CN112921168B - 一种用于航空发动机精锻叶片真空热处理的装夹装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于航空发动机精锻叶片真空热处理的装夹装置,包括料架主体、置料托盘以及气流挡板,所述料架主体包括横向支撑棒、纵向支撑棒以及置料圆棒,多个横向支撑棒与纵向支撑棒相互交错连接,形成立方体框架,置料圆棒固定于横向支撑棒与纵向支撑棒形成的立方体框架上;所述置料托盘安装于置料圆棒上,气流挡板为多个,安装于料架主体的外围,将料架主体的进行包裹,以减少精锻叶片真空热处理变形;同时根据在制精锻叶片产品高度特点对料架主体层高进行优化,增加对不同高度精锻叶片真空热处理装夹的适应性;并通过设计新型的置料托盘横杆结构,增加了精锻叶片真空热处理装夹的适应性,提高了装夹效率并一定程度上降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于机械加工制造领域,具体涉及一种用于航空发动机精锻叶片真空热处理的装夹装置。
背景技术
航空发动机精锻叶片为叶身无余量设计,其叶身薄且叶身曲面曲率不一,在真空热处理过程中极易发生变形,是精锻研制过程中的一大技术难点。西安航空动力股份有限公司专利CN204097530U《一种精锻叶片真空热处理组合式料架》说明书公开了一种目前在用于精锻叶片真空热处理的组合式料架,它主要由料架主体、置料托盘组成。该结构装置仅考虑将精锻叶片叶身置于自由垂直悬挂状态下进行真空热处理以减少热处理变形,在实际真空热处理过程中,气淬过程其惰性气体不均匀、不规则冲击到精锻叶片进行冷却的过程也极易造成精锻叶片发生热处理变形,给叶片精锻研制生产带来很大影响;同时该结构装置中其料架主体层高未根据在制精锻叶片产品高度特点进行优化,对不同高度精锻叶片的热处理装夹适应性不高,缩减了装炉数量;且其置料托盘主体结构为沿侧板长度方向上等间距阵列分布的横杆,结构较单一,对拥有叶根叶冠结构及拥有较大叶尖定位凸台的精锻叶片热处理装夹适应性不高,一定程度上限制了生产、缩减了装炉效率及增加了生产成本。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供了一种用于航空发动机精锻叶片真空热处理的装夹装置。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种用于航空发动机精锻叶片真空热处理的装夹装置,包括料架主体、置料托盘以及气流挡板。
所述料架主体包括横向支撑棒、纵向支撑棒以及置料圆棒,多个横向支撑棒与纵向支撑棒相互交错连接,形成立方体框架,置料圆棒固定于横向支撑棒与纵向支撑棒形成的立方体框架上;
所述置料托盘安装于置料圆棒上,气流挡板为多个,安装于料架主体的外围,将料架主体进行包裹。
进一步的,所述置料托盘包括侧板、六角薄螺母、支撑棒、长陶瓷管、穿管棒以及短陶瓷管。
所述支撑棒的数量至少为两根,侧板为两个,支撑棒与侧板相连接形成托盘框架,穿管棒穿过长陶瓷管、以及短陶瓷管后安装于两个侧板之间。
进一步的,所述料架主体中,在各在制精锻叶片高度中取一个级精锻叶片的高度为层高,该级精锻叶片高度满足:接近于其他级精锻叶片高度的公约数。
进一步的,所述料架主体中,底层的置料圆棒高度满足:设为层高的精锻叶片装在置料托盘后和置料托盘一起放置在其上时,该精锻叶片的叶尖距离纵向支撑棒底端还有15-35mm的距离。
进一步的,所述气流挡板为长方体结构,厚度为1-5mm。
进一步的,所述置料托盘在侧板长度方向上阵列开有多组等间距的孔,其间距满足穿管棒穿过长陶瓷管以及短陶瓷管后能使精锻叶片叶尖型面从中穿过装夹,并能托住精锻叶片的安装板,多个穿管棒穿过多个长陶瓷管以及短陶瓷管后与侧板孔连接,再由支撑棒与侧板紧固。
进一步的,所述长陶瓷管以及短陶瓷管的内径比穿管棒的直径大0.5-2mm。
进一步的,所述长陶瓷管与短陶瓷管间留有略大于精锻叶片的定位凸台宽度的或叶冠宽度的间隙,该间隙大小为6-30mm。
进一步的,还包括六角薄螺母,所述六角薄螺母置于侧板并安装于支撑棒的两端,将侧板与支撑棒紧固连接为一体。
进一步的,所述气流挡板的四角设有穿角孔,安装时,相邻的气流挡板之间使用镍铬丝穿入穿角孔进行绑扎紧固。
本发明的有益效果在于:本发明的技术方案,在组合式料架夹具上下、前后及左右增加了气流挡板,可以缓冲来自炉膛内壁或底部的气淬冷却气流,避免其直接冲击到精锻叶片叶身,同时通过在气流挡板的上下挡板打孔使气淬气流沿有利于减少精锻叶片热处理变形的Z方向进行,有利于减少精锻叶片真空热处理变形(叶片叶尖扭角变形从1.5度及以上减小至0.5度左右甚至更小);且该结构装置中其料架主体层高充分根据在制精锻叶片产品高度特点进行优化,当叶片高度较矮时,料架主体可以每一层都放置料托盘(即每一层都放精锻叶片),当叶片高度较高时,可以每两层或每大于两层放置料托盘(即每两层或每大于两层放一层叶片),对不同高度精锻叶片真空热处理的装夹适应性高,提高了装炉数量;在置料托盘结构中,其原来单一的横杆用穿管棒穿过两根长度不一的陶瓷管代替,且两根长短陶瓷管间错开一个精锻叶片叶尖定位凸台宽度或叶冠宽度的间隙,故能对有叶尖定位凸台或有叶冠的精锻叶片进行有效真空热处理装夹,提高了对不同结构精锻叶片真空热处理装夹的适应性,同时提高了装夹效率。
附图说明
图1是本发明的夹具装置整体结构示意图;
图2是本发明的料架结构示意图;
图3是本发明的置料托盘结构示意图;
图4是图3的水平剖面结构示意图;
图5是拥有叶尖定位凸台的精锻叶片热处理装夹装于置料托盘时的仰视示意图;
图6是本发明气流挡板的结构示意图;
图7是本发明使用镍铬丝穿入穿角孔绑扎气流挡板于夹具四周的结构示意图;
图中:1-料架主体,11-横向支撑棒,12-纵向支撑棒,13-置料圆棒,2-置料托盘,21-侧板,22-六角薄螺母,23-支撑棒,24-长陶瓷管,25-穿管棒,26-短陶瓷管,3-气流挡板,4-精锻叶片。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案,但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1-7所示,本发明涉及的一种用于航空发动机精锻叶片真空热处理的装夹装置,包括料架主体1、置料托盘2以及气流挡板3。
所述料架主体1包括横向支撑棒11、纵向支撑棒12以及置料圆棒13,多个横向支撑棒11与纵向支撑棒12相互交错连接,形成立方体框架,置料圆棒13固定于横向支撑棒11与纵向支撑棒12形成的立方体框架上;
所述置料托盘2安装于置料圆棒13上,气流挡板3为多个,安装于料架主体1的外围,将料架主体1的进行包裹。
进一步的,所述置料托盘2包括侧板21、支撑棒23、长陶瓷管24、穿管棒25以及短陶瓷管26。
所述支撑棒23的数量至少为两根,侧板21为两个,支撑棒23与侧板21相连接形成托盘框架,穿管棒25穿过长陶瓷管24以及短陶瓷管26后安装于两个侧板21之间。
进一步的,所述料架主体1中,在各在制精锻叶片4高度中取一个级精锻叶片4的高度为层高,该级精锻叶片4高度满足:接近于其他级精锻叶片4高度的公约数。
进一步的,所述料架主体1中,底层的置料圆棒13高度满足:设为层高的精锻叶片4装在置料托盘2后和置料托盘2一起放置在其上时,精锻叶片4的叶尖距离纵向支撑棒12底端还有15-35mm的距离。
进一步的,所述气流挡板3为长方体结构,厚度为1-5mm。
进一步的,所述置料托盘2在侧板21长度方向上阵列开有多组等间距的孔,其间距满足穿管棒25穿过长陶瓷管24以及短陶瓷管26后能使精锻叶片4叶尖型面从中穿过装夹,并能托住精锻叶片4的安装板,多个穿管棒25穿过多个长陶瓷管24以及短陶瓷管26后与侧板21孔连接,再由支撑棒23与侧板21紧固。
进一步的,所述长陶瓷管24以及短陶瓷管26的内径比穿管棒25的直径大0.5-2mm。
进一步的,所述长陶瓷管24与短陶瓷管26间留有略大于精锻叶片4叶尖定位凸台宽度的或叶冠宽度的间隙,该间隙大小为6-30mm。
进一步的,还包括六角薄螺母22,所述六角薄螺母22置于侧板21并安装于支撑棒23的两端,将侧板21与支撑棒23紧固连接为一体。
进一步的,所述气流挡板3的四角设有穿角孔,安装时,相邻的气流挡板3之间使用镍铬丝穿入穿角孔进行绑扎紧固。
料架主体1结构如图2,由横向支撑棒11、纵向支撑棒12、置料圆棒13组成,其数量为:至少4根纵向支撑棒12和至少4根横向支撑棒11,每一层的置料圆棒13至少有2根,为提高料架主体1整体强度及减少其变形可适当增减横向支撑棒11、纵向支撑棒12和置料圆棒13的数量;连接置料圆棒13的两根纵向支撑棒12之间的实际间距大于置料托盘2的宽度(一般至少大于其10mm),以使置料托盘2能够正常放置在纵向支撑棒12之间及置料圆棒13的上面;纵向支撑棒12顶端高度高过最上面一层的置料圆棒13,并高于精锻叶片4悬挂于置料托盘2并放置在顶层置料圆棒13后其安装板定位凸台顶部的高度(一般高于其5mm~25mm),以使气流挡板3能放置于料架主体1顶端而不接触到精锻叶片4;特别的,料架主体1结构中,在各在制精锻叶片4高度中取1个级精锻叶片4(以下简称公约数高度精锻叶片)的高度为层高,该级精锻叶片4高度满足:等于或接近于其他一个级或几个级精锻叶片4高度的公约数;料架主体1结构中,底层置料圆棒13高度满足:悬挂公约数高度精锻叶片4装在置料托盘2后和置料托盘2一起放置在其上时,公约数高度精锻叶片4的叶尖距离纵向支撑棒12底端还有一段距离(一般取15mm-35mm)。
置料托盘2整体结构为长方体结构如图3所示,其剖视图如图4所示,由侧板21、六角薄螺母22、支撑棒23、长陶瓷管24、穿管棒25、短陶瓷管26组成,支撑棒23数量至少2根,可根据其整体结构长短适当增减支撑棒23的数量以满足整体强度需求,在工作中,置料托盘2放置在料架主体1的置料圆棒13上;在侧板21长度方向上阵列开有一组或多组等间距的孔,其间距满足穿管棒25穿过长短陶瓷管24、26后能使精锻叶片4叶尖型面从中穿过装夹,并能托住精锻叶片4安装板,穿管棒25穿过长短陶瓷管24、26后与侧板21孔连接,再由支撑棒23、六角薄螺母22与侧板21紧固,当穿管棒25发生变形后可拆卸下来校形完再装上去继续使用,重复利用率高;特别的,为了让带有叶尖定位凸台或有叶冠的精锻叶片4能够方便快速装夹,长陶瓷管24与短陶瓷管26间留有略大于定位凸台宽度的或叶冠宽度(一般大于凸台或叶冠1mm~15mm)的间隙,如图5所示,长短陶瓷管24、26的内径比穿管棒25直径略大(一般大0.5mm~2mm),使其能在穿管棒上自由移动。
气流挡板3为薄的长方体结构,其示意图如图6所示,为节约成本其厚度一般取1mm~5mm,分为上下挡板、前后挡板及左右挡板共6块,根据真空炉置料底架的不同,气流挡板3其下挡板可用略大规格的盘子代替,同时用盘子代替下挡板可防因夹具变形导致的精锻叶片下落到炉子中;气流挡板3的长宽尺寸根据料架主体1与置料托盘2组合后的长宽高尺寸来确定;前后及左右挡板在其四个角打孔(孔径一般取Φ3~Φ15),装夹时其相邻挡板通过镍铬丝穿孔绑扎如图7所示,装夹时前后挡板及左右挡板与置料托盘或料架主体相接触,上挡板及下挡板与料架主体1中的纵向支撑棒12相接触;特别的,可根据精锻叶片结构特点及在夹具中摆放特点,在气流挡板3的上下挡板、前后挡板及左右挡板相应位置打孔,改变其气淬气流方向使其往有利于减少精锻叶片4发生热处理变形的方向进行,本例中在上下挡板装夹精锻叶片4位置开孔,可使气淬气流在真空热处理气淬过程沿精锻叶片4的Z向气淬冷却,从而减少精锻叶片4真空热处理变形;同时精锻叶片4真空热处理气淬过程中,因在组合式料架夹具上下、前后及左右增加了气流挡板3,故可以缓冲来自炉膛内壁或底部的气淬冷却气流,避免气淬气流直接冲击到精锻叶片4叶身,减少精锻叶片4真空热处理变形,而当气流挡板3发生较严重变形时,可校形后再继续使用,重复利用率高。
Claims (9)
1.一种用于航空发动机精锻叶片真空热处理的装夹装置,其特征在于:包括料架主体(1)、置料托盘(2)以及气流挡板(3),
所述料架主体(1)包括横向支撑棒(11)、纵向支撑棒(12)以及置料圆棒(13),多个横向支撑棒(11)与纵向支撑棒(12)相互交错连接,形成立方体框架,置料圆棒(13)固定于横向支撑棒(11)与纵向支撑棒(12)形成的立方体框架上;
所述置料托盘(2)安装于置料圆棒(13)上,气流挡板(3)为多个,安装于料架主体(1)的外围,将料架主体(1)的进行包裹;
所述置料托盘(2)包括侧板(21)、支撑棒(23)、长陶瓷管(24)、穿管棒(25)以及短陶瓷管(26),所述支撑棒(23)的数量至少为两根,侧板(21)为两个,支撑棒(23)与侧板(21)相连接形成托盘框架,穿管棒(25)穿过长陶瓷管(24)、以及短陶瓷管(26)后安装于两个侧板(21)之间。
2.如权利要求1所述的用于航空发动机精锻叶片真空热处理的装夹装置,其特征在于:所述料架主体(1)中,在各在制精锻叶片(4)高度中取一个级精锻叶片(4)的高度为层高,该级精锻叶片(4)高度满足:接近于其他级精锻叶片(4)高度的公约数。
3.如权利要求2所述的用于航空发动机精锻叶片真空热处理的装夹装置,其特征在于:所述料架主体(1)中,底层的置料圆棒(13)高度满足:设为层高的精锻叶片(4)的置料托盘(2)放置在其上时,精锻叶片(4)的叶尖距离纵向支撑棒(12)底端还有15-35mm的距离。
4.如权利要求1所述的用于航空发动机精锻叶片真空热处理的装夹装置,其特征在于:所述气流挡板(3)为长方体结构,厚度为1-5mm。
5.如权利要求1所述的用于航空发动机精锻叶片真空热处理的装夹装置,其特征在于:所述置料托盘(2)在侧板(21)长度方向上阵列开有多组等间距的孔,其间距满足穿管棒(25)穿过长陶瓷管(24)以及短陶瓷管(26)后能使精锻叶片(4)叶尖从中穿过装夹,并能托住精锻叶片(4)的安装,多个穿管棒(25)穿过多个长陶瓷管(24)以及短陶瓷管(26)后与侧板(21)孔连接,再由支撑棒(23)与侧板(21)紧固。
6.如权利要求1所述的用于航空发动机精锻叶片真空热处理的装夹装置,其特征在于:所述长陶瓷管(24)以及短陶瓷管(26)的内径比穿管棒(25)的直径大0.5-2mm。
7.如权利要求1所述的用于航空发动机精锻叶片真空热处理的装夹装置,其特征在于:所述长陶瓷管(24)与短陶瓷管(26)间留有略大于精锻叶片(4)的定位凸台宽度的或叶冠宽度的间隙,该间隙大小为1mm~15mm。
8.如权利要求1所述的用于航空发动机精锻叶片真空热处理的装夹装置,其特征在于:还包括六角薄螺母(22),所述六角薄螺母(22)置于侧板(21)并安装于支撑棒(23)的两端,将侧板(21)与支撑棒(23)紧固连接为一体。
9.如权利要求1所述的用于航空发动机精锻叶片真空热处理的装夹装置,其特征在于:所述气流挡板(3)的四角设有穿角孔,安装时,相邻的气流挡板(3)之间使用镍铬丝穿入穿角孔进行绑扎紧固。
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