一種渦輪導向葉片氣膜孔的雷射加工夾具的製作方法

2023-10-18 09:49:09 4

一種渦輪導向葉片氣膜孔的雷射加工夾具的製作方法
【專利摘要】本發明屬於雷射加工技術，涉及一種渦輪導向葉片氣膜孔的雷射加工夾具。其特徵在於：雷射加工夾具由底座組件、定位組件、上壓緊組件和下壓緊組件構成；定位組件由定位塊(3)、輔助定位組件、活動支撐(6)和定位銷(7)組成。本發明提供了一種渦輪導向葉片氣膜孔的雷射加工夾具，解決了整體鑄造渦輪導向葉片雷射加工氣膜孔的難題，滿足了新型發動機的研製需要。
【專利說明】一種渦輪導向葉片氣膜孔的雷射加工夾具
【技術領域】
[0001]本發明屬於雷射加工技術，涉及一種渦輪導向葉片氣膜孔的雷射加工夾具。
【背景技術】
[0002]目前的一種航空發動機導向葉片的結構參見圖1，它由上緣板12、葉身13和下緣板14連接組成，需要在上緣板12、葉身13和下緣板14上加工近600個氣膜孔，用於冷卻散熱。這些孔沿葉身方向呈線性排列，孔徑非常小，通常為00.6—00.8，氣膜孔根據氣流的方向，在複雜型面的零件上，空間分布位置複雜。每排氣膜孔的軸線與表面夾角很小，形成斜孔，並且每排孔的夾角不同，位置精度要求高。上緣板右側面12a和上緣板前側面12b為圖紙規定的定位面，上緣板右側面12a位於葉背一側靠近葉身進氣邊的位置，上緣板前側面12b位於葉背一側靠近葉身排氣邊的位置，在上緣板12的上表面上、鄰接上緣板前側面12b的位置有一個截面為矩形的上緣板凸稜12c,上緣板凸稜12c和上緣板前側面12b平行；下緣板右側面14a和下緣板前側面14b為圖紙規定的定位面，下緣板右側面12a位於葉背一側靠近葉身進氣邊的位置，下緣板前側面12b位於葉背一側靠近葉身排氣邊的位置，下緣板右側面14a和上緣板右側面12a共平面，下緣板前側面14b和上緣板前側面12b共平面，在下緣板14的下表面上、鄰接下緣板前側面14b的位置有一個截面為矩形的下緣板前凸稜14c，下緣板前凸稜14c和下緣板前側面14b平行，在下緣板14的下表面上、鄰接下緣板後側面的位置有一個截面為矩形的下緣板後凸稜14d，下緣板後凸稜14d和下緣板後側面平行，在下緣板後凸稜14d的下端面中部有一個定位點Q。目前的加工方法是:分別製造出上緣板12、葉身13和下緣板14，並且將上緣板12、葉身13和下緣板14上的氣膜孔加工好，然後再將上緣板12、葉身13和下緣板14焊接為完整的葉片。其缺點是:焊接部位的強度差，不能滿足新型發動機的要求。新型發動機採用上下緣板和葉身一體化鑄造的成型方法，工件定位比較困難，而且雷射加工氣膜孔時存在很多幹涉問題，使加工氣膜孔成為急待解決的技術難題，嚴重影響研製工作的進程。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是:提供一種渦輪導向葉片氣膜孔的雷射加工夾具，以便解決整體鑄造渦輪導向葉片氣膜孔的雷射加工難題，滿足新型發動機的研製需要。
[0004]本發明的技術方案是:一種導向葉片氣膜孔的雷射加工夾具，被加工的導向葉片由上緣板12、葉身13和下緣板14連接組成，需要在上緣板12、葉身13和下緣板14上加工氣膜孔，上緣板右側面12a和上緣板前側面12b為圖紙規定的定位面，上緣板右側面12a位於葉背一側靠近葉身進氣邊的位置，上緣板前側面12b位於葉背一側靠近葉身排氣邊的位置，在上緣板12的上表面上、鄰接上緣板前側面12b的位置有一個截面為矩形的上緣板凸稜12c，上緣板凸稜12c和上緣板前側面12b平行；下緣板右側面14a和下緣板前側面14b為圖紙規定的定位面，下緣板右側面12a位於葉背一側靠近葉身進氣邊的位置，下緣板前側面12b位於葉背一側靠近葉身排氣邊的位置，下緣板右側面14a和上緣板右側面12a共平面，下緣板前側面14b和上緣板前側面12b共平面，在下緣板14的下表面上、鄰接下緣板前側面14b的位置有一個截面為矩形的下緣板前凸稜14c，下緣板前凸稜14c和下緣板前側面14b平行，在下緣板14的下表面上、鄰接下緣板後側面的位置有一個截面為矩形的下緣板後凸稜14d，下緣板後凸稜14d和下緣板後側面平行，在下緣板後凸稜14d的下端面中部有一個定位點Q ;其特徵在於:雷射加工夾具由底座組件、定位組件、上壓緊組件和下壓緊組件構成；底座組件由底座1、底板2和底板螺釘11組成，底座I是一個下埠帶有連接法蘭的圓筒，在底座I的上端面上有沿圓周均布的螺紋盲孔，底板2的形狀是一個圓形和一個矩形相貫形成的形狀，矩形部分位於圓形部分的下方，在底板2的圓形部分有與底座I上端面的螺紋盲孔位置對應的螺釘過孔，通過底板螺釘11將底板2固定在底座I的上端面上；定位組件由定位塊3、輔助定位組件、活動支撐6和定位銷7組成；定位塊3由一個前定位臂3b、上緣板右側面定位臂3a和下緣板右側面定位臂3k組成，前定位臂3b是一個矩形板，前定位臂3b的後表面3g是上緣板前側面12b和下緣板前側面14b的定位面，在前定位臂3b的上表面、靠近左端的位置有一個矩形凸臺3c，在矩形凸臺3c上有一個貫通前定位臂3b前後表面的上壓緊組件安裝孔3d，在前定位臂3b的板面上、上壓緊組件安裝孔3d的正下方有一個貫通下壓緊組件安裝孔3e，上緣板右側面定位臂3a具有長方體外形，上緣板右側面定位臂3a的前端和前定位臂3b後表面的右上端通過一體加工連接為整體，在上緣板右側面定位臂3a的後表面和左表面之間有一個上緣板右側面定位面3f，下緣板右側面定位臂3k具有長方體外形，下緣板右側面定位臂3k的前端和前定位臂3b後表面的右上端通過一體加工連接為整體，在下緣板右側面定位臂3k的後表面和左表面之間有一個下緣板右側面定位面3h ;定位塊3通過螺釘固定在底板2矩形部分的上表面上；導向葉片的上緣板前側面12b和下緣板前側面14b與前定位臂3b的後表面3g貼合，導向葉片的上緣板右側面12a和上緣板右側面定位臂3a的上緣板右側面定位面3f貼合，導向葉片的下緣板前側面14a和下緣板右側面定位臂3k的下緣板右側面定位面3h貼合；在底板2的圓形部分有一個定位銷孔，定位銷7壓配合在上述定位銷孔內，定位銷7的上端和下緣板後凸稜14d的下端面中部的定位點Q接觸；在底板2的圓形部分區域有一個螺紋孔，活動支撐6是一個一端帶有球頭的螺杆，活動支撐6的螺杆擰進上述螺紋孔內，活動支撐6的球頭與導向葉片下緣板14的下表面接觸；輔助定位組件由支座8、支座螺釘9和壓緊螺釘10組成，支座8通過支座螺釘9固定在底板2的上表面上，位於定位塊3的左後方，在支座8上有一個貫通的壓緊螺紋孔，壓緊螺紋孔的軸線與底板2平行，壓緊螺釘10擰進上述螺紋孔中，壓緊螺釘10頭部的活動壓塊壓住導向葉片葉身13的葉盆型面，壓緊螺釘10的尾部帶有滾花捏手；上壓緊組件由上壓緊頭5a、上雙頭螺杆5b和上壓緊螺母5c組成，上壓緊頭5a的主體是一個帶有內螺紋的圓筒，在圓筒的後端有一個垂直於圓筒的、與圓筒一體加工成形的上壓緊臂，上雙頭螺杆5b的後端螺杆擰進上壓緊頭5a的螺紋孔內，上壓緊組件安裝孔3d是一個臺階孔，上壓緊頭5a的圓筒部分插入上壓緊組件安裝孔3d臺階孔中直徑大的孔內並保持滑動配合，上雙頭螺杆5b前端螺杆穿過上壓緊組件安裝孔3d臺階孔中直徑小的孔後與上壓緊螺母5c結合，上壓緊頭5a的上壓緊臂壓住上緣板凸稜12c的後側面；下壓緊組件由下壓緊頭4a、下雙頭螺杆4b和下壓緊螺母4c組成，下壓緊頭4a的主體是一個帶有內螺紋的圓筒，在圓筒的後端有一個垂直於圓筒的、與圓筒一體加工成形的下壓緊臂，下雙頭螺杆4b的後端螺杆擰進下壓緊頭4a的螺紋孔內，下壓緊組件安裝孔3e是一個臺階孔，下壓緊頭4a的圓筒部分插入下壓緊組件安裝孔3e臺階孔中直徑大的孔內並保持滑動配合，下雙頭螺杆4b後端螺杆穿過下壓緊組件安裝孔3e臺階孔中直徑小的孔後與下壓緊螺母4c結合，下壓緊頭4a的下壓緊臂壓住下緣板前凸稜14c的後側面。
[0005]本發明的優點是:提供了一種渦輪導向葉片氣膜孔的雷射加工夾具，解決了整體鑄造渦輪導向葉片氣膜孔的雷射加工難題，滿足了新型發動機的研製需要。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1是目前的一種航空發動機導向葉片的結構示意圖。
[0007]圖2是本發明的結構示意圖。它是本發明的俯視圖，圖中的方位規定如下:紙內方向為下方，紙外方向為上方；圖面的上方為後方，圖面的下方為前方；左右方向不變。
[0008]圖3是圖2的A-A剖視圖。
[0009]圖4是圖2的B-B剖視圖。
[0010]圖5是圖2中定位塊3的俯視圖。
[0011]圖6是圖2中定位塊3的左視圖。
【具體實施方式】
[0012]下面對本發明做進一步詳細說明。參見圖1至圖6，一種導向葉片氣膜孔的雷射加工夾具，被加工的導向葉片由上緣板12、葉身13和下緣板14連接組成，需要在上緣板12、葉身13和下緣板14上加工氣膜孔，上緣板右側面12a和上緣板前側面12b為圖紙規定的定位面，上緣板右側面12a位於葉背一側靠近葉身進氣邊的位置，上緣板前側面12b位於葉背一側靠近葉身排氣邊的位置，在上緣板12的上表面上、鄰接上緣板前側面12b的位置有一個截面為矩形的上緣板凸稜12c，上緣板凸稜12c和上緣板前側面12b平行；下緣板右側面14a和下緣板前側面14b為圖紙規定的定位面，下緣板右側面12a位於葉背一側靠近葉身進氣邊的位置，下緣板前側面12b位於葉背一側靠近葉身排氣邊的位置，下緣板右側面14a和上緣板右側面12a共平面，下緣板前側面14b和上緣板前側面12b共平面，在下緣板14的下表面上、鄰接下緣板前側面14b的位置有一個截面為矩形的下緣板前凸稜14c，下緣板前凸稜14c和下緣板前側面14b平行，在下緣板14的下表面上、鄰接下緣板後側面的位置有一個截面為矩形的下緣板後凸稜14d，下緣板後凸稜14d和下緣板後側面平行，在下緣板後凸稜14d的下端面中部有一個定位點Q ;其特徵在於:雷射加工夾具由底座組件、定位組件、上壓緊組件和下壓緊組件構成；底座組件由底座1、底板2和底板螺釘11組成，底座I是一個下埠帶有連接法蘭的圓筒，在底座I的上端面上有沿圓周均布的螺紋盲孔，底板2的形狀是一個圓形和一個矩形相貫形成的形狀，矩形部分位於圓形部分的下方，在底板2的圓形部分有與底座I上端面的螺紋盲孔位置對應的螺釘過孔，通過底板螺釘11將底板2固定在底座I的上端面上；定位組件由定位塊3、輔助定位組件、活動支撐6和定位銷7組成；定位塊3由一個前定位臂3b、上緣板右側面定位臂3a和下緣板右側面定位臂3k組成，前定位臂3b是一個矩形板，前定位臂3b的後表面3g是上緣板前側面12b和下緣板前側面14b的定位面，在前定位臂3b的上表面、靠近左端的位置有一個矩形凸臺3c，在矩形凸臺3c上有一個貫通前定位臂3b前後表面的上壓緊組件安裝孔3d，在前定位臂3b的板面上、上壓緊組件安裝孔3d的正下方有一個貫通下壓緊組件安裝孔3e，上緣板右側面定位臂3a具有長方體外形，上緣板右側面定位臂3a的前端和前定位臂3b後表面的右上端通過一體加工連接為整體，在上緣板右側面定位臂3a的後表面和左表面之間有一個上緣板右側面定位面3f，下緣板右側面定位臂3k具有長方體外形，下緣板右側面定位臂3k的前端和前定位臂3b後表面的右上端通過一體加工連接為整體，在下緣板右側面定位臂3k的後表面和左表面之間有一個下緣板右側面定位面3h ;定位塊3通過螺釘固定在底板2矩形部分的上表面上；導向葉片的上緣板前側面12b和下緣板前側面14b與前定位臂3b的後表面3g貼合，導向葉片的上緣板右側面12a和上緣板右側面定位臂3a的上緣板右側面定位面3f貼合，導向葉片的下緣板前側面14a和下緣板右側面定位臂3k的下緣板右側面定位面3h貼合；在底板2的圓形部分有一個定位銷孔,定位銷7壓配合在上述定位銷孔內，定位銷7的上端和下緣板後凸稜14d的下端面中部的定位點Q接觸；在底板2的圓形部分區域有一個螺紋孔，活動支撐6是一個一端帶有球頭的螺杆，活動支撐6的螺杆擰進上述螺紋孔內，活動支撐6的球頭與導向葉片下緣板14的下表面接觸；輔助定位組件由支座8、支座螺釘9和壓緊螺釘10組成，支座8通過支座螺釘9固定在底板2的上表面上，位於定位塊3的左後方，在支座8上有一個貫通的壓緊螺紋孔，壓緊螺紋孔的軸線與底板2平行，壓緊螺釘10擰進上述螺紋孔中，壓緊螺釘10頭部的活動壓塊壓住導向葉片葉身13的葉盆型面，壓緊螺釘10的尾部帶有滾花捏手；上壓緊組件由上壓緊頭5a、上雙頭螺杆5b和上壓緊螺母5c組成，上壓緊頭5a的主體是一個帶有內螺紋的圓筒，在圓筒的後端有一個垂直於圓筒的、與圓筒一體加工成形的上壓緊臂，上雙頭螺杆5b的後端螺杆擰進上壓緊頭5a的螺紋孔內，上壓緊組件安裝孔3d是一個臺階孔，上壓緊頭5a的圓筒部分插入上壓緊組件安裝孔3d臺階孔中直徑大的孔內並保持滑動配合，上雙頭螺杆5b前端螺杆穿過上壓緊組件安裝孔3d臺階孔中直徑小的孔後與上壓緊螺母5c結合，上壓緊頭5a的上壓緊臂壓住上緣板凸稜12c的後側面；下壓緊組件由下壓緊頭4a、下雙頭螺杆4b和下壓緊螺母4c組成，下壓緊頭4a的主體是一個帶有內螺紋的圓筒，在圓筒的後端有一個垂直於圓筒的、與圓筒一體加工成形的下壓緊臂，下雙頭螺杆4b的後端螺杆擰進下壓緊頭4a的螺紋孔內，下壓緊組件安裝孔3e是一個臺階孔，下壓緊頭4a的圓筒部分插入下壓緊組件安裝孔3e臺階孔中直徑大的孔內並保持滑動配合，下雙頭螺杆4b後端螺杆穿過下壓緊組件安裝孔3e臺階孔中直徑小的孔後與下壓緊螺母4c結合，下壓緊頭4a的下壓緊臂壓住下緣板前凸稜14c的後側面。
[0013]本發明的使用方法是:首先將活動支撐6向下調節，將導向葉片放至夾具上，使導向葉片的上緣板前側面12b和下緣板前側面14b與前定位臂3b的後表面3g貼合，導向葉片的上緣板右側面12a和上緣板右側面定位臂3a的上緣板右側面定位面3f貼合，下緣板右側面14a和下緣板右側面定位面3f貼合，導向葉片的下緣板前側面14a和下緣板右側面定位臂3k的下緣板右側面定位面3h貼合，將導向葉片向下滑動，使導向葉片下緣板後凸稜14d的下端面中部的定位點Q和定位銷7的上端接觸，然後擰緊輔助定位組件的壓緊螺釘10，使壓緊螺釘10壓緊導向葉片葉身3，調節活動支撐6，使其和導向葉片下緣板14接觸，上壓緊組件的上壓緊頭5a與上緣板12的上緣板凸稜12c貼合，擰緊上壓緊組件的上壓緊螺母5a，下壓緊組件的上下壓緊頭4a與下緣板14的下緣板凸稜14c貼合，擰緊下壓緊組件的下壓緊螺母4a，將導向葉片壓緊，雷射打孔加工時可根據需要，將輔助定位組件去掉。
【權利要求】
1.一種導向葉片氣膜孔的雷射加工夾具，被加工的導向葉片由上緣板(12)、葉身(13)和下緣板(14)連接組成，需要在上緣板(12)、葉身(13)和下緣板(14)上加工氣膜孔，上緣板右側面(12a)和上緣板前側面(12b)為圖紙規定的定位面，上緣板右側面(12a)位於葉背一側靠近葉身進氣邊的位置，上緣板前側面(12b)位於葉背一側靠近葉身排氣邊的位置，在上緣板(12)的上表面上、鄰接上緣板前側面(12b)的位置有一個截面為矩形的上緣板凸稜(12c)，上緣板凸稜(12c)和上緣板前側面(12b)平行；下緣板右側面(14a)和下緣板前側面(14b)為圖紙規定的定位面，下緣板右側面(12a)位於葉背一側靠近葉身進氣邊的位置，下緣板前側面(12b)位於葉背一側靠近葉身排氣邊的位置，下緣板右側面(14a)和上緣板右側面(12a)共平面，下緣板前側面(14b)和上緣板前側面(12b)共平面，在下緣板(14)的下表面上、鄰接下緣板前側面(14b)的位置有一個截面為矩形的下緣板前凸稜(14c)，下緣板前凸稜(14c)和下緣板前側面(14b)平行，在下緣板(14)的下表面上、鄰接下緣板後側面的位置有一個截面為矩形的下緣板後凸稜(14d)，下緣板後凸稜(14d)和下緣板後側面平行，在下緣板後凸稜(14d)的下端面中部有一個定位點Q ;其特徵在於:雷射加工夾具由底座組件、定位組件、上壓緊組件和下壓緊組件構成；底座組件由底座(1)、底板(2)和底板螺釘(11)組成，底座(1)是一個下埠帶有連接法蘭的圓筒，在底座(1)的上端面上有沿圓周均布的螺紋盲孔，底板(2)的形狀是一個圓形和一個矩形相貫形成的形狀，矩形部分位於圓形部分的下方，在底板(2)的圓形部分有與底座(1)上端面的螺紋盲孔位置對應的螺釘過孔，通過底板螺釘(11)將底板(2)固定在底座(1)的上端面上；定位組件由定位塊(3)、輔助定位組件、活動支撐(6)和定位銷(7)組成；定位塊(3)由一個前定位臂(3b)、上緣板右側面定位臂(3a)和下緣板右側面定位臂(3k)組成，前定位臂(3b)是一個矩形板，前定位臂(3b)的後表面(3g)是上緣板前側面(12b)和下緣板前側面(14b)的定位面，在前定位臂(3b)的上表面、靠近左端的位置有一個矩形凸臺(3c)，在矩形凸臺(3c)上有一個貫通前定位臂(3b)前後表面的上壓緊組件安裝孔(3d)，在前定位臂(3b)的板面上、上壓緊組件安裝孔(3d)的正下方有一個貫通下壓緊組件安裝孔(3e)，上緣板右側面定位臂(3a)具有長方體外形，上緣板右側面定位臂(3a)的前端和前定位臂(3b)後表面的右上端通過一體加工連接為整體，在上緣板右側面定位臂(3a)的後表面和左表面之間有一個上緣板右側面定位面(3f)，下緣板右側面定位臂(3k)具有長方體外形，下緣板右側面定位臂(3k)的前端和前定位臂(3b)後表面的右上端通過一體加工連接為整體，在下緣板右側面定位臂(3k)的後表面和左表面之間有一個下緣板右側面定位面(3h);定位塊(3)通過螺釘固定在底板(2)矩形部分的上表面上；導向葉片的上緣板前側面(12b)和下緣板前側面(14b)與前定位臂(3b)的後表面(3g)貼合，導向葉片的上緣板右側面(12a)和上緣板右側面定位臂(3a)的上緣板右側面定位面(3f)貼合，導向葉片的下緣板前側面(14a)和下緣板右側面定位臂(3k)的下緣板右側面定位面(3h)貼合；在底板(2)的圓形部分有一個定位銷孔，定位銷(7)壓配合在上述定位銷孔內，定位銷(7)的上端和下緣板後凸稜(14d)的下端面中部的定位點Q接觸；在底板(2)的圓形部分區域有一個螺紋孔，活動支撐(6)是一個一端帶有球頭的螺杆，活動支撐(6)的螺杆擰進上述螺紋孔內，活動支撐(6)的球頭與導向葉片下緣板(14)的下表面接觸；輔助定位組件由支座(8)、支座螺釘(9)和壓緊螺釘(10)組成，支座(8)通過支座螺釘(9)固定在底板(2)的上表面上，位於定位塊(3)的左後方，在支座(8)上有一個貫通的壓緊螺紋孔，壓緊螺紋孔的軸線與底板(2)平行，壓緊螺釘(10)擰進上述螺紋孔中，壓緊螺釘(10)頭部的活動壓塊壓住導向葉片葉身(13)的葉盆型面，壓緊螺釘(10)的尾部帶有滾花捏手；上壓緊組件由上壓緊頭(5a)、上雙頭螺杆(5b)和上壓緊螺母(5c)組成，上壓緊頭(5a)的主體是一個帶有內螺紋的圓筒，在圓筒的後端有一個垂直於圓筒的、與圓筒一體加工成形的上壓緊臂，上雙頭螺杆(5b)的後端螺杆擰進上壓緊頭(5a)的螺紋孔內，上壓緊組件安裝孔(3d)是一個臺階孔，上壓緊頭(5a)的圓筒部分插入上壓緊組件安裝孔(3d)臺階孔中直徑大的孔內並保持滑動配合，上雙頭螺杆(5b)前端螺杆穿過上壓緊組件安裝孔(3d)臺階孔中直徑小的孔後與上壓緊螺母(5c)結合，上壓緊頭(5a)的上壓緊臂壓住上緣板凸稜(12c)的後側面；下壓緊組件由下壓緊頭(4a)、下雙頭螺杆(4b)和下壓緊螺母(4c)組成，下壓緊頭(4a)的主體是一個帶有內螺紋的圓筒，在圓筒的後端有一個垂直於圓筒的、與圓筒一體加工成形的下壓緊臂，下雙頭螺杆(4b)的後端螺杆擰進下壓緊頭(4a)的螺紋孔內，下壓緊組件安裝孔(3e)是一個臺階孔，下壓緊頭(4a)的圓筒部分插入下壓緊組件安裝孔(3e)臺階孔中直徑大的孔內並保持滑動配合，下雙頭螺杆(4b)後端螺杆穿過下壓緊組件安裝孔(3e)臺階孔中直徑小的孔後與下壓緊螺母(4c)結合 ，下壓緊頭(4a)的下壓緊臂壓住下緣板前凸稜(14c)的後側面。
【文檔編號】B23K37/04GK103894733SQ201410140588
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月10日 優先權日:2014年4月10日
【發明者】李文濤, 耿軍儒, 王輝明, 豐雷明, 張立輝, 溫嶸, 魏穎, 張文才 申請人:西安航空動力股份有限公司