CN114523254A - 一种涡轮导向叶片的焊接用定位夹具及定位方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种涡轮导向叶片的焊接用定位夹具及定位方法，涉及涡轮叶片焊接技术领域，包括叶片定位组件、转轴定位组件、机台架、位置调节组件，位置调节组件包括第一移动板、第二移动板、活动单元，转轴定位组件包括固定部件、移动部件，叶片定位组件和第一移动板紧固连接，固定部件和机台架上表面紧固连接，移动部件和第二移动板上表面紧固连接，活动单元有两组，活动单元一端和机台架相连，活动单元另一端和叶片定位组件、移动部件紧固连接。本发明通过冷冻固定的方式，极大程度的提升了定位夹具的普适性。
Description
技术领域
本发明涉及涡轮叶片焊接技术领域，具体为一种涡轮导向叶片的焊接用定位夹具及定位方法。
背景技术
涡轮发动机是利用旋转的机件自穿过的流体中汲取动能的装置，常用于飞机和大型的船舶上。涡轮的叶片在工作室受到燃烧室高温气流的冲击，处于高温高压的环境下，因此对其强度要求极高，而传统的涡轮叶片焊接夹具存在一些缺陷，会对叶片的后续工作造成影响。
常规的涡轮叶片焊接夹具是通过逐片夹取的方式夹取叶片的，会反复的进行运动，而涡轮叶片焊接间隙小，多次运动可能导致移动位置出现偏差。部分夹持装置会一次性对所有叶片进行精确夹持，而这种夹持方式的成本过高，尤其是在需求的夹持精度较高的情况下。
常规的涡轮叶片夹持装置只能针对单一叶片进行夹持，对于表面弯曲程度出现变化的叶片，无法做到自适应。另一方面，焊接处凝固的过程中会出现一定量的收缩，由于焊接位置收缩量的不一致，会出现微小的扭曲，而常规的固定方式在焊接凝固的过程中处于完全固定状态，在凝固收缩的形变量会产生两种情况，一种是焊接处出现微小的拉伸形变，一种是叶片出现微小的拉伸弯曲。这种微量形变在常规叶片上影响很小，但涡轮叶片要承受高温高压，其结构强度需求极高，而叶片根部的微小变形会极大程度的降低叶片的使用寿命。
传统的焊接夹具无法对焊接位置进行有效的隔绝，密布的叶片间隙处散热效果较差，会对焊接的成果造成影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种涡轮导向叶片的焊接用定位夹具及定位方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种涡轮导向叶片的焊接用定位夹具，包括叶片定位组件、转轴定位组件、机台架、位置调节组件，位置调节组件包括第一移动板、第二移动板、活动单元，转轴定位组件包括固定部件、移动部件，叶片定位组件和第一移动板紧固连接，固定部件和机台架上表面紧固连接，移动部件和第二移动板上表面紧固连接，活动单元有两组，活动单元一端和机台架相连，活动单元另一端和叶片定位组件、移动部件紧固连接。固定部件将转轴夹持，叶片定位组件将叶片夹持，并移动穿过转轴，叶片穿过转轴后，移动部件再次移动将转轴另一端固定，焊接工作开始。
进一步的，叶片定位组件包括机械臂、调整盘、 伸缩夹、夹持部件、转动块，机械臂和第一移动板紧固连接，转动块和机械臂紧固连接，调整盘包括内圈环、外圈环，内圈环和转动块紧固连接，外圈环设置在内圈环两侧，内圈环和外圈环转动连接，转动块内部设置有主动力齿轮，外圈环表面设置有轮齿，主动力齿轮和外圈环的轮齿啮合，伸缩夹有若干个，若干个伸缩夹和内圈环紧固连接，夹持部件和外圈环紧固连接。在焊接前，各个叶片会提前放置到伸缩夹上，伸缩夹将叶片最外侧夹持住，本发明设置的伸缩夹可转动，通过转动将叶片调整到焊接角度。机械臂带动调整盘套在转轴上，夹持部件随着外圈环一起转动，依次经过各个伸缩夹，当夹持部件经过某个伸缩夹时，该伸缩夹伸出，叶片被夹持部件夹持后，伸缩夹收回。本发明通过伸缩夹对叶片进行初定位，该初定位方式可适应各种长度、弯曲角度的叶片，这种初定位成本较低，通过多组设置可将所有叶片全部移动到转轴外侧，极大程度的降低了定位夹具的移动频率，提升了工作效率，降低了移动损耗。而单个夹持部件的设置为每个焊接的叶片提供了精定位，轮盘式的结构设置使得每个叶片都能被该夹持部件准确定位，降低了精定位的成本。进一步的，夹持部件包括夹持板、夹持电缸、上固定块、下固定块、焊接套，夹持板有两块，夹持电缸和外圈环紧固连接，夹持板和外圈环滑动连接，夹持电缸的输出轴和夹持板紧固连接，上固定块、下固定块、焊接套和夹持板紧固连接，上固定块设置在下固定块靠近调整盘的一侧，焊接套设置在下固定块远离调整盘的一侧。夹持电缸推动夹持板移动，本发明的上固定块、下固定块、焊接套都为成对设置，每块夹持板上固定一半，当两块夹持板相互贴近后，上固定块、下固定块、焊接套拼接完成。
进一步的，焊接套包括外半管、内半管、调速电机、调速齿轮、阻挡气囊、散热环管、焊接滑槽、上翅片、下翅片，外半管和夹持板紧固连接，内半管和外半管转动连接，阻挡气囊和外半管上表面紧固连接，外半管下表面设置有贴合垫，内半管上侧设置有通气孔，调速电机和外半管紧固连接，调速电机的输出轴和调速齿轮紧固连接，内半管外表面设置有环形齿条，调速齿轮和环形齿条相互啮合，上翅片设置在内半管外壁，下翅片设置在内半管内壁，焊接滑槽设置在外半管内壁下方，散热环管有若干根，若干根散热环管设置在外半管内侧壁上。本发明设置的上翅片向上倾斜，转动时气流向上运动，下翅片向下倾斜，转动时气流向下运动，外半管表面联通有惰性气体管道。当两个外半管拼合时，夹持板的长度进行自动调节，夹持板自身长度的调节装置是本领域的常规技术手段，具体结构不作描述。长度调节后，贴合垫和转轴表面贴合，焊接滑槽处设置的微型激光焊接枪开始运转，微型激光焊接枪属于常规技术，具体结构不作描述，微型激光焊接枪对叶片进行焊接，焊接过程中外半管上端的阻挡气囊挤压叶片表面，焊接温度的升高进一步提升其内部压强，增大了密封力度，外半管内部已经填充了保护气体，内半管在调速电机的带动下开始转动，下翅片驱动内半管内侧的气流转动并向下方移动，上翅片驱动内半管外侧的气流转动并向上方移动，保护气体在内半管和外半管之间循环流动，将焊接处的热量不断输送到散热环管处，散热环管内部循环通过冷气流，气流流动方向和惰性气体的流向相反，可快速将惰性气体的热量向外部输送。另一方面由于涡轮叶片内部设置有冷却气道，在焊接时，熔化区域的内陷容易导致冷却气道的部分堵塞，本发明旋转惰性气体，提升了叶片表面的气流速度，使得气流压强降低，另一方面旋转气流的离心作用力也作用在叶片表面，在内外侧气体压强差和离心力的共同作用下，焊接熔化区域会趋于向叶片外侧突出，保证了叶片内部冷却气道的导通。本发明设置的内半管可根据叶片间的间隙进行调节，当间隙过小时，内半管可设置为椭圆形，内半管的材料此时可选择弹性材料，依然可以进行转动。
进一步的，上固定块、下固定块内部设置有夹持囊，夹持囊内部填充有水，夹持囊内部设置有导气管道，夹持囊包括固定膜、膨胀膜，膨胀膜和固定膜密封连接，固定膜和上固定块、下固定块框架紧固连接，膨胀膜的弹性大于固定膜。当上固定块、下固定块拼接完成时，两个夹持囊被挤压在叶片两侧，膨胀膜在叶片表面摊开，此时导气管道从外部导入低温冷气，冷气从固定膜一侧向膨胀膜一侧流动，又从固定膜一侧流出。固定膜一侧开始先发生冷冻，冷冻使得水体膨胀，膨胀膜由于弹性更大，会对形变量进行汇聚，在逐渐冷冻的过程中会在叶片表面摊开成更大的面积，等到全部冷冻后，冷冻的夹持囊已将叶片完全固定住。叶片开始焊接，叶片焊接过程中部分热量传递给冷冻的夹持囊，加速了热量的排出，等焊接完成后，低温冷气停止输入。焊接处凝固的过程中会出现一定量的收缩，由于焊接位置收缩量的不一致，会出现微小的扭曲，而常规的固定方式在焊接凝固的过程中处于完全固定状态，在凝固收缩的形变量会产生两种情况，一种是焊接处出现微小的拉伸形变，一种是叶片出现微小的拉伸弯曲。这种微量形变在常规叶片上影响很小，但涡轮叶片要承受高温高压，其结构强度需求极高，而叶片根部的微小变形会极大程度的降低叶片的使用寿命。而本发明通过冷冻固定的方式，在焊接处冷却凝固时，其传导处的热量会使得叶片表层的冰层出现微量的融合，则焊接处的微量收缩差值可以被夹持力的收缩缓解，微量形变可作用于整个叶片，被分摊成整个叶片的微量倾斜后，叶片的导流效果会出现一定程度的降低，但叶片的使用寿命得到了极大程度的提升，这种误差分摊的方式极大程度的降低了局部误差的集中，对误差进行了更好的平衡。
进一步的，固定部件包括第一固定杆、第一升降架、三爪卡盘，移动部件包括伸缩杆、接触桶、压迫气缸、第二固定杆、第二升降架，转轴定位组件还包括升降单元，升降单元有两组，一组升降单元一端和第一固定杆相连，升降单元另一端和第一升降架相连，另一组升降单元一端和第二固定杆相连，升降单元另一端和第二升降架相连，第一固定杆和机台架上表面紧固连接，第二固定杆和第二移动板上表面紧固连接，三爪卡盘和第一升降架紧固连接，伸缩杆、压迫气缸和第二升降架紧固连接，压迫气缸的输出轴和伸缩杆远离第二升降架的一端紧固连接，接触桶和伸缩杆紧固连接。三爪卡盘将转轴一端先固定住，等到叶片定位组件到位后，压迫气缸再推动伸缩杆伸出，接触桶将转轴另一端顶住。
进一步的，升降单元包括主动电机、蜗杆、蜗轮、齿条，第一固定杆、第二固定杆内部设置有空腔，主动电机、蜗杆、蜗轮设置在空腔内部，主动电机和空腔紧固连接，主动电机的输出轴和蜗杆紧固连接，蜗杆、蜗轮和空腔转动连接，蜗杆、蜗轮相互啮合，齿条和蜗轮相互啮合，齿条一端分别和第一固定杆、第二固定杆滑动连接，齿条另一端分别和第一升降架、第二升降架紧固连接。主动电机驱动蜗杆转动，蜗杆驱动蜗轮转动，蜗轮带动齿条移动，调节转轴的上下位置，本发明的这种结构实现了竖直方向位置的自锁。
进一步的，活动单元包括装定板、滑块、导轨、导电线、接触块，叶片定位组件、移动部件和装定板上表面紧固连接，滑块和装定板下表面紧固连接，导轨和机台架紧固连接，导电线和导轨两侧紧固连接，接触块和和装定板紧固连接，接触块和导电线接触，滑块外侧设置有滚轮，滚轮和机台架接触。本发明的滑块和导轨之间设置有刹车片，且刹车片的摩擦力远大于滚轮的摩擦力 ，正常状态下，滚轮驱动装定板移动，接触块在导电线上滑移，导电线一端接入电路，接触块接入电路，通过检测电路中的电流变化判断接触块的位置，到达指定位置时刹车片阻止装定板的移动。本发明通过电流变化值反映位置状态的突变，其控制精度极高，且在多次运动的过程中，也不会出现精度误差，能够准确的确定焊接位置，有效提升了定位夹具的装夹精度。
进一步的，一种涡轮导向叶片的焊接用定位夹具的定位方法，该方法包括以下步骤：
步骤一，固定部件将转轴一侧固定，叶片被安装到伸缩夹上；
步骤二，调整盘穿过转轴，保持和转轴同心，移动部件将转轴另一侧固定；
步骤三，夹持部件将某一片叶片从伸缩夹上取下，夹持囊冷冻，叶片被精确定位；
步骤四，叶片开始焊接，焊接套内部保护气体受内半管转动导向，对焊接热量进行散发，对焊接区域形变进行引导；
步骤五，夹持部件更换叶片继续进行焊接，全部焊接完成后装置归位。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明通过伸缩夹对叶片进行初定位，该初定位方式可适应各种长度、弯曲角度的叶片，这种初定位成本较低，通过多组设置可将所有叶片全部移动到转轴外侧，极大程度的降低了定位夹具的移动频率，提升了工作效率，降低了移动损耗。而单个夹持部件的设置为每个焊接的叶片提供了精定位，轮盘式的结构设置使得每个叶片都能被该夹持部件准确定位，降低了精定位的成本。本发明的下翅片驱动内半管内侧的气流转动并向下方移动，上翅片驱动内半管外侧的气流转动并向上方移动，保护气体在内半管和外半管之间循环流动，将焊接处的热量不断输送到散热环管处，散热环管内部循环通过冷气流，气流流动方向和惰性气体的流向相反，可快速将惰性气体的热量向外部输送。本发明旋转惰性气体，提升了叶片表面的气流速度，使得气流压强降低，另一方面旋转气流的离心作用力也作用在叶片表面，在内外侧气体压强差和离心力的共同作用下，焊接熔化区域会趋于向叶片外侧突出，保证了叶片内部冷却气道的导通。本发明通过冷冻固定的方式，在焊接处冷却凝固时，其传导处的热量会使得叶片表层的冰层出现微量的融合，则焊接处的微量收缩差值可以被夹持力的收缩缓解，微量形变可作用于整个叶片，被分摊成整个叶片的微量倾斜后，叶片的导流效果会出现一定程度的降低，但叶片的使用寿命得到了极大程度的提升，这种误差分摊的方式极大程度的降低了局部误差的集中，对误差进行了更好的平衡。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明的升降单元局部剖视图；
图3是本发明的夹持部件工作原理图；
图4是图3的A处局部放大图；
图5是本发明的叶片定位组件局部结构图；
图6是本发明的夹持囊工作状态示意图；
图7是本发明的活动单元整体结构示意图；
图8是本发明的夹持工件示意图；
图中：1-叶片定位组件、11-机械臂、12-调整盘、13-伸缩夹、14-夹持部件、141-夹持板、142-夹持电缸、143-上固定块、144-下固定块、145-焊接套、1451-外半管、1452-内半管、1453-调速电机、1454-调速齿轮、1455-阻挡气囊、1456-散热环管、1457-焊接滑槽、1458-上翅片、1459-下翅片、146-夹持囊、1461-固定膜、1462-膨胀膜、147-导气管道、15-转动块、3-转轴定位组件、31-固定部件、311-第一固定杆、312-第一升降架、313-三爪卡盘、32-移动部件、321-伸缩杆、322-接触桶、323-压迫气缸、324-第二固定杆、325-第二升降架、33-升降单元、331-主动电机、332-蜗杆、333-蜗轮、334-齿条、4-机台架、5-位置调节组件、51-第一移动板、52-第二移动板、53-活动单元、531-装定板、532-滑块、533-导轨、534-导电线、535-接触块。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图8，本发明提供技术方案：
如图1-图8所示，一种涡轮导向叶片的焊接用定位夹具，包括叶片定位组件1、转轴定位组件3、机台架4、位置调节组件5，位置调节组件5包括第一移动板51、第二移动板52、活动单元53，转轴定位组件3包括固定部件31、移动部件32，叶片定位组件1和第一移动板51紧固连接，固定部件31和机台架4上表面紧固连接，移动部件32和第二移动板52上表面紧固连接，活动单元53有两组，活动单元53一端和机台架4相连，活动单元53另一端和叶片定位组件1、移动部件32紧固连接。固定部件31将转轴夹持，叶片定位组件1将叶片夹持，并移动穿过转轴，叶片穿过转轴后，移动部件32再次移动将转轴另一端固定，焊接工作开始。
叶片定位组件1包括机械臂11、调整盘12、 伸缩夹13、夹持部件14、转动块15，机械臂11和第一移动板51紧固连接，转动块15和机械臂11紧固连接，调整盘12包括内圈环、外圈环，内圈环和转动块15紧固连接，外圈环设置在内圈环两侧，内圈环和外圈环转动连接，转动块15内部设置有主动力齿轮，外圈环表面设置有轮齿，主动力齿轮和外圈环的轮齿啮合，伸缩夹13有若干个，若干个伸缩夹13和内圈环紧固连接，夹持部件14和外圈环紧固连接。在焊接前，各个叶片会提前放置到伸缩夹13上，伸缩夹13将叶片最外侧夹持住，本发明设置的伸缩夹13可转动，通过转动将叶片调整到焊接角度。机械臂11带动调整盘12套在转轴上，夹持部件14随着外圈环一起转动，依次经过各个伸缩夹13，当夹持部件14经过某个伸缩夹13时，该伸缩夹13伸出，叶片被夹持部件14夹持后，伸缩夹13收回。本发明通过伸缩夹13对叶片进行初定位，该初定位方式可适应各种长度、弯曲角度的叶片，这种初定位成本较低，通过多组设置可将所有叶片全部移动到转轴外侧，极大程度的降低了定位夹具的移动频率，提升了工作效率，降低了移动损耗。而单个夹持部件14的设置为每个焊接的叶片提供了精定位，轮盘式的结构设置使得每个叶片都能被该夹持部件14准确定位，降低了精定位的成本。夹持部件14包括夹持板141、夹持电缸142、上固定块143、下固定块144、焊接套145，夹持板141有两块，夹持电缸142和外圈环紧固连接，夹持板141和外圈环滑动连接，夹持电缸142的输出轴和夹持板141紧固连接，上固定块143、下固定块144、焊接套145和夹持板141紧固连接，上固定块143设置在下固定块144靠近调整盘12的一侧，焊接套145设置在下固定块144远离调整盘12的一侧。夹持电缸142推动夹持板141移动，本发明的上固定块143、下固定块144、焊接套145都为成对设置，每块夹持板141上固定一半，当两块夹持板141相互贴近后，上固定块143、下固定块144、焊接套145拼接完成。
焊接套145包括外半管1451、内半管1452、调速电机1453、调速齿轮1454、阻挡气囊1455、散热环管1456、焊接滑槽1457、上翅片1458、下翅片1459，外半管1451和夹持板141紧固连接，内半管1452和外半管1451转动连接，阻挡气囊1455和外半管1451上表面紧固连接，外半管1451下表面设置有贴合垫，内半管1452上侧设置有通气孔，调速电机1453和外半管1451紧固连接，调速电机1453的输出轴和调速齿轮1454紧固连接，内半管1452外表面设置有环形齿条，调速齿轮1454和环形齿条相互啮合，上翅片1458设置在内半管1452外壁，下翅片1459设置在内半管1452内壁，焊接滑槽1457设置在外半管1451内壁下方，散热环管1456有若干根，若干根散热环管1456设置在外半管1451内侧壁上。本发明设置的上翅片1458向上倾斜，转动时气流向上运动，下翅片1459向下倾斜，转动时气流向下运动，外半管1451表面联通有惰性气体管道。当两个外半管1451拼合时，夹持板141的长度进行自动调节，夹持板141自身长度的调节装置是本领域的常规技术手段，具体结构不作描述。长度调节后，贴合垫和转轴表面贴合，焊接滑槽1457处设置的微型激光焊接枪开始运转，微型激光焊接枪属于常规技术，具体结构不作描述，微型激光焊接枪对叶片进行焊接，焊接过程中外半管1451上端的阻挡气囊1455挤压叶片表面，焊接温度的升高进一步提升其内部压强，增大了密封力度，外半管1451内部已经填充了保护气体，内半管1452在调速电机1453的带动下开始转动，下翅片1459驱动内半管1452内侧的气流转动并向下方移动，上翅片1458驱动内半管1452外侧的气流转动并向上方移动，保护气体在内半管1452和外半管1451之间循环流动，将焊接处的热量不断输送到散热环管1456处，散热环管1456内部循环通过冷气流，气流流动方向和惰性气体的流向相反，可快速将惰性气体的热量向外部输送。另一方面由于涡轮叶片内部设置有冷却气道，在焊接时，熔化区域的内陷容易导致冷却气道的部分堵塞，本发明旋转惰性气体，提升了叶片表面的气流速度，使得气流压强降低，另一方面旋转气流的离心作用力也作用在叶片表面，在内外侧气体压强差和离心力的共同作用下，焊接熔化区域会趋于向叶片外侧突出，保证了叶片内部冷却气道的导通。
上固定块143、下固定块144内部设置有夹持囊146，夹持囊146内部填充有水，夹持囊146内部设置有导气管道147，夹持囊146包括固定膜1461、膨胀膜1462，膨胀膜1462和固定膜1461密封连接，固定膜1461和上固定块143、下固定块144框架紧固连接，膨胀膜1462的弹性大于固定膜1461。当上固定块143、下固定块144拼接完成时，两个夹持囊146被挤压在叶片两侧，膨胀膜1462在叶片表面摊开，此时导气管道147从外部导入低温冷气，冷气从固定膜1461一侧向膨胀膜1462一侧流动，又从固定膜1461一侧流出。固定膜1461一侧开始先发生冷冻，冷冻使得水体膨胀，膨胀膜1462由于弹性更大，会对形变量进行汇聚，在逐渐冷冻的过程中会在叶片表面摊开成更大的面积，等到全部冷冻后，冷冻的夹持囊146已将叶片完全固定住。叶片开始焊接，叶片焊接过程中部分热量传递给冷冻的夹持囊146，加速了热量的排出，等焊接完成后，低温冷气停止输入。焊接处凝固的过程中会出现一定量的收缩，由于焊接位置收缩量的不一致，会出现微小的扭曲，而常规的固定方式在焊接凝固的过程中处于完全固定状态，在凝固收缩的形变量会产生两种情况，一种是焊接处出现微小的拉伸形变，一种是叶片出现微小的拉伸弯曲。这种微量形变在常规叶片上影响很小，但涡轮叶片要承受高温高压，其结构强度需求极高，而叶片根部的微小变形会极大程度的降低叶片的使用寿命。而本发明通过冷冻固定的方式，在焊接处冷却凝固时，其传导处的热量会使得叶片表层的冰层出现微量的融合，则焊接处的微量收缩差值可以被夹持力的收缩缓解，微量形变可作用于整个叶片，被分摊成整个叶片的微量倾斜后，叶片的导流效果会出现一定程度的降低，但叶片的使用寿命得到了极大程度的提升，这种误差分摊的方式极大程度的降低了局部误差的集中，对误差进行了更好的平衡。
固定部件31包括第一固定杆311、第一升降架312、三爪卡盘313，移动部件32包括伸缩杆321、接触桶322、压迫气缸323、第二固定杆324、第二升降架325，转轴定位组件3还包括升降单元33，升降单元33有两组，一组升降单元33一端和第一固定杆311相连，升降单元33另一端和第一升降架312相连，另一组升降单元33一端和第二固定杆324相连，升降单元33另一端和第二升降架325相连，第一固定杆311和机台架4上表面紧固连接，第二固定杆324和第二移动板52上表面紧固连接，三爪卡盘313和第一升降架312紧固连接，伸缩杆321、压迫气缸323和第二升降架325紧固连接，压迫气缸323的输出轴和伸缩杆321远离第二升降架325的一端紧固连接，接触桶322和伸缩杆321紧固连接。三爪卡盘313将转轴一端先固定住，等到叶片定位组件1到位后，压迫气缸323再推动伸缩杆321伸出，接触桶322将转轴另一端顶住。
升降单元33包括主动电机331、蜗杆332、蜗轮333、齿条334，第一固定杆311、第二固定杆324内部设置有空腔，主动电机331、蜗杆332、蜗轮333设置在空腔内部，主动电机331和空腔紧固连接，主动电机331的输出轴和蜗杆332紧固连接，蜗杆332、蜗轮333和空腔转动连接，蜗杆332、蜗轮333相互啮合，齿条334和蜗轮333相互啮合，齿条334一端分别和第一固定杆311、第二固定杆324滑动连接，齿条334另一端分别和第一升降架312、第二升降架325紧固连接。主动电机331驱动蜗杆332转动，蜗杆332驱动蜗轮333转动，蜗轮333带动齿条334移动，调节转轴的上下位置，本发明的这种结构实现了竖直方向位置的自锁。
活动单元53包括装定板531、滑块532、导轨533、导电线534、接触块535，叶片定位组件1、移动部件32和装定板531上表面紧固连接，滑块532和装定板531下表面紧固连接，导轨533和机台架4紧固连接，导电线534和导轨533两侧紧固连接，接触块535和和装定板531紧固连接，接触块535和导电线534接触，滑块532外侧设置有滚轮，滚轮和机台架4接触。本发明的滑块532和导轨533之间设置有刹车片，且刹车片的摩擦力远大于滚轮的摩擦力 ，正常状态下，滚轮驱动装定板531移动，接触块535在导电线534上滑移，导电线534一端接入电路，接触块535接入电路，通过检测电路中的电流变化判断接触块535的位置，到达指定位置时刹车片阻止装定板的移动。本发明通过电流变化值反映位置状态的突变，其控制精度极高，且在多次运动的过程中，也不会出现精度误差，能够准确的确定焊接位置，有效提升了定位夹具的装夹精度。
一种涡轮导向叶片的焊接用定位夹具的定位方法，该方法包括以下步骤：
步骤一，固定部件31将转轴一侧固定，叶片被安装到伸缩夹13上；
步骤二，调整盘12穿过转轴，保持和转轴同心，移动部件将转轴另一侧固定；
步骤三，夹持部件14将某一片叶片从伸缩夹13上取下，夹持囊146冷冻，叶片被精确定位；
步骤四，叶片开始焊接，焊接套145内部保护气体受内半管1452转动导向，对焊接热量进行散发，对焊接区域形变进行引导；
步骤五，夹持部件14更换叶片继续进行焊接，全部焊接完成后装置归位。
本发明的工作原理：固定部件31将转轴夹持，叶片定位组件1将叶片夹持，并移动穿过转轴，叶片穿过转轴后，移动部件32再次移动将转轴另一端固定。在焊接前，各个叶片会提前放置到伸缩夹13上，伸缩夹13将叶片最外侧夹持住，当夹持部件14经过某个伸缩夹13时，该伸缩夹13伸出，叶片被夹持部件14夹持后，伸缩夹13收回。当上固定块143、下固定块144拼接完成时，两个夹持囊146被挤压在叶片两侧，膨胀膜1462在叶片表面摊开，此时导气管道147从外部导入低温冷气，冷冻的夹持囊146已将叶片完全固定住叶片开始焊接。微型激光焊接枪对叶片进行焊接，焊接过程中外半管1451上端的阻挡气囊1455挤压叶片表面，焊接温度的升高进一步提升其内部压强，增大了密封力度，外半管1451内部已经填充了保护气体，内半管1452在调速电机1453的带动下开始转动，下翅片1459驱动内半管1452内侧的气流转动并向下方移动，上翅片1458驱动内半管1452外侧的气流转动并向上方移动，保护气体在内半管1452和外半管1451之间循环流动，将焊接处的热量不断输送到散热环管1456处，散热环管1456内部循环通过冷气流，气流流动方向和惰性气体的流向相反，可快速将惰性气体的热量向外部输送。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种涡轮导向叶片的焊接用定位夹具，其特征在于：所述定位夹具包括叶片定位组件（1）、转轴定位组件（3）、机台架（4）、位置调节组件（5），所述位置调节组件（5）包括第一移动板（51）、第二移动板（52）、活动单元（53），所述转轴定位组件（3）包括固定部件（31）、移动部件（32），所述叶片定位组件（1）和第一移动板（51）紧固连接，所述固定部件（31）和机台架（4）上表面紧固连接，所述移动部件（32）和第二移动板（52）上表面紧固连接，所述活动单元（53）有两组，活动单元（53）一端和机台架（4）相连，活动单元（53）另一端和叶片定位组件（1）、移动部件（32）紧固连接。
2.根据权利要求1所述的一种涡轮导向叶片的焊接用定位夹具，其特征在于：所述叶片定位组件（1）包括机械臂（11）、调整盘（12）、 伸缩夹（13）、夹持部件（14）、转动块（15），所述机械臂（11）和第一移动板（51）紧固连接，所述转动块（15）和机械臂（11）紧固连接，所述调整盘（12）包括内圈环、外圈环，所述内圈环和转动块（15）紧固连接，所述外圈环设置在内圈环两侧，所述内圈环和外圈环转动连接，所述转动块（15）内部设置有主动力齿轮，所述外圈环表面设置有轮齿，所述主动力齿轮和外圈环的轮齿啮合，所述伸缩夹（13）有若干个，若干个伸缩夹（13）和内圈环紧固连接，所述夹持部件（14）和外圈环紧固连接。
3.根据权利要求2所述的一种涡轮导向叶片的焊接用定位夹具，其特征在于：所述夹持部件（14）包括夹持板（141）、夹持电缸（142）、上固定块（143）、下固定块（144）、焊接套（145），所述夹持板（141）有两块，所述夹持电缸（142）和外圈环紧固连接，所述夹持板（141）和外圈环滑动连接，所述夹持电缸（142）的输出轴和夹持板（141）紧固连接，所述上固定块（143）、下固定块（144）、焊接套（145）和夹持板（141）紧固连接，所述上固定块（143）设置在下固定块（144）靠近调整盘（12）的一侧，所述焊接套（145）设置在下固定块（144）远离调整盘（12）的一侧。
4.根据权利要求3所述的一种涡轮导向叶片的焊接用定位夹具，其特征在于：所述焊接套（145）包括外半管（1451）、内半管（1452）、调速电机（1453）、调速齿轮（1454）、阻挡气囊（1455）、散热环管（1456）、焊接滑槽（1457）、上翅片（1458）、下翅片（1459），所述外半管（1451）和夹持板（141）紧固连接，所述内半管（1452）和外半管（1451）转动连接，所述阻挡气囊（1455）和外半管（1451）上表面紧固连接，所述外半管（1451）下表面设置有贴合垫，所述内半管（1452）上侧设置有通气孔，所述调速电机（1453）和外半管（1451）紧固连接，所述调速电机（1453）的输出轴和调速齿轮（1454）紧固连接，所述内半管（1452）外表面设置有环形齿条，所述调速齿轮（1454）和环形齿条相互啮合，所述上翅片（1458）设置在内半管（1452）外壁，所述下翅片（1459）设置在内半管（1452）内壁，所述焊接滑槽（1457）设置在外半管（1451）内壁下方，所述散热环管（1456）有若干根，若干根散热环管（1456）设置在外半管（1451）内侧壁上。
5.根据权利要求4所述的一种涡轮导向叶片的焊接用定位夹具，其特征在于：所述上固定块（143）、下固定块（144）内部设置有夹持囊（146），所述夹持囊（146）内部填充有水，夹持囊（146）内部设置有导气管道（147），所述夹持囊（146）包括固定膜（1461）、膨胀膜（1462），所述膨胀膜（1462）和固定膜（1461）密封连接，所述固定膜（1461）和上固定块（143）、下固定块（144）框架紧固连接，所述膨胀膜（1462）的弹性大于固定膜（1461）。
6.根据权利要求5所述的一种涡轮导向叶片的焊接用定位夹具，其特征在于：所述固定部件（31）包括第一固定杆（311）、第一升降架（312）、三爪卡盘（313），所述移动部件（32）包括伸缩杆（321）、接触桶（322）、压迫气缸（323）、第二固定杆（324）、第二升降架（325），所述转轴定位组件（3）还包括升降单元（33），所述升降单元（33）有两组，一组升降单元（33）一端和第一固定杆（311）相连，升降单元（33）另一端和第一升降架（312）相连，另一组升降单元（33）一端和第二固定杆（324）相连，升降单元（33）另一端和第二升降架（325）相连，所述第一固定杆（311）和机台架（4）上表面紧固连接，所述第二固定杆（324）和第二移动板（52）上表面紧固连接，所述三爪卡盘（313）和第一升降架（312）紧固连接，所述伸缩杆（321）、压迫气缸（323）和第二升降架（325）紧固连接，所述压迫气缸（323）的输出轴和伸缩杆（321）远离第二升降架（325）的一端紧固连接，所述接触桶（322）和伸缩杆（321）紧固连接。
7.根据权利要求6所述的一种涡轮导向叶片的焊接用定位夹具，其特征在于：所述升降单元（33）包括主动电机（331）、蜗杆（332）、蜗轮（333）、齿条（334），所述第一固定杆（311）、第二固定杆（324）内部设置有空腔，所述主动电机（331）、蜗杆（332）、蜗轮（333）设置在空腔内部，所述主动电机（331）和空腔紧固连接，主动电机（331）的输出轴和蜗杆（332）紧固连接，所述蜗杆（332）、蜗轮（333）和空腔转动连接，所述蜗杆（332）、蜗轮（333）相互啮合，所述齿条（334）和蜗轮（333）相互啮合，齿条（334）一端分别和第一固定杆（311）、第二固定杆（324）滑动连接，所述齿条（334）另一端分别和第一升降架（312）、第二升降架（325）紧固连接。
8.根据权利要求7所述的一种涡轮导向叶片的焊接用定位夹具，其特征在于：所述活动单元（53）包括装定板（531）、滑块（532）、导轨（533）、导电线（534）、接触块（535），所述叶片定位组件（1）、移动部件（32）和装定板（531）上表面紧固连接，所述滑块（532）和装定板（531）下表面紧固连接，所述导轨（533）和机台架（4）紧固连接，所述导电线（534）和导轨（533）两侧紧固连接，所述接触块（535）和和装定板（531）紧固连接，接触块（535）和导电线（534）接触，所述滑块（532）外侧设置有滚轮，所述滚轮和机台架（4）接触。
9.根据权利要求8所述的一种涡轮导向叶片的焊接用定位夹具的定位方法，该方法包括以下步骤：
步骤一，固定部件（31）将转轴一侧固定，叶片被安装到伸缩夹（13）上；
步骤二，调整盘（12）穿过转轴，保持和转轴同心，移动部件（32）将转轴另一侧固定；
步骤三，夹持部件（14）将某一片叶片从伸缩夹（13）上取下，夹持囊（146）冷冻，叶片被精确定位；
步骤四，叶片开始焊接，焊接套（145）内部保护气体受内半管（1452）转动导向，对焊接热量进行散发，对焊接区域形变进行引导；
步骤五，夹持部件（14）更换叶片继续进行焊接，全部焊接完成后装置归位。
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Denomination of invention: A positioning fixture and positioning method for welding turbine guide blades Granted publication date: 20220823 Pledgee: Pudong Development Bank of Shanghai Limited by Share Ltd. Xi'an branch Pledgor: Xi'an Peng Bang industry and Trade Co.,Ltd. Registration number: Y2024980000588 |