一种精锻叶片浇注夹具的制作方法

本实用新型涉及航空发动机、燃气轮机精锻叶片加工领域，具体为一种精锻叶片浇注夹具。

背景技术：

航空发动机、燃气轮机精锻叶片加工叶根时为了提高叶片的刚性，防止机械加工中的变形以及提高数控设备利用率，工艺上使用浇注夹具对叶片进行精密定位后浇注低熔点合金将叶片固定，以此将机械加工的基准转移到低熔点合金包容体的基准面上，将不规则的曲面定位转化为规则面定位。

现有的浇注夹具通常包括通用底座和专用夹具，叶片通过专用夹具进行装夹定位，专用夹具的开合通过掰动手柄，依靠铰链式的机械方式实现，对于不同厚度的低熔点合金浇注块，闭合时夹体的停止位置要求不同，这就需要通过更换铰链式结构中的垫块来实现，操作十分不便。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供了一种精锻叶片浇注夹具，其能解决现有浇注夹具中专用夹具的开合通过铰链式的机械方式实现，对于不同厚度的低熔点合金浇注块，需要通过更换铰链式结构中的垫块控制夹体的闭合位置，操作十分不便的问题。

一种精锻叶片浇注夹具，其包括通用底座和专用夹具，所述专用夹具包括基座和两个夹体，其特征在于：其还包括两个第一带阀气缸，所述通用底座上表面安装有直线滑轨，所述直线滑轨上滑动安装有两个滑块，每个滑块上可拆卸连接有一个夹体，基座固接在两个滑块之间的通用底座上，两个第一带阀气缸相对安装在专用夹具两侧的通用底座上，第一带阀气缸的活塞杆与直线滑轨平行，第一带阀气缸的活塞杆头部各与其同侧的一个滑块固接。

进一步的，所述通用底座的底部安装有第二带阀气缸，第二带阀气缸的活塞杆与通用底座垂直，第二带阀气缸的活塞杆头部安装有顶杆，所述顶杆竖直穿过通用底座和基座并分别与通用底座和基座间隙配合。

进一步的，夹体通过球锁快速换装系统与滑块连接。

进一步的，两个夹体分别为左夹体和右夹体，所述左夹体上开设有与叶片背弧型面相对的水平销孔，所述水平销孔内插入有背弧定位销且二者间隙配合，背弧定位销的尾部设有外螺纹，所述左夹体的侧面固接有安装板，安装板上设有螺纹孔，背弧定位销的尾部穿出所述左夹体、再旋拧出所述螺纹孔后通过螺母锁紧，所述右夹体上安装有与背弧定位销正对的内弧定位销且二者间隙配合，右夹体的侧面固接有固定板，内弧定位销的尾部插入固定板的插槽内，内弧定位销与插槽底面之间设有弹簧，所述基座上开设有与叶片底面相对的竖直通孔，所述竖直通孔由上至下依次包括光孔段和螺纹段，所述光孔段内插入有进排气边定位销且二者间隙配合，进排气边定位销的下端通过紧定螺钉顶紧，所述紧定螺钉旋拧在所述螺纹段内，所述基座上开设有与光孔段垂直连通的锁紧销安装孔，锁紧销间隙配合插入锁紧销安装孔将进排气边定位销锁紧。

进一步的，所述锁紧销的头部一体成型有插接块，所述插接块的底面为沿着插接方向向上倾斜的斜面，所述进排气边定位销上开设有与插接块形状相配合的插接孔，插接块插入所述插接孔将进排气边定位销锁紧，所述锁紧销的尾部顶靠在调节板上，所述调节板通过紧固螺钉固接在所述基座的侧壁上。

进一步的，所述水平销孔内还过盈安装有第一绝缘衬套，所述背弧定位销与所述第一绝缘衬套间隙配合，所述安装板与所述左夹体之间设有第一绝缘垫片，所述光孔段内还过盈安装有第二绝缘衬套，所述进排气边定位销与所述第二绝缘衬套间隙配合，所述紧定螺钉与所述进排气边定位销之间设有第二绝缘垫片；所述锁紧销安装孔内还过盈安装有第三绝缘衬套，所述锁紧销与所述第三绝缘衬套间隙配合，所述插接块穿过所述第二绝缘衬套插入所述插接孔内。

进一步的，所述第一绝缘衬套、第二绝缘衬套和第三绝缘衬套的材质均为PPS工程塑料。

进一步的，所述第一绝缘垫片和第二绝缘垫片的材质均为96氧化铝陶瓷。

进一步的，所述安装板通过螺钉固接在左夹体上，所述安装板与螺钉之间设有第四绝缘衬套。

进一步的，所述第四绝缘衬套的材质为PPS工程塑料。

本实用新型的有益效果是：

1、本实用新型的专用夹具两侧分别设有一个第一带阀气缸，第一带阀气缸的活塞杆与滑块连接，滑块上连接有夹体，第一带阀气缸的活塞杆的伸缩可带动夹体沿着直线滑轨移动，从而实现专用夹具的两个夹体的开合，只要在第一带阀气缸的行程内，都可以使夹体停止在需要的位置，与现有的铰链式的机械方式相比，不再需要更换垫块，夹具的开合操作更加方便快速，生产效率高。

2、本实用新型的第二带阀气缸的活塞杆头部安装顶杆，顶杆可竖直穿过通用底座和基座，当对叶片浇注完成后，第二带阀气缸的活塞杆可驱动顶杆向上移动，将浇注后的叶片顶出专用夹具实现工件快速脱模，进一步保证了操作方便和高生产效率。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的专用夹具的结构示意图；

图3为本实用新型的第二带阀气缸与顶杆的连接关系示意图；

图4为本实用新型的夹体与通用底座的连接关系示意图；

图5为图4中A区域的放大图

图6为锁紧销与进排气边定位销的连接关系示意图。

附图标记：1-通用底座；2-第一带阀气缸；3-基座；4-滑块；5-换向阀；6-安装孔；7-球锁轴；8-螺柱；9-螺纹面；10-轴腔；11-收纳窝；12-钢珠；13-压紧钢珠；14-接受套；15-沉头孔；16-第二带阀气缸；17-顶杆；18-左夹体；19-右夹体；20-背弧定位销；21-内弧定位销；22-固定板；23-弹簧；24-光孔段；25-螺纹段；26-进排气边定位销；27-紧定螺钉；28-第一绝缘衬套；29-第一绝缘垫片；30-第二绝缘衬套；31-圆柱面；32-锥形柱面；34-第二绝缘垫片；35-螺钉；36-第四绝缘衬套；37-安装板；38-螺母；81-锁紧销安装孔；82-锁紧销；83-插接块；831-斜面；84-第三绝缘衬套；85-调节板；86-紧固螺钉。

具体实施方式

见图1，本实用新型的一种精锻叶片浇注夹具，其包括通用底座1、专用夹具和两个第一带阀气缸2，专用夹具包括基座3和两个夹体，通用底座1上表面安装有直线滑轨，直线滑轨上滑动安装有两个滑块4，每个滑块4上可拆卸连接有一个夹体，基座3固接在两个滑块4之间的通用底座1上，两个第一带阀气缸2相对安装在专用夹具两侧的通用底座1上，第一带阀气缸2的活塞杆与直线滑轨平行，第一带阀气缸2的活塞杆头部各与其同侧的一个滑块4固接。第一带阀气缸2为由换向阀5控制的气缸，换向阀5控制气缸活塞杆的伸缩。

优选的，见图5，夹体通过球锁快速换装系统与滑块4连接，球锁快速换装系统包括接受套14和球锁轴7，滑块4与专用夹具2的对应安装位置分别开设有沉头孔15和安装孔6，接受套14呈倒置的T字形，呈倒置的T字形的接受套14压合在滑块4的沉头孔15内且二者之间过盈配合；接受套14内部为中空的空腔，空腔由圆柱面31、锥形柱面32围成、呈上部小、下部大的喇叭口状；球锁轴7呈T字形，T字形的球锁轴7内部设有一轴腔10，轴腔10上半部分的腔壁面为螺纹面9，轴腔10下半部分的腔壁面为圆柱面，轴腔10的下半部分沿内壁圆周均布设置有四个容纳有钢珠12的收纳窝11，收纳窝11侧部镂空，在呈圆周布置的钢珠12组成的钢珠圈上方放置有压紧钢珠13，压紧钢珠13的直径小于轴腔10下半部分的直径，压紧钢珠13的上方压装有螺柱8，螺柱8与螺纹面9螺纹配合；球锁轴7的杆部依次穿过安装孔5和接受套3的空腔，通过钢珠12压紧空腔的锥形柱面32实现锁紧连接，球锁轴7的杆部与安装孔5和空腔的圆柱面31均为间隙配合。

优选的，收纳窝11为圆形通孔且其轴线与球锁轴7的轴线垂直，钢珠12可在收纳窝11内水平滑动，收纳窝11的轴向长度大于钢珠12的半径且小于钢珠12的直径；收纳窝11的轴向长度大于钢珠12的半径，可保证钢珠12在其内部滑动时不会意外掉入轴腔10；同时收纳窝11的轴向长度又小于钢珠12的直径，既可实现对压紧钢珠13的支撑，又可在压紧钢珠13的推动下被挤压出收纳窝11并压紧在锥形柱面32上实现锁紧。

如此设置，当需要安装夹体时，将接受套14安装固定在滑块4上，将专用夹具2上的安装孔6与接受套14对齐，然后将球锁轴7依次插入安装孔6和接受套14，旋转螺柱8，使螺柱8向下推动压紧钢珠13，继而压紧钢珠13向外同时挤压多个钢珠12，使多个钢珠12露出收纳窝11，钢珠12从收纳窝11露出的部分直接与空腔的锥形柱面32贴紧，实现了球锁轴7与接受套3之间的锁紧，当需要拆卸专用夹具2时，只需松开螺柱8，向上拔出球锁轴7即可，夹体的更换可在1 min内完成，重复定位精度可保持在±0.013mm以内，使换装效率和重复定位精度高，为了进一步提高重复定位精度，可控制插接轴7与上定位孔6之间的间隙小于0.01 mm。

见图3，通用底座1的底部安装有第二带阀气缸16，第二带阀气缸16的活塞杆与通用底座1垂直，第二带阀气缸16的活塞杆头部安装有顶杆17，顶杆17竖直穿过通用底座1和基座3并分别与通用底座1和基座3间隙配合。第二带阀气缸16由三位二通脚踏阀控制活塞杆的伸缩。待低熔点合金连同工件冷却凝固后，踩下脚踏阀，活塞杆带动顶杆17将工件顶出实现脱模，与现有常用的人工手动拔取叶片相比，操作更加方便，生产效率更高。

见图2，两个夹体分别为左夹体18和右夹体19，优选的，左夹体18上开设有与叶片背弧型面相对的水平销孔，水平销孔内插入有背弧定位销20且二者间隙配合，背弧定位销20的尾部设有外螺纹，左夹体18的侧面固接有安装板37，安装板37上设有螺纹孔，背弧定位销20的尾部穿出左夹体18、再旋拧出螺纹孔后通过螺母38锁紧，右夹体19上安装有与背弧定位销20正对的内弧定位销21且二者间隙配合，右夹体19的侧面固接有固定板22，内弧定位销21的尾部插入固定板22的插槽内，内弧定位销21与插槽底面之间设有弹簧23，基座3上开设有与叶片底面相对的竖直通孔，竖直通孔由上至下依次包括光孔段24和螺纹段25，光孔段24内插入有进排气边定位销26且二者间隙配合，进排气边定位销26的下端通过紧定螺钉27顶紧，紧定螺钉27旋拧在螺纹段25内，基座3上开设有与光孔段24垂直连通的锁紧销安装孔81，锁紧销82间隙配合插入锁紧销安装孔81将进排气边定位销4锁紧。如此设计，便于快速调节背弧定位销20和进排气边定位销26的位置尺寸。

优选的，见图6，锁紧销82的头部一体成型有插接块83，插接块83的底面为沿着插接方向向上倾斜的斜面831，进排气边定位销26上开设有与插接块83形状相配合的插接孔，插接块83插入插接孔将进排气边定位销26锁紧，锁紧销82的尾部顶靠在调节板85上，调节板85通过紧固螺钉86固接在基座3的侧壁上。如此设计，当通过紧定螺钉15调节好进排气边定位销26的轴向位置后，即可向锁紧销安装孔81内插入锁紧销82，使锁紧销82上的插接块83插入进排气边定位销26上的插接孔内，再将调节板85通过紧固螺钉86安装到基座3上将锁紧销82压紧，即完成了对进排气边定位销26的锁紧；插接块83底部的斜面设计，为进排气边定位销26的上下调节提供了空间，图6中的插接块83为完全插入插接孔内，若需要向上调节进排气边定位销26，只需松开紧固螺钉86，将锁紧销82向左移动一小段距离，待进排气边定位销26调节到位后，再将插接块83头部插入插接孔内即可，此时的插接块83只能有一部分位于插接孔内，将进排气边定位销26锁紧。

通常，由于浇注过程中因视线遮挡难以观察叶片与背弧定位销20和进排气边定位销26之间的接触状态，为了保证定位可靠，可采用在每个定位点接信号线的方法，通过指示灯判断定位销与叶片接触与否。优选的，可在水平销孔内过盈安装第一绝缘衬套28，背弧定位销20与第一绝缘衬套28间隙配合，安装板37与左夹体18之间设有第一绝缘垫片29；在光孔段24内过盈安装第二绝缘衬套30，进排气边定位销26与第二绝缘衬套30间隙配合，紧定螺钉27与进排气边定位销26之间设有第二绝缘垫片34；在锁紧销安装孔81内过盈安装第三绝缘衬套84，锁紧销82与第三绝缘衬套84间隙配合，插接块83穿过第二绝缘衬套30插入插接孔内。第一绝缘衬套28、第二绝缘衬套30和第三绝缘衬套84的材质均为PPS工程塑料，第一绝缘垫片29和第二绝缘垫片34的材质均为96氧化铝陶瓷。如此设计，背弧定位销20通过第一绝缘衬套28和第一绝缘垫片29实现与左夹体18之间的绝缘，进排气边定位销26通过第二绝缘衬套30、第三绝缘衬套84和第二绝缘垫片34实现与基座3之间的绝缘，即可向背弧定位销20和锁紧销82上连接信号线。PPS工程塑料的热变形温度大于260℃，耐高温性能好； 96氧化铝陶瓷（即氧化铝的质量分数为96%）的抗弯强度达到294MPa，强度高，因此可保证浇注夹具长期在180℃的浇注温度下不变形，可提高浇注夹具的尺寸稳定性，同时也可保证在高温浇注环境下背弧定位销20和进排气边定位销26的位置尺寸长期稳定，此外，绝缘衬套的材料易采购易加工，可满足非标设计的要求，陶瓷绝缘垫片价格低廉，可降低夹具的制造成本。

优选的，安装板37通过螺钉35固接在左夹体18上，安装板37与螺钉35之间设有第四绝缘衬套36，第四绝缘衬套36的材质为PPS工程塑料。如此可保证螺钉35与安装板37之间的绝缘。

下面具体描述下采用本实用新型装置定位叶片的过程：

先利用球锁快速换装系统将两个夹体分别固定在两个滑块4上，将插接轴7穿过上定位孔6并插入接受套14内，旋转螺丝8，使螺丝8向下推动顶紧钢珠13，继而顶紧钢珠13向外挤压卡紧钢珠12，将卡紧钢珠12推出钢珠收容孔11，卡紧钢珠12从钢珠收容孔11出来后直接与锥形孔32的锥形面贴紧，实现了球锁轴与接受套3之间的卡接，从而将夹体定位并固定；

第一带阀气缸2驱动滑块4移动，使两个夹体闭合到需要位置，旋转背弧定位销20调节其轴向位置，调节到位后用螺母38锁紧，旋转紧定螺钉27调节进气边定位销26的轴向位置，调节到位后用锁紧销82锁紧，完成对叶片的装夹定位，此时即可浇注低熔点合金，浇注完成且工件冷却后，踩下脚踏阀，第二带阀气缸16驱动顶杆17将叶片顶出实现脱模。浇注不同规格的叶片只需更换不同的专用夹具即可。