一种叶轮复杂内流道磨粒流光整加工专用夹具的制作方法

本发明涉及一种压缩机叶轮加工技术，尤其是一种利用磨料流加工设备加工叶轮内腔的技术，具体地说是一种叶轮复杂内流道磨粒流光整加工专用夹具。

背景技术：

各型压缩机转子中有大量的叶轮，由于形状复杂，通过3d技术打印后，其表面可通过传统研磨抛光方法实现表面光整加工，但叶轮最重要的部位-内部复杂流道却难以用传统方式进行光整加工，由于内流道的光滑程度直接影响压缩机的性能，所以急需一种有效的方法实现内腔体表面粗糙度的降低。磨粒流技术是一种新型机械加工方法，它是通过让软弹性磨料在压力的作用下流过需要加工的表面进行去毛刺的降低表面粗糙度操作，特别适合这种具有复杂内孔流道的零件。

磨粒流加工其中一个关键因素是进行相应夹具的设计，好的夹具可以实现效率和效果的双重提高。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有的各型压缩机转子叶轮内孔复杂流道表面精密加工不便的问题，设计一套合理、方便可用的叶轮复杂内流道磨粒流光整加工专用夹具，从而实现工件内部流道光整加工的同时保护叶轮表面不被破坏。

本发明的技术方案是：

一种叶轮复杂内流道磨粒流光整加工专用夹具，其特征在于，它包括：夹具底座1、夹具外支撑环2、夹具内支撑环3、夹具上盖4、支撑块5、叶轮底座6、密封圈7、叶轮上盖8、叶轮套筒9、螺纹杆10，夹具底座1放置在磨粒流加工加床下磨料缸工作台上，叶轮底座6底部有三个凹槽，夹具底座1表面有对应的三个凹槽，通过支撑块5与叶轮底座6紧密配合，叶轮11放置在叶轮底座6上，叶轮上盖8与叶轮套筒9依次放置在叶轮11上，螺纹杆10通过叶轮11中孔与叶轮底座6中部螺纹孔螺旋配合，从而实现叶轮11固定在叶轮底座6上，夹具外支撑环2和夹具内支撑环3放置在夹具底座1上凹槽中，夹具上盖4下表面有凹槽和夹具外支撑环2配合，整体夹具装配完全后，磨料从下磨料缸挤入夹具底座1底座孔中，沿着密闭流道流过叶轮11需要加工的内孔，从夹具上盖5小孔进入上磨料缸，在下行程中，磨料从上磨料缸挤入叶轮11内孔进入下磨料缸，如此往复，达到加工叶轮内孔的效果。整体夹具装配完全后，磨料从下磨料缸挤入夹具底座1底座孔中，沿着密闭流道流过叶轮11需要加工的内孔，从夹具上盖5小孔进入上磨料缸，在下行程中，磨料从上磨料缸挤入叶轮11内孔进入下磨料缸，如此往复，达到加工叶轮内孔的效果。

所述的夹具底座1为45钢制圆盘，其中心有一通孔供磨料进出，在表面有2个深度相同圆形凹槽，用于固定夹具外支撑环2和夹具内支撑环3，在通孔一周设置有三个均布的深槽，用于放置支撑块5与叶轮底座6配合，从而实现叶轮底座6的托起与固定。

所述的夹具外支撑环2和夹具内支撑环3为环状，在夹具底座1上设计有两个相同深度环形槽，夹具外支撑环2和夹具内支撑环3分别放置在外侧和内侧，夹具内支撑环3与夹具底座1接触面放置硅胶片，可以利用压力填满空隙，避免磨料进入夹具外支撑环2和夹具内支撑环3之间的空隙中，夹具内支撑环3用于约束流道，从而减小空腔体积，提高磨料利用率，夹具外支撑环2用于支撑夹具上盖4，从而避免夹具体受力不均而被破坏。

所述的夹具外支撑环2与夹具底座1和夹具上盖4配合时，夹具底座1和夹具上盖4表面设有凹槽，从而实现对夹具外支撑环2的圆周定位。

所述的叶轮底座6底部为尼龙制圆盘，尼龙材质可保护工件下表面不被夹具损伤，叶轮底座6上表面中心有台阶圆用于和工件下表面配合夹紧，叶轮底座6中心有一螺纹孔，用于和螺纹杆10配合固定叶轮11，叶轮底座6上表面圆周部分有凸台圆环上用于放置密封圈7，起到密封作用防止磨料嵌入，叶轮底座6底面均匀分布三个凹槽用于支撑块5连接，从而将叶轮底座6固定在夹具底座1上。

所述的密封圈7放置在叶轮底座6设计的凹槽中，通过压力使叶轮11压紧密封圈7产生弹性变形，从而实现叶轮底部与外界磨料的隔离，保护叶轮底部不被磨料冲蚀。

所述的叶轮上盖8为尼龙材质制品，其下表面和叶轮11上表面皆为弧面紧密配合，尼龙材质可以减少叶轮11上表面损伤，叶轮上盖8四周有圆环包覆叶轮11，保护特定特征不受破坏，通过机床压力与夹具上盖4和叶轮11紧密配合。

所述的叶轮套筒9为尼龙制环状，将其套在叶轮上部，可以保护上部易损面避免与外侧夹具体直接接触，实验中，叶轮套筒9与叶轮接触面使用石蜡密封，避免小颗粒磨粒进入叶轮11与叶轮套筒9空隙中破坏叶轮11已加工表面。

所述的螺纹杆10底端设有螺纹，用于和叶轮底座6中心螺纹孔配合，配合完全后螺纹杆上端和叶轮11中心螺纹孔压紧，可保护加工好的螺纹孔，避免其受到磨料的损伤。

本发明的有益效果：

本发明为叶轮复杂内流道磨料流加工提供了一套合理可用的组合夹具。

本发明的夹具底座1、夹具外支撑环2、夹具内支撑环3、夹具上盖4、支撑块5、叶轮底座6、密封圈7、叶轮上盖8、叶轮套筒9、螺纹杆10和叶轮11整体配合成一个封闭的流道，与磨料流加工机床配合可以进行上下循环往复多次的加工，在保证叶轮内流道光整加工质量的基础上，提高了磨料的利用效率和加工效率。

附图说明

图1叶轮工件三维剖视图。

图2本发明的叶轮复杂内流道磨粒流光整加工专用夹具装配图。

图3叶轮底座示意图。

图4螺纹杆示意图。

图5叶轮上盖示意图。

图6夹具底座示意图。

图7夹具上盖示意图。

图8夹具外支撑环示意图。

图9夹具内支撑环示意图。

图10支撑块示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。

如图1-10所示。

一种叶轮复杂内流道磨粒流光整加工专用夹具，本实施例的压缩机叶轮的三维外形如图1所示，整个专用夹具包括：夹具底座1、夹具外支撑环2、夹具内支撑环3、夹具上盖4、支撑块5、叶轮底座6、密封圈7、叶轮上盖8、叶轮套筒9、螺纹杆10，夹具底座1放置在磨粒流加工加床下磨料缸工作台上，叶轮底座6底部有三个凹槽，夹具底座1表面有对应的三个凹槽，通过支撑块5与叶轮底座6紧密配合，叶轮11放置在叶轮底座6上，叶轮上盖8与叶轮套筒9依次放置在叶轮11上，螺纹杆10通过叶轮11中孔与叶轮底座6中部螺纹孔螺旋配合，从而实现叶轮11固定在叶轮底座6上，夹具外支撑环2和夹具内支撑环3放置在夹具底座1上凹槽中，夹具上盖4下表面有凹槽和夹具外支撑环2配合，整体夹具装配完全后，磨料从下磨料缸挤入夹具底座1底座孔中，沿着密闭流道流过叶轮11需要加工的内孔，从夹具上盖5小孔进入上磨料缸，在下行程中，磨料从上磨料缸挤入叶轮11内孔进入下磨料缸，如此往复，达到加工叶轮内孔的效果。整体夹具装配完全后，磨料从下磨料缸挤入夹具底座1底座孔中，沿着密闭流道流过叶轮11需要加工的内孔，从夹具上盖5小孔进入上磨料缸，在下行程中，磨料从上磨料缸挤入叶轮11内孔进入下磨料缸，如此往复，达到加工叶轮内孔的效果。如图2所示，整套夹具由内外两套夹具组成，其中，外部夹具包括：夹具底座1（图6）、夹具外支撑环2（图8）、夹具上盖4（图7）。内夹具包括：夹具内支撑环3（图9）、叶轮底座6（图3）、叶轮上盖8（图5）、叶轮套筒9、叶轮螺纹杆10（图4）。

夹具底座1为45钢制圆盘，其中心有一通孔供磨料进出，在表面有2个圆形凹槽，用于固定夹具外支撑环2和夹具内支撑环3，在通孔一周设置有三个均布的深槽，用于放置图10所示的支撑块5的下端，支撑块的上端与叶轮底座6配合，插入叶轮底座6下部的插槽中。叶轮底座6（图3）为尼龙制圆盘，尼龙材质可保护工件（压缩机叶轮）下表面不被夹具损伤，叶轮底座6上表面中心有台阶圆用于和工件下表面配合夹紧，叶轮底座6中心有一螺纹孔，用于和螺纹杆10配合固定叶轮11，叶轮底座6上表面圆周部分的凸台圆环上加工有放置密封圈的凹槽，起到密封防止磨料嵌入的作用，叶轮底座6底面均匀分布三个凹槽用于支撑块5连接，从而将叶轮底座6固定在夹具底座1上。整个夹具通过机床的上下磨料缸压力压紧。螺纹杆10在夹具中第一个作用是通过其底部外螺纹和叶轮底座6旋紧配合，将工件（压缩机叶轮）牢牢固定在叶轮底座6上，避免工件（压缩机叶轮）在加工过程中出现位置挪动，对不需加工表面造成损伤。第二个作用，螺纹杆10上端和下端直径不同，两者产生的台阶环在旋紧后可以压紧叶轮中心已加工螺纹，保护螺纹孔避免磨料进入破坏已加工螺纹孔。

装配夹具时，先将支撑块5放入夹具底座1的三个凹槽中，将叶轮底座6底部有对应的三个凹槽放置在三个支撑块上，从而实现叶轮底座6固定，将密封圈7放入叶轮底座6上，将叶轮放在叶轮底座6上，通过螺纹杆10旋紧将叶轮固定在叶轮底座6上，依次放上叶轮上盖8和叶轮套筒9保护叶轮上表面，放入夹具内支撑环3和夹具外支撑环2和夹具上盖4，整体夹具即装配完毕。

本发明的工作原理：

加工前将磨料放入下磨料缸，将装配好的夹具整体放在下磨料缸上工作台内，启动机床合模，设定好加工参数后，磨料从下磨料缸通过夹具底座通孔挤入夹具内腔体中，沿着设计好的流道从叶轮小孔进入，沿着螺旋流道被挤入上磨料缸。在下行程中，磨料从叶轮上孔挤入，沿着流道进入下磨料缸，此为一个完整行程。加工完成后，将工件放入超声波清洗机清洗，随后使用高压气枪吹干多余水分，使用粗糙度测量仪测量内表面粗糙度。

本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。