[发明专利]一种用于航空发动机叶片加工和检测的夹具

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于航空发动机叶片加工和在线检测时使用的夹具，属于航空发动机叶 片加工技术领域。

背景技术

航空发动机叶片是发动机的核心部件之一，发动机的性能在很大程度上取决于叶片型面 的设计和制造水平。叶片在发动机中的功能使命及其工作特点，决定了叶片是发动机中形状 复杂(三维空间曲面)、尺寸跨度大、受力状况恶劣、承载最大的零件。为满足发动机高性能、 工作安全性、可靠性以及长寿命的要求，叶片必须具有精确的尺寸、准确的形状和严格的表 面完整性。但在目前的数控加工工艺方法和加工装备下加工出的叶片存在很大的应力变形， 对于较薄的叶片产生变形时，可能造成叶片报废。

叶片加工出现上面所述加工变形的关键原因在于加工过程中所使用叶片夹具的影响，如 果夹具的装夹和定位不合理，对于叶片的加工精度和加工质量都会有很大影响。

对于叶片类型的薄壁工件的加工，可以抽象成细长轴类零件的加工，目前情况下，其加 工时常用的夹具结构为用卡盘夹紧零件的一端，另一端则是采用机床尾座顶尖顶紧的方式来 装夹工件，根据材料力学的相关知识可知，当细长轴类零件两端受到夹紧力时，工件会出现 失稳，导致工件产生较大的挠度，过大的变形引起叶片内部存在较大的残余应力，导致加工 零件出现废品。

目前使用的航空发动机叶片夹具，在加工的同时也不能够进行在线检测叶片的加工精度 和表面质量，如果在加工过程中出现尺寸精度、形状精度和位置精度等不合格情况，机床会 继续完成整个叶片的加工，到完全加工完或应用时才发现是不合格品或者是废品的话，就会 降低生产效率，提高生产成本，甚至造成灾难性事故。如果能够实现叶片加工的在线检测， 只要发现存在加工不合格的状况，随时进行修整直至合格。

发明内容

本发明针对现有航空发动机叶片加工技术存在的不足，提供一种用于航空发动机叶片加 工和检测的夹具，该夹具在具备传统叶片夹具的装夹功能的同时，能够减小叶片装夹时其内 部所产生的装夹应力，由此能够减小夹紧变形，提高叶片加工精度，而且在加工叶片的同时， 该夹具能够实现叶片的非接触式在线检测，提高产品的合格率和生产效率。

本发明的用于航空发动机叶片加工和检测的夹具采用以下技术解决方案：

该夹具，包括安装底座、夹紧框架、转动框架和夹紧装置，安装底座上设置有导柱，夹 紧框架通过导柱安装在安装底座上，夹紧框架能够沿导柱移动，夹紧框架是一个框架结构， 其中间设有一个空洞，夹紧框架的两侧各设有一套夹紧装置，两套夹紧装置均固定连接在安 装底座上，夹紧框架上在两套夹紧装置之间设有两个转动框架，两个转动框架各自通过销轴 安装在夹紧框架上，转动框架能够绕销轴摆动，转动框架上设有弹簧柱塞，安装底座上安装 有两个定位元件，两个定位元件处于夹紧框架中间的空洞中，其中一个定位元件上设有弹簧 柱塞。

夹紧装置包括夹紧把手、夹紧基座、锁紧螺母、中心销、连接销和T形夹紧片，中心销 穿过夹紧基座中的中心孔，并且其下部设有螺纹内孔，夹紧基座的下部设有连接螺纹，锁紧 螺母通过连接螺纹安装在夹紧基座上，夹紧把手与中心销通过销钉连接，夹紧把手的两侧分 别通过销钉连接有一个T形夹紧片，T形夹紧片与夹紧基座也通过销钉连接，夹紧把手两侧 的T形夹紧片对称且用连接销连接。

上述夹具通过安装底座固定连接在机床上，叶片毛坯放置在安装底座下部并通过定位元 件定位，两个转动框架转动至竖直位置，分别挂在叶片毛坯上部的工艺凸台上，将夹紧装置 置于夹紧状态，夹紧力带动夹紧框架沿导柱向下运动，同时两个转动框架下移对叶片毛坯施 加对称的竖直方向的夹紧力。装夹后，将机床的回转工作台转至适当位置，使叶片一侧的型 面对准加工刀具，进行第一侧叶片型面的加工，在距离另一侧叶片型面适当的位置放置非接 触式在线检测装置，对叶片型面的加工精度和质量进行检测，当检测到叶片的两个型面存在 加工质量不合格情况时，机床工作台直接回转至要求位置进行叶片的修整，实现航空发动机 叶片加工和在线检测的同时进行。