CN112846850A - 发动机涡轮叶片的装夹夹具 - Google Patents

发动机涡轮叶片的装夹夹具 Download PDF

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杨小君
朱建海
邵雅男
张驰
李柳宏
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Abstract

本发明公开了一种发动机涡轮叶片的装夹夹具，涡轮叶片包括侧沿板和与侧沿板内侧面连接的叶身，装夹夹具包括定位模、调节块和操作件，定位模包括形成于上表面并与侧沿板外侧面的特征点对应以承载侧沿板外侧面的下定位面和与侧沿板的侧面对应并抵接侧沿板侧面的至少一个侧向定位面，调节块相对于侧向定位面安装于下定位面的另一侧，操作件带动调节块相对于侧向定位面移动以夹紧、释放侧沿板。与现有技术相比，本发明装夹夹具的下定位面为与叶片的侧沿板外侧面匹配的定位面(仿形面)，且侧面至少从两相对方向定位涡轮叶片，定位稳定，且易于安装，可用于异形叶片的定位安装，尤其是外侧面为异形面的航空发动机涡轮叶片。

Description

发动机涡轮叶片的装夹夹具
技术领域
本发明涉及一种装夹夹具，尤其涉及一种发动机涡轮叶片的装夹夹具。
背景技术
涡轮发动机燃烧室的导叶、动叶等异形零件，在激光加工时都需要对异形曲面的零件进行装夹定位。目前多数的装夹方式是采用零件卧着用压块压住，某些小平面定位加工。这种方式装夹的零件需操作者有一定的经验摆好产品的位置，且在实际的生产过程中经常出现夹持位置一致性低，叶片激光打孔的位置会因夹持位置的变化而变化。随着无人智能化生产的要求，需夹具能实现精准夹持产品，而且能自动夹紧及松开，方便机器人取放产品。
参考中国专利CN201711298958.3，公开了一种固定航空发动机涡轮叶片的夹具，通过转动连接的铰接的第一定位块、第三定位块以及连接于第三定位块一侧的第二定位块来固定涡轮叶片的叶片楔头，一拧紧螺钉穿过第一定位块和第三定位块以调节第一定位块和第三定位块之间的相对距离来压紧叶片楔头，然而，这种夹具只能用于固定对称设置，且叶片楔头呈条状的叶片，局限性大。再者，由于叶片楔头的底部没有得到有效定位，仅靠三侧的定位块从很小的面积来相对定位，叶片很容易偏移或者错位，使得加工时，打孔的位置会因夹持位置的变化而变化。而且这种夹具中，叶片在被第一定位块和第三定位块定位前必须经验丰富的操作者固定住叶片，组装不便，不易定位。
故，急需一种可解决上述问题的涡轮叶片的定位夹具。
发明内容
本发明的目的是提供一种发动机涡轮叶片的装夹夹具，其上表面具有与叶片的侧沿板外侧面匹配的定位面，且侧面至少从两相对方向定位涡轮叶片，可用于异性叶片的定位，定位稳定，且易于安装。
为了实现上述目的，本发明公开了一种发动机涡轮叶片的装夹夹具，所述涡轮叶片包括侧沿板和与侧沿板内侧面连接的叶身，所述装夹夹具包括定位模、调节块和操作件，所述定位模包括形成定位模上表面并与所述侧沿板外侧面的特征点对应以承载所述侧沿板外侧面的下定位面和与所述侧沿板的侧面对应并抵接所述侧沿板侧面的至少一个侧向定位面，所述调节块相对于所述侧向定位面安装于所述下定位面的另一侧，所述操作件带动所述调节块相对于所述侧向定位面移动以夹紧、释放所述侧沿板。
与现有技术相比，本发明通过下定位面、侧向定位面和与侧向定位面相对的调节块从至少水平方向和竖直方向中至少三个方向定位涡轮叶片，而且下定位面的形状为与侧沿板外侧面特征点对应的仿形面，定位时可先将叶片的侧沿板外侧面朝下放置于下定位面上，然后操作操作件带动调节块从水平方向的向相对侧夹紧侧沿板，下定位面不但对侧沿板提供稳定的支撑，确定了侧沿板的竖直位置，还对侧沿板在水平方向上的安装位置进行了初步的导向定位，而侧向定位面则对侧沿板在水平上的位置进行了进一步的导向定位，而下定位面和两相对侧的夹紧配合也有效防止叶片在加工过程中便宜倾斜，不但定位准确、稳定，使得涡轮叶片的坐标原点与装夹夹具的定位原点重合，确保涡轮叶片每次装夹时，坐标位置一致，而且可用于异性叶片的定位，尤其是外侧面为异形面的叶片。再一方面，本发明使用一操作件带动调节块相对侧向定位面移动以固定叶片，操作简单，易于安装。
较佳地，所述侧向定位面与所述侧沿板的定位面对应。由于侧沿板的定位面为叶片组装时的定位基准面，使用侧沿板的定位面进行定位也确保了叶片组装后，加工位置的一致性，定位准确性高，定位稳定。
较佳地，所述侧向定位面包括与所述侧沿板的主定位面相对应并抵接所述主定位面的侧向定位面和与所述侧沿板的次定位面相对应并抵接所述次定位面的侧向定位面。主定位面是发动机涡轮叶片组装时的主定位面，次定位面是发动机涡轮叶片组装时的次定位面。本方案分别以主定位面和次定位面作为基准设置侧向定位面，提高定位准确性。
较佳地，所述侧向定位面包括呈一定夹角的至少两所述侧向定位面。该方案使得本发明在水平方向至少从X轴、Y轴两个方向对叶片进行定位，确保了水平方向上的精准位置。
具体地，所述侧向定位面中任意两所述侧向定位面之间的夹角大于等于90度，便于组装。
较佳地，所述定位模包括定位座和安装于所述定位座侧面的定位板，所述下定位面形成于所述定位座的上表面，所述侧向定位面形成于所述定位板的侧面。
更佳地，所述发动机涡轮叶片的装夹夹具还包括底板，所述定位座可拆卸地安装于所述底板上，所述定位板可拆卸地安装于所述定位板上。该方案使得加工时可依据涡轮叶片的不同制作不同的定位座和定位板，然后再依据具体加工的涡轮叶片选择对应的定位座和定位板组装至底板上，调节方便，并使得该装夹夹具可以用于多种不同叶片的定位。
较佳地，所述调节块包括形成于所述侧向定位面相对侧的夹紧面和凸伸于所述夹紧面上方并悬空设置的下压块，所述调节块的夹紧面配合所述侧向定位面沿水平方向夹紧所述侧沿板的同时，所述下压块位于所述侧沿板的内侧面以配合所述下定位面沿竖直方向夹紧所述侧沿板。该方案使得本发明在水平方向进行相对方向定位的同时，在竖直方向也进行了两相对方向定位，从而实现从X轴、Y轴和Z轴三个方向进行三维立体定位，可靠性高，进一步提高了定位的准确性和固定的稳定性，使得加工位置准确性高。
具体地，所述下压块的下方具有弧形的渐进边沿以便所述侧沿板导入所述下压块下方。
较佳地，所述操作件带动所述调节块相对于所述侧向定位面滑动。本方案通过滑动方式调节该调节块的位置，操作简单，定位准确性高。
更佳地，所述侧向定位面包括与所述侧沿板的主定位面相对应的第一侧向定位面，所述调节块具有配合所述第一侧向定位面抵触夹紧所述侧沿板的夹紧面，所述夹紧面与所述第一侧向定位面相对，且所述操作件带动调节块沿垂直于所述第一侧向定位面方向滑动，使得夹紧面在滑动过程中与第一侧向定位面在水平方向保持平行，进一步确保每次安装时涡轮叶片的坐标原点相对于装夹夹具的定位原点一致。
具体地，所述调节块沿与所述侧向定位面相对的方向滑动安装于所述定位模上。
具体地，所述调节块包括形成于所述侧向定位面相对侧的夹紧面和凸伸于所述夹紧面上方并悬空设置的下压块，所述调节块配合所述侧向定位面沿水平方向夹紧所述侧沿板的同时，所述下压块移动至所述侧沿板的内侧面以配合所述下定位面沿竖直方向夹紧所述侧沿板。
具体地，所述调节块滑动安装于所述定位模上，所述操作件包括拧紧螺杆和调节滑块，所述调节滑块固定或者一体成型的安装于所述拧紧螺杆上，且转动安装于所述调节块上，所述拧紧螺杆螺纹安装于所述定位模内，所述拧紧螺杆相对于所述定位模转动可带动所述调节滑块相对于所述侧向定位面滑动，以使所述调节块相对于所述侧向定位面往复动作。
附图说明
图1是本发明装夹夹具的一个角度结构示意图。
图2是本发明装夹夹具另一个角度的结构示意图。
图3是本发明装夹夹具的侧视图。
图4是本发明装夹夹具的俯视图。
图5是沿图4中A－A线剖开的剖视图。
图6是本发明装夹夹具的分解示意图。
图7是被定位的涡轮叶片的结构示意图。
图8是涡轮叶片固定在装夹夹具中的固定示意图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
参考图1至图7，本发明公开了一种发动机涡轮叶片的装夹夹具100，参考图8，所述涡轮叶片200包括侧沿板201和与侧沿板201内侧面连接的叶身202。所述装夹夹具100包括定位模10、调节块20和操作件30，所述定位模10包括形成于定位模10上表面并与所述侧沿板201外侧面2011的特征点(即外侧面的有效点)对应以承载所述侧沿板201外侧面2011的下定位面101、与侧沿板201的侧面对应并抵接侧沿板201侧面的至少一个侧向定位面(102、103)。所述调节块20相对于所述侧向定位面(102、103)安装于所述下定位面101的另一侧，所述操作件30带动所述调节块20相对于所述侧向定位面(102、103)移动以夹紧、释放所述侧沿板201。其中，该涡轮叶片200为航空发动机的涡轮叶片。
其中，所述侧向定位面(102、103)与所述侧沿板201的定位面对应。参考图7，侧沿板201的定位面包括主定位面2012和次定位面2013。当然，侧向定位面也可以与侧沿板201的非定位面一侧的侧面对应，并不限于定位面。
参考图7和图8，本实施例中，侧向定位面包括与主定位面2012相对应并用于抵接所述主定位面2012的第一侧向定位面102、与次定位面2013相对应并用于抵接所述次定位面2013的第二侧向定位面103。当然，侧向定位面也可以仅包括与主定位面2012对应的一个侧向定位面102，也可以包括三个及以上的侧向定位面，为了便于安装，任意两侧向定位面之间的夹角均大于等于90度。
参考图4，所述第一侧向定位面102与所述第二侧向定位面103之间的夹角为钝角。本实施例中，第一侧向定位面102与所述第二侧向定位面103之间的夹角为130度。当然，该夹角并不限制在130度或者其他钝角、优角，也可以为直角，以钝角为宜，具体由被定位的侧沿板201的侧面形状决定。当然，侧向定位面也可以为多个并相互平行的定位面，此时多个定位面相对于下定位面101(或调节块20)的距离不同，使得该侧向定位面可适用于特定形状的涡轮叶片。
参考图1至图4，以及图6，装夹夹具100还包括底板40，所述定位模10包括可拆卸地安装于所述底板40上的定位座11和可拆卸地安装于所述定位座11侧面的定位板12、13，所述下定位面101形成于所述定位座11的上表面，所述侧向定位面102、103形成于所述定位板12、13的侧面。本实施例中，所述第一侧向定位面102形成于所述定位板12的侧面，所述第二侧向定位面103形成于所述定位板13的侧面。当然，定位模10也可以采用一体成型结构或者非可拆卸结构，并不限于上述结构。
参考图4和图6，定位座11上开设有与底板40上的安装孔配合的销孔112，用于对定位座11进行对位安装，定位板12上开设有与定位座11配合的销孔113，用于定位板12的对位安装。
具体地，参考图2、图4和图6，定位板12向定位座11方向凸伸有两个或两个以上的抵触凸起121，两抵触凸起121的外侧形成定位侧沿板201的第一侧向定位面102。抵触凸起121使得侧向定位面可为由若干个分散的抵触部分组成的定位面，无需侧向定位面与侧沿板201侧面形状完全一致，便于加工、易于对位。
参考图6和图8，本实施例中，所述涡轮叶片200为异形叶片，所述下定位面101为定位曲面。下定位面101的具体形状随涡轮叶片200的侧沿板201外侧面2011而确定，下定位面101的具体形状与外侧面2011的形状匹配，不代表二者形状完全一致，指的是下定位面101上具有外侧面2011的主要特征点，使得下定位面101可以很好的支撑定位外侧面2011。
较佳者，参考图4和图5，调节块20(调节块20的夹紧面21)与第一侧向定位面102位置相对。当然，调节块20也可以与第二侧向定位面103位置相对，或者与第一侧向定位面102和第二侧向定位面103之间的位置相对，只需调节块20和侧向定位面可相对夹紧涡轮叶片200即可。
参考图3，所述调节块20包括形成于第一侧向定位面102相对侧的夹紧面21和凸伸于所述夹紧面21上方并悬空设置的下压块22，所述调节块20在操作件30的带动下向第一侧向定位面102方向移动，可使得所述调节块20的夹紧面21配合第一侧向定位面102沿水平方向夹紧侧沿板201的同时，所述下压块22移动至所述侧沿板201的内侧面以配合下定位面101沿竖直方向夹紧所述侧沿板201。其中，夹紧面21与第一侧向定位面102在水平方向保持平行，第一侧向定位面102与主安装面2012平行。
参考图5和图6，所述下压块22的末端下方具有弧形的渐进边沿以将所述侧沿板201导入所述下压块22下方。
参考图5和图6，所述调节块20沿与第一侧向定位面102相对的方向滑动安装于所述定位模10上。具体地，调节块20的滑动方向与第一侧向定位面102垂直，即在滑动过程中保证调节块20的夹紧面21与第一侧向定位面102相对角度保持不变。当然，调节块20也可以滑动安装于底板40上，也可以通过其他方式安装于定位模10或底板40上，例如水平转动、竖直翻转等，此时调节块20的夹紧面上设置有对应的渐进导向面，以便于调节块20调节并加紧侧沿板201。
参考图6，所述调节块20包括调节块本体25、与调节块本体25连接的滑动块23和抵触块24，所述夹紧面21形成于所述抵触块24朝向第一侧向定位面102的侧面。所述定位模10上开设有供所述滑动块23滑动的滑动导向槽14，所述操作件40与调节块本体25连接，并带动所述滑动块23沿所述滑动导向槽14滑动以使得所述抵触块24配合第一侧向定位面102抵接固定所述下定位面101上的侧沿板201。其中，抵触块24有多个且以一定间距设于所述调节块本体25上。
参考图2、图5和图6，所述操作件30包括拧紧螺杆31和调节滑块32，所述调节滑块32一体成型或者固定于所述拧紧螺杆31上，并转动安装于所述调节块23上，所述拧紧螺杆31螺纹安装于所述定位模10内，所述拧紧螺杆31转动可带动所述调节滑块32相对于第一侧向定位面102滑动，以带动所述调节块20相对于第一侧向定位面102往复动作。其中，调节块本体25上开设有一安装槽26，调节滑块32安装于该安装槽26内以带动调节块20滑动。其中，定位座11上开设有螺纹孔111，拧紧螺杆31螺纹安装于该螺纹孔111内。当然，在另一优选实施例中，该拧紧螺杆31和调节滑块32也可以为滚珠丝杆传动结构，此时调节滑块32安装于调节块20上，拧紧螺杆31转动安装于定位模10内，调节精准度高。
参考图1，底板40安装于所述夹具托盘41上。较佳者，为了实现无人智能化管理，夹具托盘41上设置有电子标签读写器，装夹夹具100上对应设置有夹具标签，涡轮叶片200上也设置有对应的叶片标签，生产时，该电子标签读写器读取并对应记录装载其上的夹具编号和叶片编号。生产时，相关机器人可通过读取夹具托盘41上的电子标签读写器记录的夹具编号和叶片编号确定当前作业的夹具编号和叶片编号，实现生产无人智能化管理。
参考图1至图8，当本发明用于对涡轮叶片200进行激光打孔时，先将一侧的侧沿板201外侧面2011朝下放置于对应的装夹夹具100的下定位面101上，然后旋转拧紧螺杆31以带动拧紧螺杆31拧紧动作，拧紧螺杆31通过调节滑块32带动调节块20接近第一侧向定位面102直至夹紧侧沿板201，(如图8所示)，第一侧向定位面102抵触侧沿板201的主定位面2012，第二侧向定位面103抵触侧沿板201的次定位面2013，以此完成涡轮叶片200的夹具定位，接着将装夹夹具100安装于夹具托盘41上，夹具托盘41识别对应的夹具编号和叶片编号，相应输送机构将夹具托盘41输送至对应的激光打孔设备中，激光打孔设备在叶身202的对应位置和未夹持的侧沿板201上的对应位置进行激光打孔，加工完成后，将装夹夹具100从夹具托盘41上取下，旋转拧紧螺杆31以带动拧紧螺杆31拧松动作，拧紧螺杆31通过调节滑块32带动调节块20远离第一侧向定位面102移动以松开侧沿板201，然后取下涡轮叶片200。将涡轮叶片200翻转，将未加工一侧的侧沿板201的外侧面2011放置于其对应的装夹夹具中(图中未示)，完成该侧的侧沿板201的固定，并进行叶身202的对应位置和未夹持的侧沿板201上的对应位置进行激光打孔，加工完成后，将涡轮叶片200从对应的装夹夹具中取下。
其中，本实施例中，涡轮叶片200两侧均具有侧沿板201，且侧沿板201形状不同，对应的装夹夹具中定位模10(下定位面的形状不同、侧向定位面的位置布局不同)的具体结构不同。当然，本发明加工的涡轮叶片200结构并不限于图7中的涡轮叶片。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种发动机涡轮叶片的装夹夹具，所述涡轮叶片包括侧沿板和与侧沿板内侧面连接的叶身，其特征在于：所述装夹夹具包括定位模、调节块和操作件，所述定位模包括形成定位模上表面并与所述侧沿板外侧面的特征点对应以承载所述侧沿板外侧面的下定位面和与所述侧沿板的侧面对应并抵接所述侧沿板侧面的至少一个侧向定位面，所述调节块相对于所述侧向定位面安装于所述下定位面的另一侧，所述操作件带动所述调节块相对于所述侧向定位面移动以夹紧、释放所述侧沿板。
2.如权利要求1所述的发动机涡轮叶片的装夹夹具，其特征在于：所述侧向定位面与所述侧沿板的定位面对应。
3.如权利要求2所述的发动机涡轮叶片的装夹夹具，其特征在于：所述侧向定位面包括与所述侧沿板的主定位面相对应并抵接所述主定位面的侧向定位面和与所述侧沿板的次定位面相对应并抵接所述次定位面的侧向定位面。
4.如权利要求1或3所述的发动机涡轮叶片的装夹夹具，其特征在于：所述侧向定位面包括呈一定夹角的至少两所述侧向定位面。
5.如权利要求1所述的发动机涡轮叶片的装夹夹具，其特征在于：所述定位模包括定位座和安装于所述定位座侧面的定位板，所述下定位面形成于所述定位座的上表面，所述侧向定位面形成于所述定位板的侧面。
6.如权利要求1所述的发动机涡轮叶片的装夹夹具，其特征在于：所述调节块包括形成于所述侧向定位面相对侧的夹紧面和凸伸于所述夹紧面上方并悬空设置的下压块，所述调节块的夹紧面配合所述侧向定位面沿水平方向夹紧所述侧沿板的同时，所述下压块移动至所述侧沿板的内侧面以配合所述下定位面沿竖直方向夹紧所述侧沿板。
7.如权利要求6所述的发动机涡轮叶片的装夹夹具，其特征在于：所述下压块的下方具有弧形的渐进边沿以便所述侧沿板导入所述下压块下方。
8.如权利要求1所述的发动机涡轮叶片的装夹夹具，其特征在于：所述操作件带动所述调节块相对于所述侧向定位面滑动。
9.如权利要求8所述的发动机涡轮叶片的装夹夹具，其特征在于：所述侧向定位面包括与所述侧沿板的主定位面相对应的第一侧向定位面，所述调节块具有配合所述第一侧向定位面抵触夹紧所述侧沿板的夹紧面，所述夹紧面与所述第一侧向定位面相对，且所述操作件带动调节块沿垂直于所述第一侧向定位面方向滑动。
10.如权利要求8所述的发动机涡轮叶片的装夹夹具，其特征在于：所述调节块滑动安装于所述定位模上，所述操作件包括拧紧螺杆和调节滑块，所述调节滑块固定或者一体成型的安装于所述拧紧螺杆上，且转动安装于所述调节块上，所述拧紧螺杆螺纹安装于所述定位模内，所述拧紧螺杆相对于所述定位模转动可带动所述调节滑块相对于所述侧向定位面滑动，以使所述调节块相对于所述侧向定位面往复动作。
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