CN114101897A - 一种用于航空发动机叶片锻件切边的组合夹具及切边方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于航空发动机叶片锻件切边的组合夹具及切边方法，当采用光纤激光切割机进行切边时，组合夹具由切边拖块、硅胶垫圈、内六角螺钉组成，当采用电火花线切割机进行切边时，组合夹具由切边拖块、导电定位块、紧固螺钉组成。本发明的切边拖块的定位型腔在未考虑收缩率的终锻模型腔的基础上放大一定的间隙，并遵循设计叶片锻件时的6点定位规则，故可实现叶片的装夹精准定位，切块拖块的外形在叶片锻件切边外形轮廓基础上缩小偏置一定间隙，避免金属熔渣接触到附近刚性物体而反弹至锻件叶身，导电定位块的两个角为直角，可满足线切割良好的导电定位和线切割过程中的碰边对零点功能。
Description
技术领域
本发明属于航空发动机叶片锻件的切边技术领域，特别的，涉及一种用于航空发动机叶片锻件切边的组合夹具及切边方法。
背景技术
目前航空发动机压气机叶片的锻造技术发展逐步从大余量模锻走向小余量锻造，甚至为叶身无余量精密锻造。相应地其切边工序逐步从传统的冲裁切边改为光纤激光切边或者水切割切边等，以防止在冲裁力与阴模的相互作用下使叶片锻件叶身发生切边变形，从而提升毛边切断面的质量，以满足叶片逐步向精密锻造迈进的发展需求。
现在市面上大多数光纤激光切割机的工作台面结构都是在长宽幅面上规律布置锯齿状的支撑条，此结构可满足大多数金属平板的光纤激光切割需求，但是对带有曲面叶身叶片锻件的装夹定位效果并不好，且该工作台面无叶片锻件专用定位紧固装置，易使叶片锻件在高压力切割辅助气体的冲击下发生晃动而切偏，同时该结构还容易使激光熔融的金属渣子碰到锯齿状支撑条后反弹至叶片锻件叶身表面使其发生瞬间高温烧蚀，从而影响叶片锻件表面质量；而对于厚度较大的小批叶片锻件，在激光切割机功率无法满足对其进行有效切边后或激光切割机设备故障后，可转用电火花线切割对其进行切边，但是目前也没有专用的线切割夹具保证其良好的导电定位和线切割过程中的碰边对零点功能。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明旨在提供一种用于航空发动机叶片锻件切边的组合夹具及切边方法，可使叶片锻件在激光切边过程能够实现快速装夹定位于夹具上，并使叶片锻件在高压切割辅助气体作用下能够牢固贴紧在夹具上，及在激光切边过程可避免金属熔渣反弹至锻件叶身；同时，当因特殊原因需用电火花线切割机对叶片锻件毛边进行切割时，该夹具可满足线切割良好的导电定位和线切割过程中的碰边对零点功能。
为实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：
一种用于航空发动机叶片锻件切边的组合夹具，所述叶片为双安装板叶片、单安装板叶片或双轴颈叶片，组合夹具包括，
切边拖块，所述切边拖块的外缘轮廓在叶片锻件的切边轮廓基础上缩小一个第一偏置距离，一般取单边0.5～2mm,切边拖块表面加工有定位型腔，定位型腔的空间形状在未考虑收缩率的终锻模型腔基础上放大一个第二偏置距离,使之与叶片锻件有一定装配接触间隙，第二偏置距离一般取0.1～1mm；
沉头孔，所述沉头孔位于切边拖块上；
定位销孔，所述定位销孔位于切边拖块上，且轴线平行于沉头孔；
硅胶垫圈，所述硅胶垫圈可拆卸连接在沉头孔中，且硅胶垫圈上开有第一通孔；
内六角螺钉，所述内六角螺钉可拆卸连接在沉头孔中，且内六角螺钉轴线方向开有第二通孔。
进一步，用于航空发动机叶片锻件切边的组合夹具还包括，
紧固螺孔，所述紧固螺孔位于切边拖块上，且平行于叶片锻件的积叠轴线方向；
导电定位块，所述导电定位块为金属导体，导电定位块上开有第一连接孔和第二连接孔，导电定位块通过紧固螺钉、第一连接孔与切边拖块可拆卸连接，切边拖块通过第二连接孔与线切割设备的导电板可拆卸连接。
进一步，所述切边拖块通过沉头孔、第一通孔、第二通孔与真空吸附装置紧密连接并连通。
进一步，所述导电定位块为L形，第一连接孔和第二连接孔分别位于L形导电定位块的短边和长边上。
进一步，所述导电定位块表面包括两个用于线切割碰边对零的直角面，所述直角面与线切割机导电定位台平面相垂直。实际操作时，碰边对零的的直角面只需要1个，设计成2个是方便实际加工过程可选择顺时针切或逆时针切。
进一步，所述第一偏置距离为叶片锻件的切边轮廓线上法线方向的直线距离；所述第二偏置距离为定位型腔空间曲面上法线方向的直线距离，定位型腔空间曲面一般为除与锻件叶身相接触的曲面外的非垂直于Y轴(锻件图坐标系下的Y轴)的面。
优选的，所述第一偏置距离为0.5mm～2mm，所述第二偏置距离为0.1mm～1mm。
进一步，所述定位型腔遵循计叶片锻件时的6点定位规则。即限制叶片的6个自由度，简单来说，就是按照3个点确定一个平面，2个点确定一根轴，1个点最终固定不让叶片晃动。锻件设计时6点定位规则基本上有3个点在叶身，另外3个点在安装板、轴径或工艺凸台上，根据不同类型叶片而定。
一种用于航空发动机叶片锻件的切边方法，采用光纤激光切割的方式进行切边，且切边时使用前述与真空吸附装置连接的组合夹具对叶片锻件进行装夹定位，其中，叶片锻件放入切边拖块的定位型腔中，并通过真空吸附装置将叶片锻件牢固吸附在切边拖块上。
一种用于航空发动机叶片锻件的切边方法，采用线切割的方式进行切边，且切边时使用前述未连接真空吸附装置且与线切割装置导电板连接的组合夹具对叶片锻件进行装夹定位，其中，导电定位块上的两个直角面用于碰边对零，两个直角面在碰边对零时只需选择其中一个即可。
一种用于航空发动机叶片锻件的切边方法，先采用光纤激光切割的切边方法切边，再采用线切割的切边方法去除余量。激光切割有热影响层，因此一般会带有余量，线切割电解影响层深度很小且切割精度高，可用于精加工激光切割留下的余量。
与现有技术相比，本发明提供了一种用于航空发动机叶片锻件切边的组合夹具，主要由切边拖块、硅胶垫圈、内六角螺钉、导电定位块、紧固螺钉组成。因其切边拖块的定位型腔在未考虑收缩率的终锻模型腔的基础上放大一定的间隙，遵循设计叶片锻件时的6点定位规则，故可实现叶片的装夹精准定位；切块拖块的外形在叶片锻件切边外形轮廓基础上缩小偏置一定间隙，配合真空吸附装置，在激光切割过程可使叶片牢固贴紧在夹具上，并避免金属熔渣接触到附近刚性物体而反弹至锻件叶身；同时因与切块拖块连接的导电定位块的两个角为直角，可满足线切割良好的导电定位和线切割过程中的碰边对零点功能。
附图说明
图1为本发明组合夹具整体示意图；
图2为本发明组合夹具用于激光切边时的整体示意图；
图3为本发明组合夹具用于电火花线切割切边时的整体示意图；
图4为待切边的叶片毛料示意图；
图中，1.切边托块、2.硅胶垫圈、3.内六角螺钉、4.导电定位块、5.紧固螺钉。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本发明的范围内。
本发明的基本构思是：该切边组合夹具由切边拖块1、硅胶垫圈2、内六角螺钉3、导电定位块4、紧固螺钉5组成。切边拖块1底部有2个定位销孔和2个紧固螺纹孔，切边拖块1中间开有沉头孔(其中小孔带螺纹)，切边拖块1的外形在叶片锻件切边外形轮廓基础上缩小偏置一定间隙(一般取0.5mm～2mm)，切边拖块1的定位型腔在未考虑收缩率的终锻模型腔的基础上放大一定的间隙(一般取0.1mm～1mm)，故切边拖块1遵循设计叶片锻件时的6点定位规则(如图4，图4中标注出了6个定位点的具体位置)，对叶片锻件的装夹定位较精准。前述2个定位销孔是用于切边拖块1在激光切割机设备工位上的定位，配合切边设备工位上的两根销钉。前述放大或缩小的间隙均为法向距离。
本发明的组合夹具其定位型腔依据终锻模型腔改进而来，其定位有叶身+单安装板的组合、有双安装板的组合、有叶身+双轴颈及缘板内侧的组合，在终锻模中已默认包含，兼容性较高。
当采用光纤激光切割机进行切边时，该夹具由切边拖块1、硅胶垫圈2、内六角螺钉3组成。切边拖块1通过底部的2个销孔实现定位，切边拖块1通过底部的2个螺纹孔实现紧固(指切边拖块1在激光切割机设备工位上的紧固，这个紧固对于较小而较轻的切边拖块1的作用较小，对于大而重的切边拖块的紧固作用较大)，切边拖块1的沉头孔与带有真空吸附的气管装置相连，硅胶垫圈2和内六角螺钉3中间都开有气孔(第一通孔和第二通孔)，并通过内六角螺钉3将硅胶垫圈2紧固于切边拖块的沉头孔上，并与真空吸附气管相连通。因切边拖块1遵循设计叶片锻件时的6点定位规则，故在叶片锻件装夹后定位较精准；通过真空吸附可将叶片较牢固装夹于切边拖块1上；而该切边拖块1的外形比叶片的切边外形轮廓小，激光切割过程金属熔渣将垂直下落而不会接触反弹。
当采用电火花线切割机进行切边时，该夹具由切边拖块1、导电定位块4、紧固螺钉5组成。通过紧固螺钉5将切边拖块1与导电定位块4相连接，导电定位块4紧固于电火花线切割机台面的定位螺纹孔上并依托接触的两个直角面来定位。因切边拖块1遵循设计叶片锻件时的6点定位规则，故在锻件装夹后定位较精准；而导电定位块4与切边拖块1连接的左右两个角都做成直角面，可满足线切割过程中的碰边对零点功能。如图3中的A处，为线切割过程碰边对零的直角位置，直角的两面为碰的两边，图3中的B为线切割设备上的装夹导电板，其上带有装配螺纹孔。
如图1所示，本发明切边组合夹具由切边拖块1、硅胶垫圈2、内六角螺钉3、导电定位块4、紧固螺钉5组成。其中所述切边拖块1底部有2个定位销孔和2个紧固螺纹孔，切边拖块1中间开有沉头孔(其中小孔带螺纹)，切边拖块1的外形在叶片锻件切边外形轮廓基础上缩小偏置一定间隙(一般取0.5mm～2mm)，切边拖块1的定位型腔在未考虑收缩率的终锻模型腔的基础上放大一定的间隙(一般0.1mm～1mm)，故切边拖块1遵循设计叶片锻件时的6点定位规则，对叶片锻件的装夹定位较精准。
具体实施例一：
如图2所示，当采用光纤激光切割机进行切边时，该夹具由切边拖块1、硅胶垫圈2、内六角螺钉3组成。切边拖块1通过底部的2个销孔实现定位，切边拖块1通过底部的2个螺纹孔实现紧固，切边拖块1的沉头孔与带有真空吸附的气管装置相连，硅胶垫圈2和内六角螺钉3中间都开有气孔，并通过内六角螺钉3将硅胶垫圈2紧固于切边拖块1的沉头孔上，并与真空吸附气管相连通。因切边拖块1遵循设计叶片锻件时的6点定位规则，故在叶片锻件装夹后定位较精准；通过真空吸附可将如附图4中的叶片锻件较牢固装夹于切边拖块1上；而该切边拖块1的外形比叶片锻件的切边外形轮廓小，激光切割过程金属熔渣将垂直下落而不会接触反弹。
具体实施例二：
如图3所示，当采用电火花线切割机进行切边时，因电熔融金属使金属工件受力较小，故该夹具由切边拖块1、导电定位块4、紧固螺钉5组成即可满足使用要求。通过紧固螺钉5将切边拖块1与导电定位块4相连接，导电定位块4紧固于电火花线切割机台面的定位螺纹孔上并依托接触的两个直角面来定位。因切边拖块1遵循设计叶片锻件时的6点定位规则，故在锻件装夹后定位较精准；而导电定位块4与切边拖块1连接的左右两个角都做成直角，可满足线切割过程中的碰边对零点功能。
具体实施例三：
本实施例采用的是先采用光纤激光切割的切边方法切边，再采用线切割的切边方法去除光纤激光切割留下的余量。
Claims (10)
1.一种用于航空发动机叶片锻件切边的组合夹具，其特征在于：所述叶片为双安装板叶片、单安装板叶片或双轴颈叶片，组合夹具包括，
切边拖块(1)，所述切边拖块(1)的外缘轮廓在叶片锻件的切边轮廓基础上缩小一个第一偏置距离，切边拖块(1)表面加工有定位型腔，定位型腔的空间形状在未考虑收缩率的终锻模型腔基础上放大一个第二偏置距离；
沉头孔，所述沉头孔位于切边拖块(1)上；
定位销孔，所述定位销孔位于切边拖块(1)上，且轴线平行于沉头孔；
硅胶垫圈(2)，所述硅胶垫圈(2)可拆卸连接在沉头孔中，且硅胶垫圈(2)上开有第一通孔；
内六角螺钉(3)，所述内六角螺钉(3)可拆卸连接在沉头孔中，且内六角螺钉(3)轴线方向开有第二通孔。
2.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机叶片锻件切边的组合夹具，其特征在于：还包括，
紧固螺孔，所述紧固螺孔位于切边拖块(1)上，且平行于叶片锻件的积叠轴线方向；
导电定位块(4)，所述导电定位块(4)为金属导体，导电定位块(4)上开有第一连接孔和第二连接孔，导电定位块(4)通过紧固螺钉(5)、第一连接孔与切边拖块(1)可拆卸连接，切边拖块(1)通过第二连接孔与线切割设备的导电板可拆卸连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机叶片锻件切边的组合夹具，其特征在于：所述切边拖块(1)通过沉头孔、第一通孔、第二通孔与真空吸附装置紧密连接并连通。
4.根据权利要求2所述的一种用于航空发动机叶片锻件切边的组合夹具，其特征在于：所述导电定位块(4)为L形，第一连接孔和第二连接孔分别位于L形导电定位块(4)的短边和长边上。
5.根据权利要求2所述的一种用于航空发动机叶片锻件切边的组合夹具，其特征在于：所述导电定位块(4)表面包括两个用于线切割碰边对零的直角面，所述直角面与线切割机导电定位台平面相垂直。
6.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机叶片锻件切边的组合夹具，其特征在于：
所述第一偏置距离为叶片锻件的切边轮廓线上法线方向的直线距离；
所述第二偏置距离为定位型腔空间曲面上法线方向的直线距离。
7.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机叶片锻件切边的组合夹具，其特征在于：所述定位型腔遵循计叶片锻件时的6点定位规则。
8.一种用于航空发动机叶片锻件的切边方法，其特征在于：采用光纤激光切割的方式进行切边，且切边时使用权利要求3的组合夹具对叶片锻件进行装夹定位，其中，叶片锻件放入切边拖块(1)的定位型腔中，并通过真空吸附装置将叶片锻件牢固吸附在切边拖块(1)上。
9.一种用于航空发动机叶片锻件的切边方法，其特征在于：采用线切割的方式进行切边，且切边时使用权利要求5的组合夹具对叶片锻件进行装夹定位，其中，导电定位块(4)上的两个直角面用于碰边对零。
10.一种用于航空发动机叶片锻件的切边方法，其特征在于：先采用权利要求8所述的切边方法切边，再采用权利要求9所述的切边方法去除余量。
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| CN214392706U (zh) * | 2021-02-04 | 2021-10-15 | 北京汉飞航空科技有限公司 | 一种涡轮叶片电火花加工装夹装置 |
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