CN110524418B - 一种叶片加工用定位装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种叶片加工用定位装置及方法，包括转接板和支块，以及均安装在支块上的AB点定位块、C点定位销、D点定位销以及EF点定位块。本发明增加移动辅助定位，采用铰链压紧机构，对叶片头部和叶身两处进行压紧，并分别操作；本发明结构新颖、紧凑、定位准确、压紧可靠、压紧位置固定，操作方便，刚性足够，并避免蹭伤叶身，实现了涡轮工作叶片加工榫头时直接采用毛料基准点定位的方案，减少了加工辅助工序，降低成本，缩短加工周期，提高加工效率，同时提高砂轮的利用率，设计和制造成本低，完全满足涡轮工作叶片榫头加工要求，同时为类似问题提供了可借鉴经验。

Description

一种叶片加工用定位装置及方法

技术领域

本发明属于航空发动机涡轮工作叶片制造技术领域，涉及一种叶片加工用定位装置及方法。

背景技术

涡轮工作叶片是航空发动机零件关键件之一，它由榫头、缘板和叶身组成，榫齿加工是该件的重要加工工序，按常规先对叶片进行浇注低熔点合金，将点定位转化为合金块定位后，采用拉削、铣削和磨削的方法进行加工榫头，加工完后融化低熔点合金，还要除污染，造成零件加工成本高，效率低，加工周期长。某机涡轮工作叶片参见图1，叶身较厚，刚性足，为了降低成本、提高效率、缩短加工周期，只能减少辅助工序，直接采用毛料基准点A点、B点、C点、D点、E点、F点6点定位加工榫齿，由于榫头尺寸较严，轮廓度在0.02以内，叶身型面为无余量精铸，型面不加工，成型磨削产生的力较大，夹具必须定位可靠，压紧力足够，加工时不能颤动，不能蹭伤叶身型面，还要考虑砂轮的利用率，由于以前没有遇到类似情况，无可借鉴经验。

发明内容

本发明的目的在于解决涡轮工作叶片加工榫齿时成本高、效率低、加工周期长的缺点，提供一种叶片加工用定位装置及方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种叶片加工用定位装置，包括：

转接板，转接板通过快换托盘安装在机床卡盘上；

支块，支块固定安装在转接板上，且支块上开设有两个凸台，分别用于安装C点定位销和用于顶紧涡轮工作叶片的榫头的压紧螺钉；支块上安装有支板、推块以及型面块；

支板上安装压紧螺钉，压紧螺钉的一端连接星形把手，另一端与推块相连，型面块与推块固定连接；

AB点定位块，AB点定位块安装于支块上，其上设置有一对平面，用于对涡轮工作叶片的A点和B点定位；

C点定位销，C点定位销安装在支块一侧凸台上，C点定位销的定位端面与涡轮工作叶片贴合；

D点定位销，D点定位销通过支撑销安装在支块上，其顶端为球面；

EF点定位块，EF点定位块固定安装在支块上，EF点定位块上设置有型面，所述型面尺寸与涡轮工作叶片相匹配，分别用于涡轮工作叶片叶背侧E点和F点的定位；

铰链支座，铰链支座安装在支块上；铰链支座圆柱销与压板连接，压板的下部连接型面压块；

所述涡轮工作叶片的A点和B点为涡轮工作叶片叶背侧榫头下部两处凸台；C点为榫头侧面的点；D点为樊头缘板上的点；E点为叶身上的点；F点为叶身上的。

进一步的，本发明支块上安装压紧螺钉的凸台上开设有螺纹孔，安装C点定位销的凸台上开设圆孔。

AB点定位块为L型板，并且靠近涡轮工作叶片设置，但不与涡轮工作叶片发生干涉；AB点定位块上开设有用于让开涡轮工作叶片的槽及斜面。

进一步的，本发明C点定位销为台阶轴，包括两端直径不同的圆柱段，其端面为涡轮工作叶片榫头侧面C点定位；直径小的圆柱安装在支块一侧的凸台开设的圆孔中，二者之间过盈配合。

进一步的，本发明支撑销为台阶轴，其通过圆柱安装于AB点定位块上开设的孔中，二者过盈配合；支撑销上开设有槽，AB点定位块上设置有圆柱销，所述圆柱销插入支撑销的槽中，以限制支撑销的位置唯一。

进一步的，本发明D点定位销为台阶轴，包括两端直径不同的圆柱段，其中直径小圆柱段的端部安装在支撑销上开设的圆柱销孔中；直径大的圆柱的顶端为球面，用于涡轮工作叶片D点的定位。

进一步的，本发明EF点定位块设置有两个用于涡轮工作叶片叶背侧E点和F点定位的型面。

进一步的，本发明型面块采用尼龙材料制成。

进一步的，本发明压紧螺钉的头部装入推块的通槽中，并在另一端安装星形把手，二者通过圆柱销固定，中部安装六角螺母，通过转动星形把手带动推块5左右运动。

一种采用叶片加工用定位装置的定位方法，包括以下步骤：

步骤1：将涡轮工作叶片的榫头叶背侧A点和B点与AB点定位块上的平面贴合，下缘板D点与D点定位销的球面贴合，C点定位销端面与榫头侧面C点定位，叶背的E点和F点与EF点定位块上的第一型面和第二型面贴合，完成零件定位，用手压住涡轮工作叶片；

步骤2：旋转压紧螺钉，使其顶紧涡轮工作叶片的榫头；

步骤3：旋转安装在支板上的压紧螺钉一端的星形把手，使其带动安装在推块一端的型面块运动，直到与涡轮工作叶片的型面接触，旋转安装在压紧螺钉上的六角螺母至与支板贴合；

步骤4：转动压板将活节螺栓转动到压板的槽中，通过旋转安装到其上装有悬式垫圈的带肩六角螺母，直到压板的弯块端面压紧涡轮工作叶片的盆侧头部，旋转安装在压板上的压紧螺钉下端的星形把手带动型面压块向上运动，直到压紧叶片，再旋转安装在压紧螺钉上的六角螺母直到与压板贴合，完成零件定位压紧。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明解决了涡轮工作叶片加工榫齿时成本高，效率低，加工周期长的难题。该定位装置采用小平面，小型面定位；并增加移动辅助定位；支块设计成弓形；采用铰链压紧机构，对叶片头部和叶身两处进行压紧，并分别操作；型面压块和型面块材料选用尼龙等措施。该定位装置结构新颖、紧凑、定位准确、压紧可靠、压紧位置固定，操作方便，刚性足够，并避免蹭伤叶身，实现了涡轮工作叶片加工榫头时直接采用毛料基准点定位的方案，减少了加工辅助工序，降低成本，缩短加工周期，提高加工效率，同时提高砂轮的利用率，设计和制造成本低，完全满足涡轮工作叶片榫头加工要求，同时为类似问题提供了可借鉴经验。

附图说明

图1为涡轮工作叶片示意图；

图2为本发明整体结构的主视图；

图3为本发明整体结构的俯视图；

图4为图2的A-A剖视图；

图5为图2的B-B剖视图；

图6为本发明AB点定位块的结构示意图；

图7为本发明支承销的结构示意图；

图8为本发明D点定位销的结构示意图；

图9为本发明EF点定位块的结构示意图；

图10为本发明支块的结构主视图；

图11为本发明支块的结构俯视图；

图12为本发明支块的结构的B向视图；

图13为本发明C点定位销的结构示意图；

图14为本发明推块的结构示意图；

图15为本发明型面块的结构示意图；

图16为本发明支板的结构示意图；

图17为本发明铰链支座的结构示意图；

图18为本发明活节螺栓的结构示意图；

图19为本发明压板的结构示意图；

图20为本发明型面压块的结构示意图；

图21为本发明转接板的结构示意图。

其中：1-转接板；2-支块；3-C点定位销；4-支板；5-推块；6-型面块；7-EF点定位块；8-压板；9-型面压块；10-AB点定位块；11-支承销；12-D点定位销；13-铰链支座；14-快换托盘；15-星形把手；16-A型压紧螺钉；17-六角螺母；18-活节螺栓；19-带肩六角螺母；20-悬式垫圈；21-C型压紧螺钉；22-涡轮工作叶片。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

在附图中示出了根据本发明公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。

本发明公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图2-5，本发明叶片加工用定位装置，采用毛料基准点定位，由转接板1、支块2、C点定位销3、支板4、推块5、型面块6、EF点定位块7、压板8、型面压块9、AB点定位块10，支承销11、D点定位销12、铰链支座13、快换托盘14、和星形把手15、A型压紧螺钉16、六角螺母17、活节螺栓18、带肩六角螺母19、悬式垫圈20、C型压紧螺钉21及连接螺钉和圆柱销组成。快换托盘14与机床卡盘配合使用，具有快速定位夹紧功能。

如图6所示，AB点定位块10为L型板，其上设有一对平面10-8，用于对叶背侧榫头下部两处凸台的A点和B点定位，定位点设计成平面能够使零件定位稳定，还能降低定位块高度，提高砂轮的利用率；AB点定位块10靠近涡轮工作叶片22设置，但不与涡轮工作叶片22发生干涉；AB点定位块10上开设有用于让开叶片的槽10-1、槽10-2及斜面10-3，AB点定位块10上还设有圆柱销孔10-4和台阶螺钉过孔10-5。

如图7所示，支承销11为台阶轴，通过圆柱安装在AB点定位块10上的孔10-6中，两者之间过盈配合，并通过安装在AB点定位块10上的圆柱销孔10-7中安装的圆柱销插入支承销11的槽11-2中，以限制支承销11的位置唯一，能够使定位装置结构紧凑，刚性足够。

如图8所示，D点定位销12为台阶轴，其直径小的圆柱端安装在支承销11上的圆柱销孔11-1中，台阶面与圆柱销孔11-1的端面贴合，直径大的圆柱的顶端球面为涡轮工作叶片22的D点定位，由于D点处于圆锥面上，采用球头定位。

如图9所示，EF点定位块7上设置有第一型面7-1和第二型面7-2，型面尺寸与叶片相匹配，分别用于叶片叶背侧E点和F点定位，用小型面定位也是为了使定位装置刚性足够，加工时不易蹭伤叶片定位处，其上还设有圆柱销孔7-4和台阶螺钉过孔7-3。

如图10、图11、图12所示，支块2为弓形块，它的上部设有凸台2-15，凸台的外形尺寸小于加工榫齿的尺寸；如图13所示，C点定位销3为台阶轴，一侧端面为榫头侧面C点定位，它的直径小的圆柱安装在支块2一侧凸台上的圆孔2-1中，两者之间过盈配合。支块2另一侧凸台上设有螺纹孔2-2，用于安装A型压紧螺钉，进而顶紧榫头，保证C点定位销3的定位端面与涡轮工作叶片22贴合。

支块2上设有圆柱销孔2-5，圆柱销孔2-5与AB点定位块10上的圆柱销孔10-4尺寸相同，位置对应；螺纹孔2-6与AB点定位块10上的螺钉过孔10-5尺寸相匹配，AB点定位块10安装在支块2上，两者之间通过圆柱销连接，并用螺钉固紧。

支块2上设有圆柱销孔2-8，圆柱销孔2-8与EF点定位块7上的圆柱销孔7-4尺寸相同，位置对应，螺纹孔2-7与EF点定位块7上螺钉过孔7-3尺寸相匹配，EF点定位块7安装在支块2上，两者之间通过圆柱销连接，并用螺钉固紧。

如图14所示，支块2的一侧板上设有长方孔2-10，用于安装推块5；推块5为长方形块，其4边尺寸与长方孔2-10相对应，名义尺寸相同，两者之间小间隙配合，推块5的一段端设有通槽5-1，另一端面设有圆柱销孔5-2和螺纹孔5-3。

如图15所示，型面块6的一端型面6-1尺寸与叶片对应位置一至，另一端面设有与推块5上的圆柱销孔5-2尺寸和间距相同的圆柱销孔6-2，还设有与螺纹孔5-3相匹配的台阶螺纹过孔6-3，两者之间通过圆柱销连接，并用螺钉固紧，为了防止蹭伤叶片，型面块6材料选用尼龙，此处采用移动辅助定位的优点是保证EF点定位块7定位可靠，加工时叶片不易蹿动。

如图16所示，支块2一侧板设有螺纹孔2-9，用于安装支板4，支板4为凸形块，其下部设有与螺纹孔2-9相匹配的螺纹过孔4-2，一端面与支块2侧面贴合，并用螺钉固紧；支块2的上部设有螺纹孔4-1，用于安装C型压紧螺钉；如图5所示，C型压紧螺钉的头部装入推块5左端的通槽5-1中，并在它的一端安装星形把手，并用圆柱销将两者固定，中部安装六角螺母，通过转动星形把手带动安装型面块6的推块5左右运动，当型面块6的型面6-1与叶片贴合时，将六角螺母旋转至与支板4贴合，保证加工时型面块6不与叶片脱离。

如图17所示，支块2一侧板前端设有圆孔2-3和2-4，用于安装铰链支座13，铰链支座13为台阶轴，通过直径小的圆柱装入支块2一侧板前端的圆孔2-3中，两者之间过盈配合，铰链支座13的一端削扁13-1，扁上设有圆孔13-2，为了限制扁的方向，靠近直径小的圆柱端的直径大的圆柱上设有U型槽13-3，尺寸与圆孔2-4一致，装入2-4中的圆柱销插入U型槽13-3中，保证铰链支座13的位置唯一。

支板2一侧板前端设有槽2-11和圆孔2-12。槽2-11的尺寸与与活节螺栓球头的扁尺寸相同，两者之间间隙配合；如图18所示，活节螺栓球头装入槽2-11中，并在圆孔2-12中装入圆柱销，两者之间过盈配合，由于活节螺栓需要转动，活节螺栓球头中心的孔与圆柱销间隙配合，为了便于操作，在活节螺栓另一端安装悬式垫圈和带肩六角螺母，装配后两者连接在一起，螺母可以带动垫圈移动。

如图20所示，型面压块9的下端型面9-1与叶片背侧E点、F点对应位置的叶片盆侧型面尺寸一致，上端中心设有台阶孔9-2，尺寸与C型压紧螺钉相匹配，两侧设有圆柱销孔9-3，用于安装圆柱销，两者之间过盈配合。为了防止压伤叶片，材料选用尼龙。

如图19所示，压板8的上部设置90°的弯块，弯块端面8-1压紧叶片盆侧头部，为了提高砂轮的利用率，弯块高度尺寸尽量减小；压板8的下部设有与安装在型面压块9上端两侧圆孔8-5中圆柱销尺寸相同并小间隙配合的孔9-3，螺纹孔8-6用于安装C型压紧螺钉，C型压紧螺钉的头部装入型面压块9上端的台阶孔9-2中，通过旋转装入C型压紧螺钉后端的星形把手，安装在型面压块9上的两个圆柱销插入压板8中的8-5孔中进行导向，保证型面压块9（如图5所示）只能上下移动，不能转动；这样设计是因为压紧部位需要头部和叶身两处，由于叶片存在铸造公差，如果两处都设计成固定的，会存在不能同时压紧的情况；压板8的中部设有槽8-2和槽8-4，槽8-2与铰链支座13的右端削扁平面13-1的尺寸小间隙配合，压板8上开设有压板圆孔8-3，压板圆孔8-3与铰链支座13上的圆孔13-2尺寸一致，用于安装圆柱销，圆柱销与圆孔13-2的过盈配合，圆柱销与压板圆孔8-3间隙配合，压板8通过槽8-2安装在铰链支座13上，通过圆柱销连接，完成压板安装，安装后压板8（如图2所示）不能上下移动，只能转动，从而限制压紧位置，使叶片装夹位置一致，减少加工误差。

如图21所示，转接板1为圆盘状，其上设有与支块2上的圆柱销孔2-13和6处螺钉过孔2-14相对应的螺纹孔，支块2的下端面与转接板1的上表面贴合，通过圆柱销定位，并用螺钉固定，转接板1上还设有与快换托盘相匹配的圆柱销孔和螺钉过孔；如图2所示，快换托盘安装在转接板1的下端，通过螺钉销子连接。

如图2所示，快换托盘底面为A基准，侧平面为B基准，AB点定位块上的平面10-8为C基准，控制本发明的定位面与3基准的位置唯一。

本发明的工作过程如下：

使用时，先将定位装置通过快换托盘安装在机床上，将涡轮工作叶片榫头叶背侧A、B点与AB点定位块上的平面10-8贴合，下缘板D点与D点定位销12的球面贴合，C点定位销3端面与榫头侧面C点定位，叶背的E、F点与EF点定位块7上型面7-1和型面7-2贴合，完成零件定位，用手压住零件；

如图2所示，旋转A型压紧螺钉，顶紧榫头；

如图5所示，旋转安装在支块2上的C型压紧螺钉一端的星形把手，带动安装在推块5一端的型面块6运动，直到与叶片型面接触，旋转安装在C型压紧螺钉上的六角螺母至与支板4贴合；

如图3所示，转动压板8到图3位置，将活节螺栓转动到压板8的槽8-4中，通过旋转安装到其上装有悬式垫圈的带肩六角螺母，直到压板8的弯块端面8-1压紧叶片盆侧头部，旋转安装在压板8上的C型压紧螺钉下端的星形把手带动型面压块9向上运动，直到压紧叶片，再旋转安装在C型压紧螺钉上的六角螺母直到与压板贴合，完成零件定位压紧。加工前找正B基准后，按程序加工零件。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种叶片加工用定位装置，其特征在于，包括：

转接板（1），转接板（1）通过快换托盘（14）安装在机床卡盘上；

支块（2），支块（2）固定安装在转接板（1）上，且支块（2）上开设有两个凸台（2-15），分别用于安装C点定位销（3）和用于顶紧涡轮工作叶片（22）的榫头的压紧螺钉；支块（2）上安装有支板（4）、推块（5）以及型面块（6）；

支板（4）上安装压紧螺钉，压紧螺钉的一端连接星形把手，另一端与推块（5）相连，型面块（6）与推块（5）固定连接；

AB点定位块（10），AB点定位块（10）安装于支块（2）上，其上设置有一对平面（10-8），用于对涡轮工作叶片（22）的A点和B点定位；

C点定位销（3），C点定位销（3）安装在支块（2）一侧凸台上，C点定位销（3）的定位端面与涡轮工作叶片（22）贴合；

D点定位销（12），D点定位销（12）通过支撑销（11）安装在支块（2）上，其顶端为球面；

EF点定位块（7），EF点定位块（7）固定安装在支块（2）上，EF点定位块（7）上设置有型面，所述型面尺寸与涡轮工作叶片（22）相匹配，分别用于涡轮工作叶片（22）叶背侧E点和F点的定位；

铰链支座（13），铰链支座（13）安装在支块（2）上；铰链支座（13）圆柱销与压板（8）连接，压板（8）的下部连接型面压块（9）；

所述涡轮工作叶片（22）的A点和B点为涡轮工作叶片（22）叶背侧榫头下部两处凸台；C点为榫头侧面的点；D点为樊头缘板上的点；E点为叶身上的点；F点为叶身上的。

2.根据权利要求1所述的叶片加工用定位装置，其特征在于，支块（2）上安装压紧螺钉的凸台上开设有螺纹孔（2-2），安装C点定位销（3）的凸台上开设圆孔（2-1）。

3.根据权利要求1所述的叶片加工用定位装置，其特征在于，AB点定位块（10）为L型板，并且靠近涡轮工作叶片（22）设置，但不与涡轮工作叶片（22）发生干涉；AB点定位块（10）上开设有用于让开涡轮工作叶片（22）的槽及斜面。

4.根据权利要求1所述的叶片加工用定位装置，其特征在于，C点定位销（3）为台阶轴，包括两端直径不同的圆柱段，其端面为涡轮工作叶片（22）榫头侧面C点定位；直径小的圆柱安装在支块（2）一侧的凸台（2-15）开设的圆孔（2-1）中，二者之间过盈配合。

5.根据权利要求1所述的叶片加工用定位装置，其特征在于，支撑销（11）为台阶轴，其通过圆柱安装于AB点定位块（10）上开设的孔中，二者过盈配合；支撑销（11）上开设有槽，AB点定位块（10）上设置有圆柱销，所述圆柱销插入支撑销（11）的槽中，以限制支撑销（11）的位置唯一。

6.根据权利要求3所述的叶片加工用定位装置，其特征在于，D点定位销（12）为台阶轴，包括两端直径不同的圆柱段，其中直径小圆柱段的端部安装在支撑销（11）上开设的圆柱销孔中；直径大的圆柱的顶端为球面，用于涡轮工作叶片（22）D点的定位。

7.根据权利要求1所述的叶片加工用定位装置，其特征在于，EF点定位块（7）设置有两个用于涡轮工作叶片（22）叶背侧E点和F点定位的型面。

8.根据权利要求1所述的叶片加工用定位装置，其特征在于，型面块采用尼龙材料制成。

9.根据权利要求1所述的叶片加工用定位装置，其特征在于，压紧螺钉的头部装入推块（5）的通槽（5-1）中，并在另一端安装星形把手，二者通过圆柱销固定，中部安装六角螺母，通过转动星形把手带动推块（5）左右运动。

10.一种采用权利要求1所述的叶片加工用定位装置的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将涡轮工作叶片的榫头叶背侧A点和B点与AB点定位块（10）上的平面（10-8）贴合，下缘板D点与D点定位销（12）的球面贴合，C点定位销（3）端面与榫头侧面C点定位，叶背的E点和F点与EF点定位块（7）上的第一型面（7-1）和第二型面II（7-2）贴合，完成零件定位，用手压住涡轮工作叶片（22）；

步骤2：旋转压紧螺钉，使其顶紧涡轮工作叶片（22）的榫头；

步骤3：旋转安装在支板（4）上的压紧螺钉一端的星形把手，使其带动安装在推块（5）一端的型面块（6）运动，直到与涡轮工作叶片（22）的型面接触，旋转安装在压紧螺钉上的六角螺母至与支板（4）贴合；

步骤4：转动压板（8）将活节螺栓转动到压板（8）的槽（8-4）中，通过旋转安装到其上装有悬式垫圈的带肩六角螺母，直到压板（8）的弯块端面（8-1）压紧涡轮工作叶片（22）的盆侧头部，旋转安装在压板（8）上的压紧螺钉下端的星形把手带动型面压块（9）向上运动，直到压紧叶片，再旋转安装在压紧螺钉上的六角螺母直到与压板贴合，完成零件定位压紧。

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