[发明专利]控制薄壁叶片加工变形的柔性夹具及叶片装夹方法

说明书

本发明提供一种控制薄壁叶片加工变形的柔性夹具，包括：磁力工作台，以及能够与磁力工作台相吸的夹具本体；所述磁力工作台具有一吸力平面；所述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；所述定位台的一个端面作为夹具定位面，用于与磁力工作台的吸力平面相吸；所述定位台的另一个端面通过旋转关节连接夹具台的一个端面；夹具台的另一个端面上设有叶片夹持机构，用于夹持毛坯叶片的叶冠。本发明能够实现毛坯叶片的叶冠部分可靠、无预应力装夹，保证叶片零件除了轴向的拉压力或压力之外，不受其它方向的装夹预应力，抑制加工变形和振动；装夹稳定可靠，具备快速松弛和重装夹能力。

技术领域

本发明涉及一种叶片加工用的夹具，尤其是一种控制薄壁叶片加工变形的柔性夹具。

背景技术

叶片类零件在航空发动机领域广泛应用，一般具有结构复杂、刚性差、材料难加工、精度要求高、材料去除率大等特点。多轴加工因其加工精度高、批产能力强的优点，是实现该类零件制造最主要的加工方式。然而，由于叶片自身的特点，在加工中仍然会遇到较大困难，如大长厚比小型薄壁叶片。这类叶片尺寸小，但是长厚比大，毛坯采用精锻成型，余量较小。加工中首先通过叶片毛坯型面定位进行叶根部分加工，形成叶根部分的定位面，并采用专用夹具夹紧，如果长厚比不大，则加工过程中叶冠部分一般为悬空方式，但是对于长厚比大的叶片，型面的数控铣削工序在叶冠部分极易发生加工变形和振动，导致加工精度差和表面振纹明显。另一方面，由于叶片厚度很薄，无法采用传统的顶针固定方式制作顶尖孔，目前一般采用软材料实现面接触压紧方式，但是叶冠部分无固定定位面，压紧方式可靠性差，叶冠与软材料之间常常发生滑动从而导致零件报废，合格率低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种控制薄壁叶片加工变形的柔性夹具及叶片装夹方法，能够实现毛坯叶片的叶冠部分可靠、无预应力装夹，保证叶片零件除了轴向的拉压力或压力之外，不受其它方向的装夹预应力，抑制加工变形和振动的同时，最大限度减小材料去除过程引起的应力变形。本发明采用的技术方案是：

本发明实施例提出一种控制薄壁叶片加工变形的柔性夹具，包括：磁力工作台，以及能够与磁力工作台相吸的夹具本体；

所述磁力工作台具有一吸力平面；

所述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；

所述定位台的一个端面作为夹具定位面，用于与磁力工作台的吸力平面相吸；所述定位台的另一个端面通过旋转关节连接夹具台的一个端面；夹具台的另一个端面上设有叶片夹持机构，用于夹持毛坯叶片的叶冠。

进一步地，叶片夹持机构包括两排螺栓座，两排螺栓座中间设有空隙，供毛坯叶片的叶冠进入；各排螺栓座上分别设有数个可调螺栓；可调螺栓的调节端在螺栓座外侧，可调螺栓的顶端朝向螺栓座内侧。

进一步地，各排螺栓座为单个一体螺栓座，或者是多个螺栓座成排设置。

进一步地，旋转关节具有两个正交旋转自由度。

进一步地，定位台的材料为能够被磁体所吸引的材料。

进一步地，磁力工作台提供的吸力必须足够抵抗夹具本体自身的重力以及毛坯叶片铣削过程的最大切削力。

本发明实施例还提出一种叶片装夹方法，适用于上述的控制薄壁叶片加工变形的柔性夹具，包括：

在毛坯叶片的叶根部分加工完定位面，并采用专用夹具夹紧后；

将毛坯叶片的叶冠部分伸入叶片夹持机构的两排螺栓座中间空隙；通过螺栓座上的可调螺栓在叶冠部分的两侧对其进行夹紧；

毛坯叶片的叶冠部分夹紧后，夹具本体需要固定至磁力工作台上；调节定位台，使得定位台的夹具定位面与磁力工作台的吸力平面平行或大致平行，定位台的夹具定位面与磁力工作台的吸力平面吸紧。