CN112571217A - 一种涡轮叶片磨削装夹工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡轮叶片磨削装夹工装，属于燃气轮机叶片配套加工用具领域，其技术方案要点是包括压板和底座，压板和底座可拆卸连接，所述底座上固定有定位球，所述底座上固定有适配叶背外形的叶背顶部定位块和叶背根部定位块，所述压板上固定有适配叶盆外形的叶盆顶部定位块和叶盆根部定位块，本发明的优点在于降低对叶片定位轮廓度要求，有效改善薄壁叶片因受到夹紧力而产生的局部变形。

Description

一种涡轮叶片磨削装夹工装

技术领域

本发明涉及燃气轮机叶片配套加工用具领域，特别涉及一种涡轮叶片磨削装夹工装。

背景技术

燃气轮机(Gas Turbine)是以连续流动的气体为工质带动叶轮高速旋转，将燃料的能量转变为有用功的内燃式动力机械，是一种旋转叶轮式热力发动机。航改型燃气轮机作为燃气轮机领域中的新宠，广泛得到社会和国家的重视。涡轮叶片作为典型的航改型燃气轮机热部件，涡轮叶片对榫齿的加工要求十分苛刻。

在现有的叶片榫齿磨削加工中，常用两种装夹叶片的方式，一种是利用方箱和低熔点的锡铋合金浇铸冷却后固定叶片，一种是用六点定位的方式固定叶片。

利用方箱和浇注锡铋的方式固定叶片，是将叶片与方箱连接为一个整体，方箱内为叶片的随型面，将叶片放入方箱后，浇注低熔点的锡铋合金，等待锡铋合金冷却凝固后，叶片将固定在方箱内，与方箱连为一体。加工完成后，再使锡铋合金熔化，取出叶片成品件。锡铋合金冷却凝固后会有微量收缩，会导致叶片产生一定的位移，影响加工精度；再者，锡铋合金会与叶片本体发生反应，污染叶片表面。

利用六点定位方式装夹叶片，定位点的分布基本为叶盆侧用三个点限制两个旋转自由度和一个平移自由度，用进气边侧两个点限制一个旋转自由度和一个平移自由度，用缘板面上的一个点限制一个平移自由度。在沿着叶片上六个定位点的法线方向上，用对应的硬质合金球定位叶片。最后，利用定位点的硬质合金球夹紧叶身或用其他结构夹紧叶片伸根段来固定叶片。这种装夹方式对叶片轮廓度要求较高，如果定位点处轮廓度偏差较大，叶片的定位误差也就越大。针对某些没有伸根段且叶身存在空腔的薄壁叶片，利用定位的硬质合金球固定叶片，会使叶片在定位点处发生变形，影响涡轮叶片的加工质量。

发明内容

本发明的目的是提供一种涡轮叶片磨削装夹工装，其优点在于降低对叶片定位轮廓度要求，有效改善薄壁叶片因受到夹紧力而产生的局部变形。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种涡轮叶片磨削装夹工装，包括压板和底座，压板和底座可拆卸连接，所述底座上固定有定位球，所述底座上固定有适配叶背外形的叶背顶部定位块和叶背根部定位块，所述压板上固定有适配叶盆外形的叶盆顶部定位块和叶盆根部定位块。

进一步的，所述压板上开有一对第二盲孔，所述底座上开有一对第一盲孔，所述第二盲孔与第一盲孔对应设置。

进一步的，所述压板和底座设置有弹簧，所述弹簧的一端设置在第二盲孔中，弹簧的另一端设置在在第一盲孔中。

进一步的，所述压板上开有左沉头孔和右沉头孔，所述底座上设置螺纹孔，所述螺纹孔与左沉头孔和右沉头孔一一对应，沉头孔与螺纹孔通过螺栓固定连接。

进一步的，所述左沉头孔和右沉头孔的数量各为两个，共计四个沉头孔，呈均匀阵列布置。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

1.装夹工装带有多个带状随形面，将传统点接触转变为面接触，降低了对叶片在定位点处的轮廓度要求；

2、将传统点接触转变为面接触，同时增加装夹工装与叶片的接触面积，薄壁叶片单位面积上压力变小，有效改善了薄壁叶片因受到夹紧力而产生的局部变形。

附图说明

图1是涡轮叶片磨削装夹工装的侧视示意图；

图2是涡轮叶片磨削装夹工装的俯视示意图；

图3是底座的俯视示意图；

图4是压板的侧视示意图；

图5是压板的仰视示意图；

图6是叶片加工榫齿的示意图。

图中，1、压板；2、底座；3、螺栓；4、弹簧；5、定位球；6、叶背根部定位块；7、叶背顶部定位块；8、螺纹孔；9、第一盲孔；10、左沉头孔；11、右沉头孔；12、叶盆顶部定位块；13、叶盆根部定位块；14、第二盲孔；15、砂轮。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例：一种涡轮叶片磨削装夹工装，结合图1和图2所示，包括压板1和底座2，压板1和底座2可拆卸连接，在进行叶片加工的时候，通过压板1从上方压紧叶身，底座2从下方支撑叶身，此时叶片的榫齿暴露在夹具外侧。参考图6所示，通过砂轮对榫齿上的凹槽进行磨削加工。

如图5所示，压板1上固定有适配叶盆外形的叶盆顶部定位块12和叶盆根部定位块13，叶盆顶部定位块12和叶盆根部定位块13朝外的一面呈弧形设置。在工装夹紧叶片的时候，叶盆顶部定位块12和叶盆根部面接触；叶盆根部定位块13与叶盆根部面接触，两者将传统的点接触改变为面接触，使叶盆受到全方位的约束，不会轻易移动，并且单位面积压强小，避免划伤叶片表面。

如图5所示，压板1上开有一对第二盲孔14。两个第二盲孔14位于压板1宽度的中心线上。

结合图4和图5所示，压板1上开左沉头孔10和右沉头孔11，左沉头孔10和右沉头孔11各两个，左侧的第二盲孔14位于两个左沉头孔10的中间位置；右侧的第二盲孔14位于两个右沉头孔11的中间位置。

如图3所示，底座2上固定有适配叶背外形的叶背顶部定位块7和叶背根部定位块6。叶背顶部定位块7和叶背根部定位块6朝外的一面同样呈弧形设置。在夹具工作的时候，叶背顶部定位块7和叶背根部定位块6配合作用支撑叶背，两者与叶背也是面接触，对叶片进行全方位的约束。

结合图3和图5所示，底座2上开有一对第一盲孔9，两个第一盲孔9位于底座2的左右两侧，第二盲孔14与第一盲孔9对应设置。

结合图1和图3所示，压板1和底座2设置有弹簧4，弹簧4的一端设置在第二盲孔14中，弹簧4的另一端设置在在第一盲孔9中。当夹具固定叶片的时候，弹簧4处于压缩状态；当磨削工作完成之后，压板1会被弹簧4轻轻顶起，慢慢抽出叶片，防止叶片表面蹭伤。

结合图3和图5所示，底座2上开有与压板1的左沉头孔10和右沉头孔11对应的螺纹孔8，螺纹孔8共计四个。四个螺纹孔8的分布方式与左沉头孔10和右沉头孔11的分布方式相同。螺纹孔8与沉头孔之间通过螺栓3连接(参考图1)。

结合图2和图3所示，底座2的侧边上固定设置有定位球5。在装夹叶片的时候，定位球5与叶片气流道面相抵，控制叶片沿叶身积叠轴方向移动。

具体实施过程：在装配叶片时，先将叶片贴着叶背根部定位块6和叶背顶部定位块7放入夹具，将叶片气流道面顶在定位球5上。之后压下压板1，在左沉头孔10和右沉头孔11中依次放入四个螺栓3，慢慢拧紧使螺栓3插入到螺纹孔8中。在拧紧的过程中利用塞规检查叶片与叶背根部定位块6、叶背顶部定位块7，叶盆根部定位块13和叶盆顶部定位块12的间隙，控制间隙在0.05mm以内，装夹时利用扭力扳手夹紧，控制四个角受力均匀。参考图6所示，用于磨削榫齿的砂轮15与榫齿的形状一致，磨削叶片时，砂轮沿榫齿长度方向做直线运动。粗加工榫齿时，砂轮线速度为24～27m/s,进给量为200mm/min，进刀量分别为0.5mm，0.2mm和0.1mm，留余量0.05mm。精加工榫齿时，砂轮线速度为24～27m/s,进给量为,250mm/min，进刀量为0.03mm。榫齿磨削完成后，先按住压板1，接着依次松开螺栓3，然后缓缓松手，压板1会被弹簧4轻轻顶起，慢慢抽出叶片，防止叶片表面蹭伤。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (5)

1.一种涡轮叶片磨削装夹工装，其特征在于：包括压板(1)和底座(2)，压板(1)和底座(2)可拆卸连接，所述底座(2)上固定有定位球(5)，所述底座(2)上固定有适配叶背外形的叶背顶部定位块(7)和叶背根部定位块(6)，所述压板(1)上固定有适配叶盆外形的叶盆顶部定位块(12)和叶盆根部定位块(13)。

2.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片磨削装夹工装，其特征在于：所述压板(1)上开有一对第二盲孔(14)，所述底座(2)上开有一对第一盲孔(9)，所述第二盲孔(14)与第一盲孔(9)对应设置。

3.根据权利要求2所述的一种涡轮叶片磨削装夹工装，其特征在于：所述压板(1)和底座(2)设置有弹簧(4)，所述弹簧(4)的一端设置在第二盲孔(14)中，弹簧(4)的另一端设置在在第一盲孔(9)中。

4.根据权利要求1所述的一种涡轮叶片磨削装夹工装，其特征在于：所述压板(1)上开有左沉头孔(10)和右沉头孔(11)，所述底座(2)上设置螺纹孔(8)，所述螺纹孔(8)与左沉头孔(10)和右沉头孔(11)一一对应，沉头孔与螺纹孔(8)通过螺栓(3)固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种涡轮叶片磨削装夹工装，其特征在于：所述左沉头孔(10)和右沉头孔(11)的数量各为两个，共计四个沉头孔，呈均匀阵列布置。

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