一种环形火焰筒浮动壁瓦片螺桩加工铣床夹具及定位方法

摘要

一种环形火焰筒浮动壁瓦片螺桩加工铣床夹具及定位方法，夹具包括通过滑道安装在夹具底座上的线性滑板，线性滑板上设有旋转底座，旋转底座具有与环形火焰筒中心线同心的回转曲面，旋转底座的回转曲面上设有能够滑动的旋转滑块，旋转滑块上方设有相互垂直的X向V型块与Y向V型块，两个V型块分别通过铰接副与V型块支柱连接，且铰接孔为条形孔，V型块支柱固定在夹具底座上。定位方法包括将带有螺桩的瓦片安装在旋转滑块上，通过Y向V型块对螺桩进行X向定位，通过X向V型块对螺桩进行Y向定位，分别锁定旋转滑块与线性滑板的位置。本发明能够对瓦片上多个不同空间方向螺桩进行精确定位和快速定位，从而实现瓦片螺桩的数控加工，提高生产效率。

权利要求

1.一种用于环形火焰筒浮动壁瓦片螺桩数控加工的铣床夹具，其特征在于：包括通过滑道安装在夹具底座(1)上的线性滑板(2)，线性滑板(2)上设置有旋转底座(3)，所述的旋转底座(3)具有与环形火焰筒中心线同心的回转曲面，旋转底座(3)的回转曲面上设有能够贴合回转曲面进行滑动的旋转滑块(4)，旋转滑块(4)上方设有相互垂直的X向V型块(6)与Y向V型块(5)，两个V型块分别通过铰接副与V型块支柱连接，且铰接孔为条形孔，V型块支柱固定在夹具底座(1)上；将带有螺桩的瓦片安装在旋转滑块(4)上，通过Y向V型块(5)对螺桩进行X向定位，通过X向V型块(6)对螺桩进行Y向定位。

2.根据权利要求1所述的用于环形火焰筒浮动壁瓦片螺桩数控加工的铣床夹具，其特征在于：所述的旋转底座(3)在回转曲面两侧设有旋转滑块侧挡板，旋转滑块侧挡板上安装有与旋转滑块(4)连接用于旋转滑块(4)定位的星形手柄(7)。

3.根据权利要求1或2所述的用于环形火焰筒浮动壁瓦片螺桩数控加工的铣床夹具，其特征在于：所述的线性滑板(2)上安装有能够压紧夹具底座(1)定位的L形手柄(8)。

4.根据权利要求1或2所述的用于环形火焰筒浮动壁瓦片螺桩数控加工的铣床夹具，其特征在于：所述的旋转滑块(4)设有多个且能够连同瓦片从旋转底座(3)上卸下。

5.根据权利要求1所述的用于环形火焰筒浮动壁瓦片螺桩数控加工的铣床夹具，其特征在于：所述的两个V型块上均安装有用于带动V型块沿铰接孔前后移动的调节手柄。

6.一种使用如权利要求1所述用于环形火焰筒浮动壁瓦片螺桩数控加工的铣床夹具对瓦片螺桩的定位方法，其特征在于，包括以下步骤：将带有螺桩的瓦片安装在旋转滑块(4)上，通过旋转滑块(4)在旋转底座(3)的回转曲面作周向旋转运动，使螺桩调整到回转曲面的最高点；通过Y向V型块(5)对螺桩进行X向定位后，锁定旋转滑块(4)的位置；通过X向V型块(6)对螺桩进行Y向定位后，锁定线性滑板(2)的位置。

说明书

一种环形火焰筒浮动壁瓦片螺桩加工铣床夹具及定位方法

技术领域

[0001] 本发明属于航空零件机械加工领域，具体涉及一种环形火焰筒浮动壁瓦片螺桩加工铣床夹具及定位方法，也适用于其它行业有类似结构零件的加工。

背景技术

[0002] 浮动壁瓦片是新型航空发动机燃烧室环形火焰筒上的内隔热片，一个火焰筒上使用一百多个浮动壁瓦片，浮动壁瓦片贴靠在火焰筒内流道壁面上，通过瓦片上的螺桩与火焰筒内外壁相连。一个瓦片上带有五个螺桩，螺桩在曲面各点的法线方向上，与瓦片铸造成一体，螺桩上的螺纹采用切削加工而成。要加工螺桩螺纹，就需要将每个螺桩的中心线与机床主轴方向保持一致，且需要确定出每个螺桩的中心位置。

[0003] 由于瓦片是曲面片体，螺桩分布在曲面各点的法线方向，一次定位装夹不可能同时保证五个螺桩的方向与机床主轴方向一致。另一方面，由于铸造误差影响，瓦片上几个螺桩之间的相互位置存在误差，螺桩到瓦片周边距离的误差也较大，不能按理论尺寸和角度调整来加工所有螺桩。只能分别确定每个螺桩的方向和位置进行加工，如图1，2所示。

[0004] 传统依靠找正的方法确定每个螺桩的方向和位置速度太慢，不能适应生产的需要。而靠夹具定位确定每个螺桩的方向和位置，因螺桩短小，且一端与曲面相连，定位空间太小。既要加工螺桩，又要采用螺桩定位，如何避免定位件与刀具的干涉是设计夹具面临的首要问题。

[0005] 由于单台火焰筒的瓦片数量很多，而且每个瓦片上又有多个螺桩，采用定位一个加工一个的方法，其生产效率受定位装夹速度的影响非常大，夹具设计要解决可靠定位的问题，更重要的是还要解决定位装夹的速度问题。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于针对上述现有技术中的问题，提供一种环形火焰筒浮动壁瓦片螺桩加工铣床夹具及定位方法，能够对瓦片上多个不同空间方向螺桩进行精确定位和快速定位，从而实现瓦片螺桩的数控加工，以提高生产效率。

[0007] 为了实现上述目的，本发明用于环形火焰筒浮动壁瓦片螺桩数控加工的铣床夹具采用的技术方案为：包括通过滑道安装在夹具底座上的线性滑板，线性滑板上设置有旋转底座，所述的旋转底座具有与环形火焰筒中心线同心的回转曲面，旋转底座的回转曲面上设有能够贴合回转曲面进行滑动的旋转滑块，旋转滑块上方设有相互垂直的X向V型块与Y向V型块，两个V型块分别通过铰接副与V型块支柱连接，且铰接孔为条形孔，V型块支柱固定在夹具底座上；将带有螺桩的瓦片安装在旋转滑块上，通过Y向V型块对螺桩进行X向定位，通过X向V型块对螺桩进行Y向定位。

[0008] 所述的旋转底座在回转曲面两侧设有旋转滑块侧挡板，旋转滑块侧挡板上安装有与旋转滑块连接用于旋转滑块定位的星形手柄。

[0009] 所述的线性滑板上安装有能够压紧夹具底座定位的L形手柄。

[0010] 所述的旋转滑块设有多个且能够连同瓦片从旋转底座上卸下。

[0011] 所述的两个V型块上均安装有用于带动V型块沿铰接孔前后移动的调节手柄。

[0012] 本发明用于环形火焰筒浮动壁瓦片螺桩数控加工的铣床夹具对瓦片螺桩的定位方法，包括以下步骤：将带有螺桩的瓦片安装在旋转滑块上，通过旋转滑块在旋转底座的回转曲面作周向旋转运动，使螺桩调整到回转曲面的最高点；通过Y向V型块对螺桩进行X向定位后，锁定旋转滑块的位置；通过X向V型块对螺桩进行Y向定位后，锁定线性滑板的位置。

[0013] 与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：由于夹具首先要实现的功能是将待加工螺桩的中心线定位到与机床主轴平行的方向，三坐标加工中心机床主轴与工作台垂直，所以要将螺桩中心线定位到与工作台垂直。而要将螺桩调整到与工作台垂直有两个环节：一是将螺桩调整到回转曲面的最高点；二是在最高点的纵剖面内将瓦片旋转一个角度。由于瓦片曲面是一个与环形火焰筒中心线同心的曲面，所以在圆周方向，通过绕环形火焰筒中心线旋转就能够将代加工螺桩调整到曲面最高点。本发明在夹具上设计了一个旋转底座，在该底座上设计了一个与环形火焰筒中心线同心的回转曲面，另外设计了一个旋转滑块，滑块的下曲面是一段圆柱面，与旋转底座的回转曲面相配合，并能够贴着旋转底座的回转曲面周向滑动。旋转滑块的上曲面与瓦片内侧型面一致，用于支承瓦片。这样通过旋转滑块的周向旋转运动就能够将螺桩调整到旋转底座回转曲面的最高点。螺桩的中心线与瓦片内型面存在一个交点，螺桩位于该点的法线方向，该点处母线的切线与环形火焰筒中心线存在一个夹角β，要将螺桩调整到与工作台垂直，就是要将该切线调整到与工作台平行。在夹具上，通过将旋转底座回转曲面的中心线在纵向调整一个角度β，就实现了纵剖面内螺桩与工作台垂直。此外，夹具要实现的第二个功能就是定位螺桩的中心点，通过两个垂直方向的V型块将螺桩定位到固定点o。由于螺桩短小，为了避免干涉，两个方向的V型块分别定位；
为了实现分别定位，两个V型块都通过铰接副与V型块支柱连接，定位时转入与螺桩接触，定位后转出让开螺桩，以便刀具切削。为了消除V型块转入以及转出时V型面与螺桩的干涉，故将V型块铰接孔设计成条形孔，使V型块有一定的前后移动量。本发明能够对瓦片上多个不同空间方向螺桩进行精确定位和快速定位，从而实现瓦片螺桩的数控加工，进而提高生产效率。

[0014] 进一步的，本发明旋转滑块设有多个且能够连同瓦片从旋转底座上卸下，在机床工作期间，在机外提前将下一个瓦片安装在下一个旋转滑块上，加工完一个瓦片后，将瓦片连同旋转滑块一体卸下，换上另一个装有瓦片的旋转滑块，缩短定位、装夹零件消耗的停机时间。

附图说明

[0015] 图1环形火焰筒浮动壁瓦片结构示意图；

[0016] 图2环形火焰筒浮动壁瓦片结构剖视图；

[0017] 图3本发明夹具的俯视图；

[0018] 图4图3的A-A剖视图；

[0019] 图5图4的B-B剖视图；

[0020] 图6瓦片在本发明旋转滑块上的定位压紧示意图；

[0021] 图7本发明夹具的整体结构示意图；

[0022] 附图中：1.夹具底座；2.线性滑板；3.旋转底座；4.旋转滑块；5.Y向V型块；6.X向V型块；7.星形手柄；8.L形手柄；9.瓦片压板。

具体实施方式

[0023] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

[0024] 参见图3-7，本发明环形火焰筒浮动壁瓦片夹具在结构上包括通过滑道安装在夹具底座1上的线性滑板2，线性滑板2上安装有能压紧夹具底座1进行定位的L形手柄8。线性滑板2上设置有旋转底座3，旋转底座3具有与环形火焰筒中心线同心的回转曲面，旋转底座3的回转曲面上设有能够贴合回转曲面进行滑动的旋转滑块4，旋转底座3在回转曲面两侧设有旋转滑块侧挡板，旋转滑块侧挡板上安装有用于对旋转滑块4进行定位的星形手柄7。
旋转滑块4设有多个且能够连同瓦片从旋转底座3上卸下，旋转滑块4上设有多个瓦片压板
9。旋转滑块4上方设有相互垂直的X向V型块6与Y向V型块5，两个V型块分别通过铰接副与V型块支柱连接，且铰接孔为条形孔，V型块支柱固定在夹具底座1上，两个V型块上均装有用于带动V型块沿铰接孔前后移动的调节手柄。将带有螺桩的瓦片安装在旋转滑块4上，通过Y向V型块5对螺桩进行X向定位，通过X向V型块6对螺桩进行Y向定位。

[0025] 本发明用于环形火焰筒浮动壁瓦片螺桩数控加工的铣床夹具对瓦片螺桩的定位方法包括：

[0026] 1)装夹零件；

[0027] 在机床外的工作台上将一个瓦片放入旋转滑块4的弧面定位槽中，压紧五个瓦片压板9。

[0028] 2)定位螺桩；

[0029] (1)将装有瓦片的旋转滑块4放入夹具旋转底座3的回转曲面导轨中。

[0030] (2)转入Y向V型块5，前后移动线性滑板2，并旋转调整旋转滑块4，使待加工螺桩卡入Y向V型块5的V型槽中，推动线性滑板2，使螺桩外圆与V型槽两面紧密贴合，然后拧紧星形手柄7，顶紧旋转滑块4。

[0031] (3)转出Y向V型块5，转入X向V型块6，前后移动线性滑板2，使待加工螺桩卡入X向V型块6的V型槽中，推动X向V型块6，使V型槽的两面与螺桩外圆紧密贴合，然后拧紧L形手柄8压紧线性滑板2。

[0032] (4)转出X向V型块6，完成定位装夹。

[0033] 3)切削加工；

[0034] 启动数控程序，自动换刀，一次连续完成螺桩的倒角、外圆加工和螺纹加工。

[0035] 4)更换螺桩；

[0036] (1)松开旋转滑块4的星形手柄7和线性滑板2的L形手柄8。

[0037] (2)重复步骤2)的(2)～(4)定位另一螺桩。

[0038] 5)切削加工；

[0039] 启动数控程序，自动换刀，一次连续完成螺桩的倒角、外圆加工和螺纹加工。

[0040] 重复以上步骤，完成其余螺桩的加工。

[0041] 本发明环形火焰筒浮动壁瓦片螺桩加工铣床夹具及定位方法具有如下的优点：

[0042] 1)解决了瓦片螺桩的精确定位和快速定位问题，实现了在数控加工中心上加工螺桩不用手动换刀，不用手动控制套丝深度，提高了瓦片生产的自动化程度，生产效率高，质量稳定。

[0043] 2)在X、Y方向各采用一个V型块定位，将螺桩定位在固定点o，定位简单，精度高。

[0044] 3)X、Y方向的V型块均与V型块支柱铰接，使V型块在对螺桩定位后能够翻转远离螺桩，既解决了定位问题，又不对切削刀具构成障碍。

[0045] 4)V型块的铰接孔为条形孔，使V型块有一定的移动量，既解决了螺桩直径误差对定位精度的影响，又解决了翻转V型块时V型面与螺桩的干涉。

[0046] 5)采用了带圆柱面的旋转滑块4和带圆柱面的旋转底座3，实现了瓦片绕环形火焰筒中心线的旋转调节功能，能够方便地将待加工螺桩调整到与机床工作台垂直的纵剖面内，为实现螺桩的X向定位提供了保证。

[0047] 6)采用了带直线滑轨的线性滑板2，能够使瓦片与旋转滑块一体沿Y向调整，为实现螺桩Y向定位提供了保证。

[0048] 7)旋转滑块4采用带星形手柄7的螺钉锁紧，方便快捷。

[0049] 8)线性滑板2采用带L形手柄8的螺柱锁紧，方便快捷。

[0050] 9)旋转滑块4采用快卸结构，两侧带有手抓孔，可以在夹具上快速装卸。采用两套以上的旋转滑块4，实现在机床外装夹零件，快速更换旋转滑块4，从而缩短装夹零件所需的停机时间，提高生产效率。

[0051] 经实际验证，本发明所能够产生的经济效益有：带浮动壁瓦片的火焰筒是新型航空发动机上的一种先进技术，这种技术能够明显提高火焰筒的耐温水平，提高火焰筒寿命和燃烧效率，是很有发展前途的一项航空发动机技术。采用该专利技术后，实现了快速装夹，数控加工，加工一个瓦片不到15分钟，比原来减少工时50％以上。由于单台发动机使用的瓦片数量很多，在批量生产条件下，该技术能产生很大的经济效益。