一种加工双联整铸导向叶片遮挡部位气膜孔的定位夹具及气膜孔的加工方法

摘要

本发明公开一种加工双联整铸导向叶片遮挡部位气膜孔的定位夹具，根据零件加工特点，设计出一套以叶片叶身六点为基准，加工进气侧、排气侧遮挡气膜孔，可加工两片叶片中间遮挡区域的无基准转换的定位夹具，包括左叶片进气侧夹具、右叶片进气侧夹具、左叶片排气侧夹具、右叶片排气侧夹具和快速避让电机夹持器，需要两组夹具及电极夹持器配合进行不同孔位的加工；左叶片进气侧夹具与右叶片进气侧夹具结构相同；左叶片排气侧夹具和右叶片排气侧夹具结构相同。本发明最终采用干涉区域外对刀和轨迹路径避让进刀方式，配合多轴矢量加工的方法，成功完成某机整体双联导向叶片干涉部位气膜孔加工。

说明书

技术领域

本发明涉及航空发动机涡轮导向叶片加工技术领域，特别涉及一种加工双联整铸导向叶片遮挡部位气膜孔的定位夹具及气膜孔的加工方法。

背景技术

涡轮导向叶片是航空发动机的关键气动部件，近年来为了提高发动机整体性能，降低气流损失、提高结构强度，涡轮导向叶片家族中增加了双联整体铸造结构，这种叶片不但铸造工艺复杂，而且零件相关加工技术难度极高，其中两个相邻叶片的流道间遮挡部位的气膜孔，因加工区间狭小、干涉点多，采用传统电火花打孔机无法进行加工(见图1)。

发明内容

为解决上述技术问题，提出了一种加工双联整铸导向叶片遮挡部位气膜孔的定位夹具及气膜孔的加工方法具体技术方案如下：

一种加工双联整铸导向叶片遮挡部位气膜孔的定位夹具，根据零件加工特点，设计出一套以叶片叶身六点为基准，加工进气侧、排气侧遮挡气膜孔，可加工两片叶片中间遮挡区域的无基准转换的定位夹具，包括左叶片进气侧夹具、右叶片进气侧夹具、左叶片排气侧夹具、右叶片排气侧夹具和快速避让电机夹持器，需要两组夹具及电极夹持器配合进行不同孔位的加工；

所述左叶片进气侧夹具与右叶片进气侧夹具结构相同；

所述左叶片排气侧夹具和右叶片排气侧夹具结构相同。

所述的一种加工双联整铸导向叶片遮挡部位气膜孔的定位夹具，其优选方案为所述左叶片进气侧夹具包括支撑架、底板、旋转定位块、旋转支撑块、进气边定位块、支撑块b、压板a、上缘板定位销a支撑块、定位销a、支撑块a、挡销、活动进气边定位块、挡块、滚花螺钉a、滚花螺钉b、定位工艺球、轻型支撑a、内六角圆柱头螺钉和圆柱销A型；

所述支撑架为通用L型，在加工上缘板侧气膜孔时使用；

将底板通过螺钉固定在支撑架上；旋转支撑块通过内六角圆柱头螺钉和圆柱销A型定位在底板上，旋转定位块通过圆柱销A型实现旋转，通过挡销实现定位，在压紧状态下实现叶片角向定位，定位完成后通过滚花螺钉b实现可拆卸功能；

所述进气边定位块通过内六角圆柱头螺钉和圆柱销A型定位在底板上，活动进气边定位块通过挡块及螺钉固定在进气边定位块5上，实现叶片轴向定位功能；

所述上缘板定位销a支撑块通过内六角圆柱头螺钉和圆柱销A型定位在底板上，定位销a固定在上缘板定位销a支撑块上，实现叶片径向定位功能；

所述轻型支撑a固定在底板上对叶片起辅助支撑功能，支撑块a、支撑块b通过内六角圆柱头螺钉固定在底板上，压板a通过滚花螺钉a对叶片实现压紧；

所述定位工艺球固定在底板上，在夹具找正中心时使用。

所述的一种加工双联整铸导向叶片遮挡部位气膜孔的定位夹具，其优选方案为左叶片排气侧夹具包括底盘、工艺球、薄螺母、调节支撑、压板b、星型螺栓a、轻型支撑b、支座、星型螺栓b、翻转定位座、螺钉a、销子a、定位样板A、定位样板B、压紧支座、螺钉b、截面定位块、定位销b、定位销支座、销子b；

所述左叶片排气侧夹具上用的支撑架与左叶片进气侧夹具上的支撑架相同；

所述底盘通过螺钉固定在与支撑架上；在加工下缘板侧气膜孔时使用；

所述工艺球销固定在底盘上，在夹具找正中心时使用；

所述支座通过螺钉b和销子a固定在底盘上，翻转定位座安装在支座上，通过销子实现旋转功能，星形螺栓b实现固定功能；

所述定位样板A、定位样板B通过螺钉a和销子a固定在翻转定位座上，对叶片轴向进行定位功能；

所述截面定位块通过螺钉b和销子a固定在底盘上，实现叶片角向定位功能；

所述定位销支座通过螺钉b和销子b固定在底盘上，定位销b固定在定位销支座上，实现叶片径向定位功能；

所述压紧支座通过螺钉b固定在底盘上，轻型支撑固定在底盘和压紧支座上，用作零件辅助定位，通过星形螺栓a、调节支撑、薄螺母、压板组成叶片压紧机构，实现叶片压紧功能。

所述的一种加工双联整铸导向叶片遮挡部位气膜孔的定位夹具，其优选方案为夹具六点定位设置：加工左叶片排气侧遮挡气膜孔夹具将定位点D1、定位点F1、定位点D2、定位点F2设计为固定点的活动进气边定位块，定位点J1设计为可拆卸结构的旋转定位块，定位点B1设计为固定定位点的定位销a；加工进气侧遮挡气膜孔夹具定位点D1、定位点F1、定位点D2、定位点F2设计为可拆卸结构的定位样板A、定位样板B，定位点J1、定位点B1设计为固定定位点截面定位块和定位销b。

所述的一种加工双联整铸导向叶片遮挡部位气膜孔的定位夹具，其优选方案为所述快速避让电机夹持器上端设有穿丝孔，且穿丝孔由小孔机按照设计角度进行气膜孔加工。

一种加工双联整铸导向叶片遮挡部位气膜孔的加工方法，

步骤1：将左叶片进气侧夹具、右叶片进气侧夹具、左叶片排气侧夹具、右叶片排气侧夹具依次安装到设备上，通过右侧找正面找正夹具后，通过紧固螺钉固定；在加工上下缘板时将L形支撑架固定在设备上，然后将夹具体固定在支撑架上，让后找正夹具；初次装夹六点完全接触，可拆卸结构点二次接触仍然保证接触而不使工件压伤是夹具装夹的关键，调整定位块位置，找到平衡点，通过压紧块压紧叶片；

步骤2：使用小孔机在快速避让电极夹持器上打孔，后将电极丝安装到电极夹持器上，使用线切割设备找平电极面；

步骤3：将快速避让电极夹持器安装到设备上，干涉区域气膜孔每排气膜孔均存在上下两个相对方向气膜孔角度，每排气膜孔需设计两个电极夹持器，每个电极夹持器上设计的穿丝孔角度需与气膜孔角度一致；

加工过程中，将加工电极安装在电极夹持器上，安装完成后整排电极的长度不一致，需根据叶型设计电极丝角度，使用线切割对电极进行切断，保证电极的理论入口角度；

排电极试加工过程中根据整排电极的放电情况，再次对电极进行修整，保证在加工时所有电极与零件同时接触，避免电极放电不均，影响气膜孔加工质量；

步骤4：安装叶片，移除可拆卸结构，将零件放入夹具里，固定可拆除定位结构，将零件固定后，检测六点接触部位，再次拆卸和固定可拆卸定位机构，检测六点接触部位；

步骤5：启动加工程序进行试加工，根据试加工情况调整排电极长度；

步骤6：电极调整后进行正式加工，调整加工参数及走刀轨迹保证气膜孔加工质量；

步骤7：加工完成同一排气膜孔一侧后，更换另一角度电极，通过找正、试加工后进行正式加工，完成一排气膜孔加工；

步骤8：左侧叶片干涉区域气膜孔按照步骤2-7进行加工，完成所有干涉区域气膜孔后拆下零件；

步骤9：固定零件后更换电极夹持器可以保证气膜孔位置一致性、提高加工质量；

步骤10：加工后的气膜孔孔径尺寸和位置度检测合格后，卸下工装。

本发明的有益效果：

1)本发明通过设计不同加工夹具，解决了整体铸造干涉区域外对刀和轨迹路径避让进刀方式；

2)本发明通过使用快速避让电极夹持器，解决不同排、不同部位气膜孔电极片频繁换装重复定位精度不高，影响整体加工效率的难题；

3)通过优化合理加工方案、采用干涉区域外对刀和轨迹路径避让进刀方式，配合多轴矢量加工的方法，解决某机整体双联导向叶片干涉部位气膜孔加工的难题。

附图说明

图1为遮挡气膜孔加工区域图；

图2为叶片定位结构图；

图3为左叶片进气侧夹具结构图a；

图4为左叶片进气侧夹具俯视图；

图5为图4中A-A结构图；

图6为左叶片进气侧夹具结构图b；

图7为左叶片排气侧夹具结构图；

图8为左叶片排气侧夹具侧视图；

图9为快速避让电机夹持器结构图；

图10为电极夹持部位图。

图中，1、支撑架 2、底板 3、旋转定位块 4、旋转支撑块 5、进气边定位块 6、支撑块b 7、压板a 8、上缘板定位销支撑块 9、定位销a 10、支撑块a 11、挡销 12、活动进气边定位块 13、挡块 14、滚花螺钉a 15、滚花螺钉b 16、定位工艺球 17、轻型支撑a 18、内六角圆柱头螺钉 19、圆柱销A型 21、底盘 22、工艺球 23、薄螺母 24、调节支撑 25、压板b 26、星型螺栓a 27、轻型支撑b 28、支座 29、星型螺栓b 30、翻转定位座 31、螺钉a 32、销子a 33、定位样板A 34、定位样板B 35、压紧支座 36、螺钉b 37、截面定位块 38、定位销b 39、定位销支座 40、销子b 50、快速避让电机夹持器 51、穿丝孔。

具体实施方式

如图3-10所示一种加工双联整铸导向叶片遮挡部位气膜孔的定位夹具，根据零件加工特点，设计出一套以叶片叶身六点为基准，加工进气侧、排气侧遮挡气膜孔，可加工两片叶片中间遮挡区域的无基准转换的定位夹具，包括左叶片进气侧夹具、右叶片进气侧夹具、左叶片排气侧夹具、右叶片排气侧夹具和快速避让电机夹持器50，需要两组夹具及电极夹持器配合进行不同孔位的加工；

所述左叶片进气侧夹具与右叶片进气侧夹具结构相同；

所述左叶片排气侧夹具和右叶片排气侧夹具结构相同。

所述左叶片进气侧夹具包括支撑架1、底板2、旋转定位块3、旋转支撑块4、进气边定位块5、支撑块b6、压板a7、上缘板定位销a支撑块8、定位销a9、支撑块a10、挡销11、活动进气边定位块12、挡块13、滚花螺钉a14、滚花螺钉b15、定位工艺球16、轻型支撑a17、内六角圆柱头螺钉18和圆柱销A型19；

所述支撑架1为通用L型，在加工上缘板侧气膜孔时使用；

将底板2通过螺钉固定在支撑架1上；旋转支撑块4通过内六角圆柱头螺钉和圆柱销A型定位在底板2上，旋转定位块3通过圆柱销A19型实现旋转，通过挡销11实现定位，在压紧状态下实现叶片角向定位，定位完成后通过滚花螺钉b15实现可拆卸功能；

所述进气边定位块5通过内六角圆柱头螺钉18和圆柱销A型19定位在底板2上，活动进气边定位块12通过挡块13及螺钉固定在进气边定位块5上，实现叶片轴向定位功能；

所述上缘板定位销a支撑块8通过内六角圆柱头螺钉1和圆柱销A型19定位在底板2上，定位销a9固定在上缘板定位销a支撑块8上，实现叶片径向定位功能；

所述轻型支撑a17固定在底板2上对叶片起辅助支撑功能，支撑块a10、支撑块b6通过内六角圆柱头螺钉18固定在底板2上，压板a7通过滚花螺钉a14对叶片实现压紧；

所述定位工艺球16固定在底板2上，在夹具找正中心时使用。

左叶片排气侧夹具包括底盘21、工艺球22、薄螺母23、调节支撑24、压板b25、星型螺栓a26、轻型支撑b27、支座28、星型螺栓b29、翻转定位座30、螺钉a31、销子a32、定位样板A33、定位样板B34、压紧支座35、螺钉b36、截面定位块37、定位销b38、定位销支座39、销子b40；

所述左叶片排气侧夹具上用的支撑架与左叶片进气侧夹具上的支撑架相同；

所述底盘21通过螺钉固定在与支撑架1上；在加工下缘板侧气膜孔时使用；

所述工艺球销22固定在底盘21上，在夹具找正中心时使用；

所述支座28通过螺钉b26和销子a22固定在底盘21上，翻转定位座30安装在支座28上，通过销子40实现旋转功能，星形螺栓b29实现固定功能；

所述定位样板A33、定位样板B34通过螺钉a31和销子a32固定在翻转定位座30上，对叶片轴向进行定位功能；

所述截面定位块37通过螺钉b36和销子a32固定在底盘21上，实现叶片角向定位功能；

所述定位销支座39通过螺钉b36和销子b40固定在底盘21上，定位销b38固定在定位销支座39上，实现叶片径向定位功能；

所述压紧支座35通过螺钉b36固定在底盘21上，轻型支撑27固定在底盘21和压紧支座35上，用作零件辅助定位，通过星形螺栓a26、调节支撑24、薄螺母23、压板25组成叶片压紧机构，实现叶片压紧功能。

夹具六点定位设置：加工左叶片排气侧遮挡气膜孔夹具将定位点D1、定位点F1、定位点D2、定位点F2设计为固定点的活动进气边定位块12，定位点J1设计为可拆卸结构的旋转定位块3，定位点B1设计为固定定位点的定位销a9；加工进气侧遮挡气膜孔夹具定位点D1、定位点F1、定位点D2、定位点F2设计为可拆卸结构的定位样板A33、定位样板B34，定位点J1、定位点B1设计为固定定位点截面定位块37和定位销b38。

所述快速避让电机夹持器50上端设有穿丝孔51，且穿丝孔51由小孔机按照设计角度进行气膜孔加工。

一种加工双联整铸导向叶片遮挡部位气膜孔的加工方法，

步骤1：将左叶片进气侧夹具、右叶片进气侧夹具、左叶片排气侧夹具、右叶片排气侧夹具依次安装到设备上，通过右侧找正面找正夹具后，通过紧固螺钉固定；在加工上下缘板时将L形支撑架1固定在设备上，然后将夹具体固定在支撑架1上，让后找正夹具；初次装夹六点完全接触，可拆卸结构点二次接触仍然保证接触而不使工件压伤是夹具装夹的关键，调整定位块位置，找到平衡点，通过压紧块压紧叶片；

步骤2：使用小孔机在快速避让电极夹持器50上打孔，后将电极丝安装到电极夹持器上，使用线切割设备找平电极面；

步骤3：将快速避让电极夹持器50安装到设备上，干涉区域气膜孔每排气膜孔均存在上下两个相对方向气膜孔角度，每排气膜孔需设计两个电极夹持器，每个电极夹持器上设计的穿丝孔51角度需与气膜孔角度一致；

加工过程中，将加工电极安装在电极夹持器上，安装完成后整排电极的长度不一致，需根据叶型设计电极丝角度，使用线切割对电极进行切断，保证电极的理论入口角度；

排电极试加工过程中根据整排电极的放电情况，再次对电极进行修整，保证在加工时所有电极与零件同时接触，避免电极放电不均，影响气膜孔加工质量；

步骤4：安装叶片，移除可拆卸结构，将零件放入夹具里，固定可拆除定位结构，将零件固定后，检测六点接触部位，再次拆卸和固定可拆卸定位机构，检测六点接触部位；

步骤5：启动加工程序进行试加工，根据试加工情况调整排电极长度；

步骤6：电极调整后进行正式加工，调整加工参数及走刀轨迹保证气膜孔加工质量；

步骤7：加工完成同一排气膜孔一侧后，更换另一角度电极，通过找正、试加工后进行正式加工，完成一排气膜孔加工；

步骤8：左侧叶片干涉区域气膜孔按照步骤2-7进行加工，完成所有干涉区域气膜孔后拆下零件；

步骤9：固定零件后更换电极夹持器可以保证气膜孔位置一致性、提高加工质量；

步骤10：加工后的气膜孔孔径尺寸和位置度检测合格后，卸下工装。