一种加工低涡叶片锯齿冠的集成夹具及方法

技术领域

本发明涉及航空发动机零件加工技术领域，特别涉及一种加工低涡叶片锯齿冠的集成夹具及方法。

背景技术

涡轮叶片是航空发动机零件中非常重要的一类零件，对发动机的性能起着关键的作用。涡轮叶片一般承受较大的工作应力和较高的工作温度,且应力和温度的变化也较频繁和剧烈,此外还有腐蚀和磨损问题，其对工作条件的要求非常苛刻，因此要求叶片的加工精度很高。

目前由于低涡叶片叶身薄，加工时易产生变形，故传统涡轮叶片加工采用工序分散的工艺方案，需要制造各种专用工装，在不同设备上分别完成加工，工艺准备和生产制造周期较长，制造成本增加，由于工艺路线长，容易产生累积误差，影响产品质量。应当前情况，在加工涡轮叶片锯齿冠时采用一种新的夹具在五轴缓进磨床上进行加工，改善上述情况。

发明内容

为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种加工低涡叶片锯齿冠的集成夹具及方法，解决涡轮叶片生产成本高，公差累积等问题。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种加工低涡叶片锯齿冠的集成夹具，包括底板、定位座一、定位座二、自适应平口钳、支座和工艺球；所述定位座一安装在底板短边一侧，底板短边另一侧安装工艺球，定位座二安装在底板中部，自适应平口钳安装在定位座一与定位座二间，支座安装在定位座旁；所述定位座一竖直方向带有凹槽，凹槽中安装翻转压板；所述支座上端向底板板面倾斜，倾斜段安装翻转弹性夹头，支座顶部安装支块；所述自适应平口钳上端安装卡爪，卡爪上端安装活动块一和活动块二，活动块一上依次安装盆压块一、盆压块二和盆压块三，活动块二的凹槽中依次安装背压块一、背压块二和背压块三。

进一步的，所述底板短边方向对称开设四个U型槽。

进一步的，所述定位座一竖直方向凹槽中通过锁紧螺丝安装翻转压板。

进一步的，所述底板上开有若干数量的销孔，销孔中安装菱形销和定位销和设备连接。

进一步的，所述支块通过内六角螺钉和定位座二连接，支块上安装滚花螺钉。

进一步的，所述定位座二顶部安装台阶定位销。

所述的一种加工低涡叶片锯齿冠的集成夹具的使用方法为：

步骤一：将夹具安装在五轴磨削加工中心的托盘上，通过夹具上的定位销一，定位销二，菱形销一，菱形销二与设备托盘上的定位孔确定位置，再通过四个螺钉穿过夹具的四处U型槽与设备托盘进行固定；

步骤二：装夹叶片前，将自适应平口钳松开，使得背压块一、背压块二和背压块三和盆压块一、盆压块二和盆压块三松开，再将翻转弹性夹头翻转90°及以上，之后再将翻转压板松开后，将叶片榫齿安装在支座的齿形定位块上，叶片榫头进气边侧面与台阶定位销贴合，同时使得叶身在背压块一、背压块二和背压块三和盆压块一、盆压块二和盆压块三之间，通过拧紧内六角圆柱头轴肩螺钉，通过自适应平口钳自动找正，使得叶片上的各处定位点与夹具上的定位点自动相贴合，再依次翻转翻转弹性夹头并拧紧内六角圆柱头螺钉二，拧紧翻转压板的锁紧螺丝，再拧紧滚花螺钉和锁紧螺丝，叶片装夹完成，此时夹具的位置为叶片安装初始位置；该夹具设计为集成加工叶片的进气边叶冠侧面、排气边叶冠侧面、盆向锯齿冠背向锯齿冠、冠顶圆弧五个工步，需要使用五个砂轮和三个金刚石滚轮，其中加工进气边叶冠侧面、排气边叶冠侧面和冠顶圆弧工步使用的金刚石滚轮可以通用，首先按工艺要求先加工排气边叶冠侧面、再依次加工进气边叶冠侧面、盆向锯齿冠、背向锯齿冠和冠顶圆弧，砂轮沿X、Y、Z轴方向运动，夹具随设备托盘绕A、C轴旋转；

步骤三：加工排气边叶冠侧面：将对应的砂轮和金刚石滚轮安装在设备刀库内，用金刚石滚轮修整砂轮后，将夹具所在设备托盘的C轴旋转-90°后，加工排气边叶冠侧面；

步骤四：加工进气边叶冠侧面：将对应的砂轮和金刚石滚轮安装在设备刀库内，用金刚石滚轮修整砂轮后，将夹具调整回叶片安装初始位置后，将夹具所在设备托盘绕C轴旋转90°，绕A轴旋转90°，加工进气边叶冠侧面；

步骤五：加工盆向锯齿冠：将对应的砂轮和金刚石滚轮安装在设备刀库内，用金刚石滚轮修整砂轮后，将夹具调整回叶片安装初始位置后，将夹具所在设备托盘绕A轴旋转90°，加工盆向锯齿冠；

步骤六：加工背向锯齿冠：将对应的砂轮和金刚石滚轮安装在设备刀库内，用金刚石滚轮修整砂轮后，将夹具调整回叶片安装初始位置后，将夹具所在设备托盘绕A轴旋转90°，C轴旋转180°，加工背向锯齿冠；

步骤七：加工冠顶圆弧：将对应的砂轮和金刚石滚轮安装在设备刀库内，用金刚石滚轮修整砂轮后，将夹具调整回叶片安装初始位置后，将夹具所在设备托盘绕A轴旋转90°，绕C轴旋转90°，加工冠顶圆弧。

本发明的有益效果：

该夹具在装夹时能自动调整叶片各定位面与夹具各定位点相贴合，通过锁紧螺钉压紧叶片叶冠内表面，防止加工时叶片的定位点脱开，使得带冠的低涡叶片集成加工能够稳定，减少装夹时间，提高效率，同时增加设备利用率。使用本发明可以仅用一个夹具保证盆和背锯齿之间的相对位置尺寸，避免了采用传统夹具时先加工盆向锯齿冠后，再用以盆向锯齿冠的两个面定位的另外一个夹具进行加工背向锯齿冠的加工，避免了将盆向锯齿冠的两个面的公差带入到另外两个面上，减少三坐标测量和测具测量结果的误差。

附图说明

图1是本发明提供的一种加工低涡叶片锯齿冠的集成夹具的斜视图；

图2是本发明提供的一种加工低涡叶片锯齿冠的集成夹具的主视图；

图3是本发明提供的一种加工低涡叶片锯齿冠的集成夹具的俯视图；

图4是本发明提供的一种加工低涡叶片锯齿冠的集成夹具的A-A剖面图；

图5是本发明提供的一种加工低涡叶片锯齿冠的集成夹具安装在设备上的示意图；

图6是本发明提供的加工盆向锯齿冠示意图；

图7是本发明提供的加工背向锯齿冠示意图；

图8是本发明提供的加工冠顶示意图；

图9是本发明提供的加工排气边叶冠示意图。

说明书附图中的附图标记包括：

1-定位座一，2-背压块一，3-背压块二，4-背压块三，5-盆压块一，6-盆压块二，7-盆压块三，8-底板，9-定位座二，10-翻转压板，11-活动块一，12-活动块二，13-卡爪，14-支块，15-支座，16-翻转弹性夹头，17-圆柱销一，18-圆柱销二，19-圆柱销三，20-圆柱销四，21-内六角圆柱头螺钉一，22-内六角圆柱头螺钉二，23-内六角圆柱头螺钉三，24-定位销一，25-定位销二，26-菱形销一，27-菱形销二，28-内六角圆柱头轴肩螺钉，29-台阶定位销，30-滚花螺钉，31-工艺球，32-自适应平口钳，33-锁紧螺丝，34-金刚石滚轮，35-砂轮，36-设备托盘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图1至图4所示，一种加工低涡叶片锯齿冠的集成夹具，包括底板8、定位座一1、定位座二9、自适应平口钳32、支座15，工艺球31；所述定位座一1安装在底板8短边一侧，底板8短边另一侧安装工艺球31；底板8上开有若干数量的销孔，底板短边方向对称开设四个U型槽，销孔中安装定位销一24，定位销二25，菱形销一26，菱形销二27与加工设备上带有的托盘固定；定位座二9通过圆柱销二18安装在底板8中部，自适应平口钳32安装在定位座一1与定位座二9间，支座15通过圆柱销四20和内六角圆柱头螺钉三23和底板8连接，支座15安装在定位座二9旁；所述定位座一1竖直方向带有凹槽，凹槽中通过锁紧螺丝33安装翻转压板10；所述支座15上端向底板8板面倾斜，倾斜段安装翻转弹性夹头16，翻转弹性夹头16通过圆柱销三19和内六角圆柱头螺钉二22与支座15连接；支座15顶部安装支块14，支块14通过内六角螺钉一21和支座15连接，支块14上安装滚花螺钉30，定位座二9顶部安装台阶定位销29；所述自适应平口钳32上端安装卡爪13，卡爪13上端通过内六角圆柱头轴肩螺钉28安装活动块一11和活动块二12，活动块一11上依次安装盆压块一5、盆压块二6和盆压块三7，活动块二12的凹槽中依次安装背压块一2、背压块二3和背压块三4，活动块二12与背压块一2、背压块二3和背压块三4通过圆柱销一17连接。

一种加工低涡叶片锯齿冠的集成夹具的使用方法为：

步骤一：将夹具安装在五轴磨削加工中心的托盘上，通过夹具上的定位销一24，定位销二25，菱形销一26，菱形销二27与设备托盘上的定位孔确定位置，再通过四个螺钉穿过夹具的四处U型槽与设备托盘36进行固定。

步骤二：装夹叶片前，将自适应平口钳32松开，使得背压块一2、背压块二3和背压块三4和盆压块一5、盆压块二6和盆压块三7松开，再将翻转弹性夹头16翻转90°及以上之后，之后再将翻转压板10松开后，将叶片榫齿安装在支座15的齿形定位块上，叶片榫头进气边侧面与台阶定位销29贴合，同时使得叶身在背压块一2、背压块二3和背压块三4和盆压块一5、盆压块二6和盆压块三7之间，通过拧紧内六角圆柱头轴肩螺钉28，通过自适应平口钳32自动找正，使得叶片上的各处定位点与夹具上的定位点自动相贴合，再依次翻转翻转弹性夹头16并拧紧内六角圆柱头螺钉二22，拧紧翻转压板10的锁紧螺丝33，再拧紧滚花螺钉30和锁紧螺丝33，锁紧螺丝33能防止在加工背向锯齿冠的时候叶片松动，叶片装夹完成。夹具装夹完成示意图如图5所示，此时夹具的位置为叶片安装初始位置。该夹具设计为集成加工叶片的进气边叶冠侧面、排气边叶冠侧面、盆向锯齿冠背向锯齿冠、冠顶圆弧五个工步，需要使用五个砂轮35和三个金刚石滚轮34，其中加工进气边叶冠侧面、排气边叶冠侧面和冠顶圆弧工步使用的金刚石滚轮34可以通用，首先按工艺要求先加工排气边叶冠侧面、再依次加工进气边叶冠侧面、盆向锯齿冠、背向锯齿冠和冠顶圆弧，砂轮35沿X、Y、Z轴方向运动，夹具随设备托盘36绕A、C轴旋转。

步骤三：加工排气边叶冠侧面：将对应的砂轮35和金刚石滚轮34安装在设备刀库内，用金刚石34滚轮修整砂轮35后，将夹具所在设备托盘36的C轴旋转-90°后，加工排气边叶冠侧面，加工位置见图9。

步骤四：加工进气边叶冠侧面：将对应的砂轮35和金刚石滚轮34安装在设备刀库内，用金刚石滚轮34修整砂轮后，将夹具调整回叶片安装初始位置后，将夹具所在设备托盘36绕C轴旋转90°，绕A轴旋转90°，加工进气边叶冠侧面，加工位置见图8。

步骤五：加工盆向锯齿冠：将对应的砂轮35和金刚石滚轮34安装在设备刀库内，用金刚石滚轮34修整砂轮35后，将夹具调整回叶片安装初始位置后，将夹具所在设备托盘36绕A轴旋转90°，加工盆向锯齿冠，加工位置见图6。

步骤六：加工背向锯齿冠：将对应的砂轮35和金刚石滚轮34安装在设备刀库内，用金刚石滚轮34修整砂轮35后，将夹具调整回叶片安装初始位置后，将夹具所在设备托盘36绕A轴旋转90°，绕C轴旋转180°，加工背向锯齿冠，加工位置见图7。

步骤七：加工冠顶圆弧：将对应的砂轮35和金刚石滚轮34安装在设备刀库内，用金刚石滚轮34修整砂轮35后，将夹具调整回叶片安装初始位置后，将夹具所在设备托盘36绕A轴旋转90°，绕C轴旋转90°，加工冠顶圆弧，加工位置见图8。