一种航发风扇出口导向静叶组件夹持固定加工再制造装置

摘要

本发明涉及一种航发风扇出口导向静叶组件夹持固定加工再制造装置，包括装置基座、外端夹持定位机构和内端夹持定位机构；外端夹持定位机构包括由三个外端夹块组成的外端三段式夹块，通过与叶身曲面贴合的三段式夹块包裹夹紧叶片靠近叶身中部的位置；在外端夹持定位机构的底部设置有多个固定用螺孔，与导向静叶组件上发动机安装用的安装固定孔一一对应，并通过连接螺钉，使导向静叶组件固定；内端夹持定位机构包括设置于外端夹持定位机构两侧的两立板，在两个立板的顶部安装有由三个内端夹块组成的内端三段式夹块，通过与叶身曲面贴合的内端三段式夹块包裹夹紧叶片靠近导向静叶组件内端的部位。本发明定位精度高、具有较好的定位稳定性。

说明书

技术领域

本发明属于航空发动机叶片再制造领域，特别涉及一种航发风扇出口导向静叶组件夹持固定加工再制造装置。

背景技术

随着现代航空发动机技术的发展，发动机涵道比和效率不断提高，风扇段作为发动机输出功率的关键单元体，工作环境和受载情况也愈加复杂，其中风扇出口导向静叶起着整流、扩压等作用，它的工作状态及质量寿命将对发动机的安全性和可靠性产生直接影响。风扇出口导向静叶组件与机匣连接的内外端平台受力复杂极易受损产生裂痕，针对组件的局部修复及再制造对发动机维修经济性与运行安全有着重要意义。在组件内端平台再制造过程中将受损平台铣磨去除这一前置工序必不可缺，而这一工序需要稳定精确的加工环境以避免伤害叶片，因此一款精密夹持固定风扇出口导向静叶组件的装置是实现风扇出口导向静叶组件再制造的核心基础。

迄今为止，已有多种叶片修磨、制造夹具装置。侯磊和朱英玉开发的发动机叶片表面修磨夹具，通过两侧的弹簧与伸缩杆实现自适应发动机叶片形状的柔性夹持，但此类弹性挤压夹紧装置无法提供稳定夹持力，难以实现大尺寸减材加工任务，且对叶片的压力集中容易使叶片发生变形。宋猛和王霄等设计的用于叶片汽道加工的柔性夹具，采用环形支架通过内部多个支撑螺栓夹持叶片，可以实现在绕铣较长叶片时提供支撑。但风扇出口导向静叶组件由两个叶片构成，两个叶片间有气流通道，类似的夹持方式适用于单个叶片，无法夹持风扇出口导向静叶组件。

综上，现有的叶片修磨夹具装置仍缺少夹持风扇出口导向静叶组件的能力，从而导致无法为风扇出口导向静叶组件内端平台铣磨去除工序提供稳定的加工环境，风扇出口导向静叶组件再制造缺乏重要的前置工序。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种定位精度高、稳定性好的航发风扇出口导向静叶组件夹持固定加工再制造装置。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现。

一种航发风扇出口导向静叶组件夹持固定加工再制造装置，其特征在于：包括装置基座和安装在装置基座上的外端夹持定位机构和内端夹持定位机构；所述外端夹持定位机构包括由三个外端夹块组成的外端三段式夹块，所述外端夹持定位机构通过与叶身曲面贴合的三段式夹块包裹夹紧叶片靠近叶身中部的位置；在外端夹持定位机构的底部设置有多个固定用螺孔，多个固定用螺孔与导向静叶组件上发动机安装用的安装固定孔一一对应，并通过连接螺钉，使导向静叶组件固定；所述内端夹持定位机构包括设置于外端夹持定位机构两侧的两立板，在两个立板的顶部安装有由三个内端夹块组成的内端三段式夹块，所述内端夹持定位机构通过与叶身曲面贴合的内端三段式夹块包裹夹紧叶片靠近导向静叶组件内端的部位。

进一步的：所述的外端夹持定位机构包括加工定位销、叶身中部固定模块和转移底板；所述加工定位销呈圆柱形，用于加工导向静叶组件内端平台时刀具的定位；叶身中部固定模块由回形支撑定位架与外端三段式夹块构成，外端三段式夹块采用peek塑料按照贴合叶身曲面的形状加工而成，分别填充在两组叶片的侧面与中间间隙处，三个外端夹块后侧设置有固定螺孔；在回形支撑定位架上端部设有用于支撑外端夹块的凹槽，凹槽上方设置有螺钉孔，通过螺钉将三个外端夹块定位固定；所述转移底板固定安装于装置基座的上端，转移底板呈 L形，短边一侧与回形支撑定位架的底部固定连接，长边一侧设有用于固定加工定位销的凹槽，所述加工定位销的下端部插装固定于凹槽内；转移板的中间位置有三个呈倾斜凸起的凸台，三个凸台上表面形状与导向静叶组件外环叶轮外侧轮廓相匹配；所述多个固定用螺孔设置于转移板的中间位置，多个固定用螺孔的设置角度分别与导向静叶组件上的多个安装固定孔的方向一一匹配。

进一步的：所述的内端夹持定位机构包括左侧可动立板、两个立板移动旋转限位支撑架、两个立板限位旋钮、右侧固定立板、左右组两顶丝模块与内端三段式夹块；所述左侧可动立板与右侧固定立板底部均与装置基座上端相连，两侧立板的顶部用于支撑顶丝模块与内端三段式夹块；左侧可动立板前后两侧各设置有一个立板限位旋钮，立板限位旋钮由大小直径的两段圆柱构成，小直径圆柱段的端部设有外螺纹，与设置在左侧可动立板前后两侧靠近下端部位的螺纹孔形成螺纹连接；两立板移动旋转限位支撑架分别固定于装置基座的前后两侧，在立板移动旋转限位支撑架上设置有连通的内外滑槽，内滑槽由上下两部分连接构成，上部分为与立板限位旋钮的大直径圆柱段外径尺寸匹配的圆形槽，下部分为与立板限位旋钮的小直径圆柱段外径尺寸匹配的长圆形滑槽；外滑槽为与立板限位旋钮的大直径圆柱段外径尺寸匹配的长圆形滑槽；两立板限位旋钮分别穿装在对应侧的内外滑道内，在两立板限位旋钮位于内外滑道的上部位置，所述左侧移动立板处于抬起并向外水平放倒位，在两立板限位旋钮位于内外滑道的下部位置，所述左侧移动立板处于与装置基座的垂直连接位，并通过螺钉与装置基座固定连接；左右两组两顶丝模块结构相同，各包含一个U型支撑架、盖板、定扭矩旋钮丝杠和推拉连接套筒；其中，U型支撑架固定在对应侧的立板外侧，U型支撑架的横边上设置有中心螺纹孔，与定扭矩旋钮丝杠连接，定扭矩旋钮丝杠外侧旋钮刻有刻度盘，定扭矩旋钮丝杠的内端与推拉连接套筒连接，左顶丝模块的推拉连接套筒另一端和右顶丝模块的推拉连接套筒另一端分别与内端三段式夹块的左侧夹块和右侧夹块连接，左顶丝模块的盖板和右顶丝模块的盖板分别固定在左侧可动立板的顶部和右侧固定立板的顶部，将左侧夹块和右侧夹块分别限位在对应侧立板顶部的凹槽内滑动；内端三段式夹块采用peek塑料按照贴合叶身曲面的形状加工而成，分别填充在两组叶片的侧面与中间间隙处，其中，中部夹块通过两侧绕过叶片的两支撑臂与右侧夹块相连。

更进一步的：装置基座上端设置用于定位左侧可动立板的左固定凹槽和用于定位右侧固定立板的右固定凹槽，左侧可动立板的下端部和右侧固定立板的下端部分别插装于左固定凹槽内和左固定凹槽内，在装置基座的前后两侧对正设置有前固定凹槽和后固定凹槽，两个立板移动旋转限位支撑架分别嵌装固定于前固定凹槽和后固定凹槽内。

本发明具有的优点和积极效果：

1、本发明通过风扇出口导向静叶组件在机匣安装时所用的组件外端平台安装固定孔进行定位固定，保证了整个夹持和加工过程中的定位精度。本装置可作为多平台多工序通用夹持系统，在本平台将叶片定位固定完成加工后，可将该装置与静叶组件一同转移，保证转移过程中静叶组件稳定且节省整体工序重复拆装叶片的时间。

2、本发明通过两组三段式peek塑料夹块定位夹紧叶片，夹块形状贴合叶身曲面，加大了与叶片的接触面积。外端三段式夹块配合导向静叶组件外端平台上的安装固定孔精准定位固定叶片，内端三段式夹块夹紧力可调，可以提供足以保证叶片稳定又不会使对叶片造成损害的合适压力，同时上下两组定位夹块也保证较长的叶片不会发生弯曲变形。

附图说明

图1为本发明提供的航发风扇出口导向静叶组件夹持固定加工再制造装置夹持叶片时的总体结构立体图；

图2为本发明提供的航发风扇出口导向静叶组件夹持固定加工再制造装置无叶片夹持时的总体结构立体图；

图3是本发明左侧可动立板、立板移动旋转限位支撑架和立板限位旋钮三者配合的局部示意图。

具体实施方式

以下结合附图并通过实施例对本发明的结构作进一步说明。需要说明的是本实施例是叙述性的，而不是限定性的。

一种航发风扇出口导向静叶组件夹持固定加工再制造装置，请参见图1-3，其发明点为：包括装置基座和安装在装置基座上的外端夹持定位机构和内端夹持定位机构。其中外端夹持定位机构安置在装置基座1上，其通过风扇出口导向静叶组件2在发动机安装时所用的安装固定孔定位固定叶片，通过与叶身曲面贴合的外端三段式夹块包裹夹紧叶片。内端夹持定位机构通过两侧立板安置在装置基座上，同样通过与叶身曲面贴合的三段式夹块包裹叶片，两侧定扭矩旋钮丝杠沿垂直叶片弦向夹紧导向静叶组件，进而为导向静叶组件内端平台的铣磨提供稳定的加工平面。

所述的外端夹持定位机构包括加工定位销4、叶身中部固定模块和转移底板3；其中，所述的加工定位销呈圆柱形，用于加工组件内端平台时刀具的定位；叶身中部固定模块由回形支撑定位架7与外端三段式夹块(包括外端左夹块8、外端中部夹块9和外端右夹块10)构成，外端三段式夹块采用peek塑料按照贴合叶身曲面的形状加工而成，分别填充在两组叶片的侧面与中间间隙处。外端夹块后侧有固定孔，回形支撑定位架上端部设有用于支撑外端夹块的凹槽，凹槽上方的螺栓孔通过螺钉将外端夹块定位固定。转移底板呈L形，短边一侧用于固定回形支撑定位架，长边一侧除设有用于固定加工定位销的凹槽外，还设置有用于通过螺钉固定转移底板的固定孔。转移板的中间位置有三个倾斜凸起的凸台，其上表面形状与风扇出口导向静叶组件外环叶轮外侧轮廓相匹配，在转移板的中间位置还加工有多个固定用螺孔，多个固定用螺孔与导向静叶组件上发动机安装用的安装固定孔一一对应，且多个固定用螺孔的设置角度分别与导向静叶组件上的多个安装固定孔的方向一一匹配，通过在对应孔内安装连接螺钉，使导向静叶组件固定。

所述的内端夹持定位机构包括左侧可动立板5、两个立板移动旋转限位支撑架20、两立板限位旋钮21、右侧固定立板6、左右两组顶丝模块与内端三段式夹块。其中，所述左侧可动立板与右侧固定立板底部皆与装置基座相连，顶部皆用于支撑顶丝模块与三段式夹块。左侧可动立板左右两侧各有一个限位旋钮，立板限位旋钮由大小直径的两段圆柱构成，小直径圆柱段的端部设有外螺纹，与设置在左侧可动立板前后两侧靠近下端部位的螺纹孔形成螺纹连接。两立板移动旋转限位支撑架分别固定于装置基座的前后两侧。在立板移动旋转限位支撑架上设置有连通的内外滑槽22，内滑槽由上下两部分连接构成，上部分为与立板限位旋钮的大直径圆柱段外径尺寸匹配的圆形槽，下部分为与立板限位旋钮的小直径圆柱段外径尺寸匹配的长圆形滑槽。外滑槽为与立板限位旋钮的大直径圆柱段外径尺寸匹配的长圆形滑槽。两立板限位旋钮分别穿装在对应侧的内外滑道内，在两立板限位旋钮位于内外滑道的上部位置，所述左侧移动立板处于抬起并向外水平放倒位，在两立板限位旋钮位于内外滑道的下部位置，所述左侧移动立板处于与装置基座的垂直连接位，并通过螺钉与装置基座固定连接。左右两组两顶丝模块结构相同，各包含一个U型支撑架12、盖板14、定扭矩旋钮丝杠11和推拉连接套筒13。其中，U型支撑架固定在对应侧的立板外侧，U型支撑架的横边上设置有中心螺纹孔，与定扭矩旋钮丝杠连接，定扭矩旋钮丝杠外侧旋钮刻有刻度盘，将指针对准相应刻度，当扭矩达到相应数值时，旋钮内部将发出“咔哒”声响加以提醒。定扭矩旋钮丝杠的内端与推拉连接套筒连接，左顶丝模块的推拉连接套筒另一端和右顶丝模块的推拉连接套筒另一端分别与内端三段式夹块的左侧夹块15和右侧夹块17连接，左顶丝模块的盖板和右顶丝模块的盖板分别固定在左侧可动立板的顶部和右侧固定立板的顶部，将左侧夹块和右侧夹块分别限位在对应侧立板顶部的凹槽内滑动。内端三段式夹块采用peek塑料按照贴合叶身曲面的形状加工而成，分别填充在两组叶片的侧面与中间间隙处，其中，中部夹块16通过两侧绕过叶片的两支撑臂(分别为前支撑臂18和后支撑臂19)与右侧夹块相连。

所述的装置基座用于承载固定外端夹持定位机构和内端夹持定位机构，装置基座上端设置用于定位左侧可动立板的左固定凹槽和用于定位右侧固定立板的右固定凹槽，左侧可动立板的下端部和右侧固定立板的下端部分别插装于左固定凹槽内和左固定凹槽内，在装置基座的前后两侧对正设置有前固定凹槽和后固定凹槽，两个立板移动旋转限位支撑架分别嵌装固定于前固定凹槽和后固定凹槽内。此外，还设置有用于固定外端夹持定位机构的转移底板的若干螺定孔。

本发明提供的航发风扇出口导向静叶组件夹持固定加工再制造装置的工作原理如下：

Ⅰ.加工机构定位阶段：此时为无工件夹持状态，且左侧可动立板处于平放姿态。将装置基座装夹于机床工作面，通过机床机头上的百分表对加工定位销进行打表调试，建立加工坐标系并规划预加工刀路。

Ⅱ.风扇出口导向静叶组件外端夹持定位阶段：将风扇出口导向静叶组件的安装固定孔对准转移底板上的固定用螺孔孔位，通过连接螺栓定位风扇出口导向静叶组件方向并将其固定，随后将叶身中部固定模块的三个外端夹块依次放入风扇出口导向静叶组件的对应位置并通过回形定位支撑架的孔位固定。

Ⅲ.风扇出口导向静叶组件内端夹持定位阶段：将左侧可动立板竖起，向外拧动两侧的限位旋钮至其小直径圆柱段对准立板移动旋转限位支撑架上内滑槽的下部长圆形滑槽，左侧可动立板向下卡入装置基座的左固定凹槽内并用螺钉固定。旋动内端夹持定位机构的两侧定扭矩旋钮丝杠，使内端左侧夹块和右侧夹块对准叶片相应位置但不旋紧，将叶片缝隙处内端中部夹块也对准叶片的相应位置，并通过前后两个支撑臂与内端右侧夹块相连，参照规定调节定扭矩旋钮丝杠的扭矩刻度，缓慢转动两端旋钮至旋钮发出“咔哒”声响即代表达到预设扭矩值，此时内端三段式夹块已夹紧风扇出口导向静叶组件，风扇出口导向静叶组件夹持完毕，加工机构可以开始对组件内端平台进行加工。

Ⅳ.风扇出口导向静叶组件随外端夹持定位机构移出过程：同时松动两端的定扭矩旋钮丝杠，将内端三段式夹块的前后两个支撑臂拆下，同时移除叶片缝隙处内端中部夹块，随后将定扭矩旋钮丝杠旋转至最外侧。松开连接左侧可动立板和装置基座的螺钉，将左侧可动立板向上抬起，向内拧动两侧的限位旋钮至其大直径圆柱段对准立板移动旋转限位支架上内滑槽的上部圆形槽，后将左侧可动立板平放。通过对应的固定孔与下一工序平台的固定立板连接，将风扇出口导向静叶组件随外端夹持定位机构一同移除至下一工序平台。

尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神范围内，各种替换、变化和修改都是可以的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。