CN114654278B - 一种航空发动机调节片加工工装及加工方法 - Google Patents

一种航空发动机调节片加工工装及加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种航空发动机调节片加工工装及加工方法,涉及机械加工技术领域。该加工工装,包括夹具本体(1)、压紧块(2)、锥度定位销(3)和圆柱定位销(4),所述夹具本体(1)的中心开设有多个螺孔和多个销孔;所述圆柱定位销(4)设置在销孔内;所述压紧块(2)设置在夹具本体(1)的中部;所述锥度定位销(3)同时穿过压紧块(2)和装夹板(102);该加工工装,解决了航空调节片加工工序分散、装夹困难、加工效率低的问题。该加工方法,操作便捷,能有效提高加工精度,提高了产品加工质量。

Description

一种航空发动机调节片加工工装及加工方法
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域,具体涉及一种航空发动机调节片加工工装及加工方法。
背景技术
发动机调节片为航空发动机的尾喷系统的关键部件,在运行时承受高温、高压火焰的喷射,用于调节发动机喷管面积。
如图4-6所示,发动机调节片包括不加工的铸造表面和需要进行加工的表面。该工件需要加工的要素分步在多个方位,按照传统方法需要装夹多次才能完成加工。即第一次装夹,完成圆柱513的上半部、槽一501、槽二502、槽四504、锥面一505、锥面二506、侧面一507、侧面二508、孔四512加工;第二次装夹,完成圆柱513的下半部、槽三503、锥孔514加工;第三次装夹,完成孔一509、孔二510、孔三511加工。由于工序分散,加之由于产品结构复杂,零件结构多为薄壁,定位基准面表面质量差,导致装夹困难且需要多套夹具,致使多工序加工累积误差大且加工后极易变形,产品合格率低,加工效率低。
在专利CN202011645389.7中,公开了一种发动机涡轮叶片的装夹夹具,涡轮叶片包括侧沿板和与侧沿板内侧面连接的叶身,装夹夹具包括定位模、调节块和操作件,定位模包括形成于上表面并与侧沿板外侧面的特征点对应以承载侧沿板外侧面的下定位面和与侧沿板的侧面对应并抵接侧沿板侧面的至少一个侧向定位面,调节块相对于侧向定位面安装于下定位面的另一侧,操作件带动调节块相对于侧向定位面移动以夹紧、释放侧沿板。与现有技术相比,该专利的装夹夹具的下定位面为与叶片的侧沿板外侧面匹配的定位面(仿形面),且侧面至少从两相对方向定位涡轮叶片,定位稳定,且易于安装,可用于异形叶片的定位安装,尤其是外侧面为异形面的航空发动机涡轮叶片。
在专利CN201310598692.X中,公开了一种叶片自适应夹紧定位装置,属于航空发动机零部件制造技术领域。本发明包括基座、叶身定位部分、叶片榫头夹紧定位部分、定位用转接部分、加工用转接部分及定位调节部分,叶身定位部分包括叶身定位座及叶片缘板定位座,用以定位叶片叶身,叶片榫头夹紧定位部分包括快速安装座、压紧螺栓、顶销及顶杆,用以夹紧定位后的叶片榫头,该部分可拆卸,能与加工用转接部分快速连接,完成叶片夹紧定位。本发明与现有技术相比,摒弃了以叶片榫头作为定位基准的方式,以叶片的叶身型面作为定位基准,在叶片定位过程中能够自适应夹紧叶片榫头,消除叶片榫头型面加工误差对叶片加工精度的影响,保证了叶片的加工精度,提高了生产效率,降低了生产成本。
发明内容
本发明为了解决现有加工方法工序分散,装夹误差累积以及零件基准面为铸造表面造成装夹困难等技术问题,提供了一种航空发动机调节片加工工装及加工方法达到工序集中、减小装夹误差及提升装夹效率的目的,从而得以一次装夹实现产品所有待加工部位的加工。
本发明的目的通过以下技术方案来实现:
一种航空发动机调节片加工工装,包括夹具本体、压紧块、锥度定位销和圆柱定位销,其中:
所述夹具本体包括固定板和装夹板;
所述固定板竖直设置在装夹板的一端;
所述装夹板的中心开设有多个螺孔和多个销孔;
所述装夹板的两侧均开设有多个螺孔;
所述圆柱定位销设置在装夹板中心的销孔内;
所述压紧块设置在装夹板的中部;
所述锥度定位销同时穿过压紧块和装夹板。
可选或优选地,所述固定板上开设有多个螺孔。
可选或优选地,所述装夹板底部设有多个加强筋;所述加强筋与固定板相连。
可选或优选地,所述压紧块为长条形结构,其上开设有多个螺孔。
基于上述技术方案,可产生如下技术效果:
本发明提供的一种航空发动机调节片加工工装,结构合理、制造成本低,各部位均在一道工序中一次装夹完成,大大提高了加工精度,消除了多次装夹、基准转换等导致的误差累积,能够明显提升加工效率,很好的保证了尺寸精度和圆柱度以及各加工部位之间的相对位置精度,有效解决了调节片加工变形难题。
本发明还提供了一种航空发动机调节片加工方法,基于如上述航空发动机调节片加工工装,包括以下步骤:
S1、将夹具本体通过螺栓装于加工中心四轴转台上;
S2、将发动机调节片放于装夹板的上表面,使发动机调节片的内腔侧面靠紧圆柱定位销;
S3、将锥度定位销穿过压紧块和发动机调节片后,放入夹具本体中间的孔中;
S4、预拧紧压紧块上的螺钉,使压紧块将发动机调节片固定在正确位置;
S5、在发动机调节片的不同位置选取多个测试点,测量出该点与夹具本体上表面的相对高度,并记录数据;
S6、调节装夹板两侧的螺钉和压紧块上的螺钉,以压紧发动机调节片,并使步骤S5中选取的测试点与夹具本体上表面的相对高度保持一致,从而完成调节片装夹步骤;
S7、控制装夹板处于水平状态,完成圆柱的上半部、槽一、槽二、槽四、锥面一、锥面二、侧面一、侧面二、孔四的加工;
S8、控制装夹板转动180°,完成圆柱的下半部、槽三、锥孔的加工;
S9、控制装夹板转动270°,完成孔一、孔二、孔三的加工。
可选或优选地,所述步骤S5中的测试点数量不少于6个。
可选或优选地,采用杠杆百分表测量测量测试点与夹具本体上表面的相对高度。
本发明提供的一种航空发动机调节片加工方法,解决了航空调节片加工工序分散、装夹困难、加工效率低、精度难以保证的问题。采用本发明中工装及加工方法,操作便捷,发动机调节片的圆柱尺寸精度能达到±0.02 mm,各加工部位之间相对位置精度能达到0.03 mm,加工后产品变形能有效控制在0.03以内,圆柱的圆柱度能达到0.02 mm,有效提高了产品加工质量,满足技术要求;由原来的三次装夹变为一次装夹完成所有加工,其加工效率提高了55%。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1 为本发明的结构示意图;
图2 为本发明夹具本体的结构示意图;
图3 为本发明的结构示意图(剖视图);
图4 为发动机调节片加工前的结构示意图(立体图);
图5 为发动机调节片加工前的结构示意图(主视剖视图);
图6 为发动机调节片加工前的结构示意图(俯视图);
图中附图标记为:
1-夹具本体,2-压紧块,3-锥度定位销,4-圆柱定位销,5-发动机调节片,101-固定板,102-装夹板,103-加强筋,501-槽一,502-槽二,503-槽三,504-槽四,505-锥面一,506-锥面二,507-侧面一,508-侧面二,509-孔一,510-孔二,511-孔三,512-孔四,513-圆柱,514-锥孔。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
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,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,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,都属于本发明保护的范围。
实施例1:
如图1-图6所示:
本发明提供了一种航空发动机调节片加工工装,包括夹具本体1、压紧块2、锥度定位销3和圆柱定位销4,其中:
所述夹具本体1包括固定板101和装夹板102;
所述固定板101竖直设置在装夹板102的一端;
所述装夹板102的中心开设有多个螺孔和多个销孔;
所述装夹板102的两侧均开设有多个螺孔;
所述圆柱定位销4设置在装夹板102中心的销孔内;
所述压紧块2设置在装夹板102的中部;
所述锥度定位销3同时穿过压紧块2和装夹板102。
本实施例中,所述固定板101上开设有多个螺孔,用于将夹具本体1通过螺栓固定在加工中心的四轴转台上。
本实施例中,所述装夹板102底部设有多个加强筋103;
所述加强筋103与固定板101相连,所述加强筋103用于增加装夹板102的强度和稳定性。
本实施例中,所述压紧块2为长条形结构,其上开设有多个螺孔,用于将压紧块2通过螺栓固定在夹具本体1上。
本实施例还提供了一种航空发动机调节片加工方法,基于如上述航空发动机调节片加工工装的实施例1,包括以下步骤:
S1、将夹具本体1通过螺栓装于加工中心四轴转台上;
S2、将发动机调节片5放于装夹板102的上表面,使发动机调节片5的内腔侧面靠紧圆柱定位销4;
S3、将锥度定位销3穿过压紧块2和发动机调节片5后,放入夹具本体1中间的孔中;
S4、预拧紧压紧块2上的螺钉,使压紧块2将发动机调节片5固定在正确位置;
S5、在发动机调节片5的不同位置选取多个测试点,测量出该点与夹具本体1上表面的相对高度,并记录数据;
S6、调节装夹板102两侧的螺钉和压紧块2上的螺钉,以压紧发动机调节片5,并使步骤S5中选取的测试点与夹具本体1上表面的相对高度保持一致,从而完成调节片装夹步骤;
S7、控制装夹板102处于水平状态,完成圆柱513的上半部、槽一501、槽二502、槽四504、锥面一505、锥面二506、侧面一507、侧面二508、孔四512的加工;
S8、控制装夹板102转动180°,完成圆柱513的下半部、槽三503、锥孔514的加工;
S9、控制装夹板102转动270°,完成孔一509、孔二510、孔三511的加工。
本实施例中,所述步骤S5中的测试点数量不少于6个。
本实施例中,采用杠杆百分表测量测量测试点与夹具本体1上表面的相对高度。
本实施例的工作原理为:
锥度定位销3最前端圆柱部位放入夹具本体1中间的销孔中,锥度定位销3的锥面与发动机调节片5两侧的支板配合,并可根据锥度定位销3的锥面与发动机调节片5两侧支板的间隙,自动调整伸出长度,快速确定发动机调节片5纵向的位置;发动机调节片5内腔侧面靠紧圆柱定位销4,从而确定发动机调节片5横向的位置。由于发动机调节片5底面为不平整的铸造面,发动机调节片5底面与装夹板102间留有的间隙不一致,容易产生装夹加工变形,通过调节从装夹板102底部向上安装的螺钉的伸出长度,对发动机调节片5底面形成支撑,使发动机调节片5保持足够压紧力,又不至于发生变形。
本实施例具有以下优点:
本实施例提供的一种航空发动机调节片加工工装,结构合理、制造成本低,显著提高了加工精度,消除了多次装夹、基准转换等导致的误差累积;本实施例提供的一种航空发动机调节片加工方法,解决了航空调节片加工工序分散、装夹困难、加工效率低、精度难以保证的问题。使用时操作便捷,发动机调节片的圆柱尺寸精度能达到±0.02 mm,各加工部位之间相对位置精度能达到0.03 mm,加工后产品变形能有效控制在0.03以内,圆柱的圆柱度能达到0.02 mm,有效提高了产品加工质量,满足技术要求;由原来的三次装夹变为一次装夹完成所有加工,其加工效率提高了55%。
本文揭露的结构、功能和连接形式,可以通过其它方式实现。例如,以上所描述的实施例仅是示意性的,例如夹具本体和压紧块可以有其他安装方式,例如多个组件可以结合或者集成于另一个组件;另外,在本文各个实施例中的各功能组件可以集成在一个功能组件中,也可以是各个功能组件单独物理存在,也可以两个或两个以上功能组件集成为一个功能组件。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式,不应看作是对其他实施例的排除,而可用于各种其他组合、修改和环境,并能够在本文所述构想范围内,通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围,则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.一种航空发动机调节片加工工装,其特征在于:包括夹具本体(1)、压紧块(2)、锥度定位销(3)和圆柱定位销(4),其中:
所述夹具本体(1)包括固定板(101)和装夹板(102);
所述固定板(101)竖直设置在装夹板(102)的一端;
所述装夹板(102)的中心开设有多个螺孔和多个销孔;
所述装夹板(102)的两侧均开设有多个螺孔;
所述圆柱定位销(4)设置在装夹板(102)中心的销孔内;
所述压紧块(2)设置在装夹板(102)的中部;
所述锥度定位销(3)同时穿过压紧块(2)和装夹板(102);
应用航空发动机调节片加工工装的加工方法,包括以下步骤:
S1、将夹具本体(1)通过螺栓装于加工中心四轴转台上;
S2、将发动机调节片(5)放于装夹板(102)的上表面,使发动机调节片(5)的内腔侧面靠紧圆柱定位销(4);
S3、将锥度定位销(3)穿过压紧块(2)和发动机调节片(5)后,放入夹具本体(1)中间的孔中;
S4、预拧紧压紧块(2)上的螺钉,使压紧块(2)将发动机调节片(5)固定在正确位置;
S5、在发动机调节片(5)的不同位置选取多个测试点,测量该测试点与夹具本体(1)上表面的相对高度,并记录数据;
S6、调节装夹板(102)两侧的螺钉和压紧块(2)上的螺钉,以压紧发动机调节片(5),并使步骤S5中选取的测试点与夹具本体(1)上表面的相对高度保持一致,从而完成调节片装夹步骤;
S7、控制装夹板(102)处于水平状态,完成圆柱(513)的上半部、槽一(501)、槽二(502)、槽四(504)、锥面一(505)、锥面二(506)、侧面一(507)、侧面二(508)、孔四(512)的加工;
S8、控制装夹板(102)转动180°,完成圆柱(513)的下半部、槽三(503)、锥孔(514)的加工;
S9、控制装夹板(102)转动270°,完成孔一(509)、孔二(510)、孔三(511)的加工。
2.根据权利要求1所述的一种航空发动机调节片加工工装,其特征在于:所述固定板(101)上开设有多个螺孔。
3.根据权利要求1所述的一种航空发动机调节片加工工装,其特征在于:所述装夹板(102)底部设有多个加强筋(103);所述加强筋(103)与固定板(101)相连。
4.根据权利要求1所述的一种航空发动机调节片加工工装,其特征在于:所述压紧块(2)为长条形结构,其上开设有多个螺孔。
5.根据权利要求1所述的一种航空发动机调节片加工工装,其特征在于:所述步骤S5中的测试点数量不少于6个。
6.根据权利要求1所述的一种航空发动机调节片加工工装,其特征在于:采用杠杆百分表测量测量测试点与夹具本体(1)上表面的相对高度。
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