一种用于精锻叶片榫根加工的夹具的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于精锻叶片榫根加工的夹具，包括基板、夹具体、底座三部分，夹具通过基板和精锻叶片叶身联合定位，在榫根非加工部位夹紧，并将不规则的曲面定位转换为规则的平面定位。夹具采用夹具体与底座可拆卸式定位连接方法，在铣削完叶片榫根一面后，将叶片榫根连同夹具体直接翻转180°固定在底座上，可较好地保证叶片榫根定位和加工时的基准的一致性，使一次数控编程完成榫根双面加工；提高了加工精度、减少基准不重合误差，以及由于拆卸、装夹所耗费的人力和时间。夹具结构简单，对叶片装夹与定位操作方便，在定位时不会对叶身表面造成损伤、变形。该夹具还可用于其它类型的精锻叶片榫根加工中，如汽轮机精锻叶片。
【专利说明】—种用于精锻叶片榫根加工的夹具
【技术领域】
[0001]本发明属于航空发动机叶片加工【技术领域】，具体地说，涉及一种用于精锻叶片榫根加工的夹具。
【背景技术】
[0002]叶片作为航空发动机的关键零件之一，在发动机上占有重要地位，对航空发动机的性能有着至关重要的影响，是航空发动机的“心脏”。叶片又是航空发动机中使用最多的一类零件，一台航空发动机有数千件叶片，其中锻造叶片占80%以上；叶片锻件的生产量在锻造行业中是非常可观的。
[0003]新一代航空发动机叶片多采用精密锻造的方式，其中叶片型面由模锻保证，成型精度高，不再需要进行机械加工。而精锻叶片的榫根和进排气边，限于锻造技术问题，其中，由于叶片进排气边缘曲率变化大，加工余量分布不均匀且对气动外形极具敏感，模锻仅仅是粗成型，留有机械加工余量，还需要根据已成型的叶身型面进一步加工。在榫根加工中，不仅要保证定位的准确性和夹持的稳定性，还需要控制装夹以及榫根加工中引起的叶片叶身型面的变形。航空发动机叶片属于薄壁件，受力时容易发生变形，而且叶身型面属于空间自由曲面，这都给加工榫根的工装夹具的夹持和定位带来了困难。
[0004]在实际生产中，叶片榫根传统的加工方式是采用低温合金包容箱夹具的方式。这种方式定位精确，受力均匀，夹持稳定；但所用的低温合金有毒性，且夹具制作周期长，加工效率低，生产成本高，严重制约了叶片进行大批量、高效的生产。发明专利201210102689.X中公开了一种树脂压紧曲面数控加工精锻叶片榫根的夹具。该夹具采用叶身定位和夹紧，加工榫根时易使叶身变形；且在定位时采用两个金属条，一方面造成过定位，另一方面需要预加工符合形状的金属条。在发明专利200810232442.3中公开了一种涡轮空心叶片榫根加工定位夹紧方法和夹具。该方法和夹具在定位点选择时，采用基于微分几何的夹具精度理论、定位点型封闭准则，选取叶身上的六个定位点，但存在两方面的问题:其一，六点定位方法对于叶身型面这样的自由曲面而言，存在过定位；其二，对于榫根加工面需要两次装夹，两次叶身型面六点定位，重复定位一致性较差。
【发明内容】
[0005]为了避免现有技术存在的不足，克服叶片榫根加工时存在过定位和加工面需要两次装夹，重复定位一致性较差的问题；本发明提出一种用于精锻叶片榫根加工的夹具，该夹具通过基板上表面和精锻叶片叶身联合定位，在榫根非加工部位处夹紧，并将不规则的曲面定位转换为规则的平面定位，使一次数控编程完成榫根双面加工。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括基板、夹具体、底座、压板、预紧块、紧固压板、第一弯管定位销、第一球头压紧块、第二球头压紧块、精锻叶片、第三球头压紧块、第四球头压紧块、第二弯管定位销、第五球头压紧块、第一球头定位销、第二球头定位销、第三球头定位销、第一连接片、第二连接片、第三连接片，底座固定安装在机床工作台上；夹具体位于底座的矩形凹槽内，凹槽两端敞开，夹具体侧面与底座凹槽内侧面过盈配合；基板位于夹具体上面，基板与夹具体通过螺栓和三个连接片固连，第一连接片与第二连接片分别位于基板两侧与夹具体两侧框凸台上，第三连接片位于基板一端与夹具体一端框凸台上；压板位于基板的上面，两端通过螺栓与底座固连，实现整个夹具体压紧与固定;
[0007]五个球头定位销分别固定在基板的另一面，第三球头定位销位于基板中轴线上，第一球头定位销与第二球头定位销分别与第三球头定位销等距离固定在基板中轴线两侧，第一弯管定位销与第二弯管定位销固定在基板一端；
[0008]五个球头压紧块通过螺纹固连在夹具体上，第一球头压紧块与第五球头压紧块分别位于夹具体两侧边框上，在同一垂直面高低错位安装，第二球头压紧块与第四球头压紧块分别位于夹具体两侧边框上，靠近夹具体一端部边框，第二球头压紧块与第四球头压紧块在同一垂直面高低错位安装，第三球头压紧块安装在夹具体一端部边框，预紧块与紧固压板一端固连，紧固压板另一端固定在夹具体一侧边框上；
[0009]所述夹具体与底座为可拆卸式定位连接，在铣削完精锻叶片榫根一面后，
[0010]将夹具体连同精锻叶片的整体组件直接翻转180°固定在底座上，由夹具体在底座定位，使一次数控编程完成榫根的两面加工。
[0011]基板、夹具体、底座的中轴线在同一垂直面上。
[0012]有益效果
[0013]本发明提出的一种用于精锻叶片榫根加工的夹具，该夹具通过基板上表面和精锻叶片叶身联合定位，在榫根非加工部位处夹紧，并将不规则的曲面定位转换为规则的平面定位，使一次数控编程完成榫根的两面加工。同时，在对叶片进行装夹之前需要对榫根工艺台进行铣削加工，铣出工艺小平面保证装夹时的稳定与可靠。
[0014]本发明夹具采用夹具体与底座可拆卸式定位连接方法，在铣削完叶片榫根一面后，将叶片榫根连同夹具体直接翻转180°安装在底座上，其可较好地保证精锻叶片榫根定位和加工时的基准的一致性，提高了加工精度，减少基准不重合误差，以及由于拆卸、装夹所耗费的时间、人力和物力的费用。由于叶片定位和装夹后保证了榫根型面与叶身型面的位置和形状的统一性，并能使榫根的两加工面共用一个数控加工程序。夹具结构简单，对叶片装夹与定位操作方便，在定位时不会对叶身表面造成损伤、变形。
[0015]本发明提出的精锻叶片榫根加工夹具，不仅可应用于航空发动机的精锻叶片榫根的加工，还可用于其它类型的精锻叶片榫根加工中，例如汽轮机精锻叶片。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]下面结合附图和实施方式对本发明一种用于精锻叶片榫根加工的夹具作进一步的详细说明。
[0017]图1为本发明用于精锻叶片榫根加工的夹具示意图。
[0018]图2为本发明夹具翻转后的示意图。
[0019]图3为精锻叶片定位和夹紧部位示意图。
[0020]图4为精锻叶片定位转换后的示意图。
[0021]图5为本发明的夹具体示意图。[0022]图6为本发明的底座结构示意图。
[0023]图中:
[0024]1.基板2.夹具体3.底座4.百分表5.六角螺母6.压板7.预紧块8.紧固压板9.第一弯管定位销10.第一球头压紧块11.第二球头压紧块12.精锻叶片13.第三球头压紧块14.第四球头压紧块15.第二弯管定位销16.第五球头压紧块17.第一球头定位销18.第二球头定位销19.第三球头定位销20.第一连接片21.第二连接片22.第三连接片
【具体实施方式】
[0025]本实施例是一种用于精锻叶片榫根加工的夹具。
[0026]参阅图1?图6，本实施例用于精锻叶片榫根加工的夹具，由基板1、夹具体2、底座
3、六角螺母5、压板6、预紧块7、紧固压板8、第一弯管定位销9、第一球头压紧块10、第二球头压紧块11、第三球头压紧块13、第四球头压紧块14、第二弯管定位销15、第五球头压紧块16、第一球头定位销17、第二球头定位销18、第三球头定位销19、第一连接片20、第二连接片21、第三连接片22和精锻叶片12、百分表4组成；在对精锻叶片进行装夹之前需要对榫根工艺台进行铣削，铣削出工艺小平面保证装夹时的可靠性。夹具的底座3通过螺栓固定安装在机床工作台上；夹具体2固定在底座3上面矩形凹槽内，凹槽两端敞开，夹具体2与底座3接触是两平面的规则定位，夹具体2侧面与底座3凹槽内侧面过盈配合。基板I安装在夹具体2的上面，基板I与夹具体2通过螺栓和三个连接片固定连接，第一连接片20与第二连接片21分别通过螺栓安装在基板I两侧与夹具体2两侧框凸台上，第三连接片22固定在基板I 一端与夹具体2 —端框凸台上；压板6安装在基板I的上面，压板6两端与底座3两侧框通过螺栓和六角螺母5配合固定连接，实现整个夹具体2压紧与固定。基板I上面分别固定有五个球头定位销，其中，第三球头定位销19位于基板I中轴线上，实现对精锻叶片叶尖的定位第一球头定位销17与第二球头定位销18分别与第三球头定位销19等距离固定在中轴线的两侧，实现对精锻叶片叶身的定位；第一弯管定位销9与第二弯管定位销15固定在基板I上一端，实现对精锻叶片安装板的定位。
[0027]五个球头压紧块通过螺纹固定在夹具体2上，第一球头压紧块10与第五球头压紧块16分别安装在夹具体2两侧边框上，第一球头压紧块10与第五球头压紧块16在同一垂直面高低错位安装；第二球头压紧块11与第四球头压紧块14分别位于夹具体2两侧边框上，且靠近夹具体2 —端部边框，第二球头压紧块11与第四球头压紧块14在同一垂直面高低错位安装；第三球头压紧块13固定安装在夹具体2 —端部边框，预紧块7通过紧固压板8固连在夹具体上，预紧块7与紧固压板8 一端固连，紧固压板8另一端通过螺栓安装在夹具体2 —侧边框上，以保证装夹时精锻叶片12在夹具体2中的相对位置不发生变化。百分表4固定在可拆卸的紧固小压板一端，紧固小压板另一端通过螺栓安装在夹具体2 —侧边框上，通过百分表4测量精锻叶片12夹紧前后变化情况，判断精锻叶片12的定位有无错动；若蹿动量超出偏差阀值，需要重新对精锻叶片12放置和夹持，以保证其定位精度，当精锻叶片12位置固定好后拆除百分表4。
[0028]在精锻叶片12榫根的一面铣削加工完成后，松开连接螺栓上的六角螺母5，拆卸压板6，将精锻叶片12与夹具体2整体翻转180°固定安装在底座3上，装加压板6通过螺栓和六角螺母5配合压紧固定，实现对精锻叶片12的定位，保证精锻叶片榫根定位和加工时的基准的一致性。由于精锻叶片12定位和装夹后保证了榫根型面与叶身型面的位置和形状的统一性，使榫根的两加工面共用一个数控加工程序。
[0029]本发明用于精锻叶片榫根加工的夹具，不仅可应用于航空发动机的精锻叶片榫根铣削加工，还可用于其它类型的精锻叶片榫根加工中，如汽轮机精锻叶片。
【权利要求】
1.一种用于精锻叶片榫根加工的夹具，其特征在于:包括基板、夹具体、底座、压板、预紧块、紧固压板、第一弯管定位销、第一球头压紧块、第二球头压紧块、精锻叶片、第三球头压紧块、第四球头压紧块、第二弯管定位销、第五球头压紧块、第一球头定位销、第二球头定位销、第三球头定位销、第一连接片、第二连接片、第三连接片，底座固定安装在机床工作台上；夹具体位于底座的矩形凹槽内，凹槽两端敞开，夹具体侧面与底座凹槽内侧面过盈配合；基板位于夹具体上面，基板与夹具体通过螺栓和三个连接片固连，第一连接片与第二连接片分别位于基板两侧与夹具体两侧框凸台上，第三连接片位于基板一端与夹具体一端框凸台上；压板位于基板的上面，两端通过螺栓与底座固连，实现整个夹具体压紧与固定; 五个球头定位销分别固定在基板的另一面，第三球头定位销位于基板中轴线上，第一球头定位销与第二球头定位销分别与第三球头定位销等距离固定在基板中轴线两侧，第一弯管定位销与第二弯管定位销固定在基板一端； 五个球头压紧块通过螺纹固连在夹具体上，第一球头压紧块与第五球头压紧块分别位于夹具体两侧边框上，在同一垂直面高低错位安装，第二球头压紧块与第四球头压紧块分别位于夹具体两侧边框上，靠近夹具体一端部边框，第二球头压紧块与第四球头压紧块在同一垂直面高低错位安装，第三球头压紧块安装在夹具体一端部边框，预紧块与紧固压板一端固连，紧固压板另一端固定在夹具体一侧边框上； 所述夹具体与底座为可拆卸式定位连接，在铣削完精锻叶片榫根一面后，将夹具体连同精锻叶片的整体组件直接翻转180°固定在底座上，由夹具体在底座定位，使一次数控编程完成榫根的两面加工。
2.根据权利要求1所述的用于精锻叶片榫根加工的夹具，其特征在于:基板、夹具体、底座的中轴线在同一垂直面上。
【文档编号】B23Q3/06GK103921146SQ201410136834
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2014年4月4日 优先权日:2014年4月4日
【发明者】蔺小军, 张新鸽, 史耀耀, 王志伟, 高源
申请人:西北工业大学