应用于航空发动机风扇叶片加工的自适应叶尖工艺台夹具的制作方法

本发明涉及一种夹具，特别是涉及一种应用于航空发动机风扇叶片加工的自适应叶尖工艺台夹具。

背景技术：

风扇叶片是航空发动机的核心部件之一，它的曲面形状和制造精度直接影响了飞机发动机的推进效率的大小。航空发动机叶片工艺特点为：叶片为薄壁结构、具有复杂自由曲面，结构具有弯、扭、掠形等特点，并且精度要求高，这些特点对叶片加工前的装夹提出了相当高的要求。

在加工时，需要依靠夹具确保叶片处于正确的位置与夹紧，并防止在加工过程中由于切削力、振动导致夹具松动引起位置改变以及工件变形。现有技术中的叶片加工夹具类型有很多，通常有通用夹具、可调整夹具、组合夹具等，一般都采用榫根一端固定，叶尖一端顶尖式夹紧的结构，该结构在加工薄壁结构叶片时很容易造成叶片的夹紧变形，影响了叶片的加工精度和整体质量。

参照图5，文献“授权公告号是CN205085380U的中国实用新型专利”公开了一种浇注夹具，该夹具包括底座1、支撑杆2、定位滑块3、锁紧螺钉4，金属套筒7、上部顶尖5、下部顶尖9和可调叶片6。在底座1上设置有支撑杆2，定位滑块3可以沿着支撑杆2上下滑动；将叶片6安装在下部顶尖9上，滑动定位滑块3使叶尖安装在上部顶尖5上，使用锁紧螺钉4将定位滑块3锁紧固定；将金属套筒7与叶片6用低熔点合金浇注在一起。在底座1的上部设置有凹槽10，在凹槽10内设置有支撑螺套8。

文献公开的夹具存在的技术问题是：叶根定位后，若叶尖偏离上部顶尖与下部顶尖所在直线时，上部顶尖无法调整，强行定位会产生附带应力；且低温合金浇注会引入其他金属，污染钛合金叶片。

技术实现要素：

为了克服现有夹具实用性差的不足，本发明提供一种应用于航空发动机风扇叶片加工的自适应叶尖工艺台夹具。该夹具包括夹头、滚动体、摩擦块、螺钉、顶杆、轴承、推杆、外壳、六角螺母和扣紧螺母。夹头前端采用弹性设计，尾部为球体设计，可在滚动体内自由转动，滚动体又可在外壳内转动，两个转动副配合，使夹头的可移动范围进一步增加，保证夹头可以很好地适应叶尖工艺台的位置，实现夹具的自适应装夹；快速夹紧机构中通过推杆的垂直移动，带动顶杆在轴承中水平移动，从而快速顶紧摩擦块与夹头。通过六角螺母和扣紧螺母固定推杆，防止松动。该夹具能够调整夹头的位置来自适应叶尖的位置进行定位与夹紧，实现叶尖无附带应力夹紧，并且不引入污染钛合金的金属，实用性好。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种应用于航空发动机风扇叶片加工的自适应叶尖工艺台夹具，其特点是包括夹头1、滚动体2、摩擦块3、螺钉4、顶杆5、外壳6、轴承7、推杆8、六角螺母9和扣紧螺母10。所述夹头1前端设有螺栓孔，并采用刚度削弱弹性设计，后部为球体。螺栓孔的中心线与夹具中心面垂直，尾部球面的球心位于夹具中心面上。所述滚动体2外部为球体，内部前端为球面，所述球面与夹头1后部球体的球面配合，滚动体2内部后端为圆柱面。所述摩擦块3前端为球面，所述球面与夹头1后部球体的球面配合；摩擦块3后端圆柱有螺纹孔，所述螺纹孔与螺钉4配合固定顶杆5。所述顶杆5前部为球面，用于增大顶杆5与摩擦块3的接触面积；中部设有环形凸结构与螺钉4配合；尾部为两相交的楔形面，所述楔形面与推杆8结构紧密贴合形成自锁。所述推杆8上部为圆柱面，中部为楔形面，下部设有螺纹，采用六角螺母9和扣紧螺母10锁紧整个夹紧装置。所述外壳6外部后端采用锥度为7:24的锥形面，外壳6内部前端球面与滚动体2紧密贴合；外壳6内部中段为圆柱面与轴承7过渡配合。

本发明的有益效果是：该夹具包括夹头、滚动体、摩擦块、螺钉、顶杆、轴承、推杆、外壳、六角螺母和扣紧螺母。夹头前端采用弹性设计，尾部为球体设计，可在滚动体内自由转动，滚动体又可在外壳内转动，两个转动副配合，使夹头的可移动范围进一步增加，保证夹头可以很好地适应叶尖工艺台的位置，实现夹具的自适应装夹；快速夹紧机构中通过推杆的垂直移动，带动顶杆在轴承中水平移动，从而快速顶紧摩擦块与夹头。通过六角螺母和扣紧螺母固定推杆，防止松动。该夹具能够调整夹头的位置来自适应叶尖的位置进行定位与夹紧，实现叶尖无附带应力夹紧，并且不引入污染钛合金的金属，实用性好。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。

附图说明

图1是本发明应用于航空发动机风扇叶片加工的自适应叶尖工艺台夹具的剖视图。

图2是本发明应用于航空发动机风扇叶片加工的自适应叶尖工艺台夹具的三视图。

图3是图1的局部放大图。

图4是本发明应用于航空发动机风扇叶片加工的自适应叶尖工艺台夹具去掉外壳后的结构示意图。

图中，1-夹头，2-滚动体、3-摩擦块、4-螺钉、5-顶杆、6-外壳、7-轴承、8-推杆、9-六角螺母，10-扣紧螺母。

图5是背景技术一种浇注夹具的结构示意图。

图中，1-底座，2-支撑杆，3-定位滑块，4-锁紧螺钉，5-上部顶尖，6-可调叶片，7-金属套筒，8-支撑螺套，9-下部顶尖，10-凹槽。

具体实施方式

以下实施例参照图1～4。

本发明应用于航空发动机风扇叶片加工的自适应叶尖工艺台夹具包括夹头1、滚动体2、摩擦块3、螺钉4、顶杆5、外壳6、轴承7、推杆8、六角螺母9和扣紧螺母10。

所述的夹头1前端设有螺栓孔，并采用刚度削弱弹性设计，后部为球体设计。螺栓孔的中心线与夹具中心面垂直，尾部球面的球心位于夹具中心面上。

所述的滚动体2外部为球体设计，内部前端为球面设计，与夹头1后部球面配合，内部后端为圆柱面设计。

所述的摩擦块3前端为球面设计，与夹头1后部球面配合；后端圆柱有螺纹孔，与螺钉4配合固定顶杆5。

所述的顶杆5前部为大直径的球面设计，增大了与摩擦块3的接触面积；中部设有环形凸结构与螺钉配合；尾部为两相交的楔形面与推杆8结构紧密贴合形成自锁。

所述的轴承7、六角螺母9、扣紧螺母10均采用国家标准件。

所述的推杆8上部为圆柱面，中部为楔形面，下部设有螺纹，采用六角螺母9和扣紧螺母10锁紧整个夹紧装置。

所述的外壳外部后端采用锥度为7:24的锥形面，外壳内部前端球面与滚动体2紧密贴合；外壳内部中段为圆柱面与轴承过渡配合。

装配时，先将滚动体2装入外壳6，再将夹头1装入滚动体2；将顶杆5装入摩擦块3中，在摩擦块尾部旋入螺钉4，并调整螺钉4使顶杆5不会从摩擦块3脱落；将装配好的摩擦块3和顶杆5装入滚动体2内，使夹头1后部与摩擦块3前部的球面配合；再将轴承7装入外壳1内预留孔肩处，轴承7与顶杆5为间隙配合、与外壳1为过渡配合。最后，将推杆8沿外壳1预留的圆孔推进，使顶杆5尾部楔形面与推杆8楔形面接触，旋入六角螺母9与扣紧螺母10。

使用时，按如前所述将夹具装配好，调整夹头，将叶尖工艺台通过螺栓连接装于夹头上，拧紧六角螺母，旋入扣紧螺母使之与六角螺母支撑面接触，用扳手将扣紧螺母旋转90°即可。