[發明專利]控制薄壁葉片加工變形的柔性夾具及葉片裝夾方法

在審

• 申請號: 202010555365.6
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111571266A
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發明（設計）人: 黃濤;代星;張小明;丁漢;浦棟麟
• 申請（專利權）人: 華中科技大學無錫研究院
• 主分類號: B23Q3/06
• 分類號: B23Q3/06
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所(普通合伙) 32104
• 代理人: 曹祖良;屠志力

本發明提供一種控制薄壁葉片加工變形的柔性夾具，包括：磁力工作臺，以及能夠與磁力工作臺相吸的夾具本體；所述磁力工作臺具有一吸力平面；所述夾具本體包括定位臺、具有兩個旋轉自由度的旋轉關節、夾具臺和葉片夾持機構；所述定位臺的一個端面作為夾具定位面，用于與磁力工作臺的吸力平面相吸；所述定位臺的另一個端面通過旋轉關節連接夾具臺的一個端面；夾具臺的另一個端面上設有葉片夾持機構，用于夾持毛坯葉片的葉冠。本發明能夠實現毛坯葉片的葉冠部分可靠、無預應力裝夾，保證葉片零件除了軸向的拉壓力或壓力之外，不受其它方向的裝夾預應力，抑制加工變形和振動；裝夾穩定可靠，具備快速松弛和重裝夾能力。

技術領域

本發明涉及一種葉片加工用的夾具，尤其是一種控制薄壁葉片加工變形的柔性夾具。

背景技術

葉片類零件在航空發動機領域廣泛應用，一般具有結構復雜、剛性差、材料難加工、精度要求高、材料去除率大等特點。多軸加工因其加工精度高、批產能力強的優點，是實現該類零件制造最主要的加工方式。然而，由于葉片自身的特點，在加工中仍然會遇到較大困難，如大長厚比小型薄壁葉片。這類葉片尺寸小，但是長厚比大，毛坯采用精鍛成型，余量較小。加工中首先通過葉片毛坯型面定位進行葉根部分加工，形成葉根部分的定位面，并采用專用夾具夾緊，如果長厚比不大，則加工過程中葉冠部分一般為懸空方式，但是對于長厚比大的葉片，型面的數控銑削工序在葉冠部分極易發生加工變形和振動，導致加工精度差和表面振紋明顯。另一方面，由于葉片厚度很薄，無法采用傳統的頂針固定方式制作頂尖孔，目前一般采用軟材料實現面接觸壓緊方式，但是葉冠部分無固定定位面，壓緊方式可靠性差，葉冠與軟材料之間常常發生滑動從而導致零件報廢，合格率低。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的不足，提供一種控制薄壁葉片加工變形的柔性夾具及葉片裝夾方法，能夠實現毛坯葉片的葉冠部分可靠、無預應力裝夾，保證葉片零件除了軸向的拉壓力或壓力之外，不受其它方向的裝夾預應力，抑制加工變形和振動的同時，最大限度減小材料去除過程引起的應力變形。本發明采用的技術方案是：

本發明實施例提出一種控制薄壁葉片加工變形的柔性夾具，包括：磁力工作臺，以及能夠與磁力工作臺相吸的夾具本體；

所述磁力工作臺具有一吸力平面；

所述夾具本體包括定位臺、具有兩個旋轉自由度的旋轉關節、夾具臺和葉片夾持機構；

所述定位臺的一個端面作為夾具定位面，用于與磁力工作臺的吸力平面相吸；所述定位臺的另一個端面通過旋轉關節連接夾具臺的一個端面；夾具臺的另一個端面上設有葉片夾持機構，用于夾持毛坯葉片的葉冠。

進一步地，葉片夾持機構包括兩排螺栓座，兩排螺栓座中間設有空隙，供毛坯葉片的葉冠進入；各排螺栓座上分別設有數個可調螺栓；可調螺栓的調節端在螺栓座外側，可調螺栓的頂端朝向螺栓座內側。

進一步地，各排螺栓座為單個一體螺栓座，或者是多個螺栓座成排設置。

進一步地，旋轉關節具有兩個正交旋轉自由度。

進一步地，定位臺的材料為能夠被磁體所吸引的材料。

進一步地，磁力工作臺提供的吸力必須足夠抵抗夾具本體自身的重力以及毛坯葉片銑削過程的最大切削力。

本發明實施例還提出一種葉片裝夾方法，適用于上述的控制薄壁葉片加工變形的柔性夾具，包括：

在毛坯葉片的葉根部分加工完定位面，并采用專用夾具夾緊后；

將毛坯葉片的葉冠部分伸入葉片夾持機構的兩排螺栓座中間空隙；通過螺栓座上的可調螺栓在葉冠部分的兩側對其進行夾緊；

毛坯葉片的葉冠部分夾緊后，夾具本體需要固定至磁力工作臺上；調節定位臺，使得定位臺的夾具定位面與磁力工作臺的吸力平面平行或大致平行，定位臺的夾具定位面與磁力工作臺的吸力平面吸緊。