航空发动机叶片校形装置及其校形方法与流程

本发明涉及航空发动机叶片制造技术领域，具体涉及一种航空发明机铝叶片校形装置及其校形方法。

背景技术：

在航空发动机中，低压1-3级整流叶片为薄壁结构，加工过程中因切削应力以及零件本身内应力作用导致叶片变形扭转，在数控铣叶型后、抛光叶型前最大变形量达1mm，严重超出设计图要求(设计规定最大为0.3mm)，导致工序间零件因变形超差，报废率较高，生产交付难以保证。目前发生变形后无专用设备或装置来对叶片进行校正，均通过搭建简易工作台进行，导致校形效率低，质量无法保证，稳定性差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种航空发动机叶片校形装置及其校形方法，以解决现有设备或装置无法对航空发动机铝叶片进行有效校形的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：航空发动机叶片校形装置，包括底座、分别设置在底座上的定位支撑机构和滑动机构以及设置在所述滑动机构上的压力校形机构；

所述压力校形机构包括设置在所述滑动机构上的转动轴、配合连接在所述转动轴上的固定框、配合连接在所述固定框上的外罩、贯穿所述外罩的限位刻度尺、用于驱动所述外罩沿所述固定框滑动的传动组件、设置在所述外罩外壁上的压力表以及设置在所述压力表下端的压头，所述固定框上设置有用于锁定固定框位置的锁定件，所述传动组件位于所述固定框内。

进一步，所述定位支撑机构包括分别设置在所述底座两端且相对设置的叶根支撑座和叶尖支撑座、设置在所述叶根支撑座靠近叶尖支撑座端面上的叶根定位块以及设置在所述叶尖支撑座上的叶尖定位块，所述叶根定位块和叶尖定位块上均开设有限位槽，所述叶根支撑座与叶根定位块之间设置有垫板。

进一步，所述滑动机构包括设置在所述底座上的滑动基座、设置在所述滑动基座上的底板以及连接在所述滑动基座和所述底板之间的压板，所述压板上设置有用于固定所述底板和所述滑动基座的第一固定件；

所述滑动基座的两端分别开设有环形槽，且所述环形槽与开设在所述底座上的固定孔相连通，所述环形槽上设置第二固定件，且所述第二固定件的底端贯穿所述环形槽且延伸至所述固定孔内，所述固定孔的数量为多个且并列设置。

进一步，所述传动组件包括贯穿所述外罩的导向柱、贯穿所述固定框的传动柱、设置在所述传动柱外壁上的齿条以及位于所述固定框内且与所述齿条相啮合的传动齿轮，所述传动齿轮上连接有用于驱动传动齿轮转动的压力杆。

进一步，所述固定框包括套设在所述转动轴上的套管以及与所述套管连接为一体式结构的框体，所述传动齿轮位于所述框体内，所述锁定件设置在所述套管上。

进一步，所述外罩包括上面板、下面板以及连接在所述上面板和下面板之间的侧板，且所述上面板、下面板以及侧板相互连接围合成“c”型结构；

所述框体设置在所述下面板上且与所述上面板间隔设置，所述导向柱和传动柱分别贯穿所述上面板、框体以及下面板，所述限位刻度尺贯穿所述上面板，所述压力表设置在所述侧板的外壁。

本发明还提供了一种采用航空发动机叶片校形装置的校形方法，包括以下步骤：

步骤①：将叶片放置在定位支撑机构，且使得叶片变形部位朝向压力校形机构；

步骤②：根据叶片变形位置，调整滑动机构的位置，使得滑动机构带动压力校形机构到达叶片变形部位的正上方；

步骤③：将限位刻度尺和压力表数值归零，拧松锁定件，调节压力校形机构的位置，使得压力校形机构的压头与叶片变形部位相接触，再拧紧锁定件固定压力校形机构的位置；

步骤④：根据叶片变形大小程度，调节限位刻度尺的刻度，再操作压力杆带动外罩整体向下移动，从而使得压头对叶片变形部位产生挤压，直至限位刻度尺的下端抵接在固定框的上表面为止，并记录压力表上的数值，完成校形。

进一步，步骤③中，限位刻度尺数值归零的方法为通过调节限位刻度尺与固定框之间的距离，当使限位刻度尺抵接在固定框上。

进一步，步骤④中，校形位移量不超过30mm。

进一步，步骤④中，通过压力校形机构对叶片在单一方向上施加校形力。

本发明具有以下有益效果：本发明所提供的航空发动机叶片校形装置及其校形方法，其结构可靠，操作简单，使用性能好，有效的解决了叶片因加工变形引起的型面偏移尺寸超差及报废，保证了叶片型面的合格率；通过定位支撑机构为叶片提供稳定可靠的支撑定位，避免在校形过程中叶片出现位置偏差而影响校形效果；通过压力校形机构保证叶片校形的准确性及校形效果，其中，通过限位刻度尺保证了每次校形位移量的控制，提高校形效果，同时通过压力表记录校形压力值，提高校形的准确性；通过底板在底座上的移动并固定，有效的满足了对叶片不同位置校形的需求，提高使用性能。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明侧视图；

图3为本发明压力校形机构结构示意图；

图1至图3中所示附图标记分别表示为：1-底座，2-定位支撑机构，3-滑动机构，4-压力校形机构，40-转动轴，41-固定框，42-外罩，43-限位刻度尺，45-压力表，46-压头，47-锁定件，20-叶根支撑座，21-叶尖支撑座，22-叶根定位块，23-叶尖定位块，24-限位槽，25-垫板，30-滑动基座，31-底板，32-压板，33-第一固定件，34-环形槽，35-固定孔，36-第二固定件，440-导向柱，441-传动柱，442-齿条，443-传动齿轮，444-压力杆，410-套管，411-框体，420-上面板，421-下面板，422-侧板，415-复位弹性件。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至图3所示，航空发动机叶片校形装置，包括底座1、分别设置在底座1上的定位支撑机构2和滑动机构3以及设置在所述滑动机构3上的压力校形机构4。底座1为校形装置整体提供可靠稳定的基座支撑，其上开设有多个螺栓孔用于对滑动机构3和定位支撑机构2的安装。定位支撑机构2用于对铝叶片进行支撑定位，避免校形过程中位置出现偏移，当叶片定位好后，通过滑动机构3带动校形机构移动至叶片变形位置处，进而通过校形机构对叶片进行校形操作。

压力校形机构4包括设置在滑动机构3上的转动轴40、配合连接在转动轴40上的固定框41、配合连接在固定框41上的外罩42、贯穿外罩42的限位刻度尺43、用于驱动外罩42沿固定框41滑动的传动组件、设置在外罩42外壁上的压力表45以及设置在压力表45下端的压头46，固定框41上设置有用于锁定固定框41位置的锁定件47。转动轴40呈圆柱状，转动轴40的底端固定在滑动机构3上，固定框41可根据叶片变形位置转动，便于对准叶片需校形位置。外罩42为c型结构，外罩42包括上面板420、下面板421以及连接在上面板420和下面板421之间的侧板422。通过限位刻度尺43调整外罩42或压头46的下压总位移同时控制并记录校形位移量，限位刻度尺43通过螺纹连接在外罩42的上面板420上，其底端穿过上面板420并与固定框41之间具有间距，该间距即为外罩42下压或压头46下压的总位移量，且该位移量即为叶片校形位移量。压头46采用尼龙材质制成，从而减小在挤压校形过程中对叶片表面的损伤。

优选地限位刻度尺43采用千分尺，通过固定连接在外罩42上面板420上，测微螺杆穿过外罩42上面板420上的螺纹孔，伸入外罩42上面板420内侧，当操作传动组件使外罩42下压时，测微螺杆伸入外罩42内的部分接触到固定框41时阻止外罩42无法继续下压，从而起到限位的作用。值得一提的是本发明的可调限位刻度尺43也可以为螺钉等，当须调节下压位移量时用刻度尺测量，调节一定距离同样起到限位的作用。具体的，在进行校形时，将叶片稳定的固定在定位支撑机构2上，根据叶片变形位置，通过滑动机构3在底座1上的滑动进而带动校形机构在水平方向上的移动，使得校形机构的压头46对准叶片需校形位置；再通过固定框41在转动轴40上的移动，使得校形机构的压头46与叶片需校形截面接触，实现校形机构在竖直方向上的调整定位，通过锁定件47将固定框41随紧在转动轴40上；调节限位刻度尺43和压力表45，使限位刻度尺43的下端抵接在固定框41上，从而保证限位刻度尺43和压力表45归零，根据叶片变形的大小，调节限位刻度尺43，放出需下压的位移量，进而通过传动组件带动外罩42下压，使得压头46挤压叶片变形部位，实现对叶片的校形，同时读取压力表45上的读数并记录。

为了提高外罩42沿固定框41滑动的可操作性能，本发明中，传动组件包括分别贯穿外罩42与固定框41的导向柱440和传动柱441、设置在传动柱441外壁上的齿条442以及位于固定框41内且与齿条442相啮合的传动齿轮443，传动齿轮443上连接有用于驱动传动齿轮443转动的压力杆444。导向柱440作为外罩42与固定框41之间滑动的导向部件，有助于提高外罩42与固定框41相对滑动的顺畅性能。在压力杆444的驱动作用下，带动齿轮转动，进而带动与齿轮啮合的齿条442运动，在齿条442的传动作用下，实现外罩42沿固定框41相对滑动，进而使得压力表45底面上的压头46对叶片施加压力。

为了提高固定框41的使用性能，本发明中，固定框41包括套设在转动轴40上的套管410以及与套管410连接为一体式结构的框体411，传动齿轮443位于框体411内，锁定件47设置在套管410上。套管410为两端通透的半圆体结构，框体411为矩形结构。在锁定件47拧松状态下，套管410可沿转动轴40进行上下移动。优选地，锁定件47采用定位销，操作方便，锁定可靠。

为了便于外罩42下压后恢复原位，本发明中，框体411与外罩42的上面板420之间设置有复位弹性件415。复位弹性件415采用复位弹簧，当外罩42下压对叶片校形完成后，在复位弹簧的反向弹力作用下，使得外罩42恢复到初始位置，方便快捷，操作性能好。

为了提高叶片安装的稳定可靠性能，本发明中，定位支撑机构2包括分别设置在所述底座1两端且相对设置的叶根支撑座20和叶尖支撑座21、设置在所述叶根支撑座20靠近叶尖支撑座21端面上的叶根定位块22以及设置在所述叶尖支撑座21上的叶尖定位块23，叶根定位块22和叶尖定位块23上均开设有限位槽24，叶根支撑座20与叶根定位块22之间设置有垫板25。定位块的底端呈矩形结构，增大与支撑座连接的接触面积，提高连接的稳定性，定位块上端的限位槽24为v型结构，提高对叶片的卡固能力，保证叶片能稳定的安装在定位块上。叶根定位块22和叶尖定位块23分别可拆卸连接在叶根支撑座20和叶尖支撑座21上。优选地，该可拆卸连接方式采用螺栓连接。在使用时，使用者可根据不同级别的叶片进行对相应大小定位块的更换，从而提高叶片安装的可靠稳定性。

为了便于带动校形机构水平方向上的移动从而对准叶片变形位置，本发明中，滑动机构3包括设置在底座1上的滑动基座30、设置在滑动基座30上的底板31以及连接在滑动基座30和底板31之间的压板32，压板32上设置有用于固定底板31和滑动基座30的第一固定件33。滑动基座30的两端分别开设有环形槽34，且环形槽34与开设在底座1上的固定孔35相连通，环形槽34上设置第二固定件36，且第二固定件36的底端贯穿环形槽34且延伸至固定孔35内，固定孔35为多个且并列设置。优选地，第一固定件33和第二固定件36均为双头螺柱。底座1上开设有多个且呈直线并排设置的定位孔，该定位孔与滑动基座30上的固定孔35相配合，使用者可根据需要选择适当位置的定位孔和固定孔35，穿入第一固定件33配合固定，使得滑动基座30可沿底座1相对滑动并固定。底板31在压板32的作用下沿滑动基座30的环形槽34滑动，当位置确定后，通过第二固定件36固定底板31的位置。该滑动机构3即实现了滑动基座30在底座1上的滑动，又实现了底板31在滑动基座30上的移动，使用性能好，操作方便可靠。

为了减轻装置自身的重量，本发明中，底座1上开设有呈对称形式的镂空结构。该镂空结构为呈对称的矩形结构，且位于底座1的中部位置，有效的减轻了装置自重，便于移动运输。

本发明还提供了一种采用航空发动机叶片校形装置的校形方法，包括以下步骤：

步骤①：将叶片放置在定位支撑机构2，且使得叶片变形部位朝向压力校形机构4；根据不同级别的叶片选取不同叶根定位块22和叶尖定位块23，将叶片的两端分别放置在叶根定位块22的限位槽24内和叶尖定位块23的限位槽24内，从而实现叶片的安装固定。

步骤②：根据叶片变形位置，调整滑动机构3的位置，使得滑动机构3带动压力校形机构4到达叶片变形部位的正上方；通过滑动基座30在底座1上的滑动以及底板31在滑动基座30上的滑动，带动校形机构的压头46对准叶片变形部位，通过第一固定件33和第二固定件36进行可靠定位。

步骤③：将限位刻度尺43和压力表45数值归零，拧松锁定件47，调节压力校形机构4的位置，使得压力校形机构4的压头46与叶片变形部位相接触，再拧紧锁定件47固定压力校形机构4的位置；通过调节限位刻度尺43与固定框41之间的距离，当限位刻度尺43抵接在固定框41上时，限位刻度尺43即处于归零状态。

步骤④：根据叶片变形大小程度，参考下表1、表2给出的校形位移量调节限位刻度尺43的刻度，即压头46下压的位移量，再操作压力杆444带动外罩42整体向下移动，从而使得压头46对叶片变形部位产生挤压，直至限位刻度尺43的下端抵接在固定框41的上表面为止，并记录压力表45上的数值；

步骤⑤：校形完成后，压力校形机构4恢复原位。校形机构在复位弹性件415的作用下返回原位。

校形过程中监控叶片校形位移量，校形位移量不超过30mm，校形力持续时间10min，下表列出不同变形量时的参考数值。

表1

表2

在校形过程中，铝业片校形分为过程校形与成品校形。过程校形指零件在加工过程中发生变形从而需要对叶片进行型面尺寸校正，成品校形指零件喷漆后成品状态发生变形导致不能满足装配要求而进行型面尺寸校正。校形中对校形次数限制、校形位移量限制、校形施力方向限制以及校形防护。其中：

对校形次数限制：零件校形次数不允许超过2次，在实际校形过程中，一件零件被校正至符合规范要求算一次校形。如在过程中只进行过一次校形，那么在成品阶段发生变形允许再进行一次校形。

校形位移量限制：在过程校形或成品校形中，必须严格控制校形位移量，位移量不得超过30mm。

校形施力方向限制：在零件校形过程中，根据叶片实际变形方向对叶盆(背)施加校形力，如叶片朝盆方向偏移变形，校形力应施加于叶盆上，校形合格后若叶片又发生背向偏移变形，那么不允许再对该叶片进行校形。禁止对叶片进行盆背交替施加校形力，即不允许反向校形。

校形防护：在对叶片进行校形时，应注意防止叶片的碰划伤，尤其针对成品校形时，应注意保护漆层，避免漆面损伤或漆层脱落。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。