用于方钢类叶片铣削加工的咬齿夹具的制作方法

本发明涉及叶片加工的工装夹具领域，具体为用于方钢类叶片铣削加工的咬齿夹具。

背景技术：

随着叶片设计研究技术的不断发展，对叶片制造精度的要求也越来越高，一些传统的夹具与装夹方式已经不能满足现有叶片的加工精度要求。目前，方钢类叶片铣削加工采用的夹具为LANG牌咬齿夹具，其以叶根内背径向面、叶根出气侧面以及叶根轴向端面定位，以叶冠中心孔辅助定位压紧，故为了满足叶冠位置精度要求，往往需要在叶根内背径向面、叶根出气侧面以及叶根轴向端面增加工艺基准面并保证叶冠中心孔相对于工艺基准面的位置精度，由此增加了叶片制造周期和加工难度。

技术实现要素：

针对上述问题，本发明提供了用于方钢类叶片铣削加工的咬齿夹具，其能解决采用现有咬齿夹具定位装夹叶片易导致叶片制造周期长、加工难度大的问题。

其技术方案为，用于方钢类叶片铣削加工的咬齿夹具，其包括回转盘，其特征在于：其还包括咬齿夹紧机构和浮动顶尖机构，所述咬齿夹紧机构包括两个咬齿块和丝杠平移结构，所述丝杠平移结构安装于所述回转盘上，所述浮动顶尖机构设置于所述丝杠平移结构的中心位置，所述两个咬齿块分别安装于所述丝杠平移结构上并位于所述浮动顶尖机构的两侧，并且所述两个咬齿块能沿所述丝杠平移结构相向移动或背向移动。

进一步的，所述浮动顶尖机构包括顶尖座、顶尖和弹簧，所述顶尖座内开设有竖向盲孔槽，所述竖向盲孔槽内底部安装有所述弹簧，所述顶尖亦安装于所述竖向盲孔槽内并且所述顶尖底部由所述弹簧支撑、锥形顶部外露于所述顶尖座顶部平面，所述顶尖的锥形顶部与方钢类叶片叶根端面中心孔配合定位、顶尖座顶部平面与方钢类叶片叶根轴向端面接触定位，所述顶尖座上设有与所述竖向盲孔槽联通的径向孔，所述径向孔内螺纹装配有顶尖压紧螺钉且所述顶尖压紧螺钉与所述顶尖顶紧。

进一步的，所述顶尖外周壁上还设有腰形槽，所述顶尖座上设有与所述竖向盲孔内联通的紧定螺钉孔，所述紧定螺钉孔内装配有紧定螺钉，所述紧定螺钉穿过所述紧定螺纹孔后伸入所述腰形槽内。

进一步的，所述顶尖外周壁上设有楔形槽，所述楔形槽与所述径向孔正对，所述顶尖压紧螺钉穿过所述径向孔后伸入所述楔形槽内与顶尖顶紧。

进一步的，所述顶尖的底端同心设有支撑轴，所述弹簧套于所述支撑轴外周。

进一步的，所述丝杠平移结构包括丝杠和丝杠定位座，所述浮动顶尖组尖安装于所述丝杠定位座上，所述丝杠定位座固装于所述回转盘中心，所述丝杠定位座设有横向贯穿孔，所述丝杠通过所述横向贯穿孔横向贯穿所述丝杠定位座，所述丝杠两侧的螺纹方向相反，所述两个咬齿块分别螺纹连接于所述丝杠的两侧。

进一步的，所述丝杠轴向的中央位置的外周设有环形凹槽，所述环形凹槽的长度大于所述丝杠定位座横向贯穿孔长度，所述丝杠定位座通过所述横向贯穿孔套于所述环形凹槽的槽面上从而所述丝杠的环形凹槽面能够在所述横向贯穿孔内滑动。

进一步的，所述齿形块包括齿形支撑块和咬齿夹紧块，所述齿形支撑块螺纹连接于所述丝杠上，所述齿形支撑块顶部、咬齿夹紧块底部分别设有咬齿面，所述齿形支撑块顶部咬齿面与所述咬齿夹紧块底部咬齿面咬合连接，所述齿形支撑块与所述咬齿夹紧块之间通过紧固螺栓锁紧。

与现有咬齿夹具相比较，本发明有益效果在于：

（1）其通过浮动顶尖机构对方钢叶片的叶根中心孔、叶根轴向端面进行定位，通过丝杠平移结构带动两个咬齿块从两侧面将方钢叶片的两侧夹紧，故其只需要预先加工叶根中心孔基准，而无需加工叶根内背径向面、叶根出气侧面定位基准，从而有效缩短了叶片的制造周期，降低了叶片的制造加工难度；

（2）其通过浮动顶尖机构的顶尖座的顶部平面来对方钢类叶片叶根的轴向端面进行定位，从而可以降低对叶片叶根端面中心孔深度的加工要求，进一步降低叶片制造加工难度；

（3）其通过设置于顶尖座上的紧定螺钉伸入顶尖外周上设置腰形槽内从而对顶尖进行径向限位，确保顶尖不会发生径向转动，保证对叶片的叶根端面的可靠顶紧；

（4）其通过将丝杠平移机构的丝杠两侧的螺纹设置成相反方向，能够驱动两个咬齿块同时相向或者背向移动，从而实现对叶片叶根两侧面的同时夹紧或松开，确保给予叶片叶根两侧受力均匀，更进一步保证了对叶片的可靠稳定的夹紧；

（5）其通过在丝杠轴向的中央位置的外周设有环形凹槽且环形凹槽的长度大于丝杠定位座横向贯穿孔长度，并且丝杠定位座通过横向贯穿孔套于环形凹槽的槽面上，从而能够实现两侧咬齿块的自动对心，既而只需要保证叶根端面中心孔与叶片叶冠中心孔的同轴度即可保证叶片加工完成后叶冠的位置精度，故更能去除加工工艺基准面工序，降低叶片制造周期和成本，亦能保证对叶片的稳定可靠的夹紧；

（6）其咬齿块设置成底部齿形支撑块与顶部咬齿夹紧块相互咬合的组合结构，从而可以通过调节顶部咬齿夹紧块与底部齿形支撑块之间咬合的相对位置来适应不同尺寸方钢类叶片的装夹要求，增强其通用性。

附图说明

图1为本发明用于方钢类叶片铣削加工的咬齿夹具的主视结构示意图；

图2为图1的P向视图；

图3为图2的A-A向剖视示意图；

图4为本发明中顶尖的结构示意图；

图5为采用本发明咬齿夹具来对方钢类叶片进行定位装夹的示意图；

图6为本发明中咬齿块的齿形支撑块与咬齿夹紧块调节咬合相对位置后装夹叶片的示意图。

附图标记：10-回转盘；20-咬齿夹紧机构；21-咬齿块；211-齿形支撑块；212-咬齿夹紧块；213-咬齿面；214-咬齿面；215-紧固螺栓；22-丝杠平移结构；221-丝杠；222-丝杠定位座；223-横向贯穿孔；224-环形凹槽；30-浮动顶尖机构；31-顶尖座；311-竖向盲孔槽；312-顶部平面；32-顶尖；321-底部；322-锥形顶部；323-腰形槽；324-楔形槽；325-支撑轴；33-弹簧；34-顶尖压紧螺钉；35-紧定螺钉；40-方钢类叶片；41-方钢类叶片叶根端面中心孔；42-方钢类叶片叶根轴向端面；43-叶片叶冠中心孔。

具体实施方式

见图1～图3，本发明包括回转盘10、咬齿夹紧机构20和浮动顶尖机构30，咬齿夹紧机构20包括两个咬齿块21和丝杠平移结构22，丝杠平移结构22安装于回转盘10上，浮动顶尖机构30设置于丝杠平移结构20的中心位置，两个咬齿块21分别安装于丝杠平移结构上22并位于浮动顶尖机构30的两侧，并且两个咬齿块21能沿丝杠平移结构22相向移动或背向移动。

其中，浮动顶尖机构30包括顶尖座31、顶尖32和弹簧33，顶尖座31内开设有竖向盲孔槽311，竖向盲孔槽311内底部安装有弹簧33，顶尖32亦安装于竖向盲孔槽311内并且顶尖32的底部321由弹簧33支撑、锥形顶部322外露于顶尖座31的顶部平面312，顶尖32的锥形顶部322与方钢类叶片叶根端面中心孔41配合定位、顶尖座顶部平面312与方钢类叶片叶根轴向端面42接触定位，顶尖座31上设有与竖向盲孔槽311联通的径向孔，径向孔内螺纹装配有顶尖压紧螺钉34且顶尖压紧螺钉34与顶尖32顶紧；

见图4，顶尖32外周壁上还设有腰形槽323，顶尖座31上设有与竖向盲孔311内联通的紧定螺钉孔，紧定螺钉孔内装配有紧定螺钉35，紧定螺钉35穿过紧定螺纹孔后伸入腰形槽323内并与顶尖32顶紧；顶尖32外周壁上设有楔形槽324，楔形槽324与径向孔正对，顶尖压紧螺钉34穿过径向孔后伸入楔形槽324内与顶尖32顶紧；顶尖32的底端同心设有支撑轴325，弹簧33套于支撑轴325外周。

丝杠平移结构22包括丝杠221和丝杠定位座222，浮动顶尖机构的顶尖座31安装于丝杠定位座222上，丝杠定位座222固装于回转盘10中心，丝杠定位座222设有横向贯穿孔223，丝杠221通过横向贯穿孔223横向贯穿丝杠定位座222，丝杠221两侧的螺纹方向相反，两个咬齿块21分别螺纹连接于丝杠221的两侧；丝杠221轴向的中央位置的外周设有环形凹槽224，环形凹槽224的长度L大于丝杠定位座222的横向贯穿孔223长度l，丝杠定位座222通过横向贯穿孔223套于环形凹槽224的槽面上从而丝杠的环形凹槽面224能够在横向贯穿孔223内滑动并起到自动对心功能，环形凹槽224的两侧槽壁能够起到轴向限位作用。

咬齿块21包括齿形支撑块211和咬齿夹紧块212，齿形支撑块211螺纹连接于丝杠221上，齿形支撑块211的顶部、咬齿夹紧块212的底部分别设有咬齿面213、214，齿形支撑块211顶部咬齿面213与咬齿夹紧块212的底部咬齿面214咬合连接，齿形支撑块211与咬齿夹紧块212之间通过紧固螺栓215锁紧。

采用本发明咬齿夹具来定位装夹方钢类叶片40时，首先确保顶尖32处于浮动状态，然后将叶片40的叶根端面中心孔41与顶尖32的锥形顶部322贴合，从而限制叶片40在X方向与Y方向的移动自由度，同时保证叶片叶根轴向端面42与顶尖座31的顶部平面312贴合，再利用叶片叶冠中心孔43辅助定位压紧从而限制叶片Z轴方向的移动自由度以及绕X轴、Y轴旋转的旋转自由度，然后转动丝杠221使得两个咬齿块21相向移动并压紧叶片40两侧面从而限制叶片的绕Z轴旋转的转动自由度，最后再旋紧顶尖压紧螺钉34以固定顶尖32的竖向位置即可。