方箱的位置，使得叶身进入叶片容置腔，并由三坐标测量仪测量标准方箱的位置，根据标准方箱的位置数据调整六自由度调整平台，用于对标准方箱与涡轮叶片进行找正。

2.根据权利要求1所述的涡轮叶片灌箱找正装置，其特征在于，还包括置于所述三坐标测量仪上的升降座，所述榫头装夹头可升降设置在所述升降座上。

3.根据权利要求2所述的涡轮叶片灌箱找正装置，其特征在于，所述升降座的侧面设置燕尾形直线导轨，所述榫头装夹头与所述燕尾形直线导轨滑动配合。

4.根据权利要求2或3所述的涡轮叶片灌箱找正装置，其特征在于，所述方箱装夹平台上设置多个定位销，所述定位销包括多个左侧定位销、多个右侧定位销、多个前端定位销，由左侧定位销、右侧定位销、前端定位销围成开口的矩形框架，使用时标准方箱推入矩形框架，由左侧定位销、右侧定位销、前端定位销对标准方箱进行限位。

5.根据权利要求4所述的涡轮叶片灌箱找正装置，其特征在于，所述叶片容置腔的底端设置出料孔。

6.根据权利要求2所述的涡轮叶片灌箱找正装置的工作方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、由三坐标测量仪获得涡轮叶片、标准方箱的数模；将升降座置于三坐标测量仪的工作台上，使用榫头装夹头装夹涡轮叶片的榫头，涡轮叶片随榫头装夹头移动至升降座的上部，涡轮叶片的叶身向一侧伸出；

B、在三坐标测量仪内的涡轮叶片的数模上选取六个点的坐标值和矢量，并将六个点的坐标值和矢量输入三坐标测量仪，按六点拟合循环迭代建立坐标系；

C、将六自由度调整平台置于三坐标测量仪的工作台上，将标准方箱置于方箱装夹平台上，以使左侧定位销、右侧定位销、前端定位销对标准方箱进行限位，由六自由度调整平台将标准方箱移动至涡轮叶片的叶身置于叶片容置腔内；

D、在标准方箱的上端面选取3个点、左侧面或右侧面选取2个点、前端面选取1个点，在三坐标测量仪上编制循环测量上端面3点、左侧面或右侧面2点、前端面1点的测量程序，并实时显示测量值与数模之间的差值；先循环测量上端面3点，调节X轴旋转调节螺杆、Y轴旋转调节螺杆，使得上端面3点实时显示的法向偏差值一致，再根据法向偏差值调节Z轴移动调节螺杆，使得标准方箱上端面与数模的差值不超过±0.01mm；再循环测量左侧面或右侧面2点，调节Z轴旋转调节螺杆，使得左侧面或右侧面2点实时显示的法向偏差值一致，再根据法向偏差值调节X轴移动调节螺杆，使得标准方箱左侧面或右侧面与数模的差值不超过±0.01mm；再调节Y轴移动调节螺杆，使得标准方箱前端面与数模的差值不超过±0.01mm，完成找正；

E、三坐标测量仪停止测量，将标准方箱的叶片容置腔进行封闭，并经进料孔向叶片容置腔中注入液态的低熔点合金，当其凝固后就把涡轮叶片固定在标准方箱内，转入下道工序磨削。