专利名称：一种叶片加工自适应夹紧工具及其夹紧方法
技术领域：
本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种叶片加工自适应夹紧工具及其夹紧方法。
背景技术：
飞机发动机叶片和汽轮机叶片属于大曲率的薄壁零件，叶身的传统制造工艺主要有三种，分别是精锻后手工抛光再加化学光饰、模锻后电解加工再加手工抛光和化学光饰、模锻后铣削再加手工抛光和化学光饰，目前出现了模锻后磨削再加化学光饰的工艺流程。随着发动机性能要求的提高，对叶片的精度也提出了更高的要求，叶片的制造也会逐步过渡到磨削再加化学光饰的工艺流程。在磨床上对叶片的叶身、进排气边进行磨削时需要对叶片进行装夹，叶片的装夹一般是通过对叶片榫头，或者叶片两端的工艺搭子进行定位、夹紧实现的，两端的工艺搭子一般是做成圆柱或者带中心孔的圆柱，以及一端是双中心孔，另一端是单中心孔的结构形式。在叶片加工中，由于叶片属于薄壁零件，叶片在加工过程中会出现变形，造成叶片两端的定位夹紧基准相对叶身发生位置走失，并且位置走失程度不一致；若再使用一般的定位夹紧夹具来夹紧叶片，在装夹定位时会使叶片内部产生较大的装夹应力及装夹变形，加工完成后叶片装夹变形消失，就会出现叶片松开装夹后的形状精度与加工时的形状精度不一致的现象。
发明内容
本发明的目的在于提供一种叶片加工自适应夹紧工具及其夹紧方法。为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案一种叶片加工自适应夹紧工具，包括支撑架以及与支撑架相连的固定法兰，支撑架内设置有偏心套，偏心套内设置有转轴，外锥套的一端靠在支撑架上，另一端套入与转轴相连的外壳内，外锥套与外壳采用锥面接触，外锥套内设置有球关节，球关节的球面与外锥套相配合，球关节与设置于外壳外的用于夹紧叶片的夹具相连。所述支撑架上设置有沉孔，沉孔内设置有弹簧，弹簧的一端压入沉孔底部，另一端顶在外壳上。所述用于夹紧叶片的夹具包括与球关节相连的夹紧座、设置于夹紧座内的V型座以及用于将叶片的榫头或工艺搭子压紧在V型座上的活络压头。所述活络压头包括带球头的螺钉，带球头的螺钉与设置于夹紧座上端的第一盖板相连。所述夹紧座的下端设置有底板，V型座分别与设置于底板上的弹簧以及设置于夹紧座侧壁上的导向螺钉相连。所述夹紧座上设置有防止V型座沿轴向脱落的第二盖板。上述叶片加工自适应夹紧工具的夹紧方法，包括以下步骤
I)将叶片用定位夹具进行定位；2)经过步骤I)后，将固定法兰与机床回转头架相连；3)经过步骤2)后，用夹紧叶片的夹具将叶片的榫头或工艺搭子夹紧；4)经过步骤3 )后回转转轴，转轴带动偏心套回转，使偏心套作用于支撑架，然后在反作用力的作用下，转轴带动外壳移动，使外锥套径向收缩、夹紧球关节。所述步骤3)的具体方法为将叶片的榫头或者叶片两端的工艺搭子放在V型座中，然后用活络压头压紧。本发明的有益效果体现在本发明只做无应力夹紧，不对叶片定位，叶片在夹具中的定位是提前由定位夹具完成的，定位时以叶身控制点作为定位点，本发明通过球关节自找正合适的夹紧角度，外锥套与球关节采用小间隙配合，外锥套的外锥面与外壳的内锥孔接触，外壳轴向移动使外锥套产生径向夹紧力夹紧球关节，叶片端部固定在球关节的外露端面上，最终来实现对叶片端部的夹紧。由于外壳不直接与机床连接，整个夹紧过程外锥套不产生轴向移动，只有外壳相对外锥套移动，产生径向夹紧力夹紧球面，不会对球面产生轴向摩擦力，也就不会使叶片受轴向拉力，使叶片在叶身及进排气边加工时，叶片内部不会因两端装夹基准走失而出现装夹应力。本发明的技术特征I)球面自找正，避免了装夹应力；2)通过外壳轴向微量移动实现球面夹紧；3)夹紧叶片时，叶片不产生轴向位移，因此不会产生轴向装夹应力。4 )具有较强的实用性。
图1为本发明的结构示意图；图2为图1的A向局部示意图；图中固定法兰300，支撑架301，转轴302，偏心套303，外锥套304，外壳305，球关节306，第一盖板307，夹紧座308，第二盖板309，底板310，螺钉311，带球头的螺钉312，活络压头313，V型座314，导向螺钉315，弹簧316。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。参见图1以及图2，本发明所述叶片加工自适应夹紧工具，包括支撑架301以及与支撑架301相连的固定法兰300，支撑架301内设置有偏心套303，偏心套303内设置有转轴302，外锥套304的一端靠在支撑架301上，另一端套入与转轴302相连的外壳305内，外锥套304与外壳305采用锥面接触，外锥套304内设置有球关节306，球关节306的球面与外锥套304相配合，球关节306与设置于外壳305外的用于夹紧叶片的夹具相连，所述支撑架301上设置有沉孔，沉孔内设置有弹簧316，弹簧316的一端压入沉孔底部，另一端顶在外壳305上，弹簧的作用是放松夹紧时，外壳305回弹到放松位置，使外锥套304放松球面。所述用于夹紧叶片的夹具包括与球关节306相连的夹紧座308、设置于夹紧座308内的V型座314以及用于将叶片的榫头或工艺搭子压紧在V型座314上的活络压头313，所述活络压头313包括带球头的螺钉312，带球头的螺钉312与设置于夹紧座308上端的第一盖板307相连，所述夹紧座308的下端设置有底板310，V型座314分别与设置于底板310上的弹簧以及设置于夹紧座308侧壁上的导向螺钉315相连，所述夹紧座308上设置有防止V型座314沿轴向脱落的第二盖板309。上述叶片加工自适应夹紧工具的夹紧方法，包括以下步骤I)将叶片用定位夹具进行定位；2)经过步骤I)后，将固定法兰300与机床回转头架相连；3)经过步骤2)后，用夹紧叶片的夹具将叶片的榫头或工艺搭子夹紧；所述步骤3)的具体方法为将叶片的榫头或者叶片两端的工艺搭子放在V型座314中，然后用活络压头313压紧；4)经过步骤3)后回转转轴302，转轴302带动偏心套303回转，使偏心套303作用于支撑架301，然后在反作用力的作用下，转轴302带动外壳305移动，使外锥套304径向收缩、夹紧球关节306。实施例叶片加工中的一种自适应夹紧工具，固定法兰300通过螺钉与机床回转头架相连，并与支撑架301固定；外锥套304轴向靠在支撑架301上，外锥套304与球关节306小间隙配合(间隙O. 02mm到O. 08mm)，外锥套304外锥面与外壳305采用1:10锥面接触，偏心套303固定在转轴302上，6个弹簧316装在支撑架301的沉孔内。需要夹紧时，通过螺钉311回转转轴302，带动偏心套303回转，使偏心套压紧支撑架301右侧孔底，在反作用力的作用下，转轴302带动外壳305向左移动，带动外锥套304径向收缩，夹紧球关节306，球关节306在夹紧之前已经和叶片的端部(榫头或者叶片两端的工艺搭子)夹紧。叶片的端部在夹具中的夹紧是这样实现的夹紧座308通过孔与球关节306的伸出端外圆配合并用支头螺丝紧固；一个盖板固定在夹紧座308上端，用于安装带球头的螺钉312 ;另一盖板固定在夹紧座308前端，用于防止V型座314沿轴向脱落；底板310固定在夹紧座308底部，底板上装有弹簧，一方面防止V型座314沿径向脱落，另一方面，底板上的弹簧使V型座314向上弹起，托住叶片夹持部分；V型座上下移动导向是靠导向螺钉315进行的，移动到位后用螺钉支紧V型座314 ;叶片的榫头或者叶片两端的工艺搭子，放在V型座314中，通过活络压头313压紧；活络压头313由带球头的螺钉312支紧，活络压头保证叶片可靠的夹紧在V型座314中。技术方案中的技术特征具体由以下结构体现I)球面自找正，避免了装夹应力；外锥套304与球关节306之间是球面与内孔小间隙配合(间隙O. 02mm到O. 08mm),球关节306在未夹紧时，可以在外锥套304的内孔内沿着平行于纸面的平面内产生一定角度的摆动，并能在周向进行360度回转，也能沿轴向小范围移动。活络压头313由带球头的螺钉312支紧，活络压头保证叶片可靠的夹紧在V型座314中。这两处的球面都能进行自找正，避免了装夹应力。2)弹簧套通过轴向微量移动实现球面夹紧；
夹紧时外壳305向左微量位移，带动外锥套304径向收缩，夹紧球关节306，球关节306在夹紧之前已经和叶片的端部(榫头或者叶片两端的工艺搭子)夹紧，放松后，外壳305在6个弹簧316作用下归位。3)夹紧叶片时，叶片不产生轴向位移因此不会产生轴向装夹应力。夹紧时外壳305移动，外锥套不产生轴向移动，就不会对球关节306产生轴向摩擦力，也就不会使叶片产生轴向装夹应力。在实际使用中，这种夹具可成对使用，分别夹住叶片两端，叶片在夹紧之前先要在定位夹具中完成定位，再用本夹具夹紧。
权利要求
1.一种叶片加工自适应夹紧工具，其特征在于:包括支撑架(301)以及与支撑架(301)相连的固定法兰(300)，支撑架(301)内设置有偏心套(303)，偏心套(303)内设置有转轴(302)，外锥套(304)的一端靠在支撑架(301)上，另一端套入与转轴(302)相连的外壳(305)内，外锥套(304)与外壳(305)采用锥面接触，外锥套(304)内设置有球关节(306)，球关节(306 )的球面与外锥套(304)相配合，球关节(306 )与设置于外壳(305 )外的用于夹紧叶片的夹具相连。
2.根据权利要求1所述一种叶片加工自适应夹紧工具，其特征在于:所述支撑架(301)上设置有沉孔，沉孔内设置有弹簧(316)，弹簧(316)的一端压入沉孔底部，另一端顶在外壳(305)上。
3.根据权利要求1所述一种叶片加工自适应夹紧工具，其特征在于:所述用于夹紧叶片的夹具包括与球关节(306 )相连的夹紧座(308 )、设置于夹紧座(308 )内的V型座(314)以及用于将叶片的榫头或工艺搭子压紧在V型座(314)上的活络压头(313)。
4.根据权利要求3所述一种叶片加工自适应夹紧工具，其特征在于:所述活络压头(313)包括带球头的螺钉(312)，带球头的螺钉(312)与设置于夹紧座(308)上端的第一盖板(307)相连。
5.根据权利要求3所述一种叶片加工自适应夹紧工具，其特征在于:所述夹紧座(308)的下端设置有底板(310)，V型座(314)分别与设置于底板(310)上的弹簧以及设置于夹紧座(308)侧壁上的导向螺钉(315)相连。
6.根据权利要求3所述一种叶片加工自适应夹紧工具，其特征在于:所述夹紧座(308)上设置有防止V型座(314)沿轴向脱落的第二盖板(309)。
7.—种如权利要求1所述叶片加工自适应夹紧工具的夹紧方法，其特征在于:包括以下步骤: 1)将叶片用定位夹具进行定位； 2)经过步骤I)后，将固定法兰(300)与机床回转头架相连； 3)经过步骤2)后，用夹紧叶片的夹具将叶片的榫头或工艺搭子夹紧； 4)经过步骤3)后回转转轴(302 )，转轴(302 )带动偏心套(303 )回转，使偏心套(303 )作用于支撑架(301)，然后在反作用力的作用下，转轴(302)带动外壳(305)移动，使外锥套(304)径向收缩、夹紧球关节(306)。
8.根据权利要求7所述一种叶片加工自适应夹紧工具的夹紧方法，其特征在于:所述步骤3)的具体方法为:将 叶片的榫头或者叶片两端的工艺搭子放在V型座(314)中，然后用活络压头(313)压紧。
全文摘要
本发明提供一种叶片加工自适应夹紧工具及其夹紧方法只做无应力夹紧，不对叶片定位，叶片在夹具中的定位是提前由定位夹具完成的，定位时以叶身控制点作为定位点，本发明通过球面关节自找正合适的夹紧角度，外锥套的内孔与球面关节采用小间隙配合，外锥套的外锥面与外壳的内锥面接触，外壳轴向移动使外锥套产生径向夹紧力夹紧球面关节，叶片端部固定在球关节的外露端面上，最终来实现对叶片端部的夹紧，由于外壳不直接与机床连接，整个夹紧过程外锥套不产生轴向移动，只有外壳相对外锥套移动，产生径向夹紧力夹紧球面，不会对球面产生轴向摩擦力，使叶片在叶身及进排气边加工时，叶片内部不会因两端装夹基准走失而出现装夹应力。
文档编号B24B41/06GK103072078SQ20121057003
公开日2013年5月1日 申请日期2012年12月25日 优先权日2012年12月25日
发明者王博昌, 姚炜泉, 王俊岭, 张武刚 申请人:陕西秦川机械发展股份有限公司