CN203156378U - 用于航空发动机涡轮叶片精加工的夹持定位装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于航空发动机涡轮叶片精加工的夹持定位装置，包括由前盖板、后盖板、左盖板、右盖板、上盖板和下盖板通过螺钉构成的框架，位于框架内与叶身背面型面相吻合的背面定位压紧块、与叶身盆面型面相吻合的盆面定位压紧块、以及与叶身进气或排气边缘型面相吻合的定位压紧块和用于压紧叶身另一边缘的压紧构件，所述背面定位压紧块和盆面定位压紧块两者之一在压紧方向可调整地设置在前盖板或后盖板上，在右盖板或左盖板上设计有叶身置入开口，在该盖板上设计有叶片轴向定位构件。本实用新型较之现有技术采用浇注低熔点合金定位叶片的固定方式，大大降低了叶片加工成本，避免了去除叶身上的低熔点合金带来的诸多问题。

Description

用于航空发动机涡轮叶片精加工的夹持定位装置

技术领域

本实用新型涉及航空发动机涡轮叶片榫头加工，更为具体地说，是涉及一种用于航空发动机涡轮叶片榫头精加工的夹持定位装置。

背景技术

航空发动机中的涡轮叶片采用精铸成型，其中叶身为一次成型，没有精加工余量，不需进行机加工，但叶片的叶冠和榫头还需通过机加工进行进一步的精加工，以满足叶片的装配要求。由于叶身表面为空间坐标点形成的自由曲面，常规的夹具方案难以实现对其定位夹紧。传统的发动机涡轮叶片的精加工定位，是采用在方箱中浇注低熔点合金对叶片叶身进行固定，这种方式虽然能实现对叶片的定位，但定位精度及夹紧力方面存在问题与隐患。这是因为低熔点合金有较好的延展性，对叶片的定位精度保持性不好，所提供的夹紧力较小，在精加工过程中受切削力影响容易变形，进而影响加工精度。此外，由于低熔点合金与叶身表面直接接触，在精加工完成后熔退方箱，不可避免地会在叶身表面残留低熔点合金，再就是有些型号发动机涡轮叶片为空心叶片，在方箱中浇注低熔点合金固定叶片和叶片精加工后熔退方箱的过程中，当操作不当熔融态合金会灌入叶片空腔内部，对于残留在叶身表面和灌入空腔内部的低熔点合金去除过程是很困难的，而且对于灌入空腔内部的合金根本没有办法完全去除掉，残留下来的合金在涡轮运行过程中，在涡轮工作的高温环境下会渗透到叶片晶相组织内部，与叶片材料组成元素发生化学反应，导致叶片材料性能发生变化，直接影响到叶片工作性能与寿命。

为了消除残留在叶片表面上的低熔点合金和进入叶片空腔内的低熔点合金对叶片的影响，传统去除低熔点合金的方法，对于残留在叶片表面的低熔点合金先采用高温水浴溶化，但是这一措施不能保证完全去除掉残留在叶身表面的低熔点合金，在高温水浴之后通常还需要抛光叶身表面残留的合金。抛光去除叶身表面残留低熔点合金需要十分小心，稍不注意就会影响到叶身表面轮廓度，进而影响叶片流体力学性能，且十分费时费力。对于灌入叶身空腔内部的低熔点合金，目前只有采用高温水浴加酸洗工艺的方法来去除。对于高温水浴去除空腔内部残留合金也是不能保证彻底去除，对于酸洗工艺，虽然酸洗工艺是针对去除残留合金而进行的，但是也不能保证对叶片材料的组成基体不产生腐蚀影响。

鉴于现有技术采用在方箱中浇注低熔点合金对叶片进行固定存在的问题太多，生产实践急需找到一种不通过在方箱中浇注低熔点合金固定叶片的定位方式，以避免去除叶身表面残留合金和叶身空腔内的合金带来的诸多问题。这种方式最好完全抛弃浇注低熔点合金工艺，来一个釜底抽薪、一劳永逸。

发明内容

针对现有技术采用在方箱中浇注低熔点合金对叶片进行固定存在的问题，本实用新型的目的旨在提供一种以机械夹紧式实现对叶片定位夹紧的装置完成叶片榫头的精加工，以实现从根本上解决去除叶身表面残留合金和叶身空腔内的合金存在的各种问题与烦恼。

本实用新型提供的用于航空发动机涡轮叶片榫头精加工的夹持定位装置，主要包括：由前盖板、后盖板、左盖板、右盖板、上盖板和下盖板通过螺钉构成的框架，位于框架内与叶身背面型面相吻合的背面定位压紧块、与叶身盆面型面相吻合的盆面定位压紧块、与叶身进气或排气边缘型面相吻合的定位压紧块和用于压紧叶身另一边缘的压紧构件，所述背面定位压紧块和盆面定位压紧块分别设置在构成框架的相对两盖板上，且两者至少之一在压紧方向可调整地设置在盖板上，与叶身进气或排气边缘型面相吻合的定位压紧块和用于压紧叶身另一边缘的压紧构件分别设置在构成框架的另一相对的两盖板上，在右盖板或左盖板上设计有使叶身置入框架内的开口和轴向定位叶片的定位构件。

为了更好地解决本实用新型所要解决的技术问题，本实用新型还可进一步采取以下技术措施。下述各项技术措施可单独采取，也可组合采取，甚至一并采取。

在上述技术方案中，所述背面定位压紧块和盆面定位压紧块优先分别设置在相对的前后两盖板上，与叶身进气或排气边缘型面相吻合的定位压紧块和用于压紧叶身另一边缘的压紧构件分别设置在相对的上下两盖板上。所述背面定位压紧块和盆面定位压紧块进一步优选的设置方式，是两者之一固定设置在前盖板或后盖板上，另一个在压紧方向可调整地设置在后盖板或前盖板上。再进一步优选的方式，盆面定位压紧块固定设置在后盖板上，背面定位压紧块在压紧方向可调整地设置在前盖板上。背面定位压紧块可通过设置在前盖板上的调节螺钉在压紧方向调整。

在上述技术方案中，所述背面定位压紧块与叶身背面型面相吻合的一侧最好设计有用于减少与叶身相接触面的凹槽；所述盆面定位压紧块与叶身盆面型面相吻合的一侧最好也设计有用于减少与叶身相接触面的凹槽，以提高夹持力，更好地夹持定位叶身。

在上述技术方案中，所述设置在下盖板与叶身边缘型面相吻合的定位压紧块优先考虑为定位叶身进气前边缘的定位块。

在上述技术方案中，所述设置在上盖板上用于压紧叶身边缘的压紧构件为压紧螺钉，所压紧的叶身边缘为排气后边缘。

在上述技术方案中，所述设置在右盖板或左盖板上用于叶片轴向定位的构件优先选用定位销，通过定位销端头抵顶叶片叶身与榫头之间的缘板面实现叶片轴向定位。

本实用新型提供的用于航空发动机涡轮叶片榫头精加工的夹持定位装置，是基于发明人对发动机涡轮叶片的叶身和榫头之间基准关系的深刻理解设计完成的。发动机涡轮叶片采用精铸成型，其中叶身为一次成型，叶身表面是无余量，涡轮叶片的三基面设计基准均在榫头上，榫头坐标系与叶型坐标系有确定的换算关系，因此只需利用叶身精铸表面定位夹紧将榫头三个设计基准加工出来，之后的叶冠精加工基准便可以转换到榫头基准，也就是叶片的设计基准。本实用新型提供的用于航空发动机涡轮叶片榫头精加工的夹持定位装置，夹持定位设计思路是利用叶身叶盆型面对盆背向定位，利用叶身进气边对进出气方向定位，利用缘板上表面对叶片长度方向定位，叶身背面定位块提供主夹紧力，叶身出气边通过螺钉压紧止动。

采用本实用新型提供夹持定位装置对航空发动机涡轮叶片榫头进行精加工，由于夹持装置为组合结构，采用机械力加紧定位，因此在叶片榫头精加工过程中可以实现重复定位、反复使用，无需每件叶片配备一个方箱，较之现有技术采用方箱浇注低熔点合金叶片定位方式，每件叶片都需要配一个方箱，大大降低了制造、使用、维修、保养成本。同时也从根本上避免了方箱浇注低熔点合金定位叶片所带来的，在叶片精加工工序完成后，去除熔退方箱残留在叶身表面低熔点合金，以及在熔退方箱过程中由于操作不慎造成熔融状态低熔点合金灌入叶片空腔所带来的烦恼与问题。同时也可服了由于采用浇注式，方箱的大部分精加工尺寸都是将设计图尺寸转换到方箱上面，在转换设计图尺寸时产生基准不重合，造成误差累计，不利于合理严格控制设计图尺寸，再加上浇注的低熔点合金在使用过程中容易变形松动，直接降低叶片加工精度等问题。采用本实用新型的夹持定位装置，在使用过程中不易松动，有利于提高定位精度，利于控制叶片加工精度。

附图说明

附图1是本实用新型的夹持定位装置的正视结构示意图。

附图2是本实用新型的夹持定位装置的左视结构示意图。

附图3是夹持定位装置中的盆面压紧块正面结构示意图。

附图4是夹持定位装置中的盆面压紧块侧面结构示意图。

附图5是夹持定位装置中的背面压紧块正面结构示意图。

附图6是夹持定位装置中的背面压紧块侧面结构示意图。

在上述附图中，各图示标号表示的对象分别为：1-调节压紧螺钉；2-进气前边缘定位压紧块；3-左盖板；4-联接螺钉；5-右盖板；6-叶片轴向定位销；7-进气前边缘定位压紧块；8-下盖板；9-后盖板；10叶身盆面定位压紧块；11-排气后边缘压紧螺钉；12-上盖板；13-联接定位销；14-压紧螺钉；15-前盖板；16-叶身背面定位压紧块；17-联接螺钉。

具体实施方式

下面结合附图给出本实用新型的实施例，并结合实施例对本实用新型进行进一步的描述，以便于人们对本实用新型的理解。本实用新型的具体结构形式不限于下述实施例所描述的形式，本领域的技术人员可根据本实用新型揭示的思想在不付出创造性地劳动还可设计出其他具体实施方式，但这些根据本实用新型内容设计出的具体实施方式仍属于本实用新型的保护范围。

实施例1

本实施例的用于航空发动机涡轮叶片榫头精加工的夹持定位装置，其结构如附图1至4所示，构成包括由前盖板15、后盖板9、左盖板3、右盖板5、上盖板12和下盖板8通过联接螺钉17等和联接定位销13等构成的框架，在右盖板5上设计有使叶身置入框架内的开口和轴向定位叶片的定位销6，通过定位销端头抵顶叶片叶身与榫头之间的缘板面实现叶片轴向定位。在框架内与叶身背面型面相吻合的背面定位压紧块16通过设置在前盖板上的调节压紧螺钉14在压紧方向可调整地设置在前盖板15上，与叶身盆面型面相吻合的盆面定位压紧块10固定设置在后盖板上9，与叶身进气前缘型面相吻合的定位块2、7通过调节压紧螺钉1设置下盖板上，用于压紧叶身排气后缘的压紧螺钉11设置在上盖板上12。所述背面定位压紧块16与叶身背面型面相吻合的一侧，以及所述盆面定位压紧块10与叶身盆面型面相吻合的一侧，均设计有用于减少与叶身相接触面的纵横凹槽，以提高夹持力实现更好地夹持定位。

因某型号航空发动机涡轮叶片为整体精铸，叶片的叶身为一次精铸成型，没有加工余量。叶片的榫头是叶片的装配基准，叶片装配的精度高，完全依靠榫头的加工精度，榫头的加工是叶片的重点，型面尺寸公差要求很严格。涡轮叶片榫齿为纵树型榫齿，齿厚公差为0/-0.06，工作面轮廓度公差为0.015。错齿度为0.02，所有工作面上的直线度公差为0.01，所有型面表面粗糙度1.6，加工时较难保证。现采用本实用新型的定位夹持装置对该型号的涡轮叶片进行加工，已加工完成的300多件涡轮叶片，榫头尺寸和表面粗糙度完全符合设计要求，榫头加工合格率达到99%以上，从而降低了零件的废品率，大大降低了叶片的加工成本。

Claims (10)

1.一种用于航空发动机涡轮叶片精加工的夹持定位装置，其特征在于包括由前盖板、后盖板、左盖板、右盖板、上盖板和下盖板通过螺钉构成的框架，位于框架内与叶身背面型面相吻合的背面定位压紧块、与叶身盆面型面相吻合的盆面定位压紧块、与叶身进气或排气边缘型面相吻合的定位压紧块和用于压紧叶身另一边缘的压紧构件，所述背面定位压紧块和盆面定位压紧块分别设置在构成框架的相对两盖板上，且两者至少之一在压紧方向可调整地设置在盖板上，与叶身进气或排气边缘型面相吻合的定位压紧块和用于压紧叶身另一边缘的压紧构件分别设置在构成框架的另一相对的两盖板上，在右盖板或左盖板上设计有使叶身置入框架内的开口和轴向定位叶片的定位构件。 

2.根据权利要求1所述的用于航空发动机涡轮叶片精加工的夹持定位装置，其特征在于所述背面定位压紧块和盆面定位压紧块分别设置在相对的前后两盖板上，与叶身进气或排气边缘型面相吻合的定位压紧块和用于压紧叶身另一边缘的压紧构件分别设置在相对的上下两盖板上。 

3.根据权利要求2所述的用于航空发动机涡轮叶片精加工的夹持定位装置，其特征在于所述背面定位压紧块和盆面定位压紧块中之一固定设置在前盖板或后盖板上，另一个在压紧方向可调整地设置在后盖板或前盖板上。 

4.根据权利要求3所述的用于航空发动机涡轮叶片精加工的夹持定位装置，其特征在于所述盆面定位压紧块固定设置在后盖板上，背面定位压紧块在压紧方向可调整地设置在前盖板上。 

5.根据权利要求4所述的用于航空发动机涡轮叶片精加工的夹持定位装置，其特征在于背面定位压紧块通过设置在前盖板上的压紧调节螺钉在压紧方向调整。 

6.根据权利要求1至5之一所述的用于航空发动机涡轮叶片精加工的夹持定位装置，其特征在于所述背面定位压紧块与叶身背面型面相吻合的一侧设计有用于减少与叶身相接触面的凹槽。 

7.根据权利要求1至5之一所述的用于航空发动机涡轮叶片精加工的夹持 定位装置，其特征在于所述盆面定位压紧块与叶身盆面型面相吻合的一侧设计有用于减少与叶身相接触面的凹槽。 

8.根据权利要求1至5之一所述的用于航空发动机涡轮叶片精加工的夹持定位装置，其特征在于所述设置在下盖板与叶身边缘型面相吻合的定位压紧块为定位叶身进气前边缘的定位块。 

9.根据权利要求1至5之一所述的用于航空发动机涡轮叶片精加工的夹持定位装置，其特征在于设置在上盖板上用于压紧叶身边缘的压紧构件为压紧螺钉。 

10.根据权利要求1至5之一所述的用于航空发动机涡轮叶片精加工的夹持定位装置，其特征在于设置在右盖板或左盖板上用于叶片轴向定位的构件为定位销，通过定位销端头抵顶叶片叶身与榫头之间的缘板面实现叶片轴向定位。 

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