一种用于薄壁叶片类零件精密加工的柔性夹具制造技术

本实用新型专利技术公开一种用于薄壁叶片类零件精密加工的柔性夹具，包括榫槽机构、多螺栓夹紧机构、辅助支撑旋转机构和丝杠导轨机构，其中辅助支撑旋转机构中的柔性伸缩杆设置有多个，且此柔性伸缩杆具有压力感知功能。采用多螺栓夹紧机构对叶冠进行装夹，辅助支撑旋转机构对叶身进行辅助支撑，丝杠导轨机构作为辅助支撑旋转机构的基座实现辅助支撑旋转机构沿要求方向移动。当需要对叶身某一部位进行支撑时，可以通过控制丝杠导轨机构使辅助支撑旋转机构移动到叶身的指定部位，对叶身进行辅助支撑。该工装夹具一方面可以保证薄壁叶片类零件加工时不发生加工振动与扭曲变形，另一方面便于工件的装夹与拆卸，提高薄壁叶片类零件加工质量和加工效率。质量和加工效率。质量和加工效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于薄壁叶片类零件精密加工的柔性夹具


[0001]本技术属于航空发动机复杂薄壁类零件加工
，具体涉及一种用于薄壁叶片类零件精密加工的柔性夹具。

技术介绍

[0002]叶片类零件是航空发动机的关键、重要构件，其在航空发动机制造领域有较多加工难题存在。航空发动机零部件处于高温、高压、高转速等的工作环境中，故为满足服役过程中叶片零件的使用性能需求，在加工时提高零件加工质量是保证发动机的可靠性、服役性能的先决条件。航空发动机关键、重要零件多采用能够很好降低能耗并提高飞机性能的复杂曲面薄壁结构，尤其是叶片类零件。叶片类薄壁零件多具有壁厚薄、刚性弱、结构复杂等特点，且多使用钛合金、高温合金等难加工材料，使得加工中极易发生加工振动和变形明显降低零件加工质量。因此，控制叶片类薄壁零件加工质量是提高航空发动机等重大航空装备高品质发展亟需解决的难题。
[0003]针对该问题，提出了控制薄壁叶片质量的柔性夹具设计方法。该思想来源于已发表专利[黄涛.控制薄壁叶片加工变形的柔性夹具及叶片装夹方法:中国,CN111571266A. 2020
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25]，该专利结构主要包括：磁力工作台，以及能够与磁力工作台相吸的夹具本体，即磁力工作台具有吸力平面；而夹具本体包括定位台、具有两个旋转自由度的旋转关节、夹具台和叶片夹持机构。
[0004]该文献所提薄壁件柔性夹具对多数薄壁件均能进行装夹，可实现毛坯叶片的叶冠部分可靠、无预应力装夹，保证叶片零件除了受轴向的拉压力或压力之外，不受其它方向的装夹预应力。但该方法在长径比较大的薄壁叶片加工时，随着工件材料去除，工件几何结构与系统动力学特性会发生剧烈演化，时变动态切削力作用下工件易发生振动和变形，降低零件加工质量，限制了该柔性夹具的应用范围。

技术实现思路

[0005]针对目前薄壁叶片类零件装夹难、加工过程易发生振动与变形、系统动力学特性时变性强等问题，本技术采用组合式工装对薄壁叶片进行装夹。其中，对于榫头而言，拟采用榫槽机构将其固定。对于叶冠而言，拟采用多螺栓夹紧机构将其固定。对于叶身而言，拟采用具有压力感知功能的柔性伸缩杆进行支撑，而伸缩杆设置在旋转机构上，称为辅助支撑旋转机构。辅助支撑旋转机构固定在丝杠导轨机构中的活动滑块上，当需要对叶身的某一部位进行支撑时，可以通过控制丝杠导轨机构中步进电机的运转，从而带动螺杆的转动，活动滑块内设螺纹孔与螺杆是配合关系，因此螺杆的转动将会带动固定在活动滑块上辅助支撑旋转机构的移动，使之移动到叶身的指定部位，对叶身进行辅助支撑。保证薄壁叶片类零件加工时不发生加工振动与扭曲变形，提高薄壁叶片零件加工质量和加工效率。
[0006]本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于薄壁叶片类零件精密加工的柔性夹具，其特征在于：包括丝杠导轨机构，丝杠导轨机构上自左向右依次设置有多
螺栓夹紧机构、辅助支撑旋转机构，榫槽机构位于丝杠导轨机构右端上方，与三角卡盘连接固定，其中辅助支撑旋转机构中设置有若干个柔性伸缩杆。
[0007]所述辅助支撑旋转机构包括大型轴承、薄壁外壳、环形盖和柔性伸缩杆四部分，大型轴承内置于薄壁外壳之中，用螺钉连接，大型轴承外圈另一侧与环形盖用螺钉连接，柔性伸缩杆安装在此轴承内圈上、下两侧。
[0008]所述柔性伸缩杆机构外部由压力传感器、活动盖板、左端板、薄壁箱体、右端板、电机固定件、电机组成，内部由联轴器、深沟球轴承、螺杆、活动滑块和滑杆组成，压力传感器设在活动盖板顶端，用螺栓和螺母将左端板、薄壁箱体、右端板、电机固定件和电机连接，电机与螺杆右端用联轴器连接，螺杆两侧与深沟球轴承配合，两个深沟球轴承分别内置于左端板和右端板之中，活动滑块位于左端板和右端板之间，活动滑块内设螺纹孔，与螺杆配合，滑杆穿过左端板，其左端与活动盖板连接，右端与活动滑块连接。
[0009]所述多螺栓夹紧机构由大型轴承、薄壁外壳、移动体、轮子、螺栓、环形盖、上凸台和下凸台组成，大型轴承内置于薄壁外壳之中，用螺钉连接，薄壁外壳与移动体用螺栓连接，移动体两个“腿”下方分别设有两个轮子，大型轴承外圈另一侧与环形盖用螺钉连接，大型轴承内圈是实心的，其上设有两个凸台，两个凸台之间有间隙，每个凸台上设有两个螺纹孔，可以调节的螺栓与此螺纹孔配合。
[0010]在移动体横梁中间部分设有两个不同直径但同轴心的通孔，深沟球轴承置于大直径通孔中，螺杆右侧与深沟球轴承配合，螺杆右端内设一个螺纹孔，与法兰面螺栓连接，螺杆的左端与摇柄用螺钉连接，摇柄和移动体之间设有支撑体，支撑体内设螺纹孔，与螺杆配合，此支撑体固定丝杠导轨机构中固定端板上。
[0011]采用上述方案将叶片的叶冠部分伸入多螺栓夹紧机构两个凸台中间空隙，通过凸台上可以调节的螺栓对叶冠两侧进行定位夹紧。对于叶片榫头部位的装夹，根据榫头形状用相同尺寸形状的榫槽进行装夹，用螺栓通过榫槽底部螺纹孔对榫头进行顶紧。叶片两端进行定位夹紧后，其叶身部位必须加一个辅助支撑机构，否则，在加工过程中叶片很容易发生弯曲变形。本技术使用了一个具有压力感知功能的柔性伸缩杆，此机构设置有多个，分别将其安装在辅助支撑旋转机构的轴承内圈上、下两侧对叶身进行辅助支撑。增强其动态工艺系统刚度，提高切削系统稳定性，抑制薄壁零件再加工过程中因振动产生的弯曲变形。
[0012]本技术的辅助支撑旋转机构固定在丝杠导轨机构中的活动滑块上，当需要对叶身的某一部位进行支撑时，可以通过控制丝杠导轨机构中步进电机的运转，从而带动螺杆的转动，而活动滑块内设螺纹孔与螺杆是配合关系，因此螺杆的转动将带动固定在活动滑块上辅助支撑旋转机构的移动，使之移动到叶身的指定部位，通过柔性伸缩杆对叶身进行辅助支撑。
[0013]综上所述，本技术带来的有益效果是：采用多螺栓夹紧机构对叶冠进行装夹、采用辅助支撑旋转机构对叶身进行支撑、采用丝杠导轨机构作为辅助支撑旋转机构的基座实现辅助支撑旋转机构沿要求方向移动等，该柔性夹具一方面可以保证薄壁叶片类零件加工时不发生加工振动与扭曲变形，而另一方面便于工件的装夹与拆卸，提高薄壁叶片零件加工质量和加工效率。
附图说明
[0014]图1为本技术装置结构主视图；
[0015]图2为本技术图1的A
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A处结构剖视示意图；
[0016]图3为本技术多螺栓夹紧机构结构示意图；
[0017]图4为本技术图1的B
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B处结构剖视示意图；
[0018]图5为本技术辅助支撑机构结构示意图；
[0019]图6为本技术柔性伸缩杆机构结构示意图；
[0020]图7为本技术图6的C
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C处结构剖视示意图；
[0021]图8为本技术丝杠导轨机构结构俯视图；
[0022]图9为本技术图8的D
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D处结构剖视示意图；
[0023]图10为本技术装置结构示意图。
[002本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于薄壁叶片类零件精密加工的柔性夹具，其特征在于：包括丝杠导轨机构，丝杠导轨机构上自左向右依次设置有多螺栓夹紧机构、辅助支撑旋转机构，榫槽机构位于丝杠导轨机构右端上方，与三角卡盘连接固定，其中辅助支撑旋转机构中设置有若干个柔性伸缩杆。2.根据权利要求1所述的一种用于薄壁叶片类零件精密加工的柔性夹具，其特征在于：所述辅助支撑旋转机构包括大型轴承、薄壁外壳、环形盖和柔性伸缩杆四部分，大型轴承内置于薄壁外壳之中，用螺钉连接，大型轴承外圈另一侧与环形盖用螺钉连接，柔性伸缩杆安装在此轴承内圈上、下两侧。3.根据权利要求1或2所述的一种用于薄壁叶片类零件精密加工的柔性夹具，其特征在于：所述柔性伸缩杆机构外部由压力传感器、活动盖板、左端板、薄壁箱体、右端板、电机固定件、电机组成，内部由联轴器、深沟球轴承、螺杆、活动滑块和滑杆组成，压力传感器设在活动盖板顶端，用螺栓和螺母将左端板、薄壁箱体、右端板、电机固定件和电机连接，电机与螺杆右端用联轴器连接，螺杆两侧与深沟球轴承配合，两个深沟球轴承分别内置于左端板和右端板之...

【专利技术属性】
技术研发人员：李浩明，任磊，马俊金，罗晨旭，庞晓艳，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：新型
国别省市：