CN113770428A - 一种承力支板的组合加工工装及其组合加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种承力支板的组合加工工装及其组合加工方法。该组合加工工装包括至少两组夹持工装，每组夹持工装包括底座、第一立柱、第二立柱、横梁、第一随型夹块、第二随型夹块，第一立柱和第二立柱竖直相对设置在底座上，横梁的两端分别固定设置在第一立柱和第二立柱的顶部，第一随型夹块和第二随型夹块相对设置在第一立柱和第二立柱的内侧，第一随型夹块和第二随型夹块用于夹持承力支板的两侧。本发明提出了一种承力支板的组合加工工装及其组合加工方法，可以保证承力支板在加工中定位要求与刚性要求，减少工装数量，提升加工效率。

Description

一种承力支板的组合加工工装及其组合加工方法

技术领域

本发明涉及航空发动机制造技术领域，尤其涉及一种承力支板的组合加工工装及其组合加工方法。

背景技术

航空大涵道比涡轮风扇发动机(以下简称“航空发动机”)包括风扇增压级、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮等部件，高压涡轮与低压涡轮之间为过渡段级间机匣部件，作用是将高压涡轮出口燃气引导过渡至低压涡轮入口，并安装固定轴承。图1示出了航空发动机级间机匣的结构示意图。如图所示，级间机匣100包含有外机匣101、承力支板102、内机匣103、轴承座104、过渡段整流叶片105、轴承106等主要零件，其中外机匣101、承力支板102、内机匣103组成承力框架。

航空发动机高压涡轮出口至低压涡轮入口之间的过渡流道一般为径向扩张的形式，级间机匣部件入口处直径小、出口直径大，因此外机匣101一般为锥面结构，承力支板102固定在外机匣101锥壁上(图1中S1面)。为保证外机匣101、承力支板102与内机匣103组合后的刚度和同轴度，需要使外机匣101与承力支板102的连接面S1贴合间隙尽量小。由于承力支板102与内机匣103单独加工时产生累积的加工误差，整圈承力支板102安装后难以保证外端面的圆跳动和锥度要求。因此承力支板102需与内机匣103组合后进行支板端面上的圆锥面加工，保证与外机匣101内壁面的贴合。在承力支板102与内机匣103组合加工中，必须对承力支板102作圆周方向和轴向的固定，以减小车削引起的振动。现有技术的加工过程至少需要的工装需包含以下三组：1)承力支板102毛坯定位用的六点定位工装。2)承力支板102铣加工用固定工装，一般为方箱结合低熔点合金对承力支板进行固定，在六点定位工装上找准后移至数控床进行加工。3)承力支板102与内机匣103组合车加工锥面用的固定工装，用于固定内机匣和支板，减小支板在加工中的振动。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提出了一种承力支板的组合加工工装及其加工方法，可以保证承力支板在加工中定位要求与刚性要求，减少工装数量，提升加工效率。

具体地，本发明提出了种承力支板的组合加工工装，包括，

至少两组夹持工装，每组所述夹持工装包括底座、第一立柱、第二立柱、横梁、第一随型夹块、第二随型夹块，所述第一立柱和第二立柱竖直相对设置在所述底座上，所述横梁的两端分别固定设置在所述第一立柱和第二立柱的顶部，所述第一随型夹块和第二随型夹块相对设置在所述第一立柱和第二立柱的内侧，所述第一随型夹块和第二随型夹块用于夹持所述承力支板的两侧；

夹持定位底座，两组所述夹持工装的底座固定设置在所述夹持定位底座上；

六点定位工装，所述夹持定位底座固定设置在所述六点定位工装上，所述六点定位工装支承所述夹持工装和承力支板，并将定位基准转换到所述夹持定位底座上。

根据本发明的一个实施例，所述夹持工装还包括多个夹块螺栓和夹块顶销，所述夹块螺栓水平穿设在所述第一立柱和第二立柱上，转动所述夹块螺栓能带动所述第一随型夹块和第二随型夹块相对移动，以夹持或松开所述承力支板，所述夹块顶销水平穿设在所述第一立柱和第二立柱上，转动所述夹块顶销用于从两侧顶紧所述承力支板。

根据本发明的一个实施例，所述夹持工装还包括多个套筒，所述套筒水平设置在所述第一立柱和第二立柱上，所述夹块螺栓穿过所述套筒与所述第一随型夹块和第二随型夹块接触配合。

根据本发明的一个实施例，所述夹持工装还包括弹簧顶销，竖直设置在所述底座上，所述弹簧顶销用于向上支承所述承力支板。

根据本发明的一个实施例，在所述第一随型夹块和第二随型夹块的表面形成凸出部，所述凸出部与所述承力支板的外部轮廓配合以夹持所述承力支板。

根据本发明的一个实施例，两组所述夹持工装对应的底座、第一立柱、第二立柱及横梁具有相互配合的凹凸结构，使两组所述夹持工装贴合固定在所述夹持定位底座上。

根据本发明的一个实施例，还包括组件加工用底盘，所述夹持工装适于与所述组件加工用底盘配合固定。

本发明还提供了一种承力支板的组合加工方法，利用前述的组合加工工装，所述组合加工方法步骤包括：

步骤1，在所述六点定位工装上安装所述夹持定位底座及两组所述夹持工装的底座、第一立柱、第二立柱和横梁；

步骤2，用所述六点定位工装的定位点找到所述承力支板的定位状态，将定位基准作为所述承力支板的基准；

步骤3，在两组所述夹持工装上安装第一随型夹块和第二随型夹块，调整所述第一随型夹块和第二随型夹块以夹持所述承力支板的两侧；

步骤4，从所述六点定位工装上将所述夹持定位底座、夹持工装和承力支板一同取下，安装至数控铣床工作台，对所述承力支板进行加工；

步骤5，记录所述承力支板及其对应的夹持工装、第一随型夹块和第二随型夹块的配对信息。

根据本发明的一个实施例，在步骤3中，调整所述第一随型夹块和第二随型夹块，使所述第一随型夹块和第二随型夹块的型面贴合于所述承力支板的表面。

根据本发明的一个实施例，所述组合加工装置还包括组件加工用底盘，所述组合加工方法还包括，

步骤6，将所述组件加工用底盘安装到车床转台上；

步骤7，将已加工的所述承力支板与内机匣通过工艺螺栓连接，安装到组件加工用底盘上，并进行找正；

步骤8，将一组所述夹持工装安装至所述组件加工用底盘，按照所述配对信息对所述承力支板进行夹持固定，实施组合加工。

本发明提供的一种承力支板的组合加工工装及其加工方法，通过夹持工装、夹持定位底座和六点定位工装配合使用，可以保证承力支板在加工中定位要求与刚性要求，减少工装数量，提升加工效率。

应当理解，本发明以上的一般性描述和以下的详细描述都是示例性和说明性的，并且旨在为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。

附图说明

包括附图是为提供对本发明进一步的理解，它们被收录并构成本申请的一部分，附图示出了本发明的实施例，并与本说明书一起起到解释本发明原理的作用。附图中：

图1示出了航空发动机级间机匣的结构示意图。

图2示出了本发明一个实施例的组合加工工装的结构示意图。

图3示出了本发明一个实施例的夹持工装的结构示意图。

图4是图3的剖视图。

图5示出了本发明一个实施例的夹持工装夹持承力支板的结构示意图。

图6是图5的KK向局部剖视图。

图7示出了本发明一个实施例的夹持工装和夹持定位底座的结构示意图。

图8示出了本发明一个实施例的夹持工装和组件加工用底盘的结构示意图。

图9示出了本发明一个实施例的组合加工方法的流程框图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

级间机匣 100 外机匣 101

承力支板 102、212 内机匣 103

抽成座 104 过渡段整流叶片 105

轴承 106

组合加工工装 200 夹持工装 201

夹持定位底座 202 六点定位工装 203

底座 204 第一立柱 205

第二立柱 206 横梁 207

第一随型夹块 208 第二随型夹块 209

夹块螺栓 210 夹块顶销 211

承力支板 212 套筒 213

弹簧顶销 214 凸出部 215

组件加工用底盘 216

组合加工方法 900

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本申请的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，尽管本申请中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本申请说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本申请。

图2示出了本发明一个实施例的组合加工工装的结构示意图。图3示出了本发明一个实施例的夹持工装的结构示意图。图4是图3的剖视图。如图所示，一种承力支板的组合加工工装200包括至少两组夹持工装201、夹持定位底座202和六点定位工装203。

其中，两组夹持工装201中的每一组包括底座204、第一立柱205、第二立柱206、横梁207、第一随型夹块208和第二随型夹块209。第一立柱205和第二立柱206竖直相对设置在底座204上，横梁207的两端分别固定设置在第一立柱205和第二立柱206的顶部，第一立柱205、第二立柱206和横梁207构成一框架结构。第一随型夹块208和第二随型夹块209相对设置在第一立柱205和第二立柱206的内侧，第一随型夹块208和第二随型夹块209用于夹持承力支板212的两侧。

两组夹持工装201的底座204固定设置在夹持定位底座202上。

夹持定位底座202固定设置在六点定位工装203上，六点定位工装203可以支承夹持工装201和承力支板212，并将定位基准转换到夹持定位底座202上。

需要说明的是，在实际加工过程中夹持工装201的数量与单台发动机级间机匣装配的承力支板212数量应当相同。通过两组夹持工装201来夹持一个承力支板212，以增加刚度，减小加工过程震动带来误差。

图5示出了本发明一个实施例的夹持工装夹持承力支板的结构示意图。图6是图5的KK向局部剖视图。如图所示，较佳地，夹持工装201还包括多个夹块螺栓210和夹块顶销211，夹块螺栓210水平穿设在第一立柱205和第二立柱206上。转动夹块螺栓210能带动第一随型夹块208和第二随型夹块209相对移动，以夹持或松开承力支板212。夹块顶销211水平穿设在第一立柱205和第二立柱206上，转动夹块顶销211用于从两侧顶紧承力支板212。在本实施例中，一组夹持工装201配置4个夹块螺栓210和4个夹块顶销211。在第一立柱205的一侧设置上下两排，每一排包含一个夹块螺栓210和一个夹块顶销211。在第一立柱205上开设有安装孔，夹块螺栓210和夹块顶销211穿入第一立柱205与第一随型夹块208配合。旋转夹块螺栓210，使第一随型夹块208在靠近第二随型夹块209或远离第二随型夹块209的方向上移动。当第一随型夹块208贴靠在承力支板212上时，转动夹块顶销211，顶紧第一随型夹块208，使第一随型夹块208紧贴在承力支板212上。同样的，在第二立柱206的一侧设置上下两排，每一排包含一个夹块螺栓210和一个夹块顶销211。当在夹持工装201中放入承力支板212后，调整第一立柱205和第二立柱206上的夹块螺栓210，使第一随型夹块208和第二随型夹块209往中间靠拢，从而在承力支板212的两侧形成夹持。转动第一立柱205和第二立柱206上的夹块顶销211，使第一随型夹块208和第二随型夹块209从两侧压紧承力支板212，更好地夹持承力支板212。

较佳地，夹持工装201还包括多个套筒213。套筒213与夹块螺栓210配合使用。套筒213水平设置在第一立柱205和第二立柱206上，夹块螺栓210穿过套筒213与第一随型夹块208和第二随型夹块209接触配合。

较佳地，参考图3和图4，夹持工装201还包括弹簧顶销214。该弹簧顶销214竖直设置在底座204上，弹簧顶销214用于向上支承承力支板212。

较佳地，在第一随型夹块208和第二随型夹块209的表面形成凸出部215，凸出部215与承力支板212的外部轮廓配合以夹持承力支板212。在夹块顶销211对第一随型夹块208和第二随型夹块209进行微调的过程中，凸出部215的型面可调整到与承力支板212表面达到较好的贴合状态，保证对承力支板212夹持的稳定性。

图7示出了本发明一个实施例的夹持工装201和夹持定位底座202的结构示意图。如图所示，较佳地，两组夹持工装201对应的底座204、第一立柱205、第二立柱206及横梁207具有相互配合的凹凸结构。该种凹凸结构使两组夹持工装201能够相互贴合固定到夹持定位底座202上，且方便加工制造。

图8示出了本发明一个实施例的夹持工装和组件加工用底盘216的结构示意图。如图所示，组合加工工装200还包括组件加工用底盘216216。夹持工装201适于与组件加工用底盘216216配合固定，以对内机匣和承力支板212在配合固定下的组合加工。

本发明还提供了一种承力支板212的组合加工方法利用前述的组合加工工装200。图9示出了本发明一个实施例的组合加工方法的流程框图。以下结合图1至图8来详细描述组合加工方法900步骤，具体包括：

步骤901，在六点定位工装203上安装夹持定位底座202及两组夹持工装201的底座204、第一立柱205、第二立柱206和横梁207，这里不需要安装第一随型夹块208和第二随型夹块209；

步骤902，用六点定位工装203的定位点找到承力支板212的定位状态，将定位基准作为承力支板212的基准；

步骤903，在两组夹持工装201上安装第一随型夹块208和第二随型夹块209，调整第一随型夹块208和第二随型夹块209以夹持承力支板212的两侧；

步骤904，从六点定位工装203上将夹持定位底座202、夹持工装201和承力支板212一同取下，安装至数控铣床工作台，对承力支板212进行加工；

步骤905，记录承力支板212及其对应的夹持工装201、第一随型夹块208和第二随型夹块209的配对信息。

较佳地，在步骤903中，可以通过夹块螺栓210和夹块顶销211来调整第一随型夹块208和第二随型夹块209的位置，使第一随型夹块208和第二随型夹块209的型面贴合于承力支板212的表面，更好地夹持住承力支板212。

较佳地，组合加工装置还包括组件加工用底盘216，组合加工方法900还包括：

步骤906，将组件加工用底盘216安装到车床转台上；

步骤907，将已加工的承力支板212与内机匣103通过工艺螺栓连接，安装到组件加工用底盘216216上，并进行找正；

步骤908，将一组夹持工装201安装至组件加工用底盘216216，按照配对信息对承力支板212进行夹持固定，实施组合加工。在这里夹持工装201的主要作用是辅助固定承力支板212与内机匣103的组合加工件，且承力支板212和内机匣103通过螺栓固定，因此只需要一组夹持工装201就可以完成固定。在组件加工用底盘216的周向上安装了的8套夹持工装201。

本发明提供的一种承力支板的组合加工工装及其组合加工方法的有益效果如下：

1.组合加工工装结构采用两组夹持工装可保证承力支板在毛坯加工中定位要求与刚性要求；

2.组合加工工装结构增强组合加工中承力支板的刚度；

3.组合加工工装中的夹持工装在毛坯加工与组合加工两步工序中可重复使用，减少全套加工艺中的工装数量，减轻工艺准备的工作量，提升加工效率。

本领域技术人员可显见，可对本发明的上述示例性实施例进行各种修改和变型而不偏离本发明的精神和范围。因此，旨在使本发明覆盖落在所附权利要求书及其等效技术方案范围内的对本发明的修改和变型。

Claims (10)

1.一种承力支板的组合加工工装，包括，

至少两组夹持工装，每组所述夹持工装包括底座、第一立柱、第二立柱、横梁、第一随型夹块、第二随型夹块，所述第一立柱和第二立柱竖直相对设置在所述底座上，所述横梁的两端分别固定设置在所述第一立柱和第二立柱的顶部，所述第一随型夹块和第二随型夹块相对设置在所述第一立柱和第二立柱的内侧，所述第一随型夹块和第二随型夹块用于夹持所述承力支板的两侧；

夹持定位底座，两组所述夹持工装的底座固定设置在所述夹持定位底座上；

六点定位工装，所述夹持定位底座固定设置在所述六点定位工装上，所述六点定位工装支承所述夹持工装和承力支板，并将定位基准转换到所述夹持定位底座上。

2.如权利要求1所述的承力支板的组合加工工装，其特征在于，所述夹持工装还包括多个夹块螺栓和夹块顶销，所述夹块螺栓水平穿设在所述第一立柱和第二立柱上，转动所述夹块螺栓能带动所述第一随型夹块和第二随型夹块相对移动，以夹持或松开所述承力支板，所述夹块顶销水平穿设在所述第一立柱和第二立柱上，转动所述夹块顶销用于从两侧顶紧所述承力支板。

3.如权利要求2所述的承力支板的组合加工工装，其特征在于，所述夹持工装还包括多个套筒，所述套筒水平设置在所述第一立柱和第二立柱上，所述夹块螺栓穿过所述套筒与所述第一随型夹块和第二随型夹块接触配合。

4.如权利要求1所述的承力支板的组合加工工装，其特征在于，所述夹持工装还包括弹簧顶销，竖直设置在所述底座上，所述弹簧顶销用于向上支承所述承力支板。

5.如权利要求1所述的承力支板的组合加工工装，其特征在于，在所述第一随型夹块和第二随型夹块的表面形成凸出部，所述凸出部与所述承力支板的外部轮廓配合以夹持所述承力支板。

6.如权利要求1所述的承力支板的组合加工工装，其特征在于，两组所述夹持工装对应的底座、第一立柱、第二立柱及横梁具有相互配合的凹凸结构，使两组所述夹持工装贴合固定在所述夹持定位底座上。

7.如权利要求1所述的承力支板的组合加工工装，其特征在于，还包括组件加工用底盘，所述夹持工装适于与所述组件加工用底盘配合固定。

8.一种承力支板的组合加工方法，利用权利要求1所述的组合加工工装，其特征在于，所述组合加工方法步骤包括：

步骤1，在所述六点定位工装上安装所述夹持定位底座及两组所述夹持工装的底座、第一立柱、第二立柱和横梁；

步骤2，用所述六点定位工装的定位点找到所述承力支板的定位状态，将定位基准作为所述承力支板的基准；

步骤3，在两组所述夹持工装上安装第一随型夹块和第二随型夹块，调整所述第一随型夹块和第二随型夹块以夹持所述承力支板的两侧；

步骤4，从所述六点定位工装上将所述夹持定位底座、夹持工装和承力支板一同取下，安装至数控铣床工作台，对所述承力支板进行加工；

步骤5，记录所述承力支板及其对应的夹持工装、第一随型夹块和第二随型夹块的配对信息。

9.如权利要求8所述的承力支板的组合加工方法，其特征在于，在步骤3中，调整所述第一随型夹块和第二随型夹块，使所述第一随型夹块和第二随型夹块的型面贴合于所述承力支板的表面。

10.如权利要求8所述的承力支板的组合加工方法，其特征在于，所述组合加工装置还包括组件加工用底盘，所述组合加工方法还包括，

步骤6，将所述组件加工用底盘安装到车床转台上；

步骤7，将已加工的所述承力支板与内机匣通过工艺螺栓连接，安装到组件加工用底盘上，并进行找正；

步骤8，将一组所述夹持工装安装至所述组件加工用底盘，按照所述配对信息对所述承力支板进行夹持固定，实施组合加工。

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