用于涡轮盘的互换装夹装置的制作方法

本发明涉及涡扇发动机领域，特别涉及一种用于涡轮盘的互换装夹装置。

背景技术：

在涡扇发动机领域中，为了满足新一代大涵道比涡扇发动机高推重比和减重的要求，设计为轮盘直径更大、集成度更高的双翼安装边结构，安装边与辐板形成大深度半封闭的薄壁鼓筒型腔，整体结构极为复杂。

然而，涡轮盘榫槽一般采用成形铣削加工、拉削加工等加工方式。近年来随着电加工技术和超硬磨料磨削技术的进步，线切割+成形磨削的组合加工方式开始应用于涡轮盘的榫槽加工。传统拉削或铣削加工时，由于切削力大，为了保持加工刚性，多将位于涡轮盘最外圈的榫槽位置端面作为压紧面，以提高刚性。

由于其他部位被遮挡，这种结构势必只能以涡轮盘中心孔作为定位孔，从而导致夹具体积大，结构笨重，中心孔远离位于最外圈的榫槽部位导致定位误差被放大。上述夹具结构多为简单的双压盖结构，上下道工序无法使用，如果二次装夹也需要重新寻找定位基准，甚至夹具上的断屑环只能使用一次，造成材料浪费。

有鉴于此，本领域技术人员致力于研制一种新型的互换装夹装置，用于涡轮盘的榫槽加工，以期克服上述问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中涡轮盘榫槽加工采用的夹具体积大，结构笨重且定位误差较大等缺陷，提供一种用于涡轮盘的互换装夹装置。

本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：

一种用于涡轮盘的互换装夹装置，其特点在于，所述互换装夹装置包括底座、基体、压盖部分和定位托盘，所述底座内设置有法兰轴，所述基体的底端与所述法兰轴配合连接，所述压盖部分与所述基体的顶端端面锁紧，所述定位托盘安装在所述底座的下底面，所述互换装夹装置通过所述定位托盘连接于工作机构。

根据本发明的一个实施例，所述底座为多台阶法兰盘结构，所述底座内开设有多个减重孔，所述减重孔环绕在所述法兰轴的四周。

根据本发明的一个实施例，所述底座的顶面设置有外环形孔，所述底座通过所述外环形孔与待加工的涡轮盘的安装边外圆配合。

根据本发明的一个实施例，所述底座的外法兰上设置有多个定位销孔，所述涡轮盘的安装边上开设有多个定位孔，所述定位销孔与所述定位孔相对应，并通过定位销钉固定。

根据本发明的一个实施例，所述基体为筒状结构，且所述基体的上端设有第一法兰端面，所述基体的下端设有第二法兰端面，所述第二法兰端面开设有多个间隙孔，通过所述间隙孔与所述底座连接。

根据本发明的一个实施例，所述基体的底面开设有内孔，所述内孔与所述法兰轴配合。

根据本发明的一个实施例，所述压盖部分包括压盖和防护罩，所述防护罩固定在所述压盖的上端部，形成一个开口筒状结构。

根据本发明的一个实施例，所述压盖的中心设置开孔，所述开孔的周围布置有多个螺栓间隙孔，所述压盖通过所述螺栓间隙孔与所述基体的第二法兰端面连接。

根据本发明的一个实施例，所述定位托盘的外边缘设置有十字槽定位机构，通过所述十字槽定位机构与工作机构连接。

根据本发明的一个实施例，所述装夹装置的轴向长度小于所述涡轮盘的轴向长度。

本发明的积极进步效果在于：

本发明用于涡轮盘的互换装夹装置可实现涡轮盘的高刚性装夹、并且可以在不同加工工序之间精准转换定位基准、无需手工找正。此装夹装置可以在线切割和成形磨削组合的加工涡轮盘榫槽中使用，是实现涡轮盘榫槽高精度、高效、低成本的加工工艺方法的重要载体，且工艺所需设备的制造成本较低，易于此复合加工工艺的推广应用。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1为本发明用于涡轮盘的互换装夹装置的俯视图。

图2为图1沿m-m线剖开的剖视图。

图3为图1中a部分的放大图。

图4为本发明用于涡轮盘的互换装夹装置的爆炸图。

图5为本发明用于涡轮盘的互换装夹装置中定位托盘的立体图。

图6为本发明用于涡轮盘的互换装夹装置中压盖部分的立体图。

【附图标记】

底座10

基体20

压盖部分30

定位托盘40

法兰轴11

减重孔12

外环形孔13

涡轮盘50

外法兰14

定位销孔15

定位孔51

定位销钉60

第一法兰端面21

第二法兰端面22

间隙孔23

压盖31

防护罩32

开孔33

螺栓间隙孔34

螺钉孔35

吊环36

十字槽定位机构41

m10内六角螺钉70

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

现在将详细参考附图描述本发明的实施例。现在将详细参考本发明的优选实施例，其示例在附图中示出。在任何可能的情况下，在所有附图中将使用相同的标记来表示相同或相似的部分。

此外，尽管本发明中所使用的术语是从公知公用的术语中选择的，但是本发明说明书中所提及的一些术语可能是申请人按他或她的判断来选择的，其详细含义在本文的描述的相关部分中说明。

此外，要求不仅仅通过所使用的实际术语，而是还要通过每个术语所蕴含的意义来理解本发明。

图1为本发明用于涡轮盘的互换装夹装置的俯视图。图2为图1沿m-m线剖开的剖视图。图3为图1中a部分的放大图。图4为本发明用于涡轮盘的互换装夹装置的爆炸图。图5为本发明用于涡轮盘的互换装夹装置中定位托盘的立体图。图6为本发明用于涡轮盘的互换装夹装置中压盖部分的立体图。

如图1至图6所示，本发明公开了一种用于涡轮盘的互换装夹装置，其包括底座10、基体20、压盖部分30和定位托盘40，在底座10内设置有法兰轴11，基体20的底端与法兰轴11配合连接，压盖部分30与基体20的顶端端面锁紧，定位托盘40安装在底座10的下底面，所述互换装夹装置通过定位托盘40连接于工作机构(图中未示)。

具体地说，所述互换装夹装置中各个部件的位置连接及结构关系为：底座10位于整个装置底端，基体20位于整个装置中间，压盖部分30位于整个装置顶端。基体20通过底端内孔与底座10内的法兰轴配合t2连接，并通过四个内六角螺钉锁紧。压盖部分30通过六个内六角螺栓与基体20顶端端面锁紧。定位托盘40安装在底座10的下底面，整个装夹装置通过定位托盘40连接于机床、测量机等工作机构上。

优选地，底座10采用多台阶法兰盘结构，在底座10内开设有多个减重孔12，例如本实施例设置为在盘辐上均布六个减重孔，使得减重孔12环绕在法兰轴11的四周。底座10的顶面设置有外环形孔13，此处外环形孔13为涡轮盘安装孔，使得底座10通过外环形孔13与待加工的涡轮盘50的安装边外圆配合t1。t1表示为装夹装置底座顶面外环形孔与涡轮盘安装边外圆所形成的配合，t2为装夹装置基体底面内孔与底座内法兰轴所形成的配合。

此外，底座10的外法兰14上还设置有多个定位销孔15，涡轮盘50的安装边上开设有多个定位孔51，将定位销孔15与定位孔51严格对应，并通过定位销钉60固定。这样待加工的涡轮盘50即可由外环形孔13和定位销孔15形成了一面两孔配合，确保涡轮盘50被精确限位。

进一步地，基体20为筒状结构，且基体20的上端设有第一法兰端面21，基体20的下端设有第二法兰端面22，在第二法兰端面22上开设有多个间隙孔23，通过间隙孔23与底座10连接。另外，在基体20的底面开设有内孔(图中未示)，通过所述内孔与法兰轴11配合。基体20通过底面内孔与底座10内法兰轴11配合t2，与底座10连接的第二法兰端面22加工有四个螺栓间隙孔，与压盖部分30连接的第一法兰端面21加工有六个螺纹孔。

优选地，压盖部分30包括压盖31和防护罩32，防护罩32固定在压盖31的上端部，形成一个开口筒状结构。在压盖31的中心设置开孔33，在开孔33的周围布置有多个螺栓间隙孔34，压盖31通过螺栓间隙孔34与基体20的第二法兰端面22连接。本实施例中压盖31和防护罩32以焊接方式组合在一起，形成一个开口筒状结构。在压盖31的中心开孔，在中心开孔周围加工有六个均布的螺栓间隙孔，最外围加工有三个均布的螺钉孔35，此处螺钉孔35为吊环连接孔，用于连接吊环36。

更优选地，定位托盘40的外边缘设置有十字槽定位机构41，通过十字槽定位机构41与工作机构(图中未示)连接。

根据上述结构描述，本发明用于涡轮盘的互换装夹装置的轴向长度d小于涡轮盘50的轴向长度d，通过拧紧六个内六角螺钉，就可以将涡轮盘50锁紧在所述互换装夹装置上。其中，d表示涡轮盘中心轮辐顶面距离安装边端面的轴向长度；d为装夹装置基体顶面距离安装边端面的轴向长度。

所述互换装夹装置的底座10与基体20安装后将不再拆卸，组成为固定连接机构。涡轮盘50工件位于底座10与压盖部分30之间，涡轮盘50内孔穿过基体20，并通过底座10的安装孔和定位销孔形成的一面两孔定位在夹具上保持绝对位置，定位销过盈配合贯穿于底座10和涡轮盘定位销孔之间。

所述互换装夹装置通过安装在底座10下底面的定位托盘40与机床、测量机等连接，将工件的定位基准转换到具有高定位精度的定位托盘40上，并且可以在不同机床和测量机上快速互换。定位托盘40采用十字槽定位方式与位于机床、测量机上的定位盘精密定位，并且任意托盘和定位盘之间保持微米级的互换性定位精度。

根据本发明用于涡轮盘的互换装夹装置的结构，整体的安装方式为：底座10的盘辐上均布六个减重孔12，基体20通过其下底面的法兰孔与底座10顶面的法兰轴11配合保持相对位置，并通过四个固定件，例如m10内六角螺钉70锁紧，组成一个固定机构。压盖31和防护罩32通过焊接组合在一起成为压盖部分。这样底板10、基体20和压盖部分30组成了整个涡轮盘榫槽加工夹具的定位与装夹机构。定位托盘40安装在整个夹具的底座10底面，使整个夹具通过定位托盘40的十字槽定位机构与机床、测量机等连接，将工件的定位基准转换到具有高定位精度的定位托盘40上，并且可以在不同机床和测量机上快速互换，并且任意托盘和定位盘之间保持0.003mm的互换性定位精度。

在进行夹具装夹时，先将涡轮盘50的盘心孔穿过夹具基体轴，将涡轮盘50的安装边法兰面与夹具底座10的内凹环形定位孔配合，形成配合关系t1。然后，通过压盖部分30将涡轮盘夹紧，通过压盖上方的三个吊环36就可以将涡轮盘吊装至待加工或测量工位。最后，通过定位托盘40锁紧在相应机床的工位上。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式作出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。