CN110640497B - 一种用于大型宽弦风扇叶型加工的可调夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于大型宽弦风扇叶型加工的可调夹具，属于夹具技术领域，包括：榫头夹持单元和叶尖夹持单元；榫头夹持单元包括：底板、定位座、第一压板、第二压板、偏心调整轴和楔形锁紧块，定位座固定设置在底板上，第一压板和第二压板分别设置在定位座的两侧，并且第一压板和第二压板的顶部均高于定位座的顶部，以形成榫头放置槽，第一压板和第二压板的底端固定连接，偏心调整轴可转动地贯穿第一压板、定位座以及第二压板，楔形锁紧块可拆卸的贯穿第一压板以及第二压板，该夹具可对叶片提供稳定可靠的夹持力，解决了大型宽弦风扇叶片在加工叶型的过程中出现的颤刀及变形问题。

Description

一种用于大型宽弦风扇叶型加工的可调夹具

技术领域

本发明涉及夹具技术领域，具体涉及一种用于大型宽弦风扇叶型加工的可调夹具。

背景技术

宽弦风扇叶片是大航道航空发动机风扇单元体上必不可少的零件，传统的叶型型面加工通常采用榫头及顶尖孔，一顶一夹的回转加工方式，或者采用双驱机床，榫头及工艺台两侧夹紧的回转加工方式，但是在加工弦长比较宽，并且叶型比较扭的大型宽弦风扇叶片时，采用现有的零件夹持方式，叶型加工过程中就会出现前后缘颤刀及叶型变形的情况，从而影响零件的叶型尺寸要求及叶型的表面质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于大型宽弦风扇叶型加工的可调夹具，该夹具可在对叶片提供稳定可靠的夹持力，解决了大型宽弦风扇叶片在加工叶型的过程中出现的颤刀及变形问题，使得叶片的尺寸及表面质量满足需求。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种用于大型宽弦风扇叶型加工的可调夹具，包括：榫头夹持单元和叶尖夹持单元。

榫头夹持单元固定设置在机床的驱动轴上，叶尖夹持单元与榫头夹持单元相对，设置在机床的另一端，榫头夹持单元用于固定、支撑叶片的榫头，叶尖夹持单元用于固定、支撑叶片的叶尖。

榫头夹持单元包括：底板、定位座、第一压板、第二压板、偏心调整轴和楔形锁紧块，定位座固定设置在底板上，第一压板和第二压板分别设置在定位座的两侧，并且第一压板和第二压板的顶部均高于定位座的顶部，以形成榫头放置槽，第一压板和第二压板的底端固定连接，偏心调整轴可转动地贯穿第一压板、定位座以及第二压板，楔形锁紧块可拆卸的贯穿第一压板以及第二压板。

该底板用于将榫头夹持单元整体固定在机床的驱动轴上，其结构形式不做具体限定，在本方案中，底板为圆盘式结构，在实际应用中，也可根据机床夹具的固定结构不同进行相应变形，如采用锥柄结构；定位座夹设在第一压板和第二压板之间，定位座的顶端面、第一压板的后端面以及第二压板的前端面形成榫头放置槽，定位座固定在底板上，第一压板和第二压板与底板非固定连接，因此可调整第一压板以及第二压板在竖直方向位置，从而改变榫头放置槽的大小；榫头夹持单元中还设有偏心调整轴，偏心调整轴依次穿过第一压板、定位座以及第二压板，转动偏心调整轴，可抬高或者降低第二压板，由于第一压板和第二压板的底端固定连接，因此第一压板随第二压板一起抬高或降低，从而调整榫头放置槽的大小；楔形锁紧块通过与之配合的螺母可拆卸的设置在第一压板与第二压板中，当楔形锁紧块固定在第一压板以及第二压板中时，第一压板以及第二压板被锁紧，无法抬高或降低，从而保证榫头放置槽对叶片榫头夹持可靠。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，底板上设有弦线台阶，底板的侧面沿圆周开设底板定位凹槽。

底板上设有弦线台阶，该弦线台阶用于确定叶片加工时的回转0点，在本方案中，该弦线台阶水平的位置设为叶片加工时的回转0点；底板的侧表面沿圆周开设底板定位凹槽，用于找正机床的安装轴与底盘的回转中心。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，定位座包括：调整板以及垂直固定设置在调整板两端的支撑板，支撑板固定设置在底板上，楔形锁紧块的顶面抵触在调整板的底面，调整板上开设有第一调整孔和第二调整孔，第一调整孔和第二调整孔均为腰圆孔，定位座通过第一调整孔与第一压板以及第二压板连接，偏心调整轴设置在第二调整孔中。

定位座的调整板的高度小于支撑板的高度，调整板的底面远离底板，与底板之间具有一定间隔，楔形锁紧块位于此间隔中，楔形锁紧块的顶面抵触在调整板的底面上，从而使楔形锁紧块被紧紧下压，楔形锁紧块将第一压板和第二压板下压，继而加强第一压板和第二压板对叶片榫头的夹持力；第一压板以及第二压板与调整板上第一调整孔相对应的位置均设有螺纹孔，螺钉依次穿过第一压板上的螺纹孔、第一调整孔以及第二压板上的螺纹孔，将第一压板、定位座以及第二压板连接起来，第一调整孔为竖直方向的腰圆孔，因此螺钉可带动第一压板以及第二压板在第一调整孔中上下移动；第二调整孔为横向的腰圆孔，为偏心调整轴运动提供空间和限位。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，支撑板的上端设有限位销。

定位座一侧的支撑板上设有限位销，作为叶片榫头安装时的限位。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，偏心调整轴包括：轴径依次增大的第一调整轴、第二调整轴和第三调整轴，第一调整轴和第三调整轴分别固定设置在第二调整轴的两端，第一调整轴和第三调整轴的轴线重合，第二调整轴与第一调整轴以及第三调整轴的轴线错开，第一调整轴贯穿第一压板，第二调整轴贯穿第二调整孔，第三调整轴贯穿第二压板，第一调整轴的外端设有第一手柄。

偏心调整轴用于调整第一压板与第二压板在竖直方向的位置，从而调整榫头放置槽的大小，因为第二调整轴和第一调整轴以及第三调整轴的轴线不重合，当第一调整轴以及第三调整轴的轴线在竖直方向处于最高点时，第二调整轴的轴线在竖直方向处于最低点，由于第三调整轴的轴径大于第二调整轴的轴径，且第三调整轴设置在第二压板中，第二调整轴设置在定位座中，所以第二压板被第三调整轴抬升到最高位置，第一压板在第二压板的带动下，也处于最高位置，此时榫头放置槽空间最大。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，第一压板包括第一压板本体以及设置在第一压板本体顶端的多个第一压块，第一压块的形状与榫头的前缘面形状相匹配，第一压板本体上开设有第一固定孔和第二固定孔，第一调整轴贯穿第一固定孔，第二固定孔的形状和尺寸与楔形锁紧块的形状和尺寸相匹配。

在本方案中，第一压板本体的顶端间隔设有两个第一压块，第一压块的形状与叶片的榫头前缘面的形状相一致，呈圆弧状，第二固定孔为底面倾斜的方形孔，其底面倾斜的角度与楔形定位块底面的倾斜角度相同。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，第二压板包括第二压板本体以及设置在第二压板本体顶端的多个第二压块，所述第二压块的形状与榫头的后缘面形状相匹配，第二压板本体上开设有第三固定孔和第四固定孔，第三调整轴贯穿第三固定孔，第四固定孔的形状和尺寸与楔形锁紧块的形状和尺寸相匹配。

与第一压板类似，第二压板的的顶端设置有与叶片的榫头后缘面的形状相一致的第二压块，第二压块呈圆弧状，第一压块、第二压块和定位座的顶面形成榫头放置槽，第四固定孔为底面倾斜的方形孔，其底面倾斜的角度与楔形定位块底面的倾斜角度相同。

叶尖夹持单元包括：转接盘、支座、顶尖活动机构和多个支架，转接盘的侧面沿圆周方向设有转接盘定位槽，支座固定设置在转接盘上，顶尖活动机构和多个支架分别固定设置在支座上，支架包括固定板以及与固定板垂直设置的爪体，爪体的下端设有浮动可调的调节柱。

转接盘用于将叶尖夹持单元固定在机床上，转接盘定位槽用于找正机床的安装轴与转接盘的回转中心，顶尖活动机构顶设在叶片的叶尖上，在本方案中，支座上设有两个左右对称的支架，支架通过固定板固定在支座上，每一个固定板上垂直设置两个爪体，每个爪体上设有可浮动调节的调节柱，调节柱采用圆柱端紧定螺钉，两个爪体上的调节柱相对设置，抵触在叶片上，压紧叶片，从而减轻叶片在加工过程中的振动、颤刀及变形。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，顶尖活动机构包括：顶尖本体、调节套和衬套，调节套和衬套分别套设在顶尖本体上，顶尖本体的一端设有第二手柄，支座上开设有顶尖孔，衬套设置在顶尖孔中。

顶尖本体通过衬套设置在支座上，顶尖本体可在衬套内沿衬套的轴向运动，从而可使顶尖伸出或收回。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，调节套上开设有“L”型调节槽，顶尖本体上设有调节杆，调节杆卡设在调节槽中。

顶尖本体上设有调节杆，调节杆可在“L”型调节槽中运动，从而限制顶尖本体的锁紧与活动，顶尖本体应设置在转接盘的中心，保证顶尖中心与转接盘的回转中心重合。

本发明具有以下有益效果：

1、第一压板的内表面以及第二压板的内表面与叶片榫头的形状一致，呈圆弧状，与榫头接触面积大，对榫头夹持可靠。

2、设置楔形锁紧块作为锁紧结构，当叶片的榫头在榫头放置槽中压紧后，通过楔形锁紧块向下压紧第一压板以及第二压板，从而进一步增加第一压板和第二压板对榫头的压紧作用，保证叶片在加工过程中不会由于加工产生的振动而至夹具松动、叶片脱落。

3、叶尖夹持单元中设置带有辅助支撑作用的支架，当叶片装夹以后，可通过调节支架爪体上的调节柱将叶片夹住，从而对叶片进行辅助支撑，增加叶片的刚性，避免加工中出现叶片抖动、颤刀以及叶片变形等情况。

4、本发明在底板上设置弦线台阶，以该弦线台阶水平位置作为叶片加工时的回转0点，与叶片叶型加工程序编制的回转0点重合，保证了叶型与榫头之间的相对扭转变量一致可控。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的剖视图；

图3为本发明的底板的结构示意图；

图4为本发明定位座的结构示意图；

图5为本发明的第一压板的结构示意图；

图6为本发明的第二压板的结构示意图，

图7为本发明的偏心调整轴的结构示意图；

图8为本发明的转接盘的结构示意图；

图9为本发明的支座的结构示意图；

图10为本发明的支架的结构示意图；

图11为本发明的调节套的结构示意图。

其中：1-榫头夹持单元；11-底板；111-弦线台阶；112-底板定位凹槽；12-定位座；121-调整板；122-支撑板；123-第一调整孔；124-第二调整孔；125-限位销；13-第一压板；131-第一压板本体；132-第一压块；133-第一固定孔；134-第二固定孔；14-第二压板；141-第二压板本体；142-第二压块；143-第三固定孔；144-第四固定孔；15-偏心调整轴；151-第一调整轴；152-第二调整轴；153-第三调整轴；154-第一手柄；16-楔形锁紧块；2-叶尖夹持单元；21-转接盘；211-转接盘定位槽；22-支座；221-顶尖孔；23-顶尖活动机构；231-顶尖本体；232-调节套；233-衬套；234-第二手柄；235-调节槽；236-调节杆；24-支架；241-固定板；242-爪体；243-调节柱；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

参照图1和图2，一种用于大型宽弦风扇叶型加工的可调夹具，包括：榫头夹持单元1和叶尖夹持单元2；

参照图1和图2，榫头夹持单元1包括：底板11、定位座12、第一压板13、第二压板14、偏心调整轴15和楔形锁紧块16，参照图2，底板11上设有弦线台阶111，底板11的侧面沿圆周开设底板定位凹槽112；

参照图2，第一压板13和第二压板14分别设置在定位座12的两侧，并且第一压板13和第二压板14的顶部均高于定位座12的顶部，以形成榫头放置槽，第二压板成“L”状，即第二压板包括竖直板以及与竖直板垂直固定的水平板，竖直板与第一压板平行，水平板的端部抵触在第一压板上，并通过螺钉与第一压板固定连接。

参照图4，定位座12包括：调整板121以及垂直固定设置在调整板121两端的支撑板122，调整板121上开设有两个对称设置的第一调整孔123和位于中部的第二调整孔124，第一调整孔123和第二调整孔124均为腰圆孔，第一调整孔123为竖直方向的腰圆孔，第二调整孔124为水平方向的腰圆孔，参照图2，支撑板122固定设置在底板11上，楔形锁紧块16的顶面抵触在调整板121的底面，第一压板与第二压板与第一调整孔123对应的位置开设有螺纹孔，螺钉依次穿过第一压板上的螺纹孔、定位座12上的第一调整孔123以及第二压板上的螺纹孔，将第一压板13以及第二压板14的上端固定连接，第一压板和第二压板可在螺钉的连接作用下同时在第一调整孔123中做竖直方向的运动，参照图1，一侧的支撑板122的上端设有限位销125。

参照图7，偏心调整轴15包括：轴径依次增大的第一调整轴151、第二调整轴152和第三调整轴153，第一调整轴151和第三调整轴153分别固定设置在第二调整轴152的两端，第一调整轴151和第三调整轴153的轴线重合，第二调整轴152与第一调整轴151以及第三调整轴153的轴线错开，参照图2，第一调整轴151贯穿第一压板13，第二调整轴152设置在第二调整孔124中，第三调整轴153贯穿第二压板14，第一调整轴151的外端设有第一手柄154。

参照图5，第一压板13包括第一压板本体131以及在第一压板本体131顶端间隔设置的两个第一压块132，第一压块的形状与榫头的前缘面形状相匹配，榫头的前缘面是指叶片圆弧凹陷的一侧对应的榫头面，参照图2和图5，第一压板本体131上开设有第一固定孔133和第二固定孔134，第一调整轴151贯穿第一固定孔133，第二固定孔134的形状和尺寸与楔形锁紧块16的形状和尺寸相匹配。

参照图6，第二压板14包括第二压板本体141以及在第二压板本体141顶端间隔设置的两个第二压块142，第二压块142的形状与榫头的后缘面形状相匹配，榫头的后缘面是指叶片圆弧凸出的一侧对应的榫头面，参照图2和图6，第二压板本体141上开设有第三固定孔143和第四固定孔144，第三调整轴153贯穿第三固定孔143，第四固定孔144的形状和尺寸与楔形锁紧块16的形状和尺寸相匹配。,

参照图1、图2和图9，叶尖夹持单元2包括：转接盘21、支座22、顶尖活动机构23和多个支架24，支座22固定设置在转接盘21上，顶尖活动机构23和多个支架24分别固定设置在支座22上，参照图10，支架24包括固定板241以及与固定板241垂直设置的爪体242，爪体242的下端设有浮动可调的调节柱243，参照图8，转接盘21的侧面沿圆周开设定位凹槽112。

参照图2，顶尖活动机构23包括：顶尖本体231、调节套232和衬套233，调节套232和衬套233分别套设在顶尖本体231上，顶尖本体231的一端设有第二手柄234，支座22上开设有顶尖孔221，衬套233设置在顶尖孔221中。

参照图11，调节套232上开设有“L”型调节槽235，顶尖本体231上设有调节杆236，调节杆236卡设在调节槽235中。

本发明的使用方法：

1、将榫头夹持单元1通过底板11固定在机床的驱动轴上，将叶尖夹持单元2通过转接盘21固定在机床上与榫头夹持单元1相对的另一端驱动轴上；

2、将百分表压设在榫头夹持单元1中底板11的底板定位凹槽112中，百分表的指针接触与底板11相连的驱动轴的表面，沿底板定位凹槽112转动百分表一周，在转动过程中百分表指针跳动为0，则底板11中心与驱动轴中心重合，完成找正，转接盘21找正操作与底板11找正操作相同；

3、通过零件的专用芯棒结合百分表及表架将榫头夹持单元1和叶尖夹持单元2找正，使其回转中心一致，然后卸下芯棒；

5、将楔形锁紧块16顶端的螺母松开，将楔形锁紧块16从第一固定孔133以及第二固定孔134中取出，然后通过转动第一手柄154使第三调整轴153的轴线处于最高位置，第三调整轴153将第二压板14顶至最高位置，第一压板13与第二压板14一起处于最高位置，此时榫头放置槽的放置空间最大；

6、将待加工的叶片的榫头的底面放置在定位座12的定端面，并从定位块远离定位销的一侧，顺着第一压板13和第二压板14的弧度轻推进入榫头放置槽，直至叶片的榫头的前端面抵触到定位销，然后转动第一手柄154，使第二压板14以及第一压板13下降，逐渐缩小榫头放置槽的空间，直至第一压板13和第二压板14紧紧压在叶片的榫头上，然后将楔形锁紧块16放置到第一固定孔133和第二固定孔134中，并用螺母锁紧；

7、调整固定有叶尖夹持单元2的机床尾座，使叶尖的叶展方向弦线实体的两端放置在支架24的爪体242上的两个相对设置的调节柱243中，此时叶尖可在调节柱243形成的活动腔中微小摆动，转动第二手柄234，使顶针本体的顶尖伸出衬套233，抵触在叶片工艺台的顶尖孔221中，并通过调节套232的“L”型调节槽235锁紧顶尖本体231，最后，根据叶型实际情况，调整调节柱243，使调节柱243压紧叶尖。

8、用百分表找正底板11的弦线台阶111，使弦线台阶111表面水平，即找到叶片加工的回转0点，随后可根据程序进行叶片加工。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种用于大型宽弦风扇叶型加工的可调夹具，其特征在于，包括：榫头夹持单元（1）和叶尖夹持单元（2）；

所述榫头夹持单元（1）包括：底板（11）、定位座（12）、第一压板（13）、第二压板（14）、偏心调整轴（15）和楔形锁紧块（16），所述定位座（12）固定设置在所述底板（11）上，所述第一压板（13）和所述第二压板（14）分别设置在所述定位座（12）的两侧，并且所述第一压板（13）和所述第二压板（14）的顶部均高于所述定位座（12）的顶部，以形成榫头放置槽，所述第一压板（13）和所述第二压板（14）的底端固定连接，所述偏心调整轴（15）可转动地贯穿所述第一压板（13）、所述定位座（12）以及所述第二压板（14），所述楔形锁紧块（16）可拆卸的贯穿所述第一压板（13）以及所述第二压板（14），所述底板（11）上设有用于确定叶片加工时的回转0点的弦线台阶（111），所述底板的侧面沿圆周设有底板定位凹槽（112）；

所述叶尖夹持单元（2）包括：转接盘（21）、支座（22）、顶尖活动机构（23）和多个支架（24），所述转接盘的侧面沿圆周方向设有转接盘定位槽（211），所述支座（22）固定设置在所述转接盘（21）上，所述顶尖活动机构（23）和多个所述支架（24）分别固定设置在所述支座（22）上，所述支架（24）包括固定板（241）以及与所述固定板（241）垂直设置的爪体（242），所述爪体（242）的下端设有调节柱（243）；

所述顶尖活动机构（23）包括：顶尖本体（231）、调节套（232）和衬套（233），所述调节套（232）和所述衬套（233）分别套设在所述顶尖本体（231）上，所述顶尖本体（231）的一端设有第二手柄（234），所述支座（22）上开设有顶尖孔（221），所述衬套（233）设置在所述顶尖孔（221）中。

2.根据权利要求1所述的用于大型宽弦风扇叶型加工的可调夹具，其特征在于，所述定位座（12）包括：调整板（121）以及垂直固定在所述调整板（121）两端的支撑板（122），所述支撑板（122）固定设置在所述底板（11）上，所述楔形锁紧块（16）的顶面抵触在所述调整板（121）的底面，所述调整板（121）上开设有第一调整孔（123）和第二调整孔（124），所述第一调整孔（123）和所述第二调整孔（124）均为腰圆孔，所述定位座（12）通过所述第一调整孔（123）与所述第一压板（13）以及所述第二压板（14）连接，所述偏心调整轴（15）设置在所述第二调整孔（124）中。

3.根据权利要求2所述的用于大型宽弦风扇叶型加工的可调夹具，其特征在于，所述支撑板（122）的上端设有限位销（125）。

4.根据权利要求3所述的用于大型宽弦风扇叶型加工的可调夹具，其特征在于，所述偏心调整轴（15）包括：轴径依次增大的第一调整轴（151）、第二调整轴（152）和第三调整轴（153），所述第一调整轴（151）和所述第三调整轴（153）分别固定设置在所述第二调整轴（152）的两端，所述第一调整轴（151）和所述第三调整轴（153）的轴线重合，所述第二调整轴（152）与所述第一调整轴（151）以及所述第三调整轴（153）的轴线错开，所述第一调整轴（151）贯穿所述第一压板（13），所述第二调整轴（152）贯穿所述第二调整孔（124），所述第三调整轴（153）贯穿所述第二压板（14），所述第一调整轴（151）的外端设有第一手柄（154）。

5.根据权利要求4所述的用于大型宽弦风扇叶型加工的可调夹具，其特征在于，所述第一压板（13）包括第一压板本体（131）以及设置在所述第一压板本体（131）顶端的多个第一压块（132），所述第一压块（132）的形状与榫头的前缘面形状相匹配，所述第一压板本体（131）上开设有第一固定孔（133）和第二固定孔（134），所述第一调整轴（151）贯穿所述第一固定孔（133），所述第二固定孔（134）的形状和尺寸与所述楔形锁紧块（16）的形状和尺寸相匹配。

6.根据权利要求5所述的用于大型宽弦风扇叶型加工的可调夹具，其特征在于，所述第二压板（14）包括第二压板本体（141）以及设置在所述第二压板本体（141）顶端的多个第二压块（142），所述第二压块（142）的形状与榫头的后缘面形状相匹配，所述第二压板本体（141）上开设有第三固定孔（143）和第四固定孔（144），所述第三调整轴（153）贯穿所述第三固定孔（143），所述第四固定孔（144）的形状和尺寸与所述楔形锁紧块（16）的形状和尺寸相匹配。

7.根据权利要求1所述的用于大型宽弦风扇叶型加工的可调夹具，其特征在于，所述调节套（232）上开设有“L”型调节槽（235），所述顶尖本体（231）上设有调节杆（236），所述调节杆（236）卡设在所述调节槽（235）中。

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