[发明专利]柔性耦合模块式整体叶盘磨粒流抛光夹具

说明书

本发明公开一种柔性耦合模块式整体叶盘磨粒流抛光夹具；包括上分流板、外套筒、下分流板、约束模块、中心轴、定位销；约束模块由与涡轮叶盘的叶片个数相同的子约束模块组成；子约束模块与涡轮叶盘的叶片间具有间隙流道，间隙流道上的子约束模块与涡轮叶盘的叶片表面具有耦合的曲面形状，间隙流道垂直于叶片曲面方向的截面相同、宽度一致；抛光过程中磨料沿上分流板的分流通道流入子约束模块与涡轮叶盘叶片间的间隙流道。双层导流板使磨料进入间隙流道时的状态连续且平稳；磨粒流抛光过程中磨料通过的间隙流道内表面始终与叶片表面保持一样的间距，保证叶片表面质量均匀；约束模块采用组合装夹方式，可以抛光不同型号、尺寸的涡轮叶盘。

技术领域

本发明属于精密加工技术与机械工装技术领域，涉及一种柔性耦合模块式整体叶盘磨粒流抛光夹具；特别适用于多类型航天发动机中涡轮叶盘的叶片曲面抛光。

背景技术

航天发动机中整体叶盘的表面抛光手工打磨，人工抛光不仅劳动强度大、效率低，而且抛光表面易烧伤，型面精度和表面完整性难以保证。

整体叶盘的叶片属于典型的复杂曲面，由于一般工具难以接触到叶片表面，存在很大的抛光难度。

磨粒流加工（Abrasive Flow Machining,AFM），也称挤压珩磨，是一种用载有磨料的流动性粘弹性聚合物，在压力作用下对工件进行表面抛光、倒角和去毛刺等精加工的新型工艺技术。该加工技术特别适用于工件内腔复杂面、内部交叉孔等无法触及区域的毛刺去除和抛光。

磨料在流道内的压力会受流道截面形状的影响，所以磨料的压力不仅与进入流道时的初始压力有关还与间隙流道的形状相关。在航天发动机中整体叶盘的叶片曲面抛光作业中，现有的磨粒流加工抛光整体叶盘的夹具，非模块式装夹约束整体叶盘，磨粒流通过整体叶盘的叶片的间隙流道间距不一致；磨粒流进入间隙流道时的状态不平稳连续；叶片表面质量均匀性差；夹具不通用，不同类型的整体叶盘需采用不同的夹具，夹具制造成本高。

发明内容

本发明公开了一种柔性耦合模块式整体叶盘磨粒流抛光夹具，以解决现有技术中间隙流道间距不一致；磨粒流进入间隙流道时的状态不平稳连续；叶片表面质量均匀性差；夹具不通用，不同类型的整体叶盘需采用不同的夹具，夹具制造成本高等问题。

本发明包括上分流板、外套筒、下分流板、约束模块、中心轴、定位销；上分流板、下分流板上分别具有中心轴安装孔、周向分布的分流通道；涡轮叶盘一般都包含数个叶片，约束模块由与涡轮叶盘的叶片个数相同的子约束模块组成；涡轮叶盘紧固安装在中心轴上；子约束模块安装在外套筒内；中心轴上端与下端分别与上分流板、下分流板的中心轴安装孔紧固连接；涡轮叶盘的上下表面、每个子约束模块的上下表面分别与上分流板、下分流板紧密接触，上分流板与外套筒上端面紧固连接；下分流板与外套筒下端面紧固连接；子约束模块与涡轮叶盘的叶片间具有间隙流道，间隙流道上的子约束模块与涡轮叶盘的叶片表面具有耦合的曲面形状，间隙流道垂直于叶片曲面方向的截面相同、宽度一致；每个子约束模块由定位销限位安装在上分流板与下分流板之间；上分流板、下分流板上的分流通道与涡轮叶盘的叶片个数相同、与叶片的周向排布规律相同、与间隙流道曲线相切；抛光过程中磨料沿上分流板的分流通道流入子约束模块与涡轮叶盘叶片间的间隙流道；在磨料流经间隙流道过程中，磨料在压力作用下产生的剪切力对叶片表面进行材料剔除，实现对涡轮叶盘的叶片表面抛光；最后，磨料从下分流板的分流通道流出；子约束模块组合式的约束模块便于装夹，易于装配；约束模块8曲面与涡轮叶盘的叶片曲面对应耦合，保证了间隙流道截面宽度的一致性，促使磨粒流与叶片表面进行均匀且充分的接触；从而保证了被抛光后叶片质量的均匀性好。

为了对每个叶片都进行高精密均匀抛光，优化的方案，子约束模块与涡轮叶盘的叶片间垂直距离始终保持一个不变的间距值；这个间距值为0.5--2毫米。优化为1毫米。