[发明专利]一种精锻叶片型面定位装夹的方法及其夹具

说明书

技术领域

本发明创造用于航空发动机精密锻造叶片机械加工用。 

背景技术

目前，国内航空发动机精密锻造叶片机械加工的定位装夹，由于叶片叶身型面和缘板内侧型面无余量、叶身小、叶片薄、型面复杂，不易准确定位，容易造成叶片型面变形或损伤，常采用低熔点合金浇注盒定位方法。该方法将叶片精锻后形成的坐标基准转换成平面基准，再进行机械加工，保证榫头与叶身型面的相对扭转和偏移。由于叶片毛料公差占用部分设计公差，叶片定位基准和浇注盒定位基准之间存在转换，占用叶片部分机械加工公差，使不同锻造批次的叶片在同一套浇注夹具上浇注时存在差异，浇注质量的好坏直接影响着叶片的加工质量。同时，浇注夹具结构复杂，设计、制造难度大。低熔点合金对钛合金叶片存在污染，必须增加除污染工序。造成叶片机械加工工序多，工序间存在基准转换次数多，生产周期长，质量稳定性差。随着新型航空发动机对叶片几何形状和尺寸精度要求的不断提高，所述低熔点合金浇注盒定位方法已经很难满足设计的加工要求。 

图1是某机精锻转子叶片机械加工时采用低熔点合金浇注盒定位夹紧示意图。铣削叶片的缘板、榫头型面时采用低熔点合金浇注盒定位夹紧，切断叶尖时则采用低熔点合金浇注盒及叶片榫头定位夹紧，加工叶尖薄边则需融化低熔点合金，采用叶片榫头和叶型截面定位夹紧。工序间基准转换次数多，且工序长。 

随着自动化加工技术的发展，精锻叶片机械加工精密定位及装夹技术研究已成为航空发动机企业急需开展的研究工作。在现有文献和报导中，有关于模锻叶片、汽轮机叶片机械加工中采用叶片型面中的局部截面叶型定位装夹方法。但由于模锻叶片、汽轮机叶片叶身型面留有加工余量，叶片刚性好，在采用局部截面叶型定位装夹过程中，刚性接触造成叶片型面压伤、变形、受损，在后续加工工序中，均可利用叶片型面预留的余量可以消除。也有关于精锻叶片采用型面定位装夹的报道，但也是仅限于利用指定截面叶型上的点或局部小区域上实施定位装夹，采用该方法，由于精锻叶片叶身小、无余量、叶片薄，不易准确定位，在机械加工过程中，叶片容易发生变形或损伤。未见到采用精锻叶片叶身全型面、叶片进气边、叶根缘板内侧型面和叶根缘板 内侧型面上的V点同时进行定位，以及采用高精度定位胶及涂胶方法制做夹具叶盆型面定位块和叶背型面夹紧块进行机械加工的相关文献和报导。 

发明内容

为克服现有技术中存在的叶片容易发生变形或损伤的不足，本发明提出了一种精锻叶片型面定位装夹的方法及其夹具。 

本发明提出的精锻叶片型面定位装夹方法的具体过程是： 

步骤1，涂胶表面预处理。在夹具的叶盆型面定位块和叶背型面夹紧块上加工出沿理论叶型型面厚度法线方向向外偏移2～2.5mm的型面，将需涂胶的型面表面拉毛。 

步骤2，涂胶。在夹具的叶盆型面定位块和叶背型面夹紧块的型面表面上涂覆高精度定位胶，并常温固化24小时。所述高精度定位胶的涂覆厚度为3.5～4.5mm。待高精度定位胶与叶盆型面定位块和叶背型面夹紧块粘结凝固成一体后,将涂覆在卡爪上的高精度定位胶加工到叶片的理论叶型型面，以铣加工后的高精度定位胶面做为叶片的定位面和夹紧面。铣加工后，夹具的叶盆型面定位块和叶背型面夹紧块的型面胶层最小厚度应在2～2.5mm范围内。 

步骤3，叶片定位。叶片定位装夹时，利用叶片叶盆型面、叶根缘板内侧型面、叶根缘板内侧型面上的V点和叶片进气边定位。具体是，将叶片叶根缘板型面与夹具的叶盆型面定位块上的叶根缘板内侧型面贴合，将叶盆型面与夹具上的叶盆型面定位块上的叶盆型面贴合。叶片进气边安放在夹具的两个定位销上，并使叶片进气边上的两个定位点与夹具上两个定位销的中心线对应。调整夹具上的叶根缘板内侧型面上的V点定位销，使该定位销与V点对正。至此，完成了叶片的定位。 

步骤4，夹紧叶片。通过叶背型面夹紧叶片。沿夹具设定的移动轨迹移动夹具中的叶背型面夹紧块，使定位后的叶片的叶背嵌入所述叶背型面夹紧块中。紧固叶背型面夹紧块，实现对叶片的夹紧。 

所述叶片缘板内侧型面上的V点位于叶根缘板内侧型面上，在叶盆一侧。所述叶片缘板内侧型面上的V点是由叶片设计时确定。所述叶片进气边定位是通过叶片进气边上的两个定位点实施定位。所述叶片进气边上的两个定位点B₁和B₂分别位于叶片展向长度的10％和60％处，与由叶片工艺设计所确定的叶片上两个截面所处的位置重合。所述的叶片展向长度为自叶根至叶尖的长度。