CN113042956A - 一种航空发动机整体叶盘-叶片焊接修复夹持装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种航空发动机整体叶盘‑叶片焊接修复夹持装置，整体叶盘装配夹持系统安装在平台直线升降系统上，并可随平台直线升降系统一同升降；所述叶片柔性夹持系统位于平台直线升降系统的顶部，可沿XY方向对整体叶盘的叶片进行夹持。本发明通过端齿啮合实现整体叶盘的夹持，具有较强的稳定性，更换端齿尺寸可以夹持不同规格的叶盘，实现夹持工艺参数多样化调节；采用单层夹链作为叶片的夹紧工装与散热装置，通过控制夹紧气缸的供气量调节夹块位置和夹链夹持压力，实现柔性夹持，并实现有效散热；采用电机驱动端齿旋转和手动升降平台，实现整体叶盘与叶片的多相位调节，保证夹链夹具安装位置精度，并实现不同叶片之间的连续性焊接修复。
Description
技术领域
本发明属于航空维修技术领域，特别涉及一种航空发动机整体叶盘-叶片焊接修复夹持装置。
背景技术
随着高性能航空发动机制造技术的发展，为使发动机结构在简化可靠的前提下同时提高气动效率，整体叶盘(叶片-轮盘)的应用越来越广泛，其制造与修复技术已成为航空工业领域的重点关注技术难题。而在各种制造与修复技术路线中，整体叶盘的夹持定位装置是实现精密柔性加工的核心基础，对于提高叶盘-叶片加工精度具有重要的意义。
迄今为止，已有多种叶片焊接修复夹持装置。王志平开发的可升降叶片焊接修复柔性夹具，通过手动调节压板的夹持高度和叶片夹持位置，但该装置的上层自适应夹头尺寸固定，当进行整体叶盘修复时，由于叶片不可拆卸，且叶距较小，该设备无法进行夹持。王伊卿和陈剑等设计的基于微束等离子焊接和电火花精整的整体叶盘修复方法，采用变位机夹装整体叶盘，通过调整变位器姿态实现连续性修复。然而该设备未加装叶片冷却散热装置，无法保证焊接修复质量，且变位机精度不高，无法实现整体叶盘的准确定位。吉林大学开发的整体叶盘砂带磨抛工具，可对整体叶盘进行有效夹持，但磨抛辅助夹持装置并不适用于焊接工作。
综上，现有航空发动机整体叶盘-叶片焊接修复夹持装置仍缺乏夹持工装的柔性调节及冷却散热能力，从而导致航空发动机整体叶盘-叶片焊接修复工艺缺少稳定性且质量差。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种航空发动机整体叶盘-叶片焊接修复夹持装置。
本发明解决其技术问题是通过以下技术方案实现的：
一种航空发动机整体叶盘-叶片焊接修复夹持装置，其特征在于：包括平台直线升降系统、整体叶盘装配夹持系统及叶片柔性夹持系统；整体叶盘装配夹持系统安装在平台直线升降系统上，并可随平台直线升降系统升降；叶片柔性夹持系统位于平台直线升降系统右侧立板的顶部，可沿XY方向对叶片进行夹持。
所述的平台直线升降系统包括底板、升降板、左侧立板、右侧立板、垂直导向机构和锥齿轮升降模块；所述的底板为水平设置的板状结构，左侧立板的下端固定在底板的左侧边缘，右侧立板垂直固定在底板右侧中部；四个垂直导向机构的上端固定在升降板的底部，下端固定在底板的表面，确保升降板在升降丝杠的带动下只能沿着垂直方向移动；
锥齿轮升降模块包括手轮、主动锥齿轮、带有螺纹的从动锥齿轮、升降丝杠、升降座；其中手轮的一端水平贯穿左侧立板后和主动锥齿轮的中心孔相连接；升降座固定在底板上表面，带有螺纹的从动锥齿轮固定在升降座中，并和主动锥齿轮啮合；升降丝杠的下端设置在带有螺纹的从动锥齿轮的螺纹孔中。
所述的整体叶盘夹持旋转系统包括移动板限位块、固定轴、横压式肘夹、左侧加紧板、右侧加紧板、伺服电机、联轴器、电机支架、大端齿、小端齿、肘夹底座、旋转轴、整体叶盘；移动板限位块、电机支架和肘夹底座的下端分别固定在升降板的上表面；固定轴依次穿过移动板限位块、左侧加紧板和右侧加紧板；左侧夹紧板可依靠固定轴在移动板限位块之间自由滑动，并通过横压式肘夹实现位置固定，小端齿与左侧加紧板通过轴承连接；右侧加紧板左端面与移动板限位块右端面贴合，并通过螺栓固定，大端齿与右侧加紧板通过轴承连接；伺服电机底端固定在电机支架上表面，联轴器将伺服电机与旋转轴相连，旋转轴依次穿过大端齿和小端齿，整体叶盘通过轮齿与大端齿、小端齿啮合固定。
叶片柔性夹持系统包括XY轴滑台、夹链式柔性夹具、延伸连接板；延伸连接板一端插入夹链式柔性夹具的方形孔，另一端通过螺钉固定在XY轴滑台上表面；XY轴滑台下端通过螺钉固定在右侧立板上表面。
夹链式柔性夹具包括夹链、球形推杆、气源座；夹链与球形推杆通过球形铰链连接；球形推杆分别放置在气源座内侧通孔中，推杆后部装有橡胶密封圈；气源座一端设有圆柱形通气孔，该通气孔与球形推杆所在的通孔贯通，当气泵通过圆柱形通气孔给气源座供气时，球形推杆可在气体的作用下实现前后移动，进而实现夹链的位置调节。
本发明的优点和有益效果为：
1、本发明的航空发动机整体叶盘-叶片焊接修复夹持装置，通过端齿啮合实现整体叶盘的夹持，具有较强的稳定性，更换端齿尺寸可以夹持不同规格的叶盘，实现夹持工艺参数多样化调节。
2、本发明的航空发动机整体叶盘-叶片焊接修复夹持装置，采用单层夹链作为叶片的夹紧工装与散热装置，通过控制夹紧气缸的供气量调节夹块位置和夹链夹持压力，实现柔性夹持，并实现有效散热。
3、本发明的航空发动机整体叶盘-叶片焊接修复夹持装置，采用电机驱动端齿旋转和手动升降平台，实现整体叶盘与叶片的多相位调节，保证夹链夹具安装位置精度，并实现不同叶片之间的连续性焊接修复。
附图说明
图1为本发明提供的航空发动机整体叶盘-叶片焊接修复夹持装置的前侧视图；
图2为本发明提供的航空发动机整体叶盘-叶片焊接修复夹持装置的后侧视图；
图3为本发明提供的航空发动机整体叶盘-叶片焊接修复夹持装置夹链式柔性夹具的示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
如图1至图3所示，本发明提供的航空发动机整体叶盘-叶片焊接修复夹持装置，其创新之处在于：包括平台直线升降系统1、整体叶盘夹持旋转系统2及叶片柔性夹持系统3；整体叶盘装配夹持系统2安装在平台直线升降系统1上，并可随平台直线升降系统1同升降；叶片柔性夹持系统3位于平台直线升降系统1右侧立板的顶部，可沿XY方向对叶片进行夹持。
所述的平台直线升降系统1包括底板4、升降板5、左侧立板6、右侧立板7、垂直导向机构8和锥齿轮升降模块；所述的底板4为水平设置的板状结构，左侧立板6的下端固定在底板4的左侧边缘，右侧立板7垂直固定在底板4右侧中部，右侧立板7从底板5上下表面穿过；四个垂直导向机构8的上端固定在升降板5的底部，下端固定在底板4的表面，确保升降板5在升降丝杠12的带动下沿着垂直方向移动。
锥齿轮升降模块包括手轮9、主动锥齿轮10、带有螺纹的从动锥齿轮11、升降丝杠12、升降座13；其中手轮9的一端水平贯穿左侧立板6后和主动锥齿轮10的中心孔相连接；升降座13固定在底板4上表面，带有螺纹的从动锥齿轮11固定在升降座13中，并和主动锥齿轮10啮合；升降丝杠12的下端设置在带有螺纹的从动锥齿轮11的螺纹孔中。
所述的整体叶盘夹持旋转系统2包括移动板限位块14、固定轴15、横压式肘夹16、左侧加紧板17、右侧加紧板18、伺服电机19、联轴器20、电机支架21、大端齿22、小端齿23、肘夹底座24、旋转轴25、整体叶盘26；移动板限位块14、电机支架21和肘夹底座24下端分别固定在升降板5的上表面；固定轴15依次穿过移动板限位块14、左侧加紧板17和右侧加紧板18；左侧夹紧板17可依靠固定轴15在移动板限位块14之间自由滑动，并通过横压式肘夹16实现位置固定，小端齿23与左侧加紧板17通过轴承连接；右侧加紧板18左端面与移动板限位块14右端面贴合，并通过螺栓固定，大端齿22与右侧加紧板18通过轴承连接；伺服电机19底端固定在电机支架21上表面，联轴器20将伺服电机19与旋转轴25相连，旋转轴25依次穿过大端齿22和小端齿23，整体叶盘26通过轮齿与大端齿22、小端齿23啮合固定。
叶片柔性夹持系统3包括XY轴滑台27、夹链式柔性夹具28、延伸连接板29；延伸连接板29一端插入夹链式柔性夹具28的方形孔，另一端通过螺钉固定在XY轴滑台27上表面；XY轴滑台27下端通过螺钉固定在右侧立板7的上表面；
夹链式柔性夹具28包括夹链30、球形推杆31、气源座32；夹链30与球形推杆31通过球形铰链连接；球形推杆31分别放置在气源座内侧通孔中，推杆后部装有橡胶密封圈；气源座32一端设有圆柱形通气孔，该通气孔与球形推杆31所在的通孔贯通，当气泵通过圆柱形通气孔给气源座供气时，球形推杆31可在气体的作用下实现前后移动，进而实现夹链30的位置调节。
本发明提供的航空发动机整体叶盘叶片焊接修复夹持装置的工作原理为：
Ⅰ.整体叶盘夹持阶段：首先由工作人员将横压式肘夹16打开，将左侧加紧板17沿固定轴15向左侧移动板限位块14方向移动，给整体叶盘26的安装预留出空间。接着，根据所需夹持的整体叶盘规格选择合适的大端齿22和小端齿23尺寸。然后，将整体叶盘26沿旋转轴25向伺服电机19方向移动，直至整体叶盘26的轮齿与大端齿22啮合固定。最后，将左侧加紧板17连同小端齿23沿固定轴15向右侧加紧板18方向移动，直至整体叶盘26的轮齿与小端齿23啮合固定；此时，由于右侧加紧板18与移动板限位块14的位置已经固定，为保持整体叶盘26的夹装稳定性，左侧加紧板17的位置也需固定，现推动横压式肘夹16压紧左侧加紧板17，使整体叶盘夹持旋转系统2达到稳定状态。
Ⅱ.叶片夹持阶段：根据叶片焊接修复的任务需求，通过伺服电机19驱动旋转轴25，带动大端齿22和小端齿23旋转，进而带动整体叶盘26的转动，当所需夹持修复的叶片位于整体叶盘夹持旋转系统2的正上方时，伺服电机19恢复静止状态。此时，为使夹链式柔性夹具28在合适的位置夹持待修复叶片，可通过调节XY轴滑台27改变夹链式柔性夹具28的平面位置，通过锥齿轮升降模块调节升降板5的高度，进而改变整体叶盘26的位置。当夹持位置调节完毕后，将气源座32与气泵连接，依靠气体压力推动带有气密橡胶圈的球形推杆31沿通孔前后移动，进而改变夹链30的位置；因为不同夹块接触被夹持物体的位置不同，导致球形推杆31走过的行程不同，所以夹链式柔性夹具28可根据所需夹持的物体形状，形成具有对应弯曲特性的夹链。叶片夹持完毕后，可根据叶片损伤程度开展相应的焊接修复过程。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (5)
1.一种航空发动机整体叶盘-叶片焊接修复夹持装置，其特征在于：包括平台直线升降系统(1)、整体叶盘夹持旋转系统(2)和叶片柔性夹持系统(3)，所述整体叶盘装配夹持系统(2)安装在平台直线升降系统(1)上，并可随平台直线升降系统(1)一同升降；所述叶片柔性夹持系统(3)位于平台直线升降系统(1)的顶部，可沿XY方向对整体叶盘的叶片进行夹持。
2.根据权利要求1所述的航空发动机整体叶盘-叶片焊接修复夹持装置，其特征在于：所述的平台直线升降系统(1)包括底板(4)、升降板(5)、左侧立板(6)、右侧立板(7)、垂直导向机构(8)及锥齿轮升降模块；所述的底板(4)为水平设置的板状结构，左侧立板(6)的下端固定在底板(4)的左侧边缘，右侧立板(7)垂直固定在底板(4)右侧中部，右侧立板(7)从底板(5)上下表面穿过；四个垂直导向机构(8)的上端固定在升降板(5)的底部，下端固定在底板(4)的表面，确保升降板(5)在升降丝杠(12)的带动下沿着垂直方向移动；
所述锥齿轮升降模块包括手轮(9)、主动锥齿轮(10)、带有螺纹的从动锥齿轮(11)、升降丝杠(12)及升降座(13)；所述手轮(9)的一端水平贯穿左侧立板(6)后和主动锥齿轮(10)的中心孔相连接；升降座(13)固定在底板(4)上表面，带有螺纹的从动锥齿轮(11)固定在升降座(13)中，并和主动锥齿轮(10)啮合；升降丝杠(12)的下端设置在带有螺纹的从动锥齿轮(11)的螺纹孔中。
3.根据权利要求1所述的航空发动机整体叶盘-叶片焊接修复夹持装置，其特征在于：所述的整体叶盘夹持旋转系统(2)包括移动板限位块(14)、固定轴(15)、横压式肘夹(16)、左侧加紧板(17)、右侧加紧板(18)、伺服电机(19)、联轴器(20)、电机支架(21)、大端齿(22)、小端齿(23)、肘夹底座(24)、旋转轴(25)及整体叶盘(26)；所述移动板限位块(14)、电机支架(21)和肘夹底座(24)的下端分别固定在升降板(5)的上表面；固定轴(15)依次穿过移动板限位块(14)、左侧加紧板(17)和右侧加紧板(18)；左侧夹紧板(17)可依靠固定轴(15)在移动板限位块(14)之间自由滑动，并通过横压式肘夹(16)实现位置固定，小端齿(23)与左侧加紧板(17)通过轴承相连；右侧加紧板(18)左端面与移动板限位块(14)右端面贴合，并通过螺栓固定，大端齿(22)与右侧加紧板(18)通过轴承连接；伺服电机(19)底端固定在电机支架(21)上表面，联轴器(20)将伺服电机(19)与旋转轴(25)连接，旋转轴(25)依次穿过大端齿(22)和小端齿(23)，整体叶盘(26)通过轮齿和大端齿(22)、小端齿(23)啮合固定。
4.根据权利要求1所述的航空发动机整体叶盘-叶片焊接修复夹持装置，其特征在于：所述的叶片柔性夹持系统(3)包括XY轴滑台(27)、夹链式柔性夹具(28)、延伸连接板(29)；所述延伸连接板(29)一端插入夹链式柔性夹具(28)的方形孔，另一端通过螺钉固定在XY轴滑台(27)上表面；XY轴滑台(27)下端通过螺钉固定在右侧立板(7)的上表面。
5.根据权利要求4所述的航空发动机整体叶盘-叶片焊接修复夹持装置，其特征在于：所述的夹链式柔性夹具(28)包括夹链(30)、球形推杆(31)、气源座(32)；夹链(30)与球形推杆(31)通过球形铰链连接；球形推杆(31)分别放置在气源座内侧通孔中，推杆后部装有橡胶密封圈；气源座(32)一端设有圆柱形通气孔，该通气孔与球形推杆(31)所在的通孔贯通，当气泵通过圆柱形通气孔给气源座供气时，球形推杆(31)可在气体的作用下实现前后移动，进而实现夹链(30)的位置调节。
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