專利名稱：一種用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工和檢測(cè)的夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工和在線檢測(cè)時(shí)使用的夾具，屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片是發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件之一，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能在很大程度上取決于葉片型面的設(shè)計(jì)和制造水平。葉片在發(fā)動(dòng)機(jī)中的功能使命及其工作特點(diǎn)，決定了葉片是發(fā)動(dòng)機(jī)中形狀復(fù)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(dòng)機(jī)高性能、工作安全性、可靠性以及長(zhǎng)壽命的要求，葉片必須具有精確的尺寸、準(zhǔn)確的形狀和嚴(yán)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(yīng)力變形，對(duì)于較薄的葉片產(chǎn)生變形時(shí)，可能造成葉片報(bào)廢。葉片加工出現(xiàn)上面所述加工變形的關(guān)鍵原因在于加工過(guò)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(duì)于葉片的加工精度和加工質(zhì)量都會(huì)有很大影響。對(duì)于葉片類型的薄壁工件的加工，可以抽象成細(xì)長(zhǎng)軸類零件的加工，目前情況下， 其加工時(shí)常用的夾具結(jié)構(gòu)為用卡盤(pán)夾緊零件的一端，另一端則是采用機(jī)床尾座頂尖頂緊的方式來(lái)裝夾工件，根據(jù)材料力學(xué)的相關(guān)知識(shí)可知，當(dāng)細(xì)長(zhǎng)軸類零件兩端受到夾緊力時(shí)，工件會(huì)出現(xiàn)失穩(wěn)，導(dǎo)致工件產(chǎn)生較大的撓度，過(guò)大的變形引起葉片內(nèi)部存在較大的殘余應(yīng)力，導(dǎo)致加工零件出現(xiàn)廢品。目前使用的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片夾具，在加工的同時(shí)也不能夠進(jìn)行在線檢測(cè)葉片的加工精度和表面質(zhì)量，如果在加工過(guò)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(jī)床會(huì)繼續(xù)完成整個(gè)葉片的加工，到完全加工完或應(yīng)用時(shí)才發(fā)現(xiàn)是不合格品或者是廢品的話，就會(huì)降低生產(chǎn)效率，提高生產(chǎn)成本，甚至造成災(zāi)難性事故。如果能夠?qū)崿F(xiàn)葉片加工的在線檢測(cè)，只要發(fā)現(xiàn)存在加工不合格的狀況，隨時(shí)進(jìn)行修整直至合格。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工技術(shù)存在的不足，提供一種用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工和檢測(cè)的夾具，該夾具在具備傳統(tǒng)葉片夾具的裝夾功能的同時(shí)，能夠減小葉片裝夾時(shí)其內(nèi)部所產(chǎn)生的裝夾應(yīng)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(shí)，該夾具能夠?qū)崿F(xiàn)葉片的非接觸式在線檢測(cè)，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(dòng)機(jī)葉片加工和檢測(cè)的夾具采用以下技術(shù)解決方案該夾具，包括安裝底座、夾緊框架、轉(zhuǎn)動(dòng)框架和夾緊裝置，安裝底座上設(shè)置有導(dǎo)柱， 夾緊框架通過(guò)導(dǎo)柱安裝在安裝底座上，夾緊框架能夠沿導(dǎo)柱移動(dòng)，夾緊框架是一個(gè)框架結(jié)構(gòu)，其中間設(shè)有一個(gè)空洞，夾緊框架的兩側(cè)各設(shè)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(shè)有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)框架，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)框架各自通過(guò)銷軸安裝在夾緊框架上，轉(zhuǎn)動(dòng)框架能夠繞銷軸擺動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)框架上設(shè)有彈簧柱塞，安裝底座上安裝有兩個(gè)定位元件，兩個(gè)定位元件處于夾緊框架中間的空洞中，其中一個(gè)定位元件上設(shè)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(guò)夾緊基座中的中心孔，并且其下部設(shè)有螺紋內(nèi)孔，夾緊基座的下部設(shè)有連接螺紋，鎖緊螺母通過(guò)連接螺紋安裝在夾緊基座上，夾緊把手與中心銷通過(guò)銷釘連接，夾緊把手的兩側(cè)分別通過(guò)銷釘連接有一個(gè)T形夾緊片，T形夾緊片與夾緊基座也通過(guò)銷釘連接，夾緊把手兩側(cè)的T形夾緊片對(duì)稱且用連接銷連接。上述夾具通過(guò)安裝底座固定連接在機(jī)床上，葉片毛坯放置在安裝底座下部并通過(guò)定位元件定位，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)框架轉(zhuǎn)動(dòng)至豎直位置，分別掛在葉片毛坯上部的工藝凸臺(tái)上，將夾緊裝置置于夾緊狀態(tài)，夾緊力帶動(dòng)夾緊框架沿導(dǎo)柱向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)框架下移對(duì)葉片毛坯施加對(duì)稱的豎直方向的夾緊力。裝夾后，將機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)至適當(dāng)位置，使葉片一側(cè)的型面對(duì)準(zhǔn)加工刀具，進(jìn)行第一側(cè)葉片型面的加工，在距離另一側(cè)葉片型面適當(dāng)?shù)奈恢梅胖梅墙佑|式在線檢測(cè)裝置，對(duì)葉片型面的加工精度和質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到葉片的兩個(gè)型面存在加工質(zhì)量不合格情況時(shí)，機(jī)床工作臺(tái)直接回轉(zhuǎn)至要求位置進(jìn)行葉片的修整， 實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工和在線檢測(cè)的同時(shí)進(jìn)行。本發(fā)明與傳統(tǒng)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片夾具相比，能夠減小在裝夾葉片時(shí)產(chǎn)生的夾緊應(yīng)力，相應(yīng)地在加工完成后葉片中的殘余應(yīng)力也會(huì)減小，由此就會(huì)減小葉片的夾緊變形，提高葉片的加工精度；能夠?qū)崿F(xiàn)葉片加工和在線檢測(cè)同時(shí)進(jìn)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(shí)出現(xiàn)的不合格品可以隨時(shí)進(jìn)行修整，節(jié)約了生產(chǎn)成本。該夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量較輕、制造容易、材料來(lái)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(dòng)機(jī)葉片加工和檢測(cè)夾具的立體結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)示意圖。圖6是圖5的后視圖。圖中1、導(dǎo)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(zhuǎn)動(dòng)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(shí)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(dòng)機(jī)葉片加工和檢測(cè)的夾具， 包括安裝底座3、夾緊框架5、轉(zhuǎn)動(dòng)框架8和夾緊裝置6。安裝底座3的四個(gè)角上設(shè)置有導(dǎo)柱1，導(dǎo)柱1與安裝底座3可通過(guò)螺紋連接。夾緊框架5通過(guò)四個(gè)導(dǎo)柱1安裝在安裝底座3 上，夾緊框架5可沿導(dǎo)柱1上下移動(dòng)，導(dǎo)柱1在夾緊框架5上下運(yùn)動(dòng)時(shí)起導(dǎo)向作用。夾緊框架5是一個(gè)框架結(jié)構(gòu)，其中間設(shè)有一個(gè)空洞，以使葉片毛坯7通過(guò)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(cè)各設(shè)有一套夾緊裝置6，右側(cè)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(jiàn)圖3)，左側(cè)的夾緊裝置通過(guò)連接螺栓14 固定安裝底座3上(參見(jiàn)圖4)。夾緊框架5上在兩套夾緊裝置6之間設(shè)有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)框架 8，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)框架8各自通過(guò)一個(gè)銷軸4安裝在夾緊框架5上，轉(zhuǎn)動(dòng)框架8可繞銷軸4擺動(dòng)。 轉(zhuǎn)動(dòng)框架8上設(shè)有彈簧柱塞2，通過(guò)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(tái)的加工誤差所帶來(lái)的影響，彈簧柱塞2可以通過(guò)螺紋連接安裝在轉(zhuǎn)動(dòng)框架8的相應(yīng)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(jiàn)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(guò)兩個(gè)支撐桿10連接在一起，支撐桿10的作用是用來(lái)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(jié)構(gòu)的剛性。定位元件11上設(shè)有彈簧柱塞13 (參見(jiàn)圖3)，其作用是防止定位元件11和定位元件9的內(nèi)側(cè)面同時(shí)定位時(shí)引起的過(guò)定位問(wèn)題，彈簧柱塞13通過(guò)螺紋連接安裝在定位元件11的相應(yīng)位置處。彈簧柱塞13開(kāi)設(shè)于所述的定位元件11的對(duì)稱面處，位于定位元件11 一側(cè)的夾緊裝置6通過(guò)與連接框架12相連接來(lái)施加夾緊力，另一側(cè)的夾緊裝置6通過(guò)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(jié)構(gòu)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(guò)夾緊基座17中的中心孔，并且其下部設(shè)有螺紋內(nèi)孔，左側(cè)的夾緊裝置6通過(guò)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(jìn)行固定連接，右側(cè)的夾緊裝置6直接通過(guò)中心銷15的螺紋內(nèi)孔由螺釘與連接框架 12進(jìn)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(guò)其下部的連接螺紋連接在夾緊框架5上并通過(guò)鎖緊螺母16鎖緊。松開(kāi)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(dòng)距離。 夾緊把手18通過(guò)銷釘與中心銷15連接，夾緊把手18的兩側(cè)均通過(guò)銷釘與一個(gè)T形夾緊片 20連接，同時(shí)T形夾緊片20與夾緊基座17也通過(guò)一銷釘連接。另外，兩個(gè)T形夾緊片20 通過(guò)連接銷19直接連接(參見(jiàn)圖6)，以提高整體結(jié)構(gòu)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(cè)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(yùn)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(diǎn)，然后轉(zhuǎn)動(dòng)夾緊把手18通過(guò)T形夾緊片20使夾緊基座17上下運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生夾緊力。當(dāng)把夾緊把手18分別扳至兩側(cè)的水平位置時(shí)，夾緊裝置6達(dá)到夾緊狀態(tài)和放松狀態(tài)兩個(gè)鎖定位置，此時(shí)夾緊基座17對(duì)稱中心線和夾緊把手18的旋轉(zhuǎn)中心在同一直線上，夾緊基座17上的夾緊力通過(guò)夾緊把手18的旋轉(zhuǎn)中心，該力不能產(chǎn)生使夾緊把手18 轉(zhuǎn)動(dòng)的力矩，使整個(gè)夾緊裝置可靠自鎖。通過(guò)扳動(dòng)夾緊把手18使其從放松狀態(tài)變?yōu)閵A緊狀態(tài)時(shí)，中心銷15具有2cm的行程。因?yàn)閵A緊裝置6已經(jīng)通過(guò)中心銷15與安裝底座3或連接框架12進(jìn)行固定連接，這樣就會(huì)使得夾緊基座17進(jìn)行上下運(yùn)動(dòng)并且移動(dòng)距離為2cm，因?yàn)閵A緊基座17與夾緊框架5之間通過(guò)鎖緊螺母16連接，就會(huì)使夾緊框架5帶動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)框架8 進(jìn)行上下移動(dòng)，豎直向下運(yùn)動(dòng)時(shí)則會(huì)對(duì)葉片毛坯7進(jìn)行夾緊。夾緊裝置的夾緊力最大可以達(dá)到1000N，能夠?qū)崿F(xiàn)安全可靠地夾緊。上述夾具的使用過(guò)程如下1.通過(guò)安裝底座3將整個(gè)夾具安裝固定在機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上。2.進(jìn)行葉片毛坯7的裝夾，將兩側(cè)的夾緊裝置6置于松開(kāi)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?jī)蓚?cè)的圓柱形工藝凸臺(tái)放置于定位元件
59和定位元件11的接觸面上進(jìn)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(dāng)于是使定位元件11等效成為活動(dòng)V型塊，以消除過(guò)定位問(wèn)題；4.將兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)框架8繞銷軸4轉(zhuǎn)動(dòng)至豎直位置，分別掛在葉片毛坯7上部的兩個(gè)方形工藝凸臺(tái)上(參見(jiàn)圖2)；調(diào)節(jié)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)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(tái)的加工誤差而引起的定位不精確問(wèn)題，以提高葉片毛坯的定位精度。6.將兩側(cè)的夾緊裝置6同時(shí)置于夾緊狀態(tài)，夾緊力帶動(dòng)夾緊框架5沿導(dǎo)柱1向下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)夾緊框架5通過(guò)銷軸4帶動(dòng)兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)框架8下移，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)框架8通過(guò)葉片毛坯 7上部的兩個(gè)方形工藝凸臺(tái)對(duì)葉片毛坯7施加對(duì)稱的豎直方向的夾緊力。7.裝夾后，進(jìn)行航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的加工。將機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)至適當(dāng)位置，使葉片一側(cè)的型面對(duì)準(zhǔn)加工刀具，進(jìn)行第一側(cè)葉片型面的加工，此時(shí)在距離另一側(cè)葉片型面適當(dāng)?shù)奈恢梅胖靡患す鈾z測(cè)儀之類的非接觸式在線檢測(cè)裝置，對(duì)葉片型面的加工精度和質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到葉片的兩個(gè)型面存在加工質(zhì)量不合格情況時(shí)，機(jī)床工作臺(tái)直接回轉(zhuǎn)至要求位置進(jìn)行葉片的修整，實(shí)現(xiàn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工和在線檢測(cè)的同時(shí)進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工和檢測(cè)的夾具，包括安裝底座、夾緊框架、轉(zhuǎn)動(dòng)框架和夾緊裝置，其特征在于安裝底座上設(shè)置有導(dǎo)柱，夾緊框架通過(guò)導(dǎo)柱安裝在安裝底座上，夾緊框架能夠沿導(dǎo)柱移動(dòng)，夾緊框架是一個(gè)框架結(jié)構(gòu)，其中間設(shè)有一個(gè)空洞，夾緊框架的兩側(cè)各設(shè)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(shè)有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)框架，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)框架各自通過(guò)銷軸安裝在夾緊框架上，轉(zhuǎn)動(dòng)框架能夠繞銷軸擺動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)框架上設(shè)有彈簧柱塞，安裝底座上安裝有兩個(gè)定位元件，兩個(gè)定位元件處于夾緊框架中間的空洞中，其中一個(gè)定位元件上設(shè)有彈簧柱塞。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工和檢測(cè)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(guò)夾緊基座中的中心孔，并且其下部設(shè)有螺紋內(nèi)孔，夾緊基座的下部設(shè)有連接螺紋，鎖緊螺母通過(guò)連接螺紋安裝在夾緊基座上，夾緊把手與中心銷通過(guò)銷釘連接，夾緊把手的兩側(cè)分別通過(guò)銷釘連接有一個(gè)T形夾緊片，T形夾緊片與夾緊基座也通過(guò)銷釘連接，夾緊把手兩側(cè)的T形夾緊片對(duì)稱且用連接銷連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片加工和檢測(cè)的夾具，該夾具，包括安裝底座、夾緊框架、轉(zhuǎn)動(dòng)框架和夾緊裝置，安裝底座上設(shè)置有導(dǎo)柱，夾緊框架通過(guò)導(dǎo)柱安裝在安裝底座上，夾緊框架能夠沿導(dǎo)柱移動(dòng)，夾緊框架是一個(gè)框架結(jié)構(gòu)，其中間設(shè)有一個(gè)空洞，夾緊框架的兩側(cè)各設(shè)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(shè)有兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)框架，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)框架各自通過(guò)銷軸安裝在夾緊框架上，轉(zhuǎn)動(dòng)框架能夠繞銷軸擺動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)框架上設(shè)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(shí)產(chǎn)生的夾緊應(yīng)力，減小葉片的夾緊變形，提高葉片的加工精度；能夠?qū)崿F(xiàn)葉片加工和在線檢測(cè)同時(shí)進(jìn)行。
文檔編號(hào)B23Q3/06GK102357813SQ20111026836
公開(kāi)日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
發(fā)明者萬(wàn)熠, 任小平, 劉戰(zhàn)強(qiáng), 劉繼剛, 王兵, 艾興 申請(qǐng)人:山東大學(xué)