一种航空发动机涡轮叶片加工夹具及其装夹方法与流程

本发明涉及航空发动机技术领域，具体涉及一种航空发动机涡轮叶片加工夹具。

背景技术：

低压涡轮叶片叶身细长，叶片长300mm,弦宽30mm,叶片长宽比为10:1，叶型尾部截面最薄处厚度仅1mm，低压涡轮叶片榫头伸根部位带减震槽结构，减震槽长度30mm,榫齿在减震槽下端，榫齿加工属于悬臂加工。如何保证细长、薄壁涡轮叶片榫齿高精度稳定性加工，是行业内急需突破的技术瓶颈。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种航空发动机涡轮叶片加工夹具，以解决现有发动机涡轮叶片榫齿加工稳定性不好的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种航空发动机涡轮叶片加工夹具，包括：基座、榫头定位组件、叶身定位组件和叶冠定位组件；

榫头定位组件位于基座的一端，包括：榫头支撑块、设置在榫头支撑块上的榫头顶销、与基座转动配合的榫头压紧块以及设置在榫头压紧块上的榫头压板；

叶冠定位组件位于基座的另一端，叶身定位组件位于榫头定位组件和叶冠定位组件之间。

本发明的榫头定位组件、叶身定位组件和叶冠定位组件分别设置在基座上，可通过转动榫头压紧块配合榫头支撑块对发动机涡轮叶片的榫头部位进行夹紧定位，叶身定位组件用于夹紧细长叶身部位，避免在加工工程中叶身部位产生振动，叶冠定位组件用于叶冠部位的支撑和轴向定位，通过各组件配合对发动机涡轮叶片进行过定位，从而增加整体工艺系统的刚度以及确保定位稳定性，从而保证细长、薄壁的发动机涡轮叶片榫头部位的精准加工。

进一步地，上述榫头支撑块的下方连接有截面固定块，截面固定块上分别设置有与叶身相适配的第一斜面凸块和第二斜面凸块。

本发明通过设置第一斜面凸块和第二斜面凸块，用于对叶身上靠近榫头的部位进行接触支撑。

进一步地，上述基座包括：底板以及分别设置在底板上的第一立板、第二立板和第三立板，第一立板和第三立板相对设置，并且分别与第二立板的两端连接；

本发明通过底板固定在工作台面上，第一立板、第二立板以及第三立板依次连接形成一个敞开的区域，用于放置发动机涡轮叶片并进行夹紧。

进一步地，上述叶冠定位组件包括：设置在第二立板上的连接块、与连接块铰接的叶冠支撑杆、设置在叶冠支撑杆上的叶冠顶销以及设置在第二立板远离连接块的一面上的第一紧扣件，叶冠顶销和第一紧扣件分别与叶冠支撑杆的两端连接。

本发明的叶冠顶销与叶冠底面直接接触从而对叶片进行轴向限位，并且叶冠支撑杆可沿连接块进行转动，可通过第一紧扣件调整叶冠支撑杆的旋转角度，当第一紧扣件扣紧时，叶冠顶销的位置从而进行固定。

进一步地，上述第一紧扣件包括：设置第二立板上的第一转动座体以及设置在第一转动座体和叶冠支撑杆之间的推杆，第一转动座体上海连接有套设在推杆外侧的导向套。

本发明通过第一转动座体带动推杆进行直线移动，从而使叶冠支撑杆进行转动并调整叶冠顶销的位置，并通过导向套保证推杆移动地稳定性，间接确保叶冠支撑杆和叶冠顶销的位置精度。

进一步地，上述叶身定位组件包括：分别设置在第二立板上的第一支座和第二支座、两个分别设置在第三立板上的第二紧扣件，第一支座上设有两个叶身顶销，第二支座上设有与叶身相适配的第三斜面凸块，第二紧扣件分别分别与叶身顶销和第三斜面凸块配合。

本发明通过设置叶身顶销和第三斜面凸块用于对叶身的中间部位进行支撑，并通过第二紧扣件锁紧从而压紧叶身，从而对细长的叶身部位进行夹紧定位，避免在榫头加工过程中叶身产生颤动。

进一步地，上述第二紧扣件包括：设置第二立板上的第二转动座体以及与第二转动座体连接的压杆，压杆远离第二转动座体的一端分别设有压头，压头的外径大于压杆的外径。

本发明通过旋转第二转动座体带动压杆进行转动，当第二转动座体锁紧时，可使压板对叶身进行压紧。并在压杆的端部设置外径更大的压头，从而增大与叶身接触的表面积，避免叶身所受压强过大反而对叶身强度造成负面影响。

进一步地，上述第二支座上设有与叶冠顶销配合的定位球。

本发明通过在第二支座上设置定位球用于对叶冠进行限位，并配合锁紧后的叶冠顶销从而对叶冠部位进行定位。

进一步地，上述底板远离榫头定位组件的一面分别开设有定位槽和定位销孔，定位销孔位于定位槽的外侧。

本发明的底板通过开设定位槽和定位销孔便于与工作台进行连接固定。

一种航空发动机涡轮叶片加工夹具的装夹方法，采用权利要求1至9任一项装置进行装配，包括以下步骤：

s1：将底板通过定位槽和定位销孔固定在工作台上；

s2：旋转榫头压紧块，将发动机涡轮叶片榫头放置在榫头顶销上，使叶身分别与第一斜面凸块、第二斜面凸块、叶身顶销以及第三斜面凸块接触；

s3：轴向移动发动机涡轮叶片，使叶冠顶面与定位球接触；

s4：扣紧第一紧扣件，使叶冠顶销与叶冠底面接触；

s5：转动榫头压紧块，使榫头压板与榫头接触，并将榫头压紧块固定在第三立板上；

s6：分别扣紧第二紧扣件，对发动机涡轮叶片完成固定，即可开始对发动机涡轮叶片的榫头进行加工。

本发明通过以上步骤对发动机涡轮叶片的榫头、叶身以及叶冠部位分别进行轴向和径向定位，通过各组件配合对发动机涡轮叶片进行过定位，使得在放置和取出发动机涡轮叶片的过程更加便捷，并能保证细长、薄壁的发动机涡轮叶片榫头部位的精准加工。

本发明具有以下有益效果：

本发明的榫头定位组件、叶身定位组件和叶冠定位组件分别设置在基座上，可通过转动榫头压紧块配合榫头支撑块对发动机涡轮叶片的榫头部位进行夹紧定位，叶身定位组件用于夹紧细长叶身部位，避免在加工工程中叶身部位产生振动，叶冠定位组件用于叶冠部位的支撑和轴向定位，通过各组件配合对发动机涡轮叶片进行过定位，从而增加整体工艺系统的刚度以及确保定位稳定性，从而保证细长、薄壁的发动机涡轮叶片榫头部位的精准加工。

本发明还根据发动机涡轮叶片的叶身部位细长，变径且弯曲的特点，使叶身定位组件分别通过顶销和斜面凸块分别对叶身的不同位置处进行接触，并配合转动座体进行压紧，在保证定位有效的前提下，增加叶身的支撑刚度。

附图说明

图1为本发明航空发动机涡轮叶片加工夹具的结构示意图；

图2为工件航空发动机涡轮叶片的结构示意图；

图3为本发明航空发动机涡轮叶片加工夹具的工作示意图；

图4为本发明航空发动机涡轮叶片加工夹具的工作侧视图；

图5为本发明基座组件的结构示意图；

图6为本发明榫头定位组件的俯视图；

图7为本发明第一支座的结构示意图；

图8为本发明第二支座的结构示意图；

图9为本发明第二紧扣件的结构示意图；

图10为本发明叶冠定位组件的结构示意图。

图中：10-基座；11-底板；12-第一立板；13-第二立板；14-第三立板；15-定位槽；16-定位销孔；20-榫头定位组件；21-榫头支撑块；22-榫头顶销；23-榫头压紧块；24-榫头压板；25-截面固定块；26-第一斜面凸块；27-第二斜面凸块；30-叶身定位组件；31-第一支座；32-第二支座；33-第二紧扣件；34-叶身顶销；35-第三斜面凸块；36-第二转动座体；37-压杆；38-压头；39-定位球；40-叶冠定位组件；41-连接块；42-叶冠支撑杆；43-叶冠顶销；44-第一紧扣件；45-第一转动座体；46-推杆；47-导向套。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例

参考图1，一种航空发动机涡轮叶片加工夹具，包括：基座10、榫头定位组件20、叶身定位组件30以及叶冠定位组件40。

参照图2，航空发动机涡轮叶片为细长薄壁状，叶片长300mm,弦宽30mm,叶片长宽比为10:1，叶型尾部截面最薄处厚度仅1mm，其顶部为带减震槽结构的榫头部位，减震槽长度30mm,榫齿在减震槽下端，因此榫齿加工属于悬臂加工。其中间薄壁处为叶身部位，其底部为叶冠部位。

参照图5，基座10包括：用于固定在工作台上的底板11、分别与所述底板11连接的第一立板12、第二立板13以及第三立板14，三个立板与底板11的同一面连接，并且三个立板依次连接形成用于夹持发动机涡轮叶片的区域。底板11的底面开设有定位槽15和定位销孔16，配合定位销使底板11在工作台上的位置固定，并且还开设有多个螺纹孔，通过螺钉将底板11紧固。

参照图1、图3和图6，榫头定位组件20设置在基座10的顶部，用于对发动机涡轮叶片的榫头部位进行加紧定位。榫头定位组件20包括：设置在第二立板13上的榫头支撑块21、设置在榫头支撑块21上的榫头顶销22、与第一立板12和第三立板14转动配合的榫头压紧块23以及设置在榫头压紧块23上的榫头压板24，榫头压紧块23的左端与第一立板12铰接，使得榫头压紧块23可沿第一立板12转动。需要放置发动机涡轮叶片时，使榫头与榫头顶销22接触，再转动榫头压紧块23，将榫头压紧块23的右端靠近第三立板14并进行固定，使得榫头压板24也与发动机涡轮叶片的榫头另一面接触，从而对榫头部位进行夹紧。

在榫头定位组件20的下方还设置有截面固定块25，截面固定块25上分别设置有第一斜面凸块26和第二斜面凸块27，第一斜面凸块26和第二斜面凸块27设置成与发动机涡轮叶片叶身相适配的外形，当榫头部位与榫头顶销22接触时，使得第一斜面凸块26和第二斜面凸块27与叶身接触，从而对叶身上靠近榫头的部位进行接触支撑。

参照图1、图3、图7和图8，叶身定位组件30设置在底板11和榫头定位组件20之间，包括：分别设置在第二立板13上的第一支座31和第二支座32以及两个分别设置在第三立板14上的第二紧扣件33。第一支座31的底面开设有多个螺纹孔，用于固定在第二立板13上，第一支座31的顶面倾斜，并且设置有两个叶身顶销34，两个叶身顶销34的高度存在差异，用于与发动机涡轮叶片的叶身接触。第二支座32的底面也开设有用于固定在第二立板13上的螺纹孔，第二支座32的顶面还开设有第三斜面凸块35，第三斜面凸块35的顶面倾斜，用于与发动机涡轮叶片的叶身接触。在第二支座32上还设置有与第二支座32竖直面垂直的定位球39，定位球39用于对发动机涡轮叶片的叶冠靠近叶身的一面接触，从而对叶冠进行轴向限位。通过第三斜面凸块35和两个叶身顶销34对叶身的不同位置处进行支撑，从而在保证定位有效的前提下增强对细长、变径且弯曲的叶身部位的支撑刚度。

参照图1、图3和图9，两个第二紧扣件33分别与第一支座31和第二支座32相配合，用于对发动机涡轮叶片的叶身进行压紧固定，从而对细长的叶身部位进行夹紧定位，避免在榫头加工过程中叶身产生颤动。两个第二紧扣件33分别包括：设置在第三立板14上的第二转动座体36以及与第二转动座体36相连接的压杆37，第三立板14上开设有倾斜面，方便安装放置第二转动座体36。第二转动座体36可通过旋转手柄带动压杆37进行移动，当第二转动座体36的手柄锁紧时，压杆37也处于最低点，从而对发动机涡轮叶片的叶身进行压紧。压杆37远离第二转动座体36的端部设置有压头38，压头38的外径大于压杆37的外径，从而增大与发动机涡轮叶片叶身的接触面积，避免第二紧固件33施加的压强过大，从而对叶身强度造成影响。

参照图1、图4和图10，叶冠定位组件40设置在底板11和叶身定位组件30之间，用于对发动机涡轮叶片的叶冠部位进行定位和夹紧。叶冠定位组件40包括：设置在第二立板13上的连接块41、与连接块41铰接的叶冠支撑杆42、设置在叶冠支撑杆42上的叶冠顶销43以及设置在第二立板13远离连接块41的一面上的第一紧扣件44，叶冠支撑杆42的中部与连接块41铰接，使得叶冠支撑杆42的两端可沿连接块41进行转动，叶冠支撑杆42的一端与叶冠顶销43连接，另一端与第一紧扣件44连接。

第一紧扣件44包括：与第二立板13连接的第一转动座体45，以及设置在第一转动座体45和叶冠支撑杆42之间的推杆46，当第一转动座体45上的手柄转动时，可带动推杆46作相应的直线运动，从而带动叶冠支撑杆42进行转动，使叶冠顶销43靠近或者远离发动机涡轮叶片的叶冠部位。第一转动座体45上还连接有导向套47，推杆46贯穿导向套47，通过导向套47用于对推杆46进行导向限位，保证推杆46移动地稳定性，间接确保叶冠支撑杆42的转动精度和叶冠顶销43的位置精度。

一种航空发动机涡轮叶片加工夹具的装夹方法，采用上述实施例所述的装置进行装配，包括以下步骤：

s1：将底板11通过定位槽15和定位销孔16固定在工作台上；

s2：旋转榫头压紧块23，将发动机涡轮叶片的榫头放置在榫头顶销22上，使叶身分别与第一斜面凸块26、第二斜面凸块27、叶身顶销34以及第三斜面凸块35接触；

s3：轴向移动发动机涡轮叶片，使叶冠顶面与定位球39接触；

s4：扣紧第一紧扣件44，使叶冠顶销43与叶冠底面接触；

s5：转动榫头压紧块23，使榫头压板24与榫头接触，并将榫头压紧块23固定在第三立板14上；

s6：分别扣紧第二紧扣件33，对发动机涡轮叶片完成固定，即可开始对发动机涡轮叶片的榫头进行加工。

本发明通过以上操作步骤，对发动机涡轮叶片的榫头、叶身以及叶冠部位进行夹紧定位，并对叶身部位采用过定位限制，避免在加工工程中叶身部位产生振动，从而增加整体工艺系统的刚度以及确保定位稳定性，从而保证细长、薄壁的发动机涡轮叶片的榫头部位的精准加工。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。