CN115709434B - 一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械加工技术领域，尤其涉及一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置，所述浮动部分包括定位座和锁定螺钉，所述定位夹紧部分按照六点定位原则进行布置，所述定位夹紧部分包括卡簧、螺母、夹紧定位块、咬合钉和端面定位块，所述卡簧的一端与定位座连接，另一端与夹紧定位块连接；所述卡簧与螺母配合以提供夹紧力，所述端面定位块和与夹紧定位块连接，所述咬合钉的一端与夹紧定位块连接，另一端伸出夹紧定位块与叶片基体连接。本发明可以实现在生产单元中物流的自动搬运，还可以实现每次装夹的定位基准的统一和定位重复性的一致，满足产品加工质量要求。同时可以实现零件单元外装夹、单元内加工快速更换减少停机等待时间。

Description

一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，具体为一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置。

背景技术

叶片是构成航空发动机主要零件之一，按不同的标准可以分为转子叶片和导向叶片、压气机叶片和涡轮叶片、动叶与静叶等。某压气机叶片的形状是一个三维空间不规则曲面结构，材料多为有色金属。叶片的制造工艺基本为棒料经过锻造形成叶片毛坯，毛坯经过一系列机械加工和电的、化学的等特种工艺处理，最终形成合格叶片。叶片质量的好坏，不仅直接影响发动机的整体性能和使用寿命，而且也直接影响整架飞机和飞行人员的安全。

传统的叶片加工过程中，在进行机械加工完后，叶片的表面光洁度和型面轮廓，主要依靠工人的手工抛光来实现，获得的叶片表面质量差、一致性差、效率低、对工人技能水平要求高、抛光现场粉尘、噪音大工作条件差对人身体损害大。现有工艺流程主要依靠手工操作，基本不使用装夹装置，主要依靠操作人员双手夹持。

发明内容

针对现有技术中人工装夹抛光叶片带来的问题，本发明提供一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置，包括底部托盘、浮动部分和定位夹紧部分，所述浮动部分包括定位座和锁定螺钉，所述定位座滑动设置于底部托盘上，所述锁定螺钉用于锁定定位座在底部托盘上的位置；所述定位夹紧部分按照六点定位原则进行布置，所述定位夹紧部分包括卡簧、螺母、夹紧定位块、咬合钉和端面定位块，所述卡簧的一端与定位座连接，另一端与夹紧定位块连接；所述卡簧与螺母配合以提供夹紧力，所述端面定位块和与夹紧定位块连接，所述咬合钉的一端与夹紧定位块连接，另一端伸出夹紧定位块与叶片基体连接，夹紧时，咬合钉的另一端咬入叶片基体中。

优选的，所述底部托盘包括托盘本体、半封闭导板和支板，所述托盘本体的底部设有标准接口，用于与转运装置的快换标准接口连接；所述半封闭导板设置于托盘本体与转运装置连接相对的一侧，所述定位座底部与半封闭导板滑动连接，所述支板设置于半封闭导板的开口处；所述支板上设有驱动螺钉，所述驱动螺钉贯穿支板与定位座底部接触，所述驱动螺钉用于驱动定位座进行滑动。

优选的，所述半封闭导板包括弧形段和两个相对设置的直线段，两个所述直线段分别设置于弧形段的两端，所述弧形段的一端设有翻边，所述翻边与定位座底部的外壁之间设有弹簧，所述弹簧位于驱动螺钉相对的一侧；装配时，弹簧处于压缩状态。

优选的，两个所述直线段形成导向槽，所述定位座的底部设有导向法兰，所述导向法兰滑动于导向槽中；所述导向法兰上设有腰型槽，所述驱动螺钉贯穿支板位于腰型槽中。

优选的，所述夹紧定位块包括连接的定位半圆和压紧半圆，所述定位半圆与端面定位块连接；所述咬合钉的两端分别与定位半圆、压紧半圆连接。

优选的，所述定位半圆与压紧半圆接触的分型面上设有V型槽，所述V型槽与零件连接，所述定位半圆、压紧半圆的分型面与叶片型面密切接触。

优选的，所述托盘本体上还设有可拆卸连接的工艺球。

优选的，所述托盘本体上还设有二维码标记块，用于安装工件二维码。

优选的，所述螺母包括连接的锥台部和圆筒部，所述卡簧呈圆锥台状，所述锥台部的圆锥面与卡簧的锥面配合，所述圆筒部上设有多个均布孔和多个均布槽，所述均布槽的一端延伸至锥台部，所述圆筒部与定位座配合。

优选的，所述托盘本体上还设有角向销，所述角向销包括依次连接的第一部、第二部和第三部，所述第一部与托盘本体过盈配合，所述第三部与设备安装连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置设置与转运装置连接的底部托盘，便于生产单元中机械手搬运，便于实现单元内物流自动化搬运。卡簧式的定位夹紧部分按六点定位原则，以零件一侧工艺凸台端面及外圆作为主定位，以定位工艺凸台附近叶片盆侧型面作为辅助定位面，以叶片背侧型面作为压紧面，在定位型面和压紧型面上按照一定距离分布进行压紧，通过定位块和夹紧块将叶片不规则形状转换为规则圆柱状。

本发明可以实现在生产单元中物流的自动搬运，还可以实现每次装夹的定位基准的统一和定位重复性的一致，满足产品加工质量要求。同时可以实现零件单元外装夹、单元内加工快速更换减少停机等待时间。

进一步的，采用工业标准接口保证多次装夹定位基准的统一，定位重复性的一致。

进一步的，通过定位座在导向槽的沿槽运动，带动夹紧定位块和卡簧沿导向槽进行浮动，以消除锻件公差对零件加工精度的影响。

进一步的，设置工艺球是为了便于找正和测量，将零件的设计基准，通过工艺球进行转换，有助于提高加工效率。

进一步的，当弹簧施加的力不足以使定位座自由上下浮动，或有其它问题时，可以通过驱动螺钉手动调节定位座，达到适当位置。

进一步的，端面定位块可以实现叶片在轴线方向的定位。

进一步的，螺母的内型圆锥面与卡簧锥面配合，夹紧时驱动卡簧夹紧。螺母底部与定位座配合，以提供夹紧驱动力。

进一步的，二维码标记块的二维码可以对工装条码标印信息、样式、条码码制、技术参数和数据格式要求作出具体规定。

进一步的，角向销可以保证加工中定位装置在不同工位，位置的唯一性。

进一步的，零件在加紧过程中，咬合钉的端部咬入零件本体中，可以增加摩擦力，保证夹紧稳定可靠。

附图说明

图1为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的俯视示意图；

图2为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的剖视图；

图3为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的底部托盘的示意图；

图4为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的底部托盘的俯视图；

图5为图4中A-A剖视图；

图6为图4中C向示意图；

图7为图4中B-B剖视图；

图8为图4中D向示意图；

图9为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的夹紧定位块的主视图；

图10为图9中A-A剖视图；

图11为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的夹紧定位块的后视图；

图12为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的定位座的示意图；

图13为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的定位座的俯视图；

图14为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的定位座另一视角的示意图；

图15为图13中A-A剖视图；

图16为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的螺母的示意图；

图17为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的螺母的俯视图；

图18为图17中A-A剖视图；

图19为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的二维码标记块的示意图；

图20为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的半封闭导板的示意图；

图21为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的支板的示意图；

图22为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的锁定螺钉示意图；

图23为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的角向销的示意图；

图24为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的驱动螺钉的示意图；

图25为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的卡簧的示意图；

图26为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的卡簧的俯视图；

图27为图26中A-A剖视图；

图28为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的咬合钉的示意图；

图29为本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的端面定位块的示意图。

图中，1、托盘本体；2、夹紧定位块；3、定位座；4、螺母；5、二维码标记块；6、半封闭导板；7、支板；8、锁定螺钉；9、角向销；10、驱动螺钉；11、卡簧；12、咬合钉；13、端面定位块；14、弹簧；15、工艺球；16、工业标准接口；18、第一孔；19、第二孔；20、第三孔；21、第四孔；22、导向槽；23、第五孔；24、第六孔；25、第七孔；26、定位半圆；27、压紧半圆；28、V型槽；29、矩形槽；30、导向法兰；31、连接槽；32、腰型槽；34、顶部连接槽；35、第八孔；36、第九孔；37、锥台部；38、圆筒部；39、均布孔；40、均布槽；41、第十孔；42、翻边；43、第十一孔；44、第十二孔；45、球状结构；46、第一部；47、第二部；48、第三部；49、顶部锥段；50、环槽段；51、第十三孔；52、第十四孔；53、第十五孔；54、第十六孔；55、第十七孔。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明公开了一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置，参照图1、2，包括底部托盘、浮动部分和定位夹紧部分，底部托盘包括托盘本体1、半封闭导板6和支板7，托盘本体1的底部设有标准接口，用于与转运装置的快换标准接口连接。本实施例中托盘本体1采用不锈钢材料制成，经淬火后制造，形状为四边形直棱柱，为减少加工中冷却液对机体的腐蚀。托盘本体1的外侧设有“工”型法兰结构，便于机械手搬运。

托盘本体1上还设有安全孔，在搬运时，机械手臂上相应柱状凸台应进入孔中，防止搬运中由于颠簸及突发停电、停气等因素导致的定位装置跌落。

参照图5，托盘本体1上还设有连通的第四孔21和第七孔25，第四孔21为固定标准接口螺钉安装位置，第七孔25为标准接口安装位置。

参照图3、4和20，半封闭导板6通过第一孔18和第十孔41设置于托盘本体1与转运装置连接相对的一侧，定位座3底部与半封闭导板6滑动连接，半封闭导板6包括弧形段和两个相对设置的直线段，两个直线段分别设置于弧形段的两端，参照图20，弧形段的一端设有翻边42，参照图2，翻边42与定位座3底部的外壁之间设有弹簧14，弹簧14位于驱动螺钉10相对的一侧，装配时，弹簧14处于压缩状态。

参照图6、21，支板7通过第十一孔43和第十七孔55设置于半封闭导板6的开口处；参照图1、24，支板7上设有驱动螺钉10，驱动螺钉10贯穿支板7与定位座3底部接触，驱动螺钉10用于驱动定位座3进行滑动。

参照图20，本实施例中半封闭导板6采用不锈钢制成，经淬火后制造，几何形状为“U”型结构。支板7采用不锈钢制成，经淬火后制造，外形为长方体块状。参照图24，驱动螺钉10采用国标螺钉补加工而成，改善螺钉头部受力状况，通过支板7的螺纹孔向定位座3施加驱动力，手工驱动定位座3运动。

参照图12，浮动部分包括定位座3和锁定螺钉8，定位座3滑动设置底部托盘上，两个直线段形成导向槽22，定位座3的底部设有导向法兰30，导向法兰30滑动于导向槽22中；使用中，通过定位座3的沿槽运动，带动定位块和卡簧11沿导向槽22浮动，消除锻件公差对零件加工精度的影响。

参照图13、14、15，导向法兰30上设有腰型槽32，驱动螺钉10贯穿支板7上的第十二孔44抵接于腰型槽32中。

本实施例中定位座3采用不锈钢材料制成，经淬火后制造，外形为柱状凸台带有长方形的导向法兰30，导向法兰30上开设U型的连接槽31和让开槽，锁定螺钉8的端部抵接于连接槽31中，用于锁定定位座3在底部托盘上的位置。让开槽包括第八孔35和第九孔36，第八孔35的内孔D31为让开孔，第九孔36的D32为卡簧11的安装孔，尺寸与卡簧11外径相配合；第八孔35的外径d31为让开直径，第九孔36的外径d32为螺纹段直径，与螺母44配合，用于夹紧时使力。定位座3的顶部还开设有顶部连接槽34。

参照图22，锁定螺钉8采用国标螺钉补加工而成，锁定螺钉8的头部设置有球状结构45，改善螺钉头部受力状况。锁定螺钉8用于锁定定位座3在底部托盘上的位置，通过托盘本体1上的第三孔20向定位座3施加侧面顶紧力，固定定位座3位置，其中第三孔20为螺纹孔。

参照图2，定位夹紧部分包括卡簧11、螺母4、夹紧定位块2、咬合钉12和端面定位块13，卡簧11的一端与定位座3连接，另一端与夹紧定位块2连接；卡簧11与螺母4配合以提供夹紧力，卡簧11呈圆锥台状，参照图16、17、18，螺母4包括连接的锥台部37和圆筒部38，锥台部37的圆锥面与卡簧11的锥面配合，圆筒部38与定位座3螺纹连接，以提供夹紧驱动力。螺母4采用不锈钢，经淬火后制造，外形底部为圆柱状顶部为锥台。

圆筒部38上设有多个均布孔39和多个均布槽40，均布槽40的一端延伸至锥台部37，圆筒部38与定位座3配合。均布槽40可作为装夹时扳手时的施力点。

夹紧定位块2与待加工零件连接。参照图9、10、11，夹紧定位块2采用不锈钢材料制成，淬火后制造，外形为组合圆柱状。夹紧定位块2的外径d21与卡簧11相匹配；夹紧定位块2包括分开的定位半圆26和压紧半圆27，定位半圆26与端面定位块13连接；定位半圆26、压紧半圆27上端面形成方法相同，由最后一个被加工叶身截面的加工走刀轨迹所形成的曲面与实体裁剪而成。定位半圆26、压紧半圆27分型面由叶片盆、背两侧型面按照自然曲率延伸扩大与实体裁剪而成。

参照图28，咬合钉12的一端与夹紧定位块2的压紧半圆27连接，另一端伸出夹紧定位块2与叶片基体连接，夹紧时，咬合钉12的另一端咬入叶片基体中。咬合钉12采用弹簧钢，经淬火后制造，以保证使用寿命。

参照图9，定位半圆26与压紧半圆27接触的分型面上设有V型槽28，V型槽28与零件连接，定位半圆26的分型面与零件型面密切接触。

定位半圆26上还开设有矩形槽29、第十五孔53和第十六孔54，矩形槽29用于安装端面定位块13，第十五孔53为咬合钉12安装位置，第十六孔54为固定端面定位块13的螺钉安装位置。

参照图25、26、27，本实施例中卡簧11采用弹簧14钢制作，经淬火后制造，以保证使用寿命，外形呈圆锥台状，顶部外锥面与螺母4的锥面配合，以提供夹紧力。卡簧11包括一体成型的顶部锥段49和环槽段50，顶部锥段49开设有第十三孔51，第十三孔51的外径d111与定位座3的第九孔36D32配用，内孔D111与夹紧定位块2的外径d21配用；环槽段50开设有第十四孔52，第十四孔52D112与外侧环槽保证卡簧11壁厚。卡簧11的周向上的开槽使得卡簧11具有弹性变形。

参照图1、3，托盘本体1上还设有可拆卸连接的工艺球15，本实施例中工艺球15通过第二孔19与托盘本体1连接，可以实现设计基准与加工、检测基准的转换。

参照图8、19，托盘本体1上通过第五孔23连接有二维码标记块5，用于安装工件二维码。

参照图7，托盘本体1上通过第六孔24连接角向销9，参照图23，角向销9包括依次连接的第一部46、第二部47和第三部48，第一部46与托盘本体1过盈配合，第三部48与设备的安装法兰槽配合。本实施例中角向销9采用工具钢，经淬火后制造，增加耐磨性延长使用寿命，几何外形为圆柱台阶状。第二部47是为了保证角向销9安装后，第三部48高出托盘本体1底面的高度值。

参照图29，端面定位块13采用不锈钢，经淬火后制造，通过螺钉固定于定位半圆26底部键槽中。

本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置的实施原理为：在使用时，夹具、叶片角向定位装置、角向定位快换装置三者配合使用，叶片角向定位装置、角向定位快换装置用来确定叶片角向和叶片积叠轴至工作台距离，定位装置用来夹紧零件。

通过螺母4来使卡簧11夹紧或松开，夹紧时螺母4挤压卡簧11，卡簧11挤压定位块和夹紧块同时使咬合钉12咬入零件本体里面，增大磨擦压紧力。保证零件定位夹紧可靠。操作人员在机外预装站进行零件装夹，后搬入待加工仓库，系统内机械手在加工时自动搬运至各个工位，加工前读取二维码所携带信息，自动调取加工程序进行加工。

本发明一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置实现了叶片定位装置在砂带磨削单元内，各个工位之间物流的自动化；工业标准接口16的采用，实现了定位装置在系统中定位基准的统一，定位重复性的一致；与机外预装工作站配合使用，实现零件机外装夹、机内加工快速更换减少停机等待时间；单侧悬臂式咬合式机构的设计，完成狭小空间里，复杂曲面零件的定位夹紧；导轨式浮动定位座3，消除锻件公差对零件加工精度的影响；实现了人机对话。对加工过程中零件的状态可识别，可控制；能同时实现多个零件在磨削中心单元里的不同加工、检测，实现了叶片快速、高效的加工、测量，得到了稳定、可靠的加工结果；工装托盘的采用消除了零件特征的影响，便于大规模的推广使用；托盘中安全锁死机构的设计保证了运行中突发断电、断气时，人员、设备的安全；同时实现多个零件在自动磨削单元里的在线加工、检测，缩短了加工流程；实现了复杂空间型面的抛光由人工向机器、由经验向数字化的转变。

以上所述的仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于权利要求书所涵盖的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置，其特征在于，包括底部托盘、浮动部分和定位夹紧部分，所述浮动部分包括定位座(3)和锁定螺钉(8)，所述定位座(3)滑动设置底部托盘上，所述锁定螺钉(8)用于锁定定位座(3)在底部托盘上的位置；所述定位夹紧部分按照六点定位原则进行布置，所述定位夹紧部分包括卡簧(11)、螺母(4)、夹紧定位块(2)、咬合钉(12)和端面定位块(13)，所述卡簧(11)的一端与定位座(3)连接，另一端与夹紧定位块(2)连接；所述卡簧(11)与螺母(4)配合以提供夹紧力，所述端面定位块(13)和与夹紧定位块(2)连接，所述咬合钉(12)的一端与夹紧定位块(2)连接，另一端伸出夹紧定位块(2)与叶片基体连接，夹紧时，咬合钉(12)的另一端咬入叶片基体中；

所述夹紧定位块(2)包括连接的定位半圆(26)和压紧半圆(27)，所述定位半圆(26)与端面定位块(13)连接；所述咬合钉(12)的两端分别与定位半圆(26)、压紧半圆(27)连接；

所述定位半圆(26)与压紧半圆(27)接触的分型面上设有V型槽(28)，所述V型槽(28)与零件连接，所述定位半圆(26)、压紧半圆(27)的分型面与叶片型面密切接触；

所述螺母(4)包括连接的锥台部(37)和圆筒部(38)，所述卡簧(11)呈圆锥台状，所述锥台部(37)的圆锥面与卡簧(11)的锥面配合，所述圆筒部(38)上设有多个均布孔(39)和多个均布槽(40)，所述均布槽(40)的一端延伸至锥台部(37)，所述圆筒部(38)与定位座(3)配合。

2.根据权利要求1所述的无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置，其特征在于，所述底部托盘包括托盘本体(1)、半封闭导板(6)和支板(7)，所述托盘本体(1)的底部设有标准接口，用于与加工、检测设备的快换标准接口连接；所述半封闭导板(6)设置于托盘本体(1)与标准接口相对的一侧，所述定位座(3)底部与半封闭导板(6)滑动连接，所述支板(7)设置于半封闭导板(6)的开口处；所述支板(7)上设有驱动螺钉(10)，所述驱动螺钉(10)贯穿支板(7)与定位座(3)底部接触，所述驱动螺钉(10)用于驱动定位座(3)进行滑动。

3.根据权利要求2所述的无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置，其特征在于，所述半封闭导板(6)包括弧形段和两个相对设置的直线段，两个所述直线段分别设置于弧形段的两端，所述弧形段的一端设有翻边(42)，所述翻边(42)与定位座(3)底部的外壁之间设有弹簧(14)，所述弹簧(14)位于驱动螺钉(10)相对的一侧；装配时，弹簧(14)处于压缩状态。

4.根据权利要求3所述的无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置，其特征在于，两个所述直线段形成导向槽(22)，所述定位座(3)的底部设有导向法兰(30)，所述导向法兰(30)滑动于导向槽(22)中；所述导向法兰(30)上设有腰型槽(32)，所述驱动螺钉(10)贯穿支板(7)位于腰型槽(32)中。

5.根据权利要求2所述的无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置，其特征在于，所述托盘本体(1)上还设有可拆卸连接的工艺球(15)。

6.根据权利要求2所述的无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置，其特征在于，所述托盘本体(1)上还设有二维码标记块(5)。

7.根据权利要求2所述的无缘板精锻叶片砂带磨削用装夹装置，其特征在于，所述托盘本体(1)上还设有角向销(9)，所述角向销(9)包括依次连接的第一部(46)、第二部(47)和第三部(48)，所述第一部(46)与托盘本体(1)过盈配合，所述第三部(48)与设备安装连接。