[其他]叶片型面的力学自动定位方法及装置

说明书

本发明属于机械加工领域，涉及对叶片型面定位及保持定位状态的方法和装置。

叶片机的叶片型面通常被设计成复杂的空间曲面，在目前生产中大都采用精锻、精轧或精铸等工艺方法获得这些复杂型面的毛坯，再以型面为定位基准加工叶片榫头或安装板。由于叶片榫头或安装板与型面之间的相对位置精度要求很严，所以型面定位是否准确，就成为保证精度的重要环节。传统的定位方法是用六个刚性定位点或相当于六个定位点的型面定位块来消除叶片的六个自由度，再用机械压紧的方法使定位状态保持下来。这种六点定位法的缺点是，第一，定位精度低，叶片型面的厚度误差和型面的相对扭转误差不可能在各定位点均摊，为减少报废，势必要求提高毛坯精度，这就使毛坯的成本增加。第二，这种方法由人工装夹，定位精度受到人为因素的影响。同时，人工夹紧，夹紧力不易控制，往往把叶片压变形或压伤。在加工时由于支承叶片的点少，抗不了切削力而变形。为了克服这三个困难通常采用叶片先用刚性的六点定位，再用低熔点合金或其他介质包容叶片，把叶片的基准转移到包容块上，最后以块来定位夹紧加工榫头或安装板。这种方法对涡轮导向器叶片或涡轮工作叶片，特别是空芯叶片用低熔点合金包容，容易受到低熔点合金的污染影响高温强度和使用寿命。第三，定位时操作者不能准确地判断定位状态是否合理，叶片是否合格。

本发明的目的是提供一种新的叶片型面定位方法和使用这种方法的专用装置，这种方法能克服传统六点定位法的缺点，使定位精度不受叶片型面厚度误差的影响，并且使叶片型面的相对扭转误差在各调整点上均摊，从而可以降低对叶片毛坯或上道工序的精度要求。本发明能克服传统的定位后机械压紧的缺点，将定位与夹紧统一起来，既是定位件又是夹紧件，避免压紧时破坏定位状态。根据加工的需要，可以在叶片的不同部位设置足够多的辅助支承点以防止加工时变形或破坏定位。本发明的专用装置迅速地自动将叶片型面调整到最佳位置并保持住，还能直接显示出定位状态，判别叶片是否合格。大大提高定位速度和定位精度。

本发明的技术解决方案是：

（1）用刚性定位点或定位型面对叶片进行初定位，消除叶片的一部分自由度，根据实际定位中调整叶片的需要，一般在初定位时消除叶片的三个自由度，按照图一规定的座标系，应消除叶片沿x轴移动的自由度σ_x、沿Z轴移动的自由度σ_z和绕Y轴移动的自由度ω_y。

（2）在叶身上选定足够多的成组的调整点，每组调整点都包括叶盆上的一点和与其对应的叶背上的一点，这两点都位于一个垂直于Z轴的调整截面内，调整点的组数不能少于六减去被刚性定位点已经消除的自由度的个数。

（3）通过与叶片上的调整点直接接触的或经杠杆转换方向后与调整点接触的传递轴向各个调整点施加一个与该调整点的位移量成线性变化的，刚度相同的、经过标准件调整的力，所有作用在叶片上的力构成一个空间力系，该力系对于标准件处在平衡状态，当被定位的叶片装入定位装置，在定位过程中，在上述空间力系的作用下，被调整的叶片在初定位后剩下的自由度范围内变化位置，直至达到空间力系的最后平衡。

（4）叶片被定位后通过锁紧装置把与被调整叶片调整点直接接触或借助杠杆接触的所有的传递轴径向锁紧，将被调整后的叶片的位置保持下来。

本发明的定位方法定位精度高，它不受叶片型面厚度误差的影响，而且能使型面相对扭转误差在各组调整点上均摊，这时叶片处在最有利于保证加工精度的位置上。使用本发明的方法可以降低对叶片毛坯或对上道工序的精度要求。一些用传统的六点定位法认为报废的叶片采用本发明的定位方法仍可以加工出合格的叶片。从而，降低了叶片的制造成本。按本发明的定位方法设计的专用装置操作简便，能迅速准确地将具有复杂型面的叶片定位，并直接显示定位状态是否合格，缩短定位时间，提高了劳动生产率。

下面以初定位后消除σ_x、σ_z、ω_y三个自由度为例结合附图对本发明的方法和装置作详细说明。

图1是规定叶片座标系示意图。

图2是选定4组调整点时定位方法示意图。

图3是选定3组调整点时定位方法示意图。

图4是依据本发明方法的一种定位装置图。

图5是图4的K向局部视图。

图6是依据本发明方法的另一种定位装置图。

图7是图6A-A剖面图。

图8是图6B-B剖面局部视图。

图9是装置P结构示意图。