CN110936201B - 一种用于精锻叶片加工的工装及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于精锻叶片加工的工装及其使用方法，包括底座和上盖，底座的一侧和上盖的一侧铰接，底座上端面上与铰接侧相邻的两侧分别设置有若干第一伸缩柱，且若干第一伸缩柱靠近底座的边缘设置，上盖下端面上与铰接侧相邻的两侧分别设置有若干第二伸缩柱，且若干第二伸缩柱靠近上盖的边缘设置；当底座的上端面和上盖的下端面正对时，底座两侧的第一伸缩柱与上盖两侧的第二伸缩柱一一正对；在使用状态时，叶片安装在底座和上盖之间，每个第一伸缩柱与叶片的叶盆为仿形接触，每个第二伸缩柱与叶片的叶背为仿形接触。本发明可以很好的对叶身进行仿形面夹紧，在不损坏叶片的情况下，保证了叶片‑工装系统刚度，从而加工出合格的叶片榫头。

Description

一种用于精锻叶片加工的工装及其使用方法

技术领域

本发明属于航空发动机制造领域，具体涉及一种用于精锻叶片加工的工装及其使用方法。

背景技术

无余量精锻叶片已成为当代航空发动机中普遍使用的叶片类型。无余量精锻叶片顾名思义，其叶身是一次精锻成型，且不留余量勿需进行二次加工。但其榫头和进排气边无法一次精锻成型，需要进行二次加工。精锻叶片进排气边时，需要夹持榫头对叶片进排气边进行加工，此工序工装结构设计通用性较高，而对于精锻叶片的榫头时，需要夹持叶身对榫头进行加工，因为叶片本身是薄壁件，因此在工装设计时需考虑叶片夹持变形和“叶片-工装”系统的刚度问题。

传统上，对榫头的二次加工采用低熔点合金浇筑工艺。此方法具有工艺路线长、工艺准备复杂、环境污染严重以及会与精锻叶片材料发生化学反应等缺点。现阶段，国外采用多点定位直接夹紧的硬工装代替传统工装，但仍存在系统刚度不足等缺点，无法满足生产需求。

因此，对于无余量精锻叶片榫头加工而言，急需研发一种新型工装在不损害叶片本身的前提下，既保证叶片-工装系统刚度，又可满足生产需求，对于展开航空发动机无余量精锻叶片的制造工作有着极其重要的意义。

发明内容

针对现有技术中的技术问题，本发明提供了一种用于精锻叶片加工的工装及其使用方法，能够实现对精锻叶片叶身的夹紧，同时满足精锻叶片榫头加工要求，具有高效、操作简便以及保护环境的优点。

为解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案予以解决：

一种用于精锻叶片加工的工装，包括底座和上盖，所述底座的一侧和所述上盖的一侧铰接，所述底座上端面上与铰接侧相邻的两侧分别设置有若干第一伸缩柱，且若干所述第一伸缩柱靠近所述底座的边缘设置，所述上盖下端面上与铰接侧相邻的两侧分别设置有若干第二伸缩柱，且若干所述第二伸缩柱靠近所述上盖的边缘设置；当所述底座的上端面和所述上盖的下端面正对时，所述底座两侧的第一伸缩柱与所述上盖两侧的第二伸缩柱一一正对；

在使用状态时，叶片安装在所述底座和所述上盖之间，每个第一伸缩柱与叶片的叶盆为仿形接触，每个第二伸缩柱与叶片的叶背为仿形接触。

进一步地，所述底座上每一侧的若干第一伸缩柱均呈一字形布置，所述上盖上每一侧的若干第二伸缩柱均呈一字形布置。

进一步地，所述底座上还设置有定位块，所述定位块位于与铰接侧相邻的任意一侧，且位于所述底座的边缘处；在使用状态时，所述定位块与叶片榫头内缘板接触。

进一步地，所述底座上还设置有辅助定位块，所述辅助定位块位于铰接侧以及与铰接侧相对的一侧，所述辅助定位块用于约束叶片在装夹过程中的侧向滑移。

进一步地，所述第二伸缩柱为液压柱，所述上盖的顶面设置有第一液压泵，所述第一液压泵用于给所述上盖上的液压柱提供液压。

进一步地，所述第一伸缩柱为液压柱，所述底座的底面设置有第二液压泵，所述第二液压泵用于给所述底座上的液压柱提供液压。

进一步地，所述底座上还设置有卡扣，所述卡扣位于与铰接侧相对的一侧，所述底座和所述上盖能够通过所述卡扣固定。

进一步地，所述底座的底面设置有卡盘，所述卡盘用于与机床连接。

一种用于精锻叶片加工的工装的使用方法，包括以下步骤：

第一步：将工装安装在机床上；

第二步：将加工完进排气边的无余量精锻叶片的叶盆向下、叶背向上放在底座上；

第三步：将上盖和底座通过卡扣固定连接在一起；

第四步：使叶片榫头内缘板与定位块接触；

第五步：启动第一液压泵，使上盖上的第二伸缩柱分别移动到叶片的叶背处时停止，确保接触时为仿形接触；

第六步：启动第二液压泵，使底座上的第一伸缩柱分别移动到叶片的叶盆处时停止，确保接触时为仿形接触；

第七步：再次启动第二液压泵，使第二液压泵的液压高于第一液压泵的液压，使底座上的第一伸缩柱同时移动，其行程设定为保证精锻叶片不与工装相接触即可；

第八步：将第二伸缩柱与第一伸缩柱液压锁紧，无余量精锻叶片装夹完毕；

第九步：确定加工路径，对精锻叶片榫头进行加工。

进一步地，第一步中，将工装通过卡盘安装在五轴机床上。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明一种用于精锻叶片加工的工装，采用本发明的工装进行加工精锻叶片的榫头部位，是由于叶片形状复杂且为薄壁件，为了保证在叶片榫头加工过程中系统刚度足够，榫头不发生大的变形，需以仿叶身形状的工装夹紧装置对叶身进行夹紧，又因叶身形面复杂，用于夹紧的仿形面装置制造困难，所以本发明采用离散的方式，将仿形面离散成点，由底座上端面上设置的若干第一伸缩柱以及上盖下端面设置的若干第二伸缩柱代替这些离散的点，从而达到对叶身仿形夹紧的目的，并提高了叶片-工装系统刚度，达到无余量精锻叶片榫头加工要求。本发明可以减短无余量精锻叶片榫头加工的工艺流程，减短工艺准备时间，大大提高了生产效率，避免了叶片材料被污染损坏，消除了由于加工带来的环境污染问题。本发明还可以使无余量精锻叶片榫头的加工由传统的人力流水线进化成全自动自适应生产线。可见，本发明的工装的设计，可以很好的对叶身进行仿形面夹紧，在不损坏叶片的情况下，保证了叶片-工装系统刚度，从而加工出合格的叶片榫头。

进一步地，底座上每一侧的若干第一伸缩柱均呈一字形布置，上盖上每一侧的若干第二伸缩柱均呈一字形布置，叶片装在工装上之后，确保了伸缩柱分布在叶片设计的二八节线上，二八节线附近区域是叶片精锻后精度保持最高的部分，为模糊定位提供了一定的定位基准，从而保证叶片加工精度。

进一步地，通过定位块能够限制叶片的位移，即约束叶片装夹时的前后位移，确保叶片的稳定装夹。

进一步地，底座上还设置有辅助定位块，辅助定位块位于铰接侧以及与铰接侧相对的一侧，辅助定位块能够约束叶片在装夹过程中的侧向滑移，确保装夹后的稳定性。

进一步地，第二伸缩柱为液压柱，上盖的顶面设置有第一液压泵，第一液压泵用于给上盖上的液压柱提供液压，第一伸缩柱为液压柱，底座的底面设置有第二液压泵，第二液压泵用于给底座上的液压柱提供液压。也就是说，将液压元件与硬工装有机的结合在一起，利用液压元件可控性高、自适应好等优点，实现定位夹紧元件可以线形点阵的方式接触叶片，提高叶片-工装系统刚度。

进一步地，底座上还设置有卡扣，卡扣位于与铰接侧相对的一侧，保证底座与上盖盖合时连接牢固可靠。

进一步地，底座的底面设置的卡盘，便于与机床快速安装，可以减短无余量精锻叶片榫头加工的工艺流程，减短工艺准备时间，大大提高了生产效率。

本发明一种用于精锻叶片加工的工装的使用方法，工艺操作流程简便快捷，能够有效的提高加工效率。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明工装的轴侧简图(叶片安装在工装上)；

图2为图1的爆炸图。

图中：1-第一液压泵；2-定位块；3-卡扣；4-卡盘；5-底座；6-第二液压泵；7-第一伸缩柱；8-辅助定位块；9-铰链；10-叶片；11-第二伸缩柱；12-上盖。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本发明保护的范围。

结合图1和图2所示，一种用于精锻叶片加工的工装，包括第一液压泵1、定位块2、卡扣3、卡盘4、底座5、第二液压泵6、第一伸缩柱7、辅助定位块8、铰链9、第二伸缩柱11和上盖12，底座5和上盖12均为矩形状，底座5的一侧和上盖12的一侧铰接，本实施例中，底座5和上盖12通过铰链9铰接，上盖12能够向上转动打开。底座5的上端面上与铰接侧相邻的两侧分别安装有六根第一伸缩柱7，且每一侧的六根第一伸缩柱7靠近底座5的边缘安装，且底座5上每一侧的六根第一伸缩柱7均呈一字形布置，即每一侧的六根第一伸缩柱7沿其所在一侧的底座边线方向布置，优选的，本实施例中第一伸缩柱7选用直径为5mm的液压柱，在底座5的底面安装有第二液压泵6，第二液压泵6用于给底座5上的液压柱提供液压。上盖12的下端面上与铰接侧相邻的两侧分别安装有六根第二伸缩柱11，且六根第二伸缩柱11靠近上盖12的边缘安装，且上盖12上每一侧的六根第二伸缩柱11均呈一字形布置，即每一侧的六根第二伸缩柱11沿其所在一侧的上盖边线方向布置，优选的，本实施例中第二伸缩柱11同样为直径为5mm的液压柱，上盖12的顶面安装有第一液压泵1，第一液压泵1用于给上盖12上的液压柱提供液压。底座的液压柱以及第二液压泵6组成底座的液压系统，上盖的液压柱以及第一液压泵1组成上盖的液压系统，每个液压系统都拥有独立的液压泵，即第一液压泵1和第二液压泵6为独立的液压泵，确保叶片的夹紧，保证了叶片-工装的系统刚度。

本发明底座5上的第一伸缩柱7与上盖12上的第二伸缩柱11的位置关系还需要一一对应，具体的，当底座5和上盖12合上时，即当底座5的上端面和上盖12的下端面正对时，底座5两侧的第一伸缩柱7与上盖12两侧的第二伸缩柱11一一正对。为了保证底座5与上盖12盖合时连接牢固可靠，在底座5上还安装有卡扣3，卡扣3位于与铰接侧相对的一侧，底座5与上盖12盖合时，底座5和上盖12能够通过卡扣3固定。

如图1和图2所示，本实施例中，底座5的底面上还安装有卡盘4，卡盘4用于与五轴机床连接，便于本发明装置能够快速的与机床安装，方便使用。

本发明工装在使用状态时，将发动机叶片10安装在底座5和上盖12之间，并通过控制第一伸缩柱7以及第二伸缩柱11的伸缩长度，使每个第一伸缩柱7与叶片10的叶盆为仿形接触，每个第二伸缩柱11与叶片10的叶背为仿形接触。仿形接触也就是说，控制每个第一伸缩柱7的伸缩长度，使每个第一伸缩柱7能够根据叶片的叶盆型面变化进行伸缩，同一侧的六根第一伸缩柱7的顶部连线呈现出与其接触位置的叶片的叶盆型面曲线一致。同理，控制每个第二伸缩柱11的伸缩长度，使每个第二伸缩柱11能够根据叶片的叶背型面变化进行伸缩，同一侧的六根第二伸缩柱11的顶部连线呈现出与其接触位置的叶片的叶背型面曲线一致。

作为本发明的某一优选实施方式，底座5上还安装有一个定位块2，定位块2通过螺栓与底座5连接，定位块2位于与铰接侧相邻的任意一侧，且位于底座5的边缘处，当叶片10安装在底座5和上盖12之间时，叶片榫头内缘板与定位块2接触，也就是说，通过定位块2能够限制叶片10的位移，即定位块2主要用于约束叶片装夹时的前后位移，确保叶片10的稳定装夹。

更进一步的，作为本发明的某一优选实施方式，底座5上还安装有辅助定位块8，具体的，辅助定位块8通过螺栓与底座5连接，辅助定位块8位于铰接侧以及与铰接侧相对的一侧，当叶片10安装在底座5和上盖12之间时，辅助定位块8能够约束叶片10在装夹时的侧向滑移。

作为本发明使用方法的某一优选实施方式，一种用于精锻叶片加工的工装的使用方法，包括以下步骤：

第一步：将工装通过卡盘4安装在五轴机床上；

第二步：通过机械手将加工完进排气边的无余量精锻叶片的叶盆向下、叶背向上放在底座5上；

第三步：将上盖12和底座5通过卡扣3固定连接在一起；

第四步：通过五轴机床将工装调整为垂直姿态，即定位块2所在的一侧朝下，此时精锻叶片由于自身重力作用使叶片榫头向下移动，其榫头内缘板与定位块2接触时停止；

第五步：启动第一液压泵1，使上盖12上的十二个第二伸缩柱11分别移动到叶片的叶背处时停止，确保接触时为仿形接触；

第六步：启动第二液压泵6，使底座5上的十二个第一伸缩柱7分别移动到叶片的叶盆处时停止，确保接触时为仿形接触；

第七步：再次启动第二液压泵6，使第二液压泵6的液压稍高于第一液压泵1的液压，使底座5上的第一伸缩柱7同时移动，其行程设定为保证精锻叶片不与工装相接触即可；液压油的压力选择，可在设计完本发明的工装时，通过装夹试验进行确定；

第八步：将十二个第二伸缩柱11与十二个第一伸缩柱7液压锁紧，例如，通过胀套将其液压锁紧，至此，无余量精锻叶片装夹完毕；

第九步：通过五轴机床调整叶片-工装姿态，确定加工路径，对精锻叶片榫头进行加工。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种用于精锻叶片加工的工装，其特征在于：包括底座(5)和上盖(12)，所述底座(5)的一侧和所述上盖(12)的一侧铰接，所述底座(5)上端面上与铰接侧相邻的两侧分别设置有若干第一伸缩柱(7)，且若干所述第一伸缩柱(7)靠近所述底座(5)的边缘设置，所述上盖(12)下端面上与铰接侧相邻的两侧分别设置有若干第二伸缩柱(11)，且若干所述第二伸缩柱(11)靠近所述上盖(12)的边缘设置；当所述底座(5)的上端面和所述上盖(12)的下端面正对时，所述底座(5)两侧的第一伸缩柱(7)与所述上盖(12)两侧的第二伸缩柱(11)一一正对；

在使用状态时，叶片(10)安装在所述底座(5)和所述上盖(12)之间，每个第一伸缩柱(7)与叶片(10)的叶盆为仿形接触，每个第二伸缩柱(11)与叶片(10)的叶背为仿形接触；

所述底座(5)上每一侧的若干第一伸缩柱(7)均呈一字形布置，所述上盖(12)上每一侧的若干第二伸缩柱(11)均呈一字形布置；

所述第一伸缩柱(7)为液压柱，所述底座(5)的底面设置有第二液压泵(6)，所述第二液压泵(6)用于给所述底座(5)上的液压柱提供液压；

所述第二伸缩柱(11)为液压柱，所述上盖(12)的顶面设置有第一液压泵(1)，所述第一液压泵(1)用于给所述上盖(12)上的液压柱提供液压。

2.根据权利要求1所述的一种用于精锻叶片加工的工装，其特征在于：所述底座(5)上还设置有定位块(2)，所述定位块(2)位于与铰接侧相邻的任意一侧，且位于所述底座(5)的边缘处；在使用状态时，所述定位块(2)与叶片榫头内缘板接触。

3.根据权利要求1所述的一种用于精锻叶片加工的工装，其特征在于：所述底座(5)上还设置有辅助定位块(8)，所述辅助定位块(8)位于铰接侧以及与铰接侧相对的一侧，所述辅助定位块(8)用于约束叶片在装夹过程中的侧向滑移。

4.根据权利要求1所述的一种用于精锻叶片加工的工装，其特征在于：所述底座(5)上还设置有卡扣(3)，所述卡扣(3)位于与铰接侧相对的一侧，所述底座(5)和所述上盖(12)能够通过所述卡扣(3)固定。

5.根据权利要求1所述的一种用于精锻叶片加工的工装，其特征在于：所述底座(5)的底面设置有卡盘(4)，所述卡盘(4)用于与机床连接。

6.根据权利要求1至5任一项所述的用于精锻叶片加工的工装的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步：将工装安装在机床上；

第二步：将加工完进排气边的无余量精锻叶片的叶盆向下、叶背向上放在底座(5)上；

第三步：将上盖(12)和底座(5)通过卡扣(3)固定连接在一起；

第四步：使叶片榫头内缘板与定位块(2)接触；

第五步：启动第一液压泵(1)，使上盖(12)上的第二伸缩柱(11)分别移动到叶片的叶背处时停止，确保接触时为仿形接触；

第六步：启动第二液压泵(6)，使底座(5)上的第一伸缩柱(7)分别移动到叶片的叶盆处时停止，确保接触时为仿形接触；

第七步：再次启动第二液压泵(6)，使第二液压泵(6)的液压高于第一液压泵(1)的液压，使底座(5)上的第一伸缩柱(7)同时移动，其行程设定为保证精锻叶片不与工装相接触即可；

第八步：将第二伸缩柱(11)与第一伸缩柱(7)液压锁紧，无余量精锻叶片装夹完毕；

第九步：确定加工路径，对精锻叶片榫头进行加工。

7.根据权利要求6所述的用于精锻叶片加工的工装的使用方法，其特征在于，第一步中，将工装通过卡盘(4)安装在五轴机床上。

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