[發明專利]一種航空發動機葉片的精密加工工藝裝備及加工方法

有效

• 申請號: 201210377805.9
• 申請日: 2012-10-08
• 公開（公告）號: CN102975061A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 王輝;融亦鳴;王罡
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B23Q3/08
• 分類號: B23Q3/08;B23Q3/00
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 賈玉健

技術領域

本發明涉及航空發動機葉片的加工技術領域，具體涉及一種航空發動機葉片的精密加工工藝裝備及加工方法。

背景技術

壓氣機精密鍛造葉片是航空渦輪噴氣發動機中的關鍵零部件，當前國內在此類葉片上的主要加工方法是基于葉身低熔點合金澆注的加工方式，即對已經完成葉身無余量精鍛和進排氣邊加工的葉片毛料，六點定位夾持后對葉身進行澆注成為澆注塊，把復雜的葉身點定位轉換成規則的面定位，進而進行葉片榫頭的加工。但是這種工藝存在著非常明顯的缺陷：工藝鏈長、生產準備復雜、工作效率低，低熔點合金的澆注和融化帶來了葉片表面的殘留和清理問題，澆注和溶化工況惡劣等。

發明內容

為解決現有技術中存在的上述問題，本發明的目的在于提出一種航空發動機葉片的精密加工工藝裝備及加工方法，直接對葉片的薄壁曲面葉身進行定位夾緊，進而進行榫頭加工，能夠在葉片生產中實現連續的機械操作及加工，提高工作效率和加工質量。

為達到上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種航空發動機葉片的精密加工工藝裝備，包括固定在基礎臺面1上的定位裝置2、夾緊裝置3和輔助支撐裝置4，所述定位裝置2用于葉片的葉身曲面定位，所述夾緊裝置3用于實現對葉身的夾緊，所述輔助支撐裝置4固定在定位裝置2和夾緊裝置3的外部，輔助支撐裝置4的工作頭直接與葉片7的榫頭部位接觸；主控制器5通過控制回路6對夾緊裝置3和輔助支撐裝置4上的液壓油缸進行控制。

所述定位裝置2包括固定在基礎臺面1上的定位基體8、安裝在定位基體8上的主定位塊10和側定位塊9，在所述主定位塊10面上分布有三個定位銷11，三個定位銷11作為主定位件與葉片7的薄壁曲面葉身接觸，在主定位塊10上部裝有定位銷柱13用于和葉片7的緣板接觸，在所述側定位塊9上設有兩個定位件12與葉片7的進氣緣接觸。

所述夾緊裝置3由主夾緊機構和側向夾緊機構組成，所述主夾緊機構包括固定在基礎臺面1上的主夾緊基體14以及和主夾緊基體14連接的主夾緊塊16，主夾緊塊16上裝有三個夾緊頭17用于夾緊葉片7的葉身；所述側向夾緊機構由側向夾緊基體15和其上的側向夾緊頭18組成，側向夾緊頭18用于從側向夾緊葉片7的排氣緣，主夾緊機構的主夾緊基體14中和側向夾緊機構的側向夾緊基體15中均設有液壓油缸，分別用于驅動各自的夾緊塊16和側向夾緊頭18運動。

所述輔助支撐裝置4包括四個獨立的相對設置的輔助支撐機構，輔助支撐機構包括固定在基礎臺面1上的基體19、固定在基體19上的工作頭21以及推動工作頭21與葉片7的榫頭接觸并鎖緊的支撐液壓油缸20。

所述的主控制器5包括PLC可編程控制系統和液壓控制閥，PLC可編程控制系統通過液壓控制閥和控制回路6操作各個液壓油缸。

基于所述精密加工工藝裝備對航空發動機葉片進行加工的方法，包括如下步驟：

步驟1：編制好榫頭加工的數控程序、工裝的數控程序；

步驟2：在工裝中放入葉片7后，由液壓油缸通過主夾緊機構和側向夾緊機構將葉片7推向定位裝置2的三個定位銷11以實現定位，夾緊后將主夾緊機構和側向夾緊機構鎖緊；

步驟3：通過四個輔助支撐機構的支撐液壓油缸20將工作頭21伸出接觸到葉片7榫頭，然后鎖緊；

步驟4：加工過程中，按照工裝的數控程序，在刀具加工葉片7榫頭某一方向的表面時，將該處的輔助支撐機構的工作頭21退至安全距離；待刀具離開這一表面后，伸出工作頭21與加工面再次接觸，直至完成榫頭的加工。

本發明的有益效果是：采用了針對薄壁曲面葉身的直接定位夾緊、針對榫頭的多方向輔助支撐、針對液壓系統的數字化控制等技術，提出了無余量精密鍛造葉片的數控加工新工藝；通過此工藝裝備可以直接對葉片進行數控裝夾和加工，避免了傳統工藝中低熔點合金的澆注和融化過程，提高了零件的加工效率和質量；本發明具有自動化水平高、工藝質量好、工藝方法新穎等特點，適用于航空發動機葉片的精密數控加工，能夠為大規模自動化葉片生產線提供關鍵技術基礎。

附圖說明

圖1是本發明工藝裝備的整體結構示意圖。

圖2是本發明工藝裝備中定位裝置的結構示意圖。

圖3是本發明工藝裝備中夾緊裝置的結構示意圖。

圖4是本發明工藝裝備中輔助支撐機構的示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細說明。