本發(fā)明涉及到機(jī)械工程技術(shù)領(lǐng)域，特指一種用于激光沖擊強(qiáng)化汽輪機(jī)葉片的組合夾具，適用于具有樅樹型葉根的葉片、外包凸肩雙T型葉根的葉片以及叉型葉根的葉片的裝夾和定位。

背景技術(shù)：

激光沖擊強(qiáng)化技術(shù)的原理是當(dāng)高功率密度的短脈沖通過約束層，作用于金屬表面的吸收層時(shí)，吸收層迅速氣化，于此同時(shí)形成等離子氣體。等離子氣體急劇膨脹，在金屬表面引入殘余壓應(yīng)力。激光沖擊強(qiáng)化是可以提高金屬材料的抗疲勞、耐磨損和抗腐蝕能力的一種高新技術(shù)。

葉片是汽輪機(jī)上的重要零件，葉片在工作時(shí)承受較大的彎矩和離心力，有時(shí)還要經(jīng)受電化學(xué)腐蝕。由于汽輪機(jī)葉片疲勞斷裂而引起的事故比較常見，約占整個(gè)火力電廠運(yùn)行事故的三分之一。因此，對(duì)葉片進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化對(duì)延長(zhǎng)葉片使用壽命有很大意義。葉片的葉根是連接葉片與葉輪的結(jié)構(gòu)，葉片的葉根分為T型葉根、菌型葉根、叉型葉根、樅樹型葉根。T型葉根適用于高壓級(jí)短葉片。樅樹型葉根承載能力強(qiáng)、適用性好，適用于末級(jí)葉片。叉型葉根可靠性好，主要運(yùn)用于長(zhǎng)葉片中。

現(xiàn)階段，由于對(duì)汽輪機(jī)葉片進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化時(shí)，夾具不能觸碰葉片的工作區(qū)，且激光很難實(shí)現(xiàn)垂直沖擊葉片的表面，因此葉片的定位以及夾緊一直是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。對(duì)此需要一種用于激光沖擊強(qiáng)化汽輪機(jī)葉片的組合夾具來提高激光沖擊強(qiáng)化葉片的定位精度和裝夾效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種定位精度高，特別是能夠保證激光垂直沖擊汽輪機(jī)葉片的適用于樅樹型葉根、外包凸肩雙T型葉根以及叉型葉根葉片激光沖擊強(qiáng)化的組合夾具，該夾具可以提高汽輪機(jī)葉片的裝夾效率。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)的：

一種用于激光沖擊強(qiáng)化汽輪機(jī)葉片的組合夾具包括夾具體、用于樅樹型葉根的左夾體、用于樅樹型葉根的右夾體、用于外包凸肩雙T型葉根的左夾體、用于外包凸肩雙T型葉根的右夾體、用于叉型葉根的左夾體、用于叉型葉根的右夾體、內(nèi)六角螺栓、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、連接法蘭、對(duì)光器。

在三個(gè)左夾體夾緊面的對(duì)面均布有螺紋孔，六角螺栓穿過夾具體的左壁夾緊左夾體；三個(gè)右夾體頂面上均布有沉頭槽，采用內(nèi)六角螺栓向下依次穿過防松墊片和沉頭槽，固定右夾體和夾具體；沒有裝夾葉根時(shí)右夾體在夾具體長(zhǎng)度方向有移動(dòng)自由度，在夾具體的右壁上開有兩個(gè)螺紋孔，與螺栓配合形成螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，當(dāng)夾緊葉根時(shí)，螺栓向前頂住右夾體的背面，右夾體的正面是夾緊區(qū)域，與葉根相接觸，旋緊內(nèi)六角螺栓，右夾體的六個(gè)自由度被完全限制。

所述夾具體與六角螺母之間還設(shè)有防松墊片。

所述用于樅樹型葉根的左、右夾體的夾緊區(qū)域?yàn)椴ɡ诵吻妫?dāng)夾緊葉根時(shí)，所述用于樅樹型葉根的左夾體和用于樅樹型葉根的右夾體的底部留有2mm的間隙，用于樅樹型葉根的左夾體的底面設(shè)有一個(gè)定位銷用于限制樅樹型葉根在夾具體寬度方向的移動(dòng)自由度。

所述用于外包凸肩雙T型葉根的左、右夾體夾緊區(qū)域的形狀為外包凸肩雙T型葉根葉槽的形狀；所述用于外包凸肩雙T型葉根的左夾體的后端設(shè)有一塊擋板。所述用于外包凸肩雙T型葉根的右夾體的前端設(shè)有一塊擋板，兩塊擋板限制了外包凸肩雙T型葉根在夾具體寬度方向的移動(dòng)自由度；所述用于外包凸肩雙T型葉根的右夾體與葉根外包處的水平接觸面(A面)為一平面；當(dāng)夾緊葉根時(shí)，所述用于外包凸肩雙T型葉根的左夾體和用于外包凸肩雙T型葉根的右夾體的底部留有2mm的間隙。

所述用于叉型葉根的左夾體的右垂直面的中央有一塊定位銷，用于限制叉型葉根在在夾具體寬度方向的移動(dòng)自由度，當(dāng)夾緊葉根時(shí)，用于叉型葉根的左夾體和用于叉型葉根的右夾體的底部留有2mm的間隙。

所述三個(gè)右夾體上的沉頭槽長(zhǎng)20mm，三個(gè)右夾體在夾具體長(zhǎng)度方向有20mm的行程。

所述內(nèi)六角螺栓既可作為三個(gè)右夾體的導(dǎo)軌，也可以夾緊右夾體。

所述夾具體底面設(shè)有連接法蘭，用于連接機(jī)械手。所述連接法蘭與夾具體通過六角螺栓連接。

所述夾具體的對(duì)光器由萬向節(jié)和對(duì)光板組成。所述對(duì)光板的兩個(gè)垂直面上分別開有兩個(gè)圓孔，萬向節(jié)的角度根據(jù)不同的葉片通過計(jì)算得出，保證對(duì)光板上的兩個(gè)圓孔連成的直線垂直于葉片邊緣面。所述萬向節(jié)角度確定并擺正后，通過焊接固定住萬向節(jié)的轉(zhuǎn)向，使其轉(zhuǎn)角不會(huì)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，所述萬向節(jié)、對(duì)光板和左夾體之間各通過螺絲連接，且均完全定位；本發(fā)明專利有三種夾具體故有三個(gè)轉(zhuǎn)角不同的對(duì)光器。

所述內(nèi)六角螺栓、六角螺栓、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)均采用三角形粗牙螺紋，螺紋升角≤26°。

所述夾具體、用于樅樹型葉根的左夾體、用于樅樹型葉根的右夾體、內(nèi)六角螺栓、六角螺栓、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、墊片連接法蘭、用于外包凸肩雙T型葉根的左夾體、用于外包凸肩雙T型葉根的右夾體、用于叉型葉根的左夾體、用于叉型葉根的右夾體、對(duì)光器均采用不銹鋼材料。

本發(fā)明所述的激光沖擊強(qiáng)化汽輪機(jī)葉片夾具的對(duì)光原理如下：

激光器發(fā)出激光的方向是固定的，因此通過調(diào)節(jié)機(jī)械手帶動(dòng)夾具體運(yùn)動(dòng)，使與激光路徑重合的指示光穿過對(duì)光器的對(duì)光板上的兩個(gè)圓孔落在葉片邊緣的第一個(gè)沖擊點(diǎn)上，由于該兩孔連成的直線垂直于汽輪機(jī)葉片的邊緣面，因此指示光或激光垂直于汽輪機(jī)葉片邊緣面。

激光沖擊強(qiáng)化汽輪機(jī)葉片的初始位置度及垂直度由對(duì)光器保證，激光沖擊強(qiáng)化汽輪機(jī)葉片其余各點(diǎn)的位置度以及垂直度由CAM程序保證。

本發(fā)明的增益效果：

1.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于裝夾操作，提高了激光沖擊強(qiáng)化汽輪機(jī)葉片的效率。

2.本發(fā)明可以保證激光垂直沖擊汽輪機(jī)葉片的表面，且汽輪機(jī)葉片在夾具體上完全定位，本發(fā)明提高了激光沖擊強(qiáng)化汽輪機(jī)葉片的精度。

4.本發(fā)明采用組合式設(shè)計(jì)，一個(gè)夾具體可以滿足不同葉根的定位夾緊，具有一定程度的柔性。

5.本發(fā)明夾緊葉根時(shí)不直接接觸葉片的工作區(qū)域，方便對(duì)葉片進(jìn)行后續(xù)的激光沖擊強(qiáng)化處理。

6.本發(fā)明的夾緊區(qū)域大部分為葉根葉槽的形狀，因此加工時(shí)可直接用葉槽銑刀加工，生產(chǎn)成本不高。

附圖說明

圖1為適用于樅樹型葉根的夾具裝夾葉片的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為適用于外包凸肩雙T型葉根的夾具裝夾葉片的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為適用于叉型葉根的夾具裝夾葉片的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為適用于樅樹型葉根的夾具裝夾葉片時(shí)的剖視圖(去除對(duì)光器)。

圖5為適用于外包凸肩雙T型葉根的夾具裝夾葉片時(shí)的剖視圖(去除對(duì)光器)。

圖6為適用于叉型葉根葉片的夾具的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為適用于外包凸肩雙T型葉根的夾具體的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為對(duì)光器的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為樅樹型葉根的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖10為外包凸肩雙T型葉根的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為叉型葉根的三維結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1為夾具體，2為用于樅樹型葉根的左夾體、3為用于樅樹型葉根的右夾體、4為內(nèi)六角螺栓、5為六角螺栓、6為小六角螺栓、7為螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、8為防松墊片、9為連接法蘭。10為用于外包凸肩雙T型葉根的左夾體、11為用于外包凸肩雙T型葉根的右夾體、12為用于叉型葉根的左夾體、13為用于叉型葉根的右夾體、14為樅樹型葉根葉片、15為外包凸肩雙T型葉根葉片、16為叉型葉根葉片、17為對(duì)光器、18為指示光或激光、A為用于外包凸肩雙T型葉根的右夾體與葉根外包處的水平接觸面、B為用于樅樹型葉根的定位銷、C為用于叉型葉根的定位銷、D為萬向節(jié)、E為對(duì)光板、F為圓孔。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅限于此。

如圖所示，本發(fā)明包括夾具體1、用于樅樹型葉根的左夾體2、用于樅樹型葉根的右夾體3、內(nèi)六角螺栓4、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)7、連接法蘭9、用于外包凸肩雙T型葉根的左夾體10、用于外包凸肩雙T型葉根的右夾體11、用于叉型葉根的左夾體12、用于叉型葉根的右夾體13、對(duì)光器17。

在三個(gè)左夾體2、10、12夾緊面的對(duì)面均布有螺紋孔，六角螺栓5穿過夾具體1的左壁夾緊左夾體1。三個(gè)左夾體2、10、12與六角螺栓5之間還設(shè)有防松墊片8。三個(gè)右夾體3、11、13頂面上均布有沉頭槽，內(nèi)六角螺栓4向下依次穿過防松墊片8和沉頭槽，固定右夾體3、11、13和夾具體1。當(dāng)未夾緊葉根14、15、16時(shí)，右夾體3、11、13在夾具體長(zhǎng)度方向上可以移動(dòng)。在夾具體1的右壁上開有兩個(gè)螺紋孔，與螺栓配合形成螺旋夾緊機(jī)構(gòu)7。當(dāng)夾緊葉根14、15、16時(shí)，螺旋夾緊機(jī)構(gòu)7向前頂住右夾體3、11、13的背面，右夾體3、11、13的正面是夾緊區(qū)域，與葉根14、15、16相接觸，旋緊內(nèi)六角螺栓4，因此右夾體3、11、13的六個(gè)自由度被完全限制。

本發(fā)明所述的激光沖擊強(qiáng)化汽輪機(jī)葉片夾具的安裝步驟如下：

(1)用普通外六角將連接法蘭9固定在夾具體1上。

(2)根據(jù)葉根的型號(hào)選擇相應(yīng)的左夾體，用普通外六角扳手將六角螺栓5穿過夾具體1的左壁固定住左夾體。將對(duì)光器17通過螺絲安裝在左夾體上。

(3)根據(jù)葉根的型號(hào)選擇相應(yīng)的右夾體，將右夾體的沉頭槽對(duì)準(zhǔn)夾具體1的螺紋孔，用普通內(nèi)六角扳手將內(nèi)六角螺栓4穿過右夾體旋入夾具體1，但不要旋緊，保證右夾體在夾具體1長(zhǎng)度方向可以移動(dòng)。

(4)用左夾體定位葉根。若葉根為樅樹型葉根14則將葉根底部的缺口對(duì)準(zhǔn)定位銷，將葉根嵌入左夾體中，若葉根為外包凸肩雙T型葉根15則從夾具體1寬度方向上將葉根插入左夾體中，若葉根為叉型葉根則將葉根中間的缺口對(duì)準(zhǔn)左夾體的定位銷，將葉根嵌入左夾體中。

(5)用普通外六角扳手旋動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)7，使右夾體夾緊葉根。

(6)用普通內(nèi)六角扳手將內(nèi)六角螺栓4旋緊，固定住右夾體，完成裝夾。

本發(fā)明所述的激光沖擊強(qiáng)化汽輪機(jī)葉片夾具的對(duì)光以及使用步驟如下：

(1)把夾具裝夾葉片的三維模型導(dǎo)入Mastercam中編寫CAM程序，使激光能夠垂直沖擊葉片邊緣面。

(2)在Mastercam中的Robotmaster模塊進(jìn)行夾具軌跡模擬，確保夾具與機(jī)械手以及周圍設(shè)備沒有干涉，模擬無誤后將CAM程序拷貝到機(jī)械手的示教器中。

(3)激光器發(fā)出激光的方向是固定的，因此通過示教器調(diào)節(jié)機(jī)械手帶動(dòng)夾具體移動(dòng)，使與激光路徑重合的指示光穿過對(duì)光器17對(duì)光板上的兩個(gè)圓孔落在葉片邊緣的第一個(gè)沖擊點(diǎn)上，由于該兩孔連成的直線垂直于汽輪機(jī)葉片的邊緣面，指示光或激光垂直于汽輪機(jī)葉片邊緣面。

(4)拆下對(duì)光器，防止對(duì)激光產(chǎn)生干涉。

(5)啟動(dòng)程序，開始對(duì)葉片進(jìn)行激光沖擊強(qiáng)化。