箘型叶片加工夹具及夹持加工方法技术

本发明专利技术公开了一种箘型叶片加工夹具及夹持加工方法，夹具包括：底座；叶根定位板，其内侧设有水平布置的叶根定位顶针；叶冠定位板，其内侧设有水平布置的叶冠定位顶针；两块叶身夹持板，相对可拆卸连接在底座两相对侧；自位支撑装置，包括可拆卸连接在叶身夹持板两侧的底座端面的自位支撑钉；叶根圆柱定位机构，其具有竖向设置且适于与叶根牙配合定位的定位圆柱体，以及适于将叶根从上下端面、前后侧面夹持定位的第一夹持定位顶针；和叶冠夹持定位座，与叶根圆柱定位机构配合，其具有适于将叶冠前后侧面夹持定位的第二夹持定位顶针；本发明专利技术用以解决传统箘型叶片锻造成型技术存在的加工精度低，生产效率低，以及劳动强度大的问题。

【技术实现步骤摘要】
箘型叶片加工夹具及夹持加工方法
本专利技术涉及一种箘型叶片加工夹具及夹持加工方法，属于箘型叶片加工夹具

技术介绍
汽轮机作为能源的中转站，起着至关重要的转化作用。同时为世界提供约70%-80%的电力，为世界的经济做出巨大的贡献。然而叶片是汽轮机中需求量最多的零件，一台汽轮机有上百件甚至数千件叶片，但是叶片的加工质量却决定了能源的利用率，被誉为汽轮机的“心脏”。汽轮机叶片制造的工时约占汽轮机整机的1/3，工装量占整机的1/2左右，成本占整机的20％～25％。由于箘型叶片的叶根和汽轮机轮缘的载荷分配比较合理，具有承载能力强等优点，在国内外具有广泛的应用价值。国内汽轮机叶片的研究起步比较晚，对箘型叶片的加工仍然采用比较原始的锻造成型技术，后经过人工打磨，并用抛光技术使其达到所需精度，采用这种加工方法比较传统，而且劳动强度大，作业环境恶劣，加工精度低，生产效率低。当前国内针对叉形叶片可以直接运用四爪卡盘进行夹紧，使其固定在数控加工中心上，获得了良好的加工工艺，为其他形状的汽轮机叶片加工奠定了基础。同时，夹具是机械制造行业中非常活跃的机械装备之一，具有不可替代的作用。在生产制造中，机床夹具都是根据企业师傅的工作经验，利用经验和类比法对加工中的工件夹具结构进行设计。夹具的结构是否合理、装夹是否方便，直接影响到产品的质量和企业的生存。在铣削机床中，任何一个零件的加工都离不开夹具的使用。夹具的主要作用是始终保持工件和刀具的正确位置，并在铣削加工过程中始终保持这个位置不变。在汽轮机叶片制造行业中，由于夹具的专业化程度不高，任何一个设计或加工的缺陷都可能导致工作效率的下降，甚至造成整个汽轮机机组的损坏，给企业和国家带来重大经济损失。例如：2012年日本东芝一批货，设计和校核过程中疏忽，镜像角错误，导致一批货报废，损失达1000万；2011年，轮机叶片的凸台倒角尺寸错误，导致印度500片叶片的退货，公司损失高达980万。汽轮机叶片的制造涉及到相关类型的汽轮机叶片夹具的设计与研究，所以要提高汽轮机叶片的制造，其中对叶片夹具的设计效率就有比较积极的作用。北京机电院高技术股份有限公司成功研制的叶片五轴铣加工中心并在东方汽轮机厂投入实际使用，填补了我国汽轮机扭曲叶片的机械加工的空缺，为其它汽轮机叶片的加工成型奠定了良好的基础。铣削刀具同时完成叶片内弧型面和背弧的加工，生产成本高，生产效率也高。但是由于四爪卡盘型夹具都只适合于轴类、盘类、矩形零件。在汽轮机的叶片中还有很多叶片是无法采用四爪卡盘来对其进行加工，如：菌型叶片，圆弧枞树叶根型的叶片等。箘型叶片的载荷分配均匀，成为汽轮机行业厂家首选的叶根槽型之一，在大型机组上得到了广泛应用，由于箘型叶片不仅能够增大叶根的受力面积，同时还能提高叶根的承载能力，具有较高的强度。例如，有东芝600MW机组的调节级和绝大多数的非调节级都采用了这种叶型。本申请采用相似性原理对箘型叶片的结构、加工工艺进行分析，结合当前企业使用的数控技术，对菌型叶片的专用夹具进行设计与研究。有望能够采用机械加工的方式来实现企业对菌型叶片的加工，以便能够取代当前比较使用的箘型叶片的锻锤技术，从而提高箘型叶片的加工质量，提高企业的竞争能力，为汽轮机箘型叶片及类似叶片的机械加工的夹具研究提供参考。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是：提供一种箘型叶片加工夹具及夹持加工方法，以解决箘型叶片采用传统锻造成型技术存在的加工精度低，生产效率低，劳动强度大，以作业环境恶劣等问题。本专利技术的技术方案是：箘型叶片加工夹具，包括：底座；叶根定位板，可拆卸连接在底座一侧端部，其内侧设有水平布置的叶根定位顶针，叶根定位顶针适于与毛坯上预先锻造的叶根孔配合定位；叶冠定位板，可拆卸连接在与叶根定位板相对的底板另一侧端部，其内侧设有水平布置的叶冠定位顶针，叶冠定位顶针适于与毛坯上预先锻造的叶冠孔配合定位；两块叶身夹持板，相对可拆卸连接在底座两相对侧，适于将叶身夹持在其间；自位支撑装置，包括可拆卸连接在叶身夹持板两侧的底座端面的自位支撑钉，自位支撑钉用于支撑叶身的底部；叶根圆柱定位机构，可拆卸连接在叶根定位板上，其具有竖向设置且适于与叶根牙配合定位的定位圆柱体，以及适于将叶根从上下端面、前后侧面夹持定位的第一夹持定位顶针；和叶冠夹持定位座，可拆卸连接在叶冠定位板上，与叶根圆柱定位机构配合，其具有适于将叶冠前后侧面夹持定位的第二夹持定位顶针。所述底座四个角具有凹面，在同一侧两凹面部分的底座上可拆卸安装有相对的连接板，叶根定位板通过螺栓以及螺母安装在两相对的连接板之间，叶冠定位板通过螺栓以及螺母安装在两相对的连接板之间。所述叶根圆柱定位机构还包括第一底板，垂直连接在第一底板两侧的第一侧板，以及与第一侧板同向且垂直连接在第一底板上下两侧的第二侧板，定位圆柱体连接在两第二侧板之间，第一夹持定位顶针可拆卸设置在第一侧板和第二侧板上，配置为适于将叶根夹持在定位圆柱体处。在第一底板上设有用于与叶根定位板连接的安装孔，在叶根定位板上设有对应的安装孔，第一底板和叶根定位板通过螺栓及螺母紧固连接。所述叶冠夹持定位座还包括第二底板，垂直连接在第二底板两侧的第三侧板，第二夹持定位顶针可拆卸设置在第三侧板上，配置为适于将叶冠夹持在定位圆柱体处。在第二底板上设有用于与叶冠定位板连接的安装孔，在叶冠定位板上设有对应的安装孔，第二底板和叶冠定位板通过螺栓及螺母紧固连接。所述底座具有纵向安装孔，两块叶身夹持板通过穿设于纵向安装孔内的螺栓以及螺母安装在底座的两相对侧面。在底座上方的两块叶身夹持板部分通过螺栓以及螺母连接。所述自位支撑钉为3颗，其中，靠近叶冠端为1颗，靠近叶根端为2颗。所述的箘型叶片夹具的夹持加工方法，包括以下步骤：（1）以毛坯上预先锻造的叶根孔和叶冠孔为定位基准，在底座上安装叶根定位板和叶冠定位板，使叶根定位顶针顶入叶根孔中，叶冠定位顶针顶入叶冠孔中，并在底座上安装两块叶身夹持板，以夹持住毛坯，此时刀具按尺寸要求加工箘型叶片的叶根、叶身的外轮廓；（2）以毛坯的下底面为基准，在底座上安装并调整自位支撑装置，使自位支撑装置承托住毛坯，拆除步骤（1）中的叶根定位板，保留步骤（1）中的叶冠定位板以及叶身夹持板，此时刀具先按尺寸要求加工叶冠的外轮廓和叶冠定位槽，再按尺寸要求加工叶根的牙和叶根端面；（3）拆除步骤（2）中的叶身夹持板，以箘型叶片的牙为基准，安装叶根定位板以及叶根圆柱定位机构，使叶根的牙配合定位圆柱体实现定位，在叶冠定位板上安装叶冠夹持定位座，用第一夹持定位顶针夹持住叶根的上下端面及前后侧面，用第二夹持定位顶针夹持住叶冠的前后侧面，调整自位支撑装置使其顶住叶身下底面，此时刀具按尺寸要求加工叶身上端面，待加工好后，再按本步骤安装夹具实现叶身下端面的加工。本专利技术的有益效果：本专利技术是一种装夹方便，结构合理、可靠、高效、精密的夹紧装置，与传统锻造成型技术相比，本专利技术工艺方法与工装夹具为控制同类产品的加工变形及产品合格率不高的研究提供相关工艺参数，在提高了加工效率和降低了加工工时的同时达到了加工精度的要求，改善了箘型叶片的表面粗糙度、能源的转化效率，有效的降低了人工劳动强度，提高了叶根的弯曲强度。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术中底座的结构示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.箘型叶片加工夹具，其特征在于，包括：底座（1）；叶根定位板（2），可拆卸连接在底座（1）一侧端部，其内侧设有水平布置的叶根定位顶针（4），叶根定位顶针（4）适于与毛坯上预先锻造的叶根孔配合定位；叶冠定位板（3），可拆卸连接在与叶根定位板（2）相对的底板另一侧端部，其内侧设有水平布置的叶冠定位顶针（5），叶冠定位顶针（5）适于与毛坯上预先锻造的叶冠孔配合定位；两块叶身夹持板（6），相对可拆卸连接在底座（1）两相对侧，适于将叶身夹持在其间；自位支撑装置，包括可拆卸连接在叶身夹持板（6）两侧的底座（1）端面的自位支撑钉（12），自位支撑钉（12）用于支撑叶身的底部；叶根圆柱定位机构（7），可拆卸连接在叶根定位板（2）上，其具有竖向设置且适于与叶根牙配合定位的定位圆柱体（8），以及适于将叶根从上下端面、前后侧面夹持定位的第一夹持定位顶针（9）；和叶冠夹持定位座（10），可拆卸连接在叶冠定位板（3）上，与叶根圆柱定位机构（7）配合，其具有适于将叶冠前后侧面夹持定位的第二夹持定位顶针（11）。

【技术特征摘要】
1.箘型叶片加工夹具，其特征在于，包括：底座（1）；叶根定位板（2），可拆卸连接在底座（1）一侧端部，其内侧设有水平布置的叶根定位顶针（4），叶根定位顶针（4）适于与毛坯上预先锻造的叶根孔配合定位；叶冠定位板（3），可拆卸连接在与叶根定位板（2）相对的底板另一侧端部，其内侧设有水平布置的叶冠定位顶针（5），叶冠定位顶针（5）适于与毛坯上预先锻造的叶冠孔配合定位；两块叶身夹持板（6），相对可拆卸连接在底座（1）两相对侧，适于将叶身夹持在其间；自位支撑装置，包括可拆卸连接在叶身夹持板（6）两侧的底座（1）端面的自位支撑钉（12），自位支撑钉（12）用于支撑叶身的底部；叶根圆柱定位机构（7），可拆卸连接在叶根定位板（2）上，其具有竖向设置且适于与叶根牙配合定位的定位圆柱体（8），以及适于将叶根从上下端面、前后侧面夹持定位的第一夹持定位顶针（9）；和叶冠夹持定位座（10），可拆卸连接在叶冠定位板（3）上，与叶根圆柱定位机构（7）配合，其具有适于将叶冠前后侧面夹持定位的第二夹持定位顶针（11）。2.根据权利要求1所述的箘型叶片夹具，其特征在于：所述底座（1）四个角具有凹面，在同一侧两凹面部分的底座（1）上可拆卸安装有相对的连接板（13），叶根定位板（2）通过螺栓以及螺母安装在两相对的连接板（13）之间，叶冠定位板（3）通过螺栓以及螺母安装在两相对的连接板（13）之间。3.根据权利要求1所述的箘型叶片夹具，其特征在于：所述叶根圆柱定位机构（7）还包括第一底板（71），垂直连接在第一底板（71）两侧的第一侧板（72），以及与第一侧板（72）同向且垂直连接在第一底板（71）上下两侧的第二侧板（73），定位圆柱体（8）连接在两第二侧板（73）之间，第一夹持定位顶针（9）可拆卸设置在第一侧板（72）和第二侧板（73）上，配置为适于将叶根夹持在定位圆柱体（8）处。4.根据权利要求3所述的箘型叶片夹具，其特征在于：在第一底板（71）上设有用于与叶根定位板（2）连接的安装孔，在叶根定位板（2）上设有对应的安装孔，第一底板（71）和叶根定位板（2）通过螺栓及螺母紧固连接。5.根据权利要求1所述的箘型叶片夹具，其特征在于：所述叶冠夹持定位座（10）还包括第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫化锦，刘霞，田宁，赵国旗，张顺科，马鲁邯，
申请(专利权)人：贵州工程应用技术学院，
类型：发明
国别省市：贵州,52