一种低压涡轮导向叶片缓进磨自适应加工夹具及使用方法与流程

1.本发明属于航空发动机低压涡轮导向叶片加工技术领域，具体涉及一种低压涡轮导向叶片缓进磨自适应加工夹具及使用方法。


背景技术：

2.随着航空发动机推重比的日益增高，叶片作为航空发动机核心件，其技术指标及加工精度也随之增高。低压涡轮导向叶片一般设计成多联体结构，叶片整体宽度大，叶片结构示意图见图1。该类叶片下缘板定位点仅有一处，定位点示意图见图2。因下缘板宽度较大，且在缓进磨加工过程中有较大的切削力，下缘板仅一处定位点无法使叶片稳定定位，导致叶片在加工过程中位置偏移，最终产生零件超差的情况。而传统的夹具结构并不能较好的解决该问题，因此发明一种低压涡轮导向叶片在缓进磨加工过程中稳定定位的夹具具有重要的意义。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种低压涡轮导向叶片缓进磨自适应加工夹具及使用方法，解决低压涡轮导向叶片在缓进磨加工时定位不稳定的问题。通过本加工夹具的设计及使用，可以提高叶片下缘板单点定位的稳定性，防止叶片下缘板在加工过程中位置偏移，从而提高叶片加工合格率。
4.一种低压涡轮导向叶片缓进磨自适应加工夹具，包括用于支撑上部结构的底板，底板上表面设置有垫块，垫块上表面两端分别安装有第一压紧组件和第二压紧组件，第一压紧组件和第二压紧组件之间垫块上表面安装有y、z向定位块，第二压紧组件前端垫块上安装有x向定位销，垫块后侧壁安装有第五压紧组件，垫块前端底板上表面处依次安装有第三压紧组件、第一矩阵柔性夹持模块、z向单点定位销、第二矩阵柔性夹持模块及第四压紧组件。
5.所述第一压紧组件和第二压紧组件结构相同，第一压紧组件安装于垫块上表面靠近前端侧壁一侧，第二压紧组件安装于垫块上表面靠近后端侧壁一侧，两者均包括压紧螺钉，压紧螺钉的螺杆部分螺接在垫块的螺纹孔上，压紧螺钉的螺杆上安装有压板ⅰ。
6.所述第三压紧组件和第四压紧组件结构相同，包括一端带有螺纹的支柱ⅰ以及两端均带有螺纹的支柱ⅱ，支柱ⅰ的螺纹端螺接在底板上且通过螺母固定，支柱ⅰ顶部铰接有压板ⅱ，支柱ⅱ一端螺纹连接到底座的螺纹孔内，另一端穿过压板ⅱ的长孔且末端连接有垫片和螺母。
7.所述第五压紧组件包括压钩，压钩的长臂加工有螺纹且安装于垫块的水平孔内，长臂末端伸出垫块的后侧壁且连接有螺母，水平孔靠近前侧壁部分顶部开放，压钩的短臂延伸至水平孔的开放部分，用于叶片圆弧方向的压紧。
8.所述z向单点定位销包括垫块，所述垫块顶部安装有定位销。
9.所述y、z向定位块前端面加工有凸台，凸台的上表面为水平面，凸台的前端面为圆
弧面。
10.一种低压涡轮导向叶片缓进磨自适应加工夹具的使用方法，包括以下步骤：
11.步骤1，将第一点矩阵柔性夹持模块和第二点矩阵柔性夹持模块按压至与零件不接触的位置，并锁紧其上的点阵式支承块，目的是防止叶片安装过程中点阵式支承块提供支承力，影响叶片定位的准确性；
12.步骤2，将叶片安装到x向定位销、y、z向定位块及z向单点定位销上，保证叶片与各定位点均完全接触上；
13.步骤3，依次压紧第一压紧组件、第二压紧组件、第三压紧组件及第四压紧组件，压紧过程中按压住叶片，防止叶片与各个定位结构产生缝隙；
14.步骤4，松开第一点矩阵柔性夹持模块和第二点矩阵柔性夹持模块，待点阵式支承块与叶片接触后，再次锁紧点阵式支撑块，零件安装完成。
15.步骤5，使用塞尺对叶片与各个定位结构的接触点进行检测，要求塞尺不通过，则认定为合格。
16.本发明的有益技术效果为：
17.一种低压涡轮导向叶片缓进磨自适应力日工夹具结构设计及使用方法专利的应用，提供了一种可解决航空发动机低压涡轮导向叶片下缘板单点定位的稳定性差的问题的有效方案。通过该技术的应用，可使低压涡轮导向叶片加工稳定性得到提升，提高低压涡轮导向叶片加工合格率，加工合格率由原来的80％提升至95％，若广泛应用于所有低压涡轮导向叶片的研制及批产中，必将创造可观的经济效益。
附图说明
18.图1本发明导向叶片定位点示意图1；
19.图2本发明导向叶片定位点示意图2；
20.图3本发明低压涡轮导向叶片缓进磨自适应加工夹具的主视图；
21.图4本发明低压涡轮导向叶片缓进磨自适应加工夹具的俯视图；
22.图5本发明低压涡轮导向叶片缓进磨自适应加工夹具的侧视图；
23.1-x向定位销，2-y、z向定位块，3-z向单点定位销，4-第一压紧组件，5-第二压紧组件，6-第三压紧组件，7-第四压紧组件，8-底板，9-第一点矩阵柔性夹持模块，10-第二点矩阵柔性夹持模块，11-第五压紧组件，12-压紧螺钉，13-压板ⅰ，14-支柱ⅰ，15-支柱ⅱ，16-压板ⅱ，17-压钩，18-锁紧螺母。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。
25.如图3至图5所示，一种低压涡轮导向叶片缓进磨自适应加工夹具，包括用于支撑上部结构的底板8，本实施例中底板8尺寸需考虑设备因素并同时可保证定位、压紧结构的分布空间需求，底板8厚度在刚性可达到加工要求时尽量薄，减轻设备负重，同时为方便夹具的安装，可在夹具底板8设计快换孔，底板8上表面设置有垫块，垫块上表面两端分别安装有第一压紧组件4和第二压紧组件5，第一压紧组件4和第二压紧组件5之间垫块上表面安装有y、z向定位块2，本实施例中所述y、z向定位块2前端面加工有凸台，凸台的上表面为水平
面，凸台的前端面为圆弧面，叶片y向定位基准是叶片的外圆弧，要求叶片整段圆弧均可参与定位，因此采用凸台圆弧面定位，叶片z向定位为叶片上缘板一处平面及下缘板一处毛料点，上缘板平面定位采用凸台水平面定位，第二压紧组件5前端垫块上安装有x向定位销1，叶片x向定位基准为叶身一处毛料点，需要使用点接触方式定位，按照定位点坐标位置，因此本实施例中x向定位销1选用圆柱销进行定位，垫块后侧壁安装有第五压紧组件11，垫块前端底板8上表面处依次安装有第三压紧组件6、第一矩阵柔性夹持模块9、z向单点定位销3、第二矩阵柔性夹持模块10及第四压紧组件7。
26.第一矩阵柔性夹持模块9、第二矩阵柔性夹持模块10的优点是它的柔性和自适应性。该机构主要工作部分是点阵式支撑块，零件与点阵式支撑块接触后，点阵式支撑块可随零件形状进行自适应调整各点高度，可使零件与点阵式支撑块接触的所有点均可得到稳定的支承，零件定位位置确定后，通过锁紧点阵式支撑块来固定零件位置，可使零件与点阵式支撑块接触的所有点均可起到支承的作用。叶片下缘板定位点左右两边分别安装一处点阵柔性夹持模块，这样多点支承的效果可保证叶片在加工过程中不产生位置偏移。
27.低压涡轮导向叶片属于薄壁件，零件刚性较低，压紧位置选择不当会直接导致叶片产生变形，因此需选用叶片刚性较好的位置进行压紧。传统夹具结构通常选用整块大压板对叶片叶身进行压紧，容易压伤叶片叶身，且会增加夹具整体高度，易产生加工干涉的情况。本技术采用第一压紧组件4、第二压紧组件5、第三压紧组件6及第四压紧组件7分别对叶片四角进行压紧，所选用的压紧位置为非机加面，不易压伤叶片，且降低了夹具的整体高度，尽可能的避免了加工干涉情况。
28.所述第一压紧组件4和第二压紧组件5结构相同，第一压紧组件4安装于垫块上表面靠近前端侧壁一侧，第二压紧组件5安装于垫块上表面靠近后端侧壁一侧，两者均包括压紧螺钉12，压紧螺钉12的螺杆部分螺接在垫块的螺纹孔上，压紧螺钉12的螺杆上安装有压板ⅰ13。
29.所述第三压紧组件6和第四压紧组件7结构相同，包括一端带有螺纹的支柱ⅰ14以及两端均带有螺纹的支柱ⅱ15，支柱ⅰ14的螺纹端螺接在底板8上且通过螺母固定，支柱ⅰ14顶部铰接有压板ⅱ16，支柱ⅱ15一端螺纹连接到底座的螺纹孔内，另一端穿过压板ⅱ16的长孔且末端连接有垫片和螺母。
30.所述第五压紧组件11包括压钩17，压钩17的长臂加工有螺纹且安装于垫块的水平孔内，长臂末端伸出垫块的后侧壁且连接有锁紧螺母18，水平孔靠近前侧壁部分顶部开放，压钩17的短臂延伸至水平孔的开放部分，用于叶片圆弧方向的压紧。
31.所述z向单点定位销3包括垫块，所述垫块顶部安装有定位销，叶片下缘板为单点定位，因此定位销采用半径为6.5mm的圆柱销。
32.一种低压涡轮导向叶片缓进磨自适应加工夹具的使用方法，包括以下步骤：
33.步骤1，将第一点矩阵柔性夹持模块9和第二点矩阵柔性夹持模块10按压至与零件不接触的位置，并锁紧其上的点阵式支承块，目的是防止叶片安装过程中点阵式支承块提供支承力，影响叶片定位的准确性；
34.步骤2，将叶片安装到x向定位销1、y、z向定位块2及z向单点定位销3上，保证叶片与各定位点均完全接触上，通过x向定位销1定位叶片的x向定位点，通过y、z向定位块2定位叶片的y向定位面和z向定位面，通过z向单点定位销3定位叶片的z向定位点；
35.步骤3，依次压紧第一压紧组件4、第二压紧组件5、第三压紧组件6及第四压紧组件7，压紧过程中按压住叶片，防止叶片与各个定位结构产生缝隙；
36.步骤4，松开第一点矩阵柔性夹持模块9和第二点矩阵柔性夹持模块10，待点阵式支承块与叶片接触后，再次锁紧点阵式支撑块，零件安装完成。
37.步骤5，使用0.02mm厚度塞尺对叶片与各个定位结构的接触点进行检测，若0.02mm厚度的塞尺不通过，则合格；若0.02mm厚度的塞尺通过叶片与定位结构的接触点，则表示不合格，此时需要卸下叶片重新安装，至塞尺不通过各个接触点。
38.某型号第六级低压涡轮导向叶片的缓进磨夹具应用了本专利内容。在夹具主体结构设计方面，摒弃了传统夹具结构，应用了小压板压紧，提高了压紧可靠性的同时降低了夹具高度，避免了叶片加工过程中夹具与砂轮干涉情况的产生。在夹具支承结构方面，为了提高定位稳定性，应用了点矩阵柔性夹持模块，变相的增加了支承点数量，避免了叶片在加工过程中发生位置偏移的情况。在叶片装夹方面，按照本专利装夹步骤进行，叶片各个定位点均可以与夹具完美贴合，可以保证定位准确。最终，某型号第六级低压涡轮导向叶片缓进磨加工的定位稳定性差的问题得以解决，合格率由原来的80％提升至95％。