專利名稱：一種用于航空發(fā)動機葉片加工和檢測的夾具的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于航空發(fā)動機葉片加工和在線檢測時使用的夾具，屬于航空發(fā)動機葉片加工技術領域。
背景技術：
航空發(fā)動機葉片是發(fā)動機的核心部件之一，發(fā)動機的性能在很大程度上取決于葉片型面的設計和制造水平。葉片在發(fā)動機中的功能使命及其工作特點，決定了葉片是發(fā)動機中形狀復雜(三維空間曲面)、尺寸跨度大、受力狀況惡劣、承載最大的零件。為滿足發(fā)動機高性能、工作安全性、可靠性以及長壽命的要求，葉片必須具有精確的尺寸、準確的形狀和嚴格的表面完整性。但在目前的數(shù)控加工工藝方法和加工裝備下加工出的葉片存在很大的應力變形，對于較薄的葉片產(chǎn)生變形時，可能造成葉片報廢。葉片加工出現(xiàn)上面所述加工變形的關鍵原因在于加工過程中所使用葉片夾具的影響，如果夾具的裝夾和定位不合理，對于葉片的加工精度和加工質量都會有很大影響。對于葉片類型的薄壁工件的加工，可以抽象成細長軸類零件的加工，目前情況下， 其加工時常用的夾具結構為用卡盤夾緊零件的一端，另一端則是采用機床尾座頂尖頂緊的方式來裝夾工件，根據(jù)材料力學的相關知識可知，當細長軸類零件兩端受到夾緊力時，工件會出現(xiàn)失穩(wěn)，導致工件產(chǎn)生較大的撓度，過大的變形引起葉片內(nèi)部存在較大的殘余應力，導致加工零件出現(xiàn)廢品。目前使用的航空發(fā)動機葉片夾具，在加工的同時也不能夠進行在線檢測葉片的加工精度和表面質量，如果在加工過程中出現(xiàn)尺寸精度、形狀精度和位置精度等不合格情況， 機床會繼續(xù)完成整個葉片的加工，到完全加工完或應用時才發(fā)現(xiàn)是不合格品或者是廢品的話，就會降低生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)成本，甚至造成災難性事故。如果能夠實現(xiàn)葉片加工的在線檢測，只要發(fā)現(xiàn)存在加工不合格的狀況，隨時進行修整直至合格。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有航空發(fā)動機葉片加工技術存在的不足，提供一種用于航空發(fā)動機葉片加工和檢測的夾具，該夾具在具備傳統(tǒng)葉片夾具的裝夾功能的同時，能夠減小葉片裝夾時其內(nèi)部所產(chǎn)生的裝夾應力，由此能夠減小夾緊變形，提高葉片加工精度，而且在加工葉片的同時，該夾具能夠實現(xiàn)葉片的非接觸式在線檢測，提高產(chǎn)品的合格率和生產(chǎn)效率。本發(fā)明的用于航空發(fā)動機葉片加工和檢測的夾具采用以下技術解決方案該夾具，包括安裝底座、夾緊框架、轉動框架和夾緊裝置，安裝底座上設置有導柱， 夾緊框架通過導柱安裝在安裝底座上，夾緊框架能夠沿導柱移動，夾緊框架是一個框架結構，其中間設有一個空洞，夾緊框架的兩側各設有一套夾緊裝置，兩套夾緊裝置均固定連接在安裝底座上，夾緊框架上在兩套夾緊裝置之間設有兩個轉動框架，兩個轉動框架各自通過銷軸安裝在夾緊框架上，轉動框架能夠繞銷軸擺動，轉動框架上設有彈簧柱塞，安裝底座上安裝有兩個定位元件，兩個定位元件處于夾緊框架中間的空洞中，其中一個定位元件上設有彈簧柱塞。夾緊裝置包括夾緊把手、夾緊基座、鎖緊螺母、中心銷、連接銷和T形夾緊片，中心銷穿過夾緊基座中的中心孔，并且其下部設有螺紋內(nèi)孔，夾緊基座的下部設有連接螺紋，鎖緊螺母通過連接螺紋安裝在夾緊基座上，夾緊把手與中心銷通過銷釘連接，夾緊把手的兩側分別通過銷釘連接有一個T形夾緊片，T形夾緊片與夾緊基座也通過銷釘連接，夾緊把手兩側的T形夾緊片對稱且用連接銷連接。上述夾具通過安裝底座固定連接在機床上，葉片毛坯放置在安裝底座下部并通過定位元件定位，兩個轉動框架轉動至豎直位置，分別掛在葉片毛坯上部的工藝凸臺上，將夾緊裝置置于夾緊狀態(tài)，夾緊力帶動夾緊框架沿導柱向下運動，同時兩個轉動框架下移對葉片毛坯施加對稱的豎直方向的夾緊力。裝夾后，將機床的回轉工作臺轉至適當位置，使葉片一側的型面對準加工刀具，進行第一側葉片型面的加工，在距離另一側葉片型面適當?shù)奈恢梅胖梅墙佑|式在線檢測裝置，對葉片型面的加工精度和質量進行檢測，當檢測到葉片的兩個型面存在加工質量不合格情況時，機床工作臺直接回轉至要求位置進行葉片的修整， 實現(xiàn)航空發(fā)動機葉片加工和在線檢測的同時進行。本發(fā)明與傳統(tǒng)的航空發(fā)動機葉片夾具相比，能夠減小在裝夾葉片時產(chǎn)生的夾緊應力，相應地在加工完成后葉片中的殘余應力也會減小，由此就會減小葉片的夾緊變形，提高葉片的加工精度；能夠實現(xiàn)葉片加工和在線檢測同時進行，兩道工序的集成既能夠提高生產(chǎn)效率，又能夠提高產(chǎn)品的合格率，在加工時出現(xiàn)的不合格品可以隨時進行修整，節(jié)約了生產(chǎn)成本。該夾具結構簡單、重量較輕、制造容易、材料來源廣泛、成本低、安裝和使用方便。


圖1是本發(fā)明用于航空發(fā)動機葉片加工和檢測夾具的立體結構示意圖。圖2是圖1的主視圖。圖3是圖1的右視圖。圖4是圖1的左視圖。圖5是本發(fā)明中夾緊裝置的立體結構示意圖。圖6是圖5的后視圖。圖中1、導柱；2、彈簧柱塞；3、安裝底座；4、銷軸；5、夾緊框架；6、夾緊裝置；7、葉片毛坯；8、轉動框架；9、定位元件；10、支撐桿；11、定位元件；12、連接框架；13、彈簧柱塞； 14、連接螺栓；15、中心銷；16、鎖緊螺母；17、夾緊基座；18、夾緊把手；19、連接銷；20、T形
夾緊片。
具體實施例方式如圖1、圖2、圖3和圖4所示，本發(fā)明的用于航空發(fā)動機葉片加工和檢測的夾具， 包括安裝底座3、夾緊框架5、轉動框架8和夾緊裝置6。安裝底座3的四個角上設置有導柱1，導柱1與安裝底座3可通過螺紋連接。夾緊框架5通過四個導柱1安裝在安裝底座3 上，夾緊框架5可沿導柱1上下移動，導柱1在夾緊框架5上下運動時起導向作用。夾緊框架5是一個框架結構，其中間設有一個空洞，以使葉片毛坯7通過該空洞放置到安裝底座3 上的定位元件上。夾緊框架5的左右兩側各設有一套夾緊裝置6，右側的夾緊裝置與連接在安裝底座3上的連接框架12固定在一起(參見圖3)，左側的夾緊裝置通過連接螺栓14 固定安裝底座3上(參見圖4)。夾緊框架5上在兩套夾緊裝置6之間設有兩個轉動框架 8，兩個轉動框架8各自通過一個銷軸4安裝在夾緊框架5上，轉動框架8可繞銷軸4擺動。 轉動框架8上設有彈簧柱塞2，通過調(diào)節(jié)該彈簧柱塞2，可提高定位精度，減小葉片毛坯的工藝凸臺的加工誤差所帶來的影響，彈簧柱塞2可以通過螺紋連接安裝在轉動框架8的相應位置處。安裝底座3上安裝有定位元件9和定位元件11 (參見圖2)，定位元件9和定位元件11的上方為夾緊框架5中間的空洞。定位元件9和定位元件11通過兩個支撐桿10連接在一起，支撐桿10的作用是用來保證定位元件9和定位元件11兩者的位置精度，并且能夠提高整體結構的剛性。定位元件11上設有彈簧柱塞13 (參見圖3)，其作用是防止定位元件11和定位元件9的內(nèi)側面同時定位時引起的過定位問題，彈簧柱塞13通過螺紋連接安裝在定位元件11的相應位置處。彈簧柱塞13開設于所述的定位元件11的對稱面處，位于定位元件11 一側的夾緊裝置6通過與連接框架12相連接來施加夾緊力，另一側的夾緊裝置6通過連接螺栓14與安裝底座3相連接施加夾緊力。夾緊裝置6的結構如圖5和圖6所示，包括中心銷15、鎖緊螺母16、夾緊基座17、 夾緊把手18、連接銷19和T形夾緊片20。中心銷15穿過夾緊基座17中的中心孔，并且其下部設有螺紋內(nèi)孔，左側的夾緊裝置6通過中心銷15的螺紋內(nèi)孔經(jīng)由連接螺栓14與安裝底座3進行固定連接，右側的夾緊裝置6直接通過中心銷15的螺紋內(nèi)孔由螺釘與連接框架 12進行固定連接。夾緊基座17的下部加工有連接螺紋，該連接螺紋上安裝有鎖緊螺母16， 夾緊基座17通過其下部的連接螺紋連接在夾緊框架5上并通過鎖緊螺母16鎖緊。松開鎖緊螺母16可以調(diào)整夾緊基座17的安裝高度，以改變夾緊框架5在豎直方向上的移動距離。 夾緊把手18通過銷釘與中心銷15連接，夾緊把手18的兩側均通過銷釘與一個T形夾緊片 20連接，同時T形夾緊片20與夾緊基座17也通過一銷釘連接。另外，兩個T形夾緊片20 通過連接銷19直接連接(參見圖6)，以提高整體結構的剛性。連接銷19的軸線與夾緊把手18與中心銷15連接銷釘?shù)妮S線以及夾緊把手18的兩側與T形夾緊片連接銷釘?shù)妮S線不在同一直線上。該夾緊裝置運用杠桿原理，中心銷15分別與安裝底座3和連接框架12 的固定連接處為固定支點，然后轉動夾緊把手18通過T形夾緊片20使夾緊基座17上下運動產(chǎn)生夾緊力。當把夾緊把手18分別扳至兩側的水平位置時，夾緊裝置6達到夾緊狀態(tài)和放松狀態(tài)兩個鎖定位置，此時夾緊基座17對稱中心線和夾緊把手18的旋轉中心在同一直線上，夾緊基座17上的夾緊力通過夾緊把手18的旋轉中心，該力不能產(chǎn)生使夾緊把手18 轉動的力矩，使整個夾緊裝置可靠自鎖。通過扳動夾緊把手18使其從放松狀態(tài)變?yōu)閵A緊狀態(tài)時，中心銷15具有2cm的行程。因為夾緊裝置6已經(jīng)通過中心銷15與安裝底座3或連接框架12進行固定連接，這樣就會使得夾緊基座17進行上下運動并且移動距離為2cm，因為夾緊基座17與夾緊框架5之間通過鎖緊螺母16連接，就會使夾緊框架5帶動轉動框架8 進行上下移動，豎直向下運動時則會對葉片毛坯7進行夾緊。夾緊裝置的夾緊力最大可以達到1000N，能夠實現(xiàn)安全可靠地夾緊。上述夾具的使用過程如下1.通過安裝底座3將整個夾具安裝固定在機床的回轉工作臺上。2.進行葉片毛坯7的裝夾，將兩側的夾緊裝置6置于松開狀態(tài)，將葉片毛坯7置于夾具中并使其處于豎直位置，使葉片毛坯7下部兩側的圓柱形工藝凸臺放置于定位元件
59和定位元件11的接觸面上進行定位。3.調(diào)節(jié)定位元件11上面的彈簧柱塞13，使其處于壓縮狀態(tài)以施加一定夾緊力，相當于是使定位元件11等效成為活動V型塊，以消除過定位問題；4.將兩個轉動框架8繞銷軸4轉動至豎直位置，分別掛在葉片毛坯7上部的兩個方形工藝凸臺上(參見圖2)；調(diào)節(jié)兩個轉動框架8上面的彈簧柱塞2，使其處于壓縮狀態(tài)以施加一定的夾緊力，消除由于加工工藝凸臺的加工誤差而引起的定位不精確問題，以提高葉片毛坯的定位精度。6.將兩側的夾緊裝置6同時置于夾緊狀態(tài)，夾緊力帶動夾緊框架5沿導柱1向下運動，同時夾緊框架5通過銷軸4帶動兩個轉動框架8下移，兩個轉動框架8通過葉片毛坯 7上部的兩個方形工藝凸臺對葉片毛坯7施加對稱的豎直方向的夾緊力。7.裝夾后，進行航空發(fā)動機葉片的加工。將機床的回轉工作臺轉至適當位置，使葉片一側的型面對準加工刀具，進行第一側葉片型面的加工，此時在距離另一側葉片型面適當?shù)奈恢梅胖靡患す鈾z測儀之類的非接觸式在線檢測裝置，對葉片型面的加工精度和質量進行檢測，當檢測到葉片的兩個型面存在加工質量不合格情況時，機床工作臺直接回轉至要求位置進行葉片的修整，實現(xiàn)航空發(fā)動機葉片加工和在線檢測的同時進行。
權利要求
1.一種用于航空發(fā)動機葉片加工和檢測的夾具，包括安裝底座、夾緊框架、轉動框架和夾緊裝置，其特征在于安裝底座上設置有導柱，夾緊框架通過導柱安裝在安裝底座上，夾緊框架能夠沿導柱移動，夾緊框架是一個框架結構，其中間設有一個空洞，夾緊框架的兩側各設有一套夾緊裝置，兩套夾緊裝置均固定連接在安裝底座上，夾緊框架上在兩套夾緊裝置之間設有兩個轉動框架，兩個轉動框架各自通過銷軸安裝在夾緊框架上，轉動框架能夠繞銷軸擺動，轉動框架上設有彈簧柱塞，安裝底座上安裝有兩個定位元件，兩個定位元件處于夾緊框架中間的空洞中，其中一個定位元件上設有彈簧柱塞。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于航空發(fā)動機葉片加工和檢測的夾具，其特征是所述夾緊裝置包括夾緊把手、夾緊基座、鎖緊螺母、中心銷、連接銷和T形夾緊片，中心銷穿過夾緊基座中的中心孔，并且其下部設有螺紋內(nèi)孔，夾緊基座的下部設有連接螺紋，鎖緊螺母通過連接螺紋安裝在夾緊基座上，夾緊把手與中心銷通過銷釘連接，夾緊把手的兩側分別通過銷釘連接有一個T形夾緊片，T形夾緊片與夾緊基座也通過銷釘連接，夾緊把手兩側的T形夾緊片對稱且用連接銷連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于航空發(fā)動機葉片加工和檢測的夾具，該夾具，包括安裝底座、夾緊框架、轉動框架和夾緊裝置，安裝底座上設置有導柱，夾緊框架通過導柱安裝在安裝底座上，夾緊框架能夠沿導柱移動，夾緊框架是一個框架結構，其中間設有一個空洞，夾緊框架的兩側各設有一套夾緊裝置，兩套夾緊裝置均固定連接在安裝底座上，夾緊框架上在兩套夾緊裝置之間設有兩個轉動框架，兩個轉動框架各自通過銷軸安裝在夾緊框架上，轉動框架能夠繞銷軸擺動，轉動框架上設有彈簧柱塞，安裝底座上安裝有定位元件。本發(fā)明能夠減小在裝夾葉片時產(chǎn)生的夾緊應力，減小葉片的夾緊變形，提高葉片的加工精度；能夠實現(xiàn)葉片加工和在線檢測同時進行。
文檔編號B23Q3/06GK102357813SQ20111026836
公開日2012年2月22日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權日2011年9月9日
發(fā)明者萬熠, 任小平, 劉戰(zhàn)強, 劉繼剛, 王兵, 艾興 申請人:山東大學