CN114434190B - 碳纤维叶片车削加工用定位装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种碳纤维叶片车削加工用定位装置，包括定位套筒（1）、定位板（2）、叶身定位件（3）、叶尖定位件（4）和叶柄定位件（5）；定位套筒为中空结构，叶身（6）能***在定位套筒内，定位套筒的一端通过定位板固定安装在车床上；叶尖定位件的一端安装在车床上，叶尖定位件的另一端螺纹旋接并贯穿定位板，使叶尖定位件的另一端在定位套筒内与叶身的尖部匹配抵接；叶身定位件匹配夹持在叶身的根部，且叶身定位件设置在定位套筒的另一端，叶柄（7）延伸至定位套筒的外部；叶柄定位件设置在叶柄的端部，叶柄通过叶柄定位件匹配抵接在车床上，使叶片同轴定位在车床上。本发明能实现叶片轴线的精准找正，且能对碳纤维叶身进行刚度补强。

Description

碳纤维叶片车削加工用定位装置

技术领域

本发明涉及一种涡轮叶片的加工设备，尤其涉及一种碳纤维叶片车削加工用定位装置。

背景技术

涡轮叶片可应用于风力发电机等设备中，涡轮叶片的形状和材质直接影响到风力发电机的发电效率，随着涡轮叶片长度的增加，更轻质的碳纤维材料开始取代金属材料用于涡轮叶片的制作加工。目前，涡轮叶片通常采用车床车削加工完成，碳纤维材质的涡轮叶片在成型过程中精度较差，在叶柄的加工过程中，需要利用翼型找正叶柄的轴线，再对其进行车削加工，以保证涡轮叶片与轮毂之间的精确装配。

叶片的轴线是由叶片的翼型决定的，由于碳纤维叶片工艺成型的特殊性，需要先成型叶身，再通过叶身确定叶柄，在车削加工过程中，叶片的根部和尖部需要卡接固定在车床上，叶身两端受力后发生弯曲，且叶身为异形截面，无法通过叶身定位轴线，故安装时叶片轴线100与车床加工轴线200之间会出现同轴度偏差，如附图1所示，且该偏差可达到3-5mm，影响到碳纤维叶片的车削加工精度和碳纤维叶片的使用。同时，由于碳纤维叶片的刚度相较于金属叶片的刚度较差，且叶片的叶身长度及其各部分的质量分布不均，在车削过程中容易发生振刀的情况。

发明内容

本发明的目的在于提供一种碳纤维叶片车削加工用定位装置，能实现叶片轴线的精准找正，且能对碳纤维叶身进行刚度补强。

本发明是这样实现的：

一种碳纤维叶片车削加工用定位装置，包括定位套筒、定位板、叶身定位件、叶尖定位件和叶柄定位件；定位套筒为中空结构，叶身能***在定位套筒内，定位套筒的一端通过定位板固定安装在车床上；叶尖定位件的一端安装在车床上，叶尖定位件的另一端螺纹旋接并贯穿定位板，使叶尖定位件的另一端在定位套筒内与叶身的尖部匹配抵接；叶身定位件匹配夹持在叶身的根部，且叶身定位件设置在定位套筒的另一端，叶柄延伸至定位套筒的外部；叶柄定位件设置在叶柄的端部，叶柄通过叶柄定位件匹配抵接在车床上，使叶片同轴定位在车床上。

所述的叶尖定位件的另一端设有活动顶针，叶身的尖部设有第一顶针孔，使活动顶针能匹配插接在第一顶针孔内，且叶身能相对叶尖定位件转动。

所述的叶柄定位件为第二顶针孔，车床上的固定顶针能匹配插接在第二顶针孔内，使叶柄能相对车床上的固定顶针转动。

所述的叶身定位件包括一对翼型卡板，一对翼型卡板匹配抱合在叶身的根部两侧，使叶身定位件与叶身同步转动。

所述的定位套筒、定位板和叶尖定位件同轴设置。

所述的定位板的外壁上安装有若干个车床定位件，若干个车床定位件沿定位板的周向均布在叶尖定位件的四周，定位板通过若干个车床定位件固定安装在车床上。

所述的定位套筒和定位板上均间隔设有若干个镂空部。

所述的定位套筒的内径大于叶身的宽度，定位套筒的轴向长度大于叶身的长度。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

1、本发明由于设有定位套筒和叶身定位件，能将已成型的叶身固定在定位套筒内，通过定位套筒对刚度不足的叶身起到补强保护的作用，保证了叶片两端定位受力后不弯曲变形，同时避免了叶柄在高速转动车削过程中由于叶片质量分布不均、叶片强度低等导致振刀的情况发生。

2、本发明由于设有叶身定位件、叶尖定位件和叶柄定位件，能对叶片的两端和中部进行轴向定位，矫正了叶片的轴线位置，从而保证叶片轴向与车床加工轴线之间的同轴度，也保证了叶片在高速转动过程中轴线的稳定性，确保叶片的高精度车削加工。

3、本发明由于设有定位套筒和叶身定位件，叶身定位件采用翼型卡板匹配抱紧叶片的根部曲面，使叶片可靠***至定位套筒内，适用于不同规格型号的叶片，具有良好的通用性。

本发明能对碳纤维材质的叶片进行精准找正，同时对强度较低的碳纤维叶身进行补强，避免叶片在定位和高速转动时弯曲变形，实现不同型号的碳纤维叶片的车削加工，优化碳纤维叶片的车削加工过程，提高加工效率和精度，降低加工成本。

附图说明

图1是现有技术中碳纤维叶片车削加工时的叶片轴线位置图；

图2是本发明碳纤维叶片车削加工用定位装置的结构示意图；

图3是采用本发明碳纤维叶片车削加工用定位装置后的叶片轴线位置图。

图中，100叶片轴线，200车床加工轴线，1定位套筒，2定位板，3叶身定位件，4叶尖定位件，41活动顶针，5叶柄定位件，6叶身，7叶柄，8镂空部。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

请参见附图2，一种碳纤维叶片车削加工用定位装置，包括定位套筒1、定位板2、叶身定位件3、叶尖定位件4和叶柄定位件5；定位套筒1为中空圆筒状结构，叶身6能***在定位套筒1内；定位套筒1的一端通过定位板2固定设置在车床上；叶尖定位件4的一端安装在车床上，叶尖定位件4的另一端螺纹旋接并贯穿定位板2，使叶尖定位件4的另一端在定位套筒1内与叶身6的尖部匹配抵接；叶身定位件3匹配夹持在叶身6的根部，且叶身定位件3设置在定位套筒1的另一端，叶柄7延伸至定位套筒1的外部；叶柄定位件5设置在叶柄7的端部，叶柄7通过叶柄定位件5匹配抵接在车床上，使叶片同轴定位在车床上。可通过螺纹的旋动调节叶尖定位件4在定位套筒1中的长度，装配时通过扳手将叶尖定位件4拧至所需的长度，再将叶尖定位件4通过两个螺帽与定位板2锁紧，保证叶片在加工时叶尖定位件4的长度锁定不变。同时，将定位板2的边缘处通过车床上旋转盘的夹具夹紧，防止定位套筒1在叶片加工过程中发生旋转。

所述的叶尖定位件4的另一端设有活动顶针41，叶身6的尖部设有第一顶针孔（图中未示出），使活动顶针41能匹配插接在第一顶针孔内，且叶身6能相对叶尖定位件4转动。根据叶身6的长度，调节叶尖定位件4的活动顶针41在定位套筒1内的***深度，使活动顶针41能与第一顶针孔可靠顶紧，从而保证叶身6在定位套筒1内的安装稳定性，同时能适用于不同规格型号的叶身6。

所述的叶柄定位件5为第二顶针孔，车床上的固定顶针能匹配插接在第二顶针孔内，使叶柄7能相对车床上的固定顶针转动，通过叶身定位件3和车床上的固定顶针实现对叶柄7的轴向定位和稳定转动。

所述的叶身定位件3包括一对翼型卡板，一对翼型卡板匹配抱合在叶身6的根部两侧，使叶身定位件3与叶身6同步转动。翼型卡板的曲面形状与叶身6根部的曲面形状一致，从而保证一对翼型卡板能可靠抱紧叶身6的根部，进而通过定位套筒1、一对翼型卡板和叶尖定位件4对叶身6进行轴向定位和补强保护。

所述的定位套筒1、定位板2和叶尖定位件4同轴设置，便于安装定位，保证安装后的叶身6的轴线与车床的轴线完全重合。

所述的定位板2的外壁上安装有若干个车床定位件（图中未示出），若干个车床定位件沿定位板2的周向均布在叶尖定位件4的四周，定位板2通过若干个车床定位件固定安装在车床上。优选的，车床定位件可设置三个，确保定位板2在车床上的安装稳定性以及叶片转动车削过程中的受力均匀性。

所述的定位套筒1的内径大于叶身6的宽度，定位套筒1的轴向长度略大于叶身6的长度，确保叶身6能***在定位套筒1内，定位套筒1对叶身6提供补强和定位作用，能适用于不同规格尺寸的叶身6。

所述的定位套筒1和定位板2上均间隔设有若干个镂空部8，能降低本发明的自身重量，有利于安装使用。

实施例1：

请参见附图2，本实施例应用于压缩机碳纤维叶片的车削加工。

根据叶片的尺寸，采用圆筒状的定位套筒1，定位套筒1的轴向长度为910mm。定位套筒1和定位板2上均布多个镂空部8。定位套筒1、定位板2和叶身定位件3可采用金属材质制成，定位套筒1、定位板2和叶身定位件3之间可采用焊接、螺接等方式连接成一体结构，具有良好的结构强度，确保与叶片的同步转动。

将定位板2通过车床上旋转盘的三个车床定位夹紧固定在车床上，防止定位套筒1在叶片加工过程中发生旋转，在叶身6成型后，将叶身6***定位套筒1内，叶身6的根部通过一对翼型卡板抱紧并定位在定位套筒1的另一端。根据叶身6的长度通过螺纹相对定位板2旋动叶尖定位件4，调节叶尖定位件4***定位套筒1中的长度，再通过两个螺帽在定位板2的内侧和外侧锁紧，使叶尖定位件4与定位套筒1相对固定，从而使活动顶针41以合适的压力顶紧在叶身6尖部的第一顶针孔内，且保证叶身6不发生弯曲变形且叶身6的轴线、定位套筒1的轴线与车床的轴线重合，达到轴线找正的目的；再将叶柄7的端部通过第二顶针孔与车床上的固定顶针定位。通过定位套筒1、叶尖定位件4和一对翼型卡板对刚度较差的叶身6起到补强保护作用，保证叶身6在受力后不发生弯曲，结合叶尖定位件4和车床上的固定顶针在叶片两端的定位，保证了叶片轴线100与车床加工轴线（叶片轴线与车床加工轴线重合，图中未示出车床加工轴线）重合，如附图3所示。

车床带动定位板2、定位套筒1、一对翼型卡板、叶片同步转动，叶片在活动顶针41和固定顶针之间转动，即可对叶柄7进行车削加工。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，因此，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种碳纤维叶片车削加工用定位装置，其特征是：包括定位套筒（1）、定位板（2）、叶身定位件（3）、叶尖定位件（4）和叶柄定位件（5）；定位套筒（1）为中空结构，叶身（6）能***在定位套筒（1）内，定位套筒（1）的一端通过定位板（2）固定安装在车床上；叶尖定位件（4）的一端安装在车床上，叶尖定位件（4）的另一端螺纹旋接并贯穿定位板（2），使叶尖定位件（4）的另一端在定位套筒（1）内与叶身（6）的尖部匹配抵接；叶身定位件（3）匹配夹持在叶身（6）的根部，且叶身定位件（3）设置在定位套筒（1）的另一端，叶柄（7）延伸至定位套筒（1）的外部；叶柄定位件（5）设置在叶柄（7）的端部，叶柄（7）通过叶柄定位件（5）匹配抵接在车床上，使叶片同轴定位在车床上；

所述的叶尖定位件（4）的另一端设有活动顶针（41），叶身（6）的尖部设有第一顶针孔，使活动顶针（41）能匹配插接在第一顶针孔内，且叶身（6）能相对叶尖定位件（4）转动；

所述的叶柄定位件（5）为第二顶针孔，车床上的固定顶针能匹配插接在第二顶针孔内，使叶柄（7）能相对车床上的固定顶针转动。

2.根据权利要求1所述的碳纤维叶片车削加工用定位装置，其特征是：所述的叶身定位件（3）包括一对翼型卡板，一对翼型卡板匹配抱合在叶身（6）的根部两侧，使叶身定位件（3）与叶身（6）同步转动。

3.根据权利要求1所述的碳纤维叶片车削加工用定位装置，其特征是：所述的定位套筒（1）、定位板（2）和叶尖定位件（4）同轴设置。

4.根据权利要求1或3所述的碳纤维叶片车削加工用定位装置，其特征是：所述的定位板（2）的外壁上安装有若干个车床定位件，若干个车床定位件沿定位板（2）的周向均布在叶尖定位件（4）的四周，定位板（2）通过若干个车床定位件固定安装在车床上。

5.根据权利要求1或3所述的碳纤维叶片车削加工用定位装置，其特征是：所述的定位套筒（1）和定位板（2）上均间隔设有若干个镂空部（8）。

6.根据权利要求1所述的碳纤维叶片车削加工用定位装置，其特征是：所述的定位套筒（1）的内径大于叶身（6）的宽度，定位套筒（1）的轴向长度大于叶身（6）的长度。

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