CN107695292B - 一种发动机扩压器叶片蜡型拼装夹具及拼装方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机扩压器叶片蜡型拼装夹具及拼装方法，包括转盘、传动机构和定位块，所述转盘包括相互独立的主动盘和从动盘，所述主动盘和从动盘通过连接销连接，所述传动机构包括伺服电动机和驱动盘，伺服电动机的轴的上端部径向由轴承支撑固定在驱动盘的中心，驱动盘通过定位键与驱动主动盘连接，所述定位块设置有与发动机扩压器叶片蜡型形状匹配的凹槽，通过设置既相互独立又可通过连接销连接在一起的的主动盘和从动盘，以及设置有与发动机扩压器叶片蜡型形状匹配的凹槽的定位块，可以根据扩压器的尺寸选择不同直径的主动盘和从动盘，使夹具具有互换性。

Description

一种发动机扩压器叶片蜡型拼装夹具及拼装方法

技术领域

本发明涉及叶片制造装置技术领域，具体涉及一种发动机扩压器叶片蜡型拼装夹具及拼装方法。

背景技术

涡轮喷气式航空发动机扩压器的主要部件是圆环形机匣和空心叶片，空心叶片通过环形机匣内部的榫槽进行固定和安装。目前空心叶片采用精密失蜡的铸造工艺，其制造工艺过程大致分为三部分：（1）通过模具压制由石蜡、增塑剂等多种原料混合而成的蜡型；（2）再通过专用工装夹具，将蜡型拼装、固定成为圆环形结构的蜡型；（3）将拼装好的环形蜡型整体进行模壳制造、脱蜡 处理后，最后进入精密浇铸工序。目前生产现场是依靠人工通过专用夹具完成叶片蜡型的拼装，参见附图1和图2：首先操作者手动使内、外转盘旋转一个角度（孔位），将固定销由外盘上圆孔***到内盘相对应的圆孔中，固定内、外转盘，手动向上操作扳手使蜡模定位块升起，然后将单个叶片蜡型放置在定位块上进行固定、拼接，待蜡型固定好后，向下操作扳手使定位块与蜡型分离，再旋转到下一个孔位上，重复上述操作，直至全部蜡型拼装完成。内、外转盘定位孔的数量、尺寸相同，在圆周方向上均匀分布，夹具制造中定位孔通过精镗加工完成，其加工精度决定了蜡型的角度精度。

原夹具结构简单、操作灵活，但针对不同尺寸、规格的叶片蜡型，需要配套制作不同的专用夹具，夹具之间不具备互换性，另外在蜡型拼装时，每个孔位都要***转动销进行定位同步旋转，劳动强度大，长期使用后造成磨损，定位孔精度下降，影响产品质量。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种发动机扩压器叶片蜡型拼装夹具及拼装方法，通过设置既相互独立又可通过连接销连接在一起的的主动盘和从动盘，以及设置有与发动机扩压器叶片蜡型形状匹配的凹槽的定位块，可以根据扩压器的尺寸选择不同直径的主动盘和从动盘，使夹具具有互换性，通过伺服电动的转动，控制主动盘和从动盘的位置，不再需要***转动销进行定位同步旋转，降低了劳动强度，避免了磨具长期使用造成磨损，且伺服电机的转动角度可以根据需求调整，提高了产品精度。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种发动机扩压器叶片蜡型拼装夹具，包括转盘、传动机构和定位块，所述转盘包括相互独立的主动盘和从动盘，所述主动盘和从动盘通过连接销连接，所述传动机构包括伺服电动机和驱动盘，伺服电动机的输出轴与驱动盘连接，驱动盘驱动主动盘转动，所述定位块设置有与发动机扩压器叶片蜡型形状匹配的凹槽。

还包括用于支撑整个夹具的支撑机构，所述支撑机构包括底座和用于支撑底座的支座，所述底座设置于驱动盘下方，所述伺服电动机的输出轴穿过支撑底座与驱动盘连接，所述底座上还设置有供定位块沿主动盘半径方向移动的通槽。

所述支座为圆柱形，设置有3—6个。

还包括调整定位块位置的调整机构，所述调整机构包括固定连接在支撑座下方的径向调节座和调节螺钉，所述径向调节座为“U”形，所述径向调节座一侧下部设置有通孔，所述调节螺钉通过通孔***径向调节座内部，且有一端在径向调节座外侧，所述调节螺钉与气缸安装座通过螺纹连接。

还包括推动定位块上、下运动的气路***，所述气路***包括气缸、气源、气管和电控气阀，所述气缸固定连接在定位块底部且滑动连接在气缸安装座侧面。

所述主动盘和从动盘通过4-8个均布于主动盘和从动盘的连接销连接。

所述伺服电动机上设置有用于检测主动盘和从动盘位置信号的增量式编码器，所述增量式编码器将检测到的位置信号通过伺服驱动器传递给PLC。

所述伺服电动机的输出轴通过连接键与驱动盘连接。

所述驱动盘通过定位键驱动主动盘转动。

一种发动机扩压器叶片蜡型拼装方法，包括以下步骤：

1）根据发动机扩压器叶片蜡型的直径，选取合适尺寸的主动盘和从动盘，将定位块调整至合适的位置，使定位块位置上升后置于主动盘和从动盘之间；

2）设置夹具转盘的移动角度和电机速度；

3）使主动盘和从动盘处于零点位置；

4）开启伺服电动机，使其带动主动盘和从动盘同步旋转，当主动盘和从动盘旋转角度达到所设置的移动角度后，伺服电动机停止转动；

5）控制气缸动作，将定位块顶出至主动盘和从动盘之间；

6）将叶片蜡型放到定位块（8）上，完成单个叶片蜡型在定位块上的定位，然后控制气缸（12）缩回，定位块（8）复位；

7）重复步骤3）到步骤6）直至完成整个发动机扩压器叶片蜡型的定位拼装。

所述叶片蜡型之间通过融化的石蜡连接。

与现有技术相比，本发明 至少具有以下有益的技术效果，本发明通过设置既相互独立又可通过连接销连接在一起的主动盘和从动盘，以及设置有与发动机扩压器叶片蜡型形状匹配的凹槽的定位块，可以根据扩压器的尺寸选择不同直径的主动盘和从动盘，使夹具具有互换性，通过伺服电动的转动，控制主动盘和从动盘的位置，不再需要***转动销进行同步旋转，降低了劳动强度，避免了磨具长期使用造成磨损，且伺服电机的转动角度可以根据需求调整，提高了产品精度。

进一步的，还包括用于支撑整个夹具的支撑机构，所述支撑机构包括底座和用于支撑底座的支座，所述底座设置于驱动盘下方，所述伺服电动机的输出轴穿过支撑底座与驱动盘连接，所述底座上还设置有供定位块主动盘半径方向移动的通槽，提高了整个夹具的稳定性。

进一步的，支座为圆柱形，设置有3—6个，以支撑整个夹具，保证平衡和稳固。

进一步的，还包括调整定位块位置的调整机构，调整机构包括固定连接在支撑座下方的径向调节座和调节螺钉，径向调节座为“U”形，径向调节座一侧下部设置有通孔，调节螺钉通过通孔***径向调节座内部，且有一端在径向调节座外侧，调节螺钉通过与气缸安装座通过螺纹连接，通过调整机构调节定位块的位置，调节更加方便、精确。

进一步的，还包括推动定位块上、下运动的气路***，气路***包括气缸、气源、气管和电控气阀，气缸固定连接在定位块底部且滑动连接在气缸安装座侧面，结构简单，易于安装维护。

进一步的，主动盘和从动盘通过4-8个均布于主动盘和从动盘的连接销连接，使主动盘和从动盘之间的固定更加牢靠，避免主动盘和从动盘在转动过程中出现晃动而产生误差，提高了产品精度。

进一步的，伺服电动机上设置有用于检测主动盘和从动盘位置信号的增量式编码器，增量式编码器将检测到的位置信号通过伺服驱动器传递给PLC，PLC将转盘的实际位置与设定位置进行比较后，根据计算结果不动作或调整伺服电机的脉冲输出，使伺服电机带动驱动盘转动，进而使转盘转动至设定位置，实现闭环控制，提高产品精度。

进一步的，伺服电动机的输出轴通过连接键与驱动盘连接，

驱动盘通过定位键驱动主动盘转动，结构简单，操作方便。

附图说明

图1为现有叶片蜡型制造工艺过程；

图2为现有叶片蜡型拼装夹具有夹具示意图；

图3为本发明叶片蜡型拼装夹具附视图；

图4为本发明叶片蜡型拼装夹具的结构分解图；

图5为本发明气路***原理图；

附图中：1、底座，2、主动盘，3、从动盘，4、驱动盘，5、连接销，6、定位键，7、径向调节座，8、定位块，9、调节螺钉，10、气缸安装座，11、伺服电动机，12、气缸，13、气源，14、气管，15、电控气阀，16、转盘，17、扳手。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

参见图3和图4，本发明包括转盘、传动机构、定位机构、调整机构、支撑机构和PLC，其中：

转盘包括主动盘2和从动盘3，主动盘2和从动盘3之间相互独立，并通过四根连接销5实现连接，四个连接销5均布于主动盘2和从动盘3上，操作者可根据叶片蜡型的不同尺寸选择主动盘2和从动盘3的尺寸，通过连接销5保证在拼接叶片蜡型时，主动盘2和从动盘3同步周向转动；

如图4所示，传动机构包括伺服电动机11和驱动盘4，伺服电动机11的输出轴通过连接键与驱动盘4连接，驱动盘4通过定位键6与主动盘2连接，伺服电机转动时，带动驱动盘4转动，驱动盘4通过定位键6驱动主动盘2转动，伺服电动机11上设置有用于检测主动盘2和从动盘3位置信号的增量式编码器，所述增量式编码器将检测到的位置信号通过伺服驱动器传递给PLC，PLC将转盘的实际位置与设定位置进行比较后，根据计算结果不动作或调整伺服电机的脉冲输出，使伺服电机带动驱动盘4转动，进而使转盘转动至设定位置，实现闭环控制，提高了产品精度；

如图4和图5所示，定位机构包括定位块8和气路***，参见图5，气路***包括推动定位块8上、下运动的气缸12、气源13、气管14和电控气阀15，所述定位块8设置有与发动机扩压器叶片蜡型形状匹配的凹槽，所述气缸12固定连接在定位块8底部且滑动连接在气缸安装座10侧面，由PLC控制电控气阀15，从而使气缸12往复运动，在叶片蜡型拼接时，定位块8由气缸12推动可上、下运动，完成叶片蜡型的定位，气缸12安装在气缸安装座10上，以保证气缸稳固；

如图4所示，调整机构用于调整定位块8的位置，其包括固定连接在支撑座1下方的径向调节座7和调节螺钉9，所述径向调节座7为“U”形，所述径向调节座7一侧下部设置有通孔，所述调节螺钉9通过通孔***径向调节座7内部，且有一端在径向调节座7外侧，所述调节螺钉9与气缸安装座10通过螺纹连接，操作者根据叶片蜡型大小，通过转动调节螺钉9，调节气缸安装座10的位置，从而调整气缸12的位置，进而调整定位块8的位置，方便、精确；

如图4所示，支撑机构包括底座1和用于支撑底座1的三个圆柱形支座，底座1设置于驱动盘4下方，伺服电动机11的输出轴穿过支撑底座1并通过轴承与驱动盘4连接所述底座1上还设置有供定位块8沿底座1半径方向移动的槽，以支撑整个夹具，保证平衡和稳固，并保证定位块的移动路径。

所述PLC预设有回零功能和报警功能，使每次操作时夹具转盘处于相同的初始位置，减小误差，提高产品精度，叶片蜡型拼装夹具工作中出现故障无法运行时，电控***将报警，提醒操作人员做出应对。

本发明的发动机扩压器叶片蜡型拼装方法包括如下步骤：

1）根据发动机扩压器叶片蜡型的直径，选取合适尺寸的主动盘2和从动盘3，将定位块8调整至合适的位置，使定位块8位置上升后置于主动盘2和从动盘3之间；

2）设置夹具转盘的移动角度和电机速度；

3）使主动盘2和从动盘3处于零点位置；

4）开启伺服电动机11，使其带动主动盘2和从动盘3同步旋转，当主动盘2和从动盘3旋转角度达到所设置的移动角度后，伺服电动机11停止转动；

5）控制气缸12动作，将定位块8顶出至主动盘2和从动盘3之间；

6）将叶片蜡型放到定位块8上，完成单个叶片蜡型在定位块上的定位，并使用融化的石蜡将相邻的叶片蜡型拼接起来；

7）拼接完成后，控制气缸12缩回，定位块8复位，一个叶片蜡型拼接完成；

8）重复步骤3）到步骤7）直至完成整个发动机扩压器叶片蜡型的拼装。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：

（1）通过调整机构可调整定位块的位置，通过选取不同直径的主动盘和从动盘，可以使用该夹具进行不同尺寸、规格叶片蜡型的拼装，实现扩压器夹具设计的标准化。

（2）定位精度高。由增量式编码器向伺服驱动器反馈的实际位置，伺服驱动器将实际位置传递至PLC，PLC将实际位置与设定位值进行比较后，按计算结果调整伺服电机的脉冲输出，进而使转盘转动至设定位置，实现闭环控制，实现了高精度定位。驱动器在最高细分10000工作状态下，分度误差可控制在7.3μm,可以实现360度转角误差为0的分度精度要求。与原有夹具采用定位销、孔的定位方式相比较，避免了因长期使用造成夹具磨损所带来的精度损失。

（3）引入自动化技术，减少操作者劳动强度，采用伺服电动机实现分度，避免了新制扩压器叶片拼装夹具所需的精镗工序，每一个扩压器叶片就可节省来料和加工时间1个月，节省加工费用12000元/套。

Claims (5)

1.一种发动机扩压器叶片蜡型拼装夹具，其特征在于，包括转盘、传动机构和定位块（8），所述转盘包括相互独立的主动盘（2）和从动盘（3），所述主动盘（2）和从动盘（3）通过连接销（5）连接，所述传动机构包括伺服电动机（11）和驱动盘（4），伺服电动机（11）的输出轴与驱动盘（4）连接，驱动盘（4）驱动主动盘转动，所述定位块（8）设置有与发动机扩压器叶片蜡型形状匹配的凹槽；

还包括用于支撑整个夹具的支撑机构，所述支撑机构包括底座（1）和用于支撑底座（1）的支座，所述底座（1）设置于驱动盘（4）下方，所述伺服电动机（11）的输出轴穿过支撑底座（1）与驱动盘（4）连接，所述底座（1）上还设置有供定位块（8）沿主动盘（2）半径方向移动的通槽；

还包括调整定位块（8）位置的调整机构，所述调整机构包括固定连接在支撑座下方的径向调节座（7）和调节螺钉（9），所述径向调节座（7）为“U”形，所述径向调节座（7）一侧下部设置有通孔，所述调节螺钉（9）通过通孔***径向调节座（7）内部，且有一端在径向调节座（7）外侧，所述调节螺钉（9）与气缸安装座（10）通过螺纹连接；

所述支座为圆柱形，设置有3~6个；

还包括推动定位块（8）上、下运动的气路***，所述气路***包括气缸（12）、气源（13）、气管（14）和电控气阀（15），所述气缸（12）固定连接在定位块（8）底部且滑动连接在气缸安装座（10）侧面；

所述主动盘（2）和从动盘（3）通过4-8个均布于主动盘（2）和从动盘（3）的连接销（5）连接。

2.根据权利要求1所述的一种发动机扩压器叶片蜡型拼装夹具，其特征在于，所述伺服电动机（11）上设置有用于检测主动盘（2）和从动盘（3）位置信号的增量式编码器，所述增量式编码器将检测到的位置信号通过伺服驱动器传递给PLC。

3.根据权利要求1所述的一种发动机扩压器叶片蜡型拼装夹具，其特征在于，所述伺服电动机（11）的输出轴通过连键与驱动盘（4）连接，所述驱动盘通过定位键（6）驱动主动盘（2）转动。

4.一种发动机扩压器叶片蜡型拼装方法，其特征在于，该方法采用权利要求1至3任意一项所述的发动机扩压器叶片蜡型拼装夹具，该方法包括以下步骤：

1）根据发动机扩压器叶片蜡型的直径，选取合适尺寸的主动盘（2）和从动盘（3），将定位块（8）调整至合适的位置，使定位块（8）位置上升后置于主动盘（2）和从动盘（3）之间；

2）设置夹具转盘的移动角度和电机速度；

3）使主动盘（2）和从动盘（3）处于零点位置；

4）开启伺服电动机（11），使其带动主动盘（2）和从动盘（3）同步旋转，当主动盘（2）和从动盘（3）旋转角度达到所设置的移动角度后，伺服电动机（11）停止转动；

5）控制气缸（12）动作，将定位块（8）顶出至主动盘（2）和从动盘（3）之间；

6）将叶片蜡型放到定位块（8）上，完成单个叶片蜡型在定位块上的定位，然后控制气缸（12）缩回，定位块（8）复位；

7）重复步骤3）到步骤6）直至完成整个发动机扩压器叶片蜡型的定位拼装。

5.如权利要求4所述的一种发动机扩压器叶片蜡型拼装方法，其特征在于，叶片蜡型之间通过融化的石蜡连接。