CN111113106A - 一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具,该装置主要包括底座、液压装置、液压锁紧装置、中间管、下胶筒、上胶筒、刚性管、压板。所述液压装置与中间管固定在底座上,所述液压锁紧装置固定在液压装置的导向套上,所述压板与液压装置的液压活塞杆相连接。所述压板与刚性管将液压装置的压力传递给上胶筒,上胶筒挤压下胶筒,胶筒轴向受压,径向膨胀挤压机匣,实现机匣的装夹。所述液压锁紧装置可实现对液压装置的机械锁紧。本发明一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具,采用模块化设计,胶筒柔性接触能减少机匣加工变形,提高机匣加工的精度。通过更换不同形状中间管,不同段数、形状的胶筒,可作为不同机匣加工时的夹具。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工领域,具体涉及一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具。
技术背景
机匣是航空发动机的重要承力部件,起着连接、承载、支撑及包容发动机的作用。机匣尺寸较大,结构复杂,呈薄壁结构,刚性较弱,在加工过程中容易产生弹刀、颤振、拉刀等问题,导致机匣加工工序较多,工艺路线较长,在加工过程中需要大量的夹具来保证加工质量。在传统的刚性夹具设计中,存在着夹具设计周期长、效率低、劳动量大等缺点,不能适用于现代制造业。
目前使用较多的是柔性夹具,柔性夹具是指在同一夹具系统下能够适应不同形状与尺寸工件的夹具,即与NC机床、加工中心配合使用,具有加工多种工件能力的夹具。柔性夹具不仅能够降低工装制造成本,而且还可以缩短工装装配时间,同时能大幅度提高机匣制造精度。但是目前柔性夹具的柔性化与自动化程度低,导致夹具数量多、适用范围窄、工件装夹困难,严重影响了加工效率和加工质量。
对于高精度机匣零件的精密加工,目前普遍采用控制加工变形量的方法,比如在航空薄壁机匣零件精加工阶段,工件内部填充树脂等辅助材料,当加工完成且机匣充分冷却后再将这些辅助材料去除。该方法在一定程度上可以降低工件的加工变形量,但增加的工序大幅增加了加工制造成本。
专利201610249141.6所述一种回转体机匣夹具系统及其使用方法,通过机械式夹具及吸附式夹具来实现对代加工回转体机匣的夹持,加工过程中只需通过单向阀及对应换向阀的切换来完成回转体机匣的旋转,并通过吸力来平衡刀具的切削力。但其机匣装夹过程复杂,需要较好的控制气流,加工效率较低。
因此需要设计一种能实现机匣高效、低成本加工,减少机匣加工变形,且能适用于多种机匣加工的夹具。
发明内容
本发明的目的是为了实现机匣高效、低成本加工,减少机匣加工变形,且能适用于多种机匣加工,提出的一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具。
本发明所采用的技术方案是:
本发明一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具,此结构主要针对圆柱形薄壁机匣,主要由底座、液压装置、液压锁紧装置、中间管、下胶筒、上胶筒、刚性管、压板组成。所述中间管与所述液压装置通过螺栓固定于底座上,所述液压锁紧装置通过螺栓固定于所述液压装置的导向套上,所述下胶筒、上胶筒分别安装在中间管与待加工的机匣之间,所述机匣的突起部分恰好卡入下胶筒的凹槽中,所述刚性管安装在上胶筒上,所述压板与所述液压装置的液压活塞杆通过螺纹连接。
所述底座呈圆台形,其周围有均匀分布的肋板,所述底座上表面开有用于固定中间管、液压装置的小通孔与液压时作为输油管通道的输油管通孔,所述底座通过螺栓固定在机床上。所述液压装置由导向套、液压缸底、液压缸筒、液压活塞杆组成。所述导向套呈阶梯形管状结构,一端开有外螺纹,用于和所述液压缸筒连接。所述导向套与所述液压缸筒的周面上都开有通孔,用于进油、出油。
所述液压锁紧装置由碟簧、封隔片、盖板、制动刹片、制动后座、制动主体组成。所述制动主体成U形,其侧面开有一通孔,用于进油、出油。所述制动刹片一端呈圆形夹口状,可与制动主体半圆形的一端组合形成一锁紧机构,用于锁紧所述液压活塞杆。所述制动刹片另一端与所述碟簧相接触,所述碟簧一直处于压缩状态。所述制动刹片中间有一圈矩形的凸起部分,与封隔片、制动后座、制动主体、盖板形成一液压封闭空间。
所述中间管下部焊有一圆环形板,所述圆环形板上开有均匀分布的通孔,通过螺栓可使中间管固定在底座上。
所述刚性管安装在上胶筒上,使所述压板的压力传递给上胶筒。所述下胶筒上部圆柱周面上有能与机匣凸起部分契合的凹槽,且所述下胶筒凹槽底部低于机匣突起的下表面,以便胶筒间压力的传递。所述上胶筒、下胶筒内表面贴紧中间管外表面安装,且在未受力时上胶筒、下胶筒外径小于机匣内径5-30mm,以便机匣安装。
所述压板边缘上开有均匀分布的圆弧槽,所述中间管上部有与之对应的圆弧实体,使两者能够相互插接,限定位置。所述压板下的管状部分开有内螺纹,能与所述液压装置中的液压活塞杆上的外螺纹相配合。
本发明还提供了一种上述机匣夹具的改进装置,圆台形机匣夹具。
所述圆台形机匣夹具与上述机匣夹具结构相似,不同在于:胶筒分为圆台形机匣夹具上胶筒、圆台形机匣夹具中胶筒、圆台形机匣夹具下胶筒,圆台形机匣夹具中间管形状与圆台形机匣相似,呈上圆柱、下圆台形。所述圆台形机匣夹具下胶筒呈中空圆台形,其内表面与圆台形机匣夹具中间管贴紧安装,与圆台形机匣内表面有5-30mm的间隙,以便圆台形机匣的安装。所述圆台形机匣夹具上胶筒、圆台形机匣夹具中胶筒分别与上胶筒、下胶筒形状相似。
一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具,可通过更换不同形状中间管,不同段数、形状的胶筒,可作为不同机匣加工时的夹具。
本发明与现有技术相比,其有益效果是:1)本发明一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具,采用挤压橡胶柔性接触方式,能提高支撑刚度与加工效率;2)柔性接触能避免损伤机匣,降低机匣加工变形,提高机匣加工精度;3)模块化设计适应于多种直径机匣,针对机匣内部的突起结构、圆台形机匣结构等,可通过使用不同形状中间管,不同段数、形状的胶筒来实现机匣的装夹,方便快捷;4)液压装置采取了机械锁紧装置,能保证夹具长时间工作,降低维持液压所需成本。
附图说明
图1是本发明一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具的全剖视图
图2是图1中A位置局部放大示意图
图3是本发明一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具的轴测图
图4是本发明一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具中间管的轴测图
图5是本发明一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具液压装置的轴测图
图6是本发明一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具液压锁紧装置的全剖视图
图7是图6中B方向的全剖视图
图8是本发明一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具压板的轴测图
图9是本发明一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具底座的轴测图
图10是本发明一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具的改进装置,圆台形机匣夹具的全剖视图
图11是本发明一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具的改进装置,圆台形机匣夹具中间管的轴测图
图中1压板,2液压活塞杆,3液压锁紧装置,4刚性管,5上胶筒,6下胶筒,7机匣,8中间管,9液压装置,10螺栓,11底座,12圆弧实体,13圆环形板,14导向套,15进出油口,16液压缸筒,17液压缸底座,18制动后座,19通孔,20制动主体,21封隔片,22碟簧,23制动刹片,24圆形夹口状,25矩形凸起,26盖板,27圆弧槽,28输油管通孔,29圆台形机匣夹具中间管,30圆台形机匣夹具上胶筒,31圆台形机匣夹具中胶筒,32圆台形机匣夹具下胶筒,33圆台形机匣。
具体实施方式
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。
如图1、3所示,本发明一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具主要由底座11、液压装置9、液压锁紧装置3、中间管8、下胶筒6、上胶筒5、刚性管4、压板1组成。
如图9所示,所述底座11呈圆台形,其周围有均匀分布的肋板,以增加底座11的强度、刚度。所述底座11上表面开有用于固定中间管8、液压装置9的小通孔与液压时作为输油管通道的输油管通孔28。所述底座11下表面开有均匀分布的通孔,通过螺栓可把底座11固定在机床等其他设备上,便于加工。
如图5所示,所述液压装置9由液压活塞杆2、导向套14、液压缸筒16、液压缸底座17组成。所述导向套14为阶梯形管状结构,一端开有外螺纹,用于和所述液压缸筒16连接。所述导向套14与所述液压缸筒16的周面上都开有通孔,用于进油、出油。所述液压缸筒16与所述液压缸底座17通过螺纹连接。所述液压缸底座17上有通孔,能通过螺栓10将液压装置9固定在底座11上。
如图6、7所示,所述液压锁紧装置3由制动后座18、制动主体20、封隔片21、碟簧22、制动刹片23组成。所述液压锁紧装置3通过螺栓固定在所述导向套14上。所述制动主体20呈U形,其侧面开有一通孔19,用于进油、出油。所述制动刹片23一端呈圆形夹口状24,可与制动主体20半圆形的一端组合形成一锁紧机构,用于锁紧所述液压活塞杆2。所述制动刹片23另一端与碟簧22相接触,所述碟簧22一直处于压缩状态。
如图4、9所示,所述中间管8下部焊有一圆环形板13,所述圆环形板13上开有均匀分布的通孔,通过螺栓10可使中间管8固定在底座11上。所述压板1边缘上开有均匀分布的圆弧槽27,所述中间管8上部有与之对应的圆弧实体12,使两者能够以此相互插接,限定位置。所述压板1下的管状部分开有内螺纹,用于与液压活塞杆2的连接。
如图1、2所示,所述刚性管4安装在上胶筒5上,使所述压板1的压力传递给上胶筒5。所述下胶筒6上部圆柱周面上有能与机匣7凸起部分契合的凹槽,且所述下胶筒6凹槽底部低于机匣7突起的下表面,以便上胶筒5与下胶筒6之间压力的传递。所述上胶筒5、下胶筒6内表面贴紧中间管8外表面安装,且在未受力时上胶筒5、下胶筒6外径略小于机匣7内径,以便机匣7的安装。
如图10-11所示,本发明还提供了一种上述机匣夹具的改进装置,圆台形机匣夹具。胶筒分为圆台形机匣夹具上胶筒30、圆台形机匣夹具中胶筒31、圆台形机匣夹具下胶筒32,圆台形机匣夹具中间管29形状与圆台形机匣33相似,呈上圆柱、下圆台形。所述圆台形机匣夹具下胶筒32呈中空圆台形,其内表面与圆台形机匣夹具中间管29贴紧安装,其外表面与圆台形机匣33内表面有5-30mm的间隙,以便圆台形机匣33的安装。所述圆台形机匣夹具上胶筒30、圆台形机匣夹具中胶筒31分别与上胶筒5、下胶筒6形状及工作原理相似。
工作时,通过螺栓10把底座11固定在机床等其他设备上。中间管8、液压装置9通过螺栓10固定在底座11上。液压锁紧装置3通过螺栓固定在所述导向套14上,液压装置9及液压锁紧装置3的输油管通过输油管通孔28穿出到底座11下部。下胶筒6贴紧中间管8安装,机匣7贴紧下胶筒6安装,但机匣7内表面与下胶筒6外表面之间有5-30mm间隙,上胶筒5放置于机匣7中,刚性管4安装于上胶筒5上。压板1通过螺纹连接在液压装置9上的液压活塞杆2上。控制液压锁紧装置3,加压使所述制动刹片23克服所述碟簧22的弹力脱离液压活塞杆2,使液压活塞杆2能轴向自由运动。控制进油、出油,使液压装置9工作,使压板1向下挤压刚性管4,刚性管4挤压上胶筒5,上胶筒5挤压下胶筒6,胶筒轴向受压后,径向膨胀挤压机匣7,实现对机匣7的装夹。控制液压锁紧装置3,卸掉液压锁紧装置3内压力,使所述制动刹片23因受到所述碟簧22的弹力而挤压液压活塞杆2,通过制动刹片23与液压活塞杆2之间的摩擦,实现对液压装置9的机械锁紧。卸掉液压装置9的压力,最终实现夹具对机匣7的长时间装夹。
液压装置9的解锁与上述原理相似,对液压装置9进行加压,直至卸压前的压力。对液压锁紧装置3加压,使所述制动刹片23克服所述碟簧22的弹力脱离液压活塞杆2,慢慢卸掉液压装置9中的压力,使上胶筒5、下胶筒6回弹,上胶筒5、下胶筒6收缩,使机匣7松脱,最后再卸掉液压锁紧装置3中的压力,完成机匣7的卸下。
通过更换不同形状中间管8,不同段数、形状的胶筒,可作为不同机匣7加工时的夹具。
Claims (10)
1.一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具,主要由底座(11)、液压装置(9)、液压锁紧装置(3)、中间管(8)、下胶筒(6)、上胶筒(5)、刚性管(4)、压板(1)组成,其特征在于:所述中间管(8)与所述液压装置(9)通过螺栓(10)固定于底座(11)上,所述液压锁紧装置(3)通过螺栓固定于液压装置(9)的导向套(14)上,所述下胶筒(6)、上胶筒(5)分别安装在中间管(8)与待加工的机匣(7)之间,所述机匣(7)的突起部分恰好卡入下胶筒(6)的凹槽中,所述刚性管(4)安装在上胶筒(5)上,所述压板(1)与所述液压装置(9)的液压活塞杆(2)通过螺纹连接。
2.根据权利要求1所述的一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具,其特征在于:所述压板(1)边缘上开有均匀分布的圆弧槽(27),所述中间管(8)上部有与之对应的圆弧实体(12),两者能够相互插接,限定位置,所述压板(1)下的管状部分开有内螺纹。
3.根据权利要求1所述的一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具,其特征在于:所述中间管(8)下部焊有一圆环形板(13),所述圆环形板(13)上开有均匀分布的通孔,通过螺栓(10),可使中间管(8)固定于底座(11)上。
4.根据权利要求1所述的一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具,其特征在于:所述下胶筒(6)上部圆柱周面上有能与机匣(7)凸起部分契合的凹槽,且所述下胶筒(6)凹槽底部低于机匣(7)突起的下表面;所述上胶筒(5)、下胶筒(6)在未受力时其外径小于机匣(7)内径5-30mm。
5.根据权利要求1所述的一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具,其特征在于:所述液压装置(9)由液压活塞杆(2)、导向套(14)、液压缸筒(16)、液压缸底座(17)组成。
6.根据权利要求5所述的一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具,其特征在于:所述导向套(14)呈阶梯形管状结构,一端开有外螺纹,用于与所述液压缸筒(16)连接,所述导向套(14)与所述液压缸筒(16)的周面上都开有通孔,用于进油、出油;所述液压活塞杆(2)上开有外螺纹,用于与所述压板(1)连接。
7.根据权利要求1所述的一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具,其特征在于:所述液压锁紧装置(3)由碟簧(22)、封隔片(21)、盖板(26)、制动刹片(23)、制动后座(18)、制动主体(20)组成,所述制动主体(20)呈U形,其侧面开有一通孔(19);所述制动刹片(23)一端呈圆形夹口状(24),可与制动主体(20)半圆形的一端组合形成一锁紧机构;所述制动刹片(23)另一端与碟簧(22)接触,所述制动刹片(23)中间有一圈矩形凸起(25)部分,与封隔片(21)、制动后座(18)、制动主体(20)、盖板(26)形成一液压封闭空间。
8.根据权利要求1所述的一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具,其特征在于:所述底座(11)呈圆台形,其周围有均匀分布的肋板,所述底座(11)上表面开有用于固定中间管(8)、液压装置(9)的小通孔与液压时作为输油管通道的输油管通孔(28)。
9.根据权利要求1所述的一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具,其特征在于:该夹具拥有模块化设计,通过更换不同形状中间管8,不同段数、形状的胶筒,可作为不同机匣7加工时的夹具。
10.根据权利要求9所述的一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具,其特征在于:圆台形机匣夹具为所述一种航空发动机薄壁机匣模块化变直径柔性夹具的改进,圆台形机匣夹具中间管(29)与圆台形机匣(33)形状相似,呈上圆柱、下圆台形;圆台形机匣夹具上胶筒(30)、圆台形机匣夹具中胶筒(31)、圆台形机匣夹具下胶筒(32)与圆台形机匣夹具中间管(29)配套。
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