CN112676661A

CN112676661A - 一种高压涡轮导向叶片电加工气膜孔用工艺装置

Info

Publication number: CN112676661A
Application number: CN202011334029.5A
Authority: CN
Inventors: 罗敏; 李宁; 李硕; 庄涛; 赵海翔
Original assignee: AECC Shenyang Liming Aero Engine Co Ltd
Current assignee: AECC Shenyang Liming Aero Engine Co Ltd
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2021-04-20
Anticipated expiration: 2040-11-25
Also published as: CN112676661B

Abstract

本发明公开一种高压涡轮导向叶片电加工气膜孔用工艺装置，包括上缘板定位压紧机构、下缘板定位压紧机构、上缘板X向定位机构、下缘板X向压紧机构、叶身点定位机构和叶身压紧机构和基础件；通过应用该工艺装置实现了高导叶片气膜孔加工中的精准定位与快速稳定装夹，本发明的技术方案解决了多排气膜孔定位装夹中的干涉问题，提高了气膜孔的加工精度。

Description

一种高压涡轮导向叶片电加工气膜孔用工艺装置

技术领域

本发明涉及空心零部件技术领域，特别涉及一种高压涡轮导向叶片电加工气膜孔用工艺装置。

背景技术

高压涡轮导向叶片是航空发动机的核心部件之一，工作环境恶劣，长期承受着燃烧后的高温高压燃气冲击，气膜冷却技术是具有代表性的重要结构改进之一，在叶片前缘、叶身型面等部位设计了大量的气膜孔，孔径一般在0.5-0.8mm，空间角度复杂，根据气流的方向，沿叶身方向呈线性排列，每排气膜孔的轴线与表面夹角很小，形成斜孔，并且每排孔的夹角不同，位置精度要求高，历来是高压涡轮导向叶片的加工难点。

一般航空发动机的高压涡轮导向叶片材料为高温合金，属于双联整铸空心定向叶片，具有大弦宽、复杂内腔，多尾缝结构，叶身与上、下缘板分布大量的冷却气膜孔，设计多排干涉气膜孔，目前采用电加工气膜孔，加工中存在以下技术难点：1)由于高压涡轮道姓叶片结构复杂(见图1、图2)，加工中没有规则的定位压紧平面，需解决也怕定位压紧基准的选择以及定位压紧机构的设计问题。2)气膜孔分布在多个叶身截面上，相互干涉，并对叶身3D曲线上的基准点有较高的位置精度要求，徐解决叶身基准点的定位机构设计以及避免装夹及加工中的干涉问题。3)由于叶片为双联叶片，需解决各定位压紧机构的装卸问题。

发明内容

为解决上述技术问题，提出了一种高压涡轮导向叶片电加工气膜孔用工艺装置具体技术方案如下：

一种高压涡轮导向叶片电加工气膜孔用工艺装置，包括上缘板定位压紧机构、下缘板定位压紧机构、上缘板X向定位机构、下缘板X向压紧机构、叶身点定位机构和叶身压紧机构和基础件；

所述上缘板定位压紧机构由上缘板右自对中浮动压紧机构和上缘板左自对中浮动压紧机构组成；

所述下缘板定位压紧机构由下缘板左自对中浮动压紧机构和下缘板右自对中浮动压紧机构组成；

所述叶身点定位机构用于对叶背面进行压紧，由支座a、叶身定位板、叶身定位销、支座b、支板、导向稍a、支座g、导向销b组成；

所述支座a通过两个螺钉和两个圆柱销固定在基础座上；

所述支座b通过螺钉安装在基础座的安装孔内，且安装孔为U型槽，支座b可在槽中前后移动，用于调节叶身定位点的位置并方便叶片装卸；

所述支座g通过两个螺钉和两个圆柱销固定在基础座上；

所述支座b和支座g之间安装导向销b，用于控制支座b的移动方向；

所述支板安装在支座b上，定位板安装在支板和支座a之间；

所述支板通过导向销a安装在支座a上，导向销a与支座a过盈配合，与支板间隙配合，用于方便支板卸下；

所述上缘板X向定位机构由支座d、B1定位销、螺钉b组成；

所述B1定位销为圆柱销，与支座d孔轴过盈配合；

所述叶身压紧机构用于对叶盆面进行压紧，由支座c、压头、螺钉a组成；

所述支座c通过螺钉a安装在基础座上，其安装板上加工有开口U形槽，松开螺钉a后支座c可实现快速装卸；

所述下缘板X向压紧机构由支座e、压紧钉、螺母组成；

所述基础件由工艺球和基础座组成，工艺球安装在基础座的安装孔内，两者过盈配合，是所有元件的测量基准，基础座将作为所有元件的安装平面，通过螺钉和圆柱销将其他组件装配固紧在基础座上。

所述的一种高压涡轮导向叶片电加工气膜孔用工艺装置，其优选方案为所述上缘板右自对中浮动压紧机构、上缘板左自对中浮动压紧机构、下缘板右自对中浮动压紧机构、下缘板左自对中浮动压紧机构的结构均相同，由支座、支承座、压板、夹头、螺钉c、螺钉d、挡板、夹套a、夹套b、螺钉e组成；

所述支承座用两个螺钉和两个圆柱销固定在基础座上，支承座与支座孔轴间隙配合，利用切向夹套a、夹套b夹紧，夹套a、夹套b安装在支座的孔中，通过螺钉e调整夹紧套的夹紧和松开；

所述支承座、压板上装配夹头，采用球面配合，装配后收口，球面配合具有自适应性，可实现自动微调压紧状态；利用螺钉c调节支撑座、压板的压紧和松开。

所述的一种高压涡轮导向叶片电加工气膜孔用工艺装置，其优选方案为所述叶身定位销设有五个，均为圆柱球头定位销，分别定位叶片Ⅲ截面的D3、F3点，Ⅵ截面的Jb2点，Ⅶ截面的D4、F4点。

所述的一种高压涡轮导向叶片电加工气膜孔用工艺装置，其优选方案为所述压头采用柔性材料，以防压伤叶身。

所述的一种高压涡轮导向叶片电加工气膜孔用工艺装置，其优选方案为设有两组可快速拆卸叶身点定位机构及上缘板X向定位机构、下缘板X向压紧机构。

一种高压涡轮导向叶片电加工气膜孔用工艺装置的工作原理：高压涡轮导向叶片安装前，叶身点定位机构6、叶身压紧机构7先不装配在基础座上，将排气边上、下缘板的基准A、N、K、H处采用上缘板右自对中浮动压紧机构1、上缘板左自对中浮动压紧机构2、下缘板右自对中浮动压紧机构4、上缘板左自对中浮动压紧机构3实现，高压涡轮导向叶片X向定位压紧；装配叶身点定位机构6、叶身压紧机构7到基础座上，调整叶片和相应定位压紧机构，基准B1处采用固定定位销21定位；B2处采用螺钉b22顶紧B2基准面，调节螺钉c；

叶身的Ⅲ、Ⅵ、，Ⅶ截面的定位点位于B叶片与P叶片之间，通过叶身压紧机构拆卸，采用球销定位，球销安装在支撑板上，整个机构可以茶歇；叶片X向的押金用螺钉压紧下缘板端面，叶片叶身的押金，采用双螺钉柔性压紧在P叶片叶身的Ⅲ、Ⅵ、，Ⅶ截面的对应处，至此叶片完全定位压紧，调节机床电极进行气膜孔加工。

本发明的有益效果：本发明的技术方案解决了高涡导向叶片电加工气膜孔的难题，目前已经用在航空发动机双联高压涡轮导向叶片气膜孔的电加工中，通过合理制定高压涡轮导向叶片电加工气膜孔的定位基准，采用自对中浮动压紧机构、可快速拆卸叶身压紧机构，解决了多排气膜孔定位装夹中的干涉问题，提高了气膜孔的加工精度。零件100％合格交付，同类零件也可借鉴，具有良好的应用前景。

附图说明

图1为叶片结构图；

图2为叶片气膜孔叶身截面位置示意图；

图3为高压涡轮导向叶片电技工气膜孔专用工艺装置主视图；

图4为高压涡轮导向叶片电技工气膜孔专用工艺装置A-A剖视图；

图5为自对中浮动压紧机构结构图；

图6为高压涡轮导向叶片上缘板X向定位机构结构图；

图7为高压涡轮导向叶片下缘板压紧机构结构图；

图8装有叶片的高压涡轮导向叶片电加工气膜孔专用工艺装置结构图。

图中，1-上缘板右自对中浮动压紧机构、2-上缘板左自对中浮动压紧机构、3-下缘板左自对中浮动压紧机构、4-下缘板右自对中浮动压紧机构、5-上缘板X向定位机构、6-叶身点定位机构、7-叶身压紧机构、8-下缘板X向压紧机构、9-工艺球、10-基础座、11-高压涡轮导向叶片、12-支座a、13-叶身定位板、14-叶身定位销、15-支座b、1-6支板、17-支座c、18-压头、19-螺钉a、20-支座d、21-B1定位销、22-螺钉b、23-支座e、24-压紧钉、25-螺母、26-支座f、27-支承座、28-压板、29-、夹头、30-螺钉c、31-螺钉d、32-挡板、33-夹套a、34-夹套b、35-螺钉e、36-导向销、37-支座g、38-导向销b。

具体实施方式

一种高压涡轮叶片结构见图1、图2，为双联整铸空心叶片，分为B、P两组叶片，结构复杂，分为11个截面，叶身截面遍布气膜孔，本发明是针对P叶片的气膜孔电加工开展设计，根据叶片的结构特点和加工要求，确定叶片的定位基准：以排气边上、下缘板的几面A、N作为X向定位基准，压紧相应上表面K、H，以叶片上缘板端面的B1、B2小圆柱面作为Z向定位基准，压紧下缘板端面，为保障气膜孔对叶身定位点的位置精度要求，也叶身Ⅲ截面的D3、F3点，Ⅶ截面的D4、F4点为叶身的定位点，压紧叶盆相应点。

本发明根据上述高压涡轮叶片结构的特点，如图3-8所示，设计了一种高压涡轮导向叶片电加工气膜孔用工艺装置，包括上缘板定位压紧机构、下缘板定位压紧机构、上缘板X向定位机构5、下缘板X向压紧机构8、叶身点定位机构6和叶身压紧机构7和基础件；

所述上缘板定位压紧机构由上缘板右自对中浮动压紧机构1和上缘板左自对中浮动压紧机构2组成；

所述下缘板定位压紧机构由下缘板左自对中浮动压紧机构3和下缘板右自对中浮动压紧机构4组成；

所述叶身点定位机构6用于叶背面的压紧，由支座a12、叶身定位板13、叶身定位销14、支座b15、支板16、导向稍a36、支座g37、导向销b38组成；

所述支座a12通过两个螺钉和两个圆柱销固定在基础座10上；

所述支座b15通过螺钉安装在基础座10的安装孔内，且安装孔为U型槽，支座b15可在槽中前后移动，用于调节叶身定位点的位置并方便叶片装卸；

所述支座g37通过两个螺钉和两个圆柱销固定在基础座10上；

所述支座b15和支座g37之间安装导向销b38，用于控制支座b15的移动方向；

所述支板16安装在支座b15上，定位板13安装在支板16和支座a12之间；

所述支板16通过导向销a安装在支座a12上，导向销a36与支座a12过盈配合，与支板16间隙配合，用于方便支板卸下；

所述上缘板X向定位机构5由支座d20、B1定位销21、螺钉b22组成；

所述B1定位销21为圆柱销，与支座d20孔轴过盈配合；

所述叶身压紧机构7用于叶盆面的压紧，由支座c17、压头18、螺钉a19组成；

所述支座c17通过螺钉a19安装在基础座10上，其安装板上加工有开口U形槽，松开螺钉a19后支座c17可实现快速装卸；

所述下缘板X向压紧机构8由支座e23、压紧钉24、螺母组成；

所述基础件由工艺球9和基础座10组成，工艺球9安装在基础座10的安装孔内，两者过盈配合，是所有元件的测量基准，基础座10将作为所有元件的安装平面，通过螺钉19和圆柱销将其他组件装配固紧在基础座10上。

所述上缘板右自对中浮动压紧机构1、上缘板左自对中浮动压紧机构2、下缘板右自对中浮动压紧机构4、下缘板左自对中浮动压紧机构3的结构均相同，由支座26、支承座27、压板28、夹头29、螺钉c30、螺钉d31、挡板32、夹套a33、夹套b34、螺钉e35组成；

所述支承座27用两个螺钉和两个圆柱销固定在基础座10上，支承座27与支座26孔轴间隙配合，利用切向夹套a33、夹套b34夹紧，夹套a33、夹套b34安装在支座26的孔中，通过螺钉e35调整夹紧套的夹紧和松开；

所述支承座27、压板28上装配夹头29，采用球面配合，装配后收口，球面配合具有自适应性，可实现自动微调压紧状态；利用螺钉c调节支撑座27、压板28的压紧和松开。

所述叶身定位销14设有五个，均为圆柱球头定位销，分别定位叶片Ⅲ截面的D3、F3点，Ⅵ截面的Jb2点，Ⅶ截面的D4、F4点。

所述压头采用柔性材料，以防压伤叶身。

设有两组可快速拆卸叶身点定位机构6及上缘板X向定位机构5、下缘板X向压紧机构8。

Claims

1.一种高压涡轮导向叶片电加工气膜孔用工艺装置，其特征在于，包括上缘板定位压紧机构、下缘板定位压紧机构、上缘板X向定位机构、下缘板X向压紧机构、叶身点定位机构和叶身压紧机构和基础件；

所述叶身点定位机构用于叶背面的压紧，由支座a、叶身定位板、叶身定位销、支座b、支板、导向稍a、支座g、导向销b组成；

所述支座a通过两个螺钉和两个圆柱销固定在基础座上；

所述支座g通过两个螺钉和两个圆柱销固定在基础座上；

所述支板安装在支座b上，定位板安装在支板和支座a之间；

所述上缘板X向定位机构由支座d、B1定位销、螺钉b组成；

所述B1定位销为圆柱销，与支座d孔轴过盈配合；

所述叶身压紧机构用于对叶盆面的压紧，由支座c、压头、螺钉a组成；

所述下缘板X向压紧机构由支座e、压紧钉、螺母组成；

2.根据权利要求1所述的一种高压涡轮导向叶片电加工气膜孔用工艺装置，其特征在于，所述上缘板右自对中浮动压紧机构、上缘板左自对中浮动压紧机构、下缘板右自对中浮动压紧机构、下缘板左自对中浮动压紧机构的结构均相同，由支座、支承座、压板、夹头、螺钉c、螺钉d、挡板、夹套a、夹套b、螺钉e组成；

3.根据权利要求1所述的一种高压涡轮导向叶片电加工气膜孔用工艺装置，其特征在于，所述叶身定位销设有五个，均为圆柱球头定位销，分别定位叶片Ⅲ截面的D3、F3点，Ⅵ截面的Jb2点，Ⅶ截面的D4、F4点。

4.根据权利要求1所述的一种高压涡轮导向叶片电加工气膜孔用工艺装置，其特征在于，所述压头采用柔性材料，以防压伤叶身。

5.根据权利要求1所述的一种高压涡轮导向叶片电加工气膜孔用工艺装置，其特征在于，设有两组可快速拆卸叶身点定位机构及上缘板X向定位机构、下缘板X向压紧机构。