本實用新型公布了一種整體內(nèi)腔螺旋進(jìn)給電解加工夾具，屬于整體葉盤電解加工領(lǐng)域，特別涉及一種航空發(fā)動機整體葉盤螺旋進(jìn)給電解加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

隨著航空工業(yè)的快速發(fā)展，作為飛機心臟的航空發(fā)動機的研制越來越受到重視，而推重比是評價發(fā)動機性能的重要指標(biāo)之一，為了減輕發(fā)動機的結(jié)構(gòu)重量和零件數(shù)量，整體構(gòu)件得到了越來越廣泛的應(yīng)用。整體葉盤作為航空發(fā)動機的核心零部件，省去了傳統(tǒng)的鎖片和榫槽連接方式，將葉片與輪盤結(jié)合成一體，將原先由數(shù)百個零件組成的葉盤減少到一個零件，使航空發(fā)動機的重量減輕、結(jié)構(gòu)優(yōu)化、可靠性增強。另一方面，整體葉盤葉片型面超薄扭曲，葉間通道狹窄以及葉盤材料高硬度等特點使整體葉盤的制造面臨極大困難。

電解加工是基于金屬陽極溶解機理去除材料的一種加工方法，具有工具無損耗、不受材料力學(xué)性能影響、無切削力以及加工效率高等優(yōu)點，適用于難加工材料的加工制造。整體葉盤多采用高溫鈦合金、鎳基高溫合金和金屬間化合物等難切削材料，故采用電解加工方法具有特殊的優(yōu)勢。

整體葉盤電解加工一般分為兩道工序：葉柵通道預(yù)加工和葉片型面精加工。葉柵通道預(yù)加工是在葉盤毛坯上預(yù)加工出與葉片型面貼近的葉柵通道，為后續(xù)的精加工提供放置型面電極的空間以及預(yù)留均勻的加工余量。因此，提高葉柵通道的加工質(zhì)量，滿足復(fù)雜型面整體葉盤的制造要求，一直是開展電解加工技術(shù)研究的重點內(nèi)容之一。作為整體葉盤電解加工的第一步，葉柵通道的預(yù)加工具有重要的意義，如果不能在該工序奠定優(yōu)良的加工基礎(chǔ)，就無法精加工出合格的葉盤葉片。

目前，整體葉盤葉柵通道電解加工工藝主要包括：套料電解加工、仿形電解加工、數(shù)控電解加工和徑向進(jìn)給電解加工。套料電加工只限于加工等截面葉片的整體葉盤，無法加工變截面扭曲葉片的整體葉盤。仿形電解加工適用于加工直紋扭曲型面，但是該技術(shù)加工一種葉盤對應(yīng)一種特定的仿形夾具及靠模，通用性不強，生產(chǎn)周期準(zhǔn)備較長，加工柔性等方面有待提高。數(shù)控電解加工是將電解加工技術(shù)與計算機數(shù)控技術(shù)結(jié)合起來的一種加工方法，但是其只限于加工直紋可展面的整體葉盤，且其工具電極采用中空薄壁結(jié)構(gòu)，在高壓電解液的沖刷下易產(chǎn)生變形。徑向電解加工采用可直線移動的成型陰極，成型精度高，但只適用于加工開敞性較好的葉柵通道，難以加工型面復(fù)雜扭曲的葉柵通道。專利申請?zhí)枮?01410013249.6的中國發(fā)明專利公開了一種可直線與旋轉(zhuǎn)復(fù)合進(jìn)給的整體葉盤電解加工工具，其由夾具體、引流罩體、陰極體組成，從原理上解決了電解液流場紊亂，和隨動密封的問題，使成型陰極徑向旋轉(zhuǎn)進(jìn)給成為可能，但是且其圓柱形內(nèi)腔由夾具體上蓋和夾具體底座上的兩個半圓柱面組成，其夾具體和葉盤以及陰極之間均為剛性貼合接觸，在較高壓力條件下，會產(chǎn)生電解液泄漏，造成內(nèi)部電解液流場缺液，且其隨動引流罩的內(nèi)腔型面較為復(fù)雜，加工難度大，適用性不佳。因此迫切需要尋找一種能夠滿足可直線與旋轉(zhuǎn)復(fù)合進(jìn)給電解加工的夾具，使其能滿足工具電極進(jìn)給過程中隨動密封及電解液流場紊亂的問題，同時該裝置還應(yīng)具有良好的通用性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種整體內(nèi)腔螺旋進(jìn)給電解加工夾具，該裝置的電解液腔體為圓柱形內(nèi)腔，電極桿從側(cè)面裝入并通過陰極桿密封裝置進(jìn)行密封，可以使得工具陰極在徑向螺旋進(jìn)給加工整體葉盤的葉柵通道時，夾具內(nèi)部電解液流場始終保持穩(wěn)定，同時還可以保證夾具體和葉盤以及夾具體和運動陰極間不會出現(xiàn)電解液的泄漏，從而同步加工出大扭曲整體葉輪葉柵通道的葉輪、葉背和輪轂，使預(yù)留的精加工余量分布均勻，且該裝置相對于現(xiàn)有裝置結(jié)構(gòu)更緊湊，加工制造更簡單。

本實用新型所要解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。

所述電解加工夾具由夾具體、引流塊、工具陰極和陰極桿密封裝置組成；

所述夾具體由密封上蓋、底座、夾緊裝置、導(dǎo)向塊組成；密封上蓋和夾具體通過夾緊裝置夾緊；夾緊裝置由安裝在夾具體上的螺柱和用于夾緊的蝶形螺母組成；密封上蓋上開有凹槽，夾具體上設(shè)有突起，二者形成類似于鍵與鍵槽的配合；夾具體和密封上蓋與葉輪的接觸面設(shè)有一圈環(huán)形凹槽，凹槽里面裝有密封圈；兩個引流塊導(dǎo)向塊通過螺釘安裝在底座的圓柱形內(nèi)腔內(nèi)。

所述引流塊由上引流塊和下引流塊組成；其上開有與工具陰極前端突起相配合的凹槽與工具陰極連接，外表面與夾具體內(nèi)腔間隙配合；上引流塊的下表面和下引流塊的上表面分別和引流塊導(dǎo)向塊的上下表面間隙配合，引流塊內(nèi)表面為小間隙貼合工具陰極的外圓柱面，內(nèi)端面為小間隙貼合工具陰極前端面轉(zhuǎn)動軌跡的掃掠面；工具陰極轉(zhuǎn)動時，其前段的突起可在引流塊的凹槽內(nèi)轉(zhuǎn)動，工具陰極直線移動時其前端的突起通過引流塊上的凹槽帶著引流塊直線運動。

所述工具陰極由電極頭和陰極桿組成；所述電極頭前端設(shè)有與引流塊間隙配合的突起，側(cè)面為與夾具底座圓柱內(nèi)腔間隙運動配合的圓弧面，并且在其側(cè)面非電解加工段為絕緣涂層；所述陰極桿后端設(shè)有用于確定電極頭回轉(zhuǎn)零點的定位基準(zhǔn)面，前端通過定位臺階和螺釘與電極頭定位夾緊。

所述陰極桿密封裝置由套杯、調(diào)節(jié)螺母、密封填料組成；所述套杯前端是與夾具體內(nèi)腔過盈配合的圓柱面，端面通過法蘭和螺母與夾具體連接；所述調(diào)節(jié)螺母側(cè)面通過螺紋與套杯連接，中間是一與陰極桿間隙配合的內(nèi)圓柱面；所述密封填料形狀為環(huán)形，裝填在套杯和調(diào)節(jié)螺母間。

該螺旋進(jìn)給電解加工夾具電解液的流動形式為隨動側(cè)流式；即所述電極頭將夾具體的圓柱形內(nèi)腔分成左右兩個腔，電解液由夾具體上的進(jìn)口進(jìn)入左腔，流經(jīng)電極頭與葉片之間的間隙，再經(jīng)由夾具體有右腔從夾具體上的出口流出。

利用所述螺旋進(jìn)給電解加工夾具電解加工整體葉盤的方法如下，

步驟一，將上引流塊和下引流塊上的凹槽與電極頭配合好，從夾具體底座的后部向前穿入，使得上引流塊的下表面和下引流塊的上表面分別與導(dǎo)向塊和導(dǎo)向塊二的上下表面接觸，將套杯沿陰極桿的尾部穿入底座的內(nèi)腔并用螺釘固定，再裝填適當(dāng)?shù)拿芊馓盍?，最后將調(diào)節(jié)螺母沿陰極桿的尾部穿入，通過螺紋與套杯連接，并調(diào)整調(diào)節(jié)螺母到適當(dāng)?shù)奈恢茫?/p>

步驟二，將電極桿的尾端與電解裝置的運動軸正確連接，保證同軸，再將夾具底座與機床固定；

步驟三，將待加工葉盤毛坯正確放置在底座前端的由上引流塊和下引流塊組成的與所述葉盤毛坯等厚度的槽口內(nèi)，再將密封上蓋與底座配合，擰緊蝶形螺母，將葉盤毛坯夾緊；

步驟四，通電解液，電解液從底座的入口進(jìn)入左側(cè)腔體，再流經(jīng)電極頭端面與葉片側(cè)面的間隙，最后從右側(cè)腔體上的出口流出；

步驟五，接通電解加工電源，啟動數(shù)控電解加工裝置，電極頭帶動上引流塊和下引流塊直線進(jìn)給的同時自身還做旋轉(zhuǎn)運動，從而實現(xiàn)螺旋進(jìn)給運動；

步驟六，單個葉柵通道加工完成，斷開電解加工電源，電極頭退回初始位置，對葉盤毛坯進(jìn)行分度，準(zhǔn)備開始下一個葉柵通道的加工。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果在于：

1、給出了一種密封效果更好的基于穩(wěn)定流場的旋轉(zhuǎn)與直線復(fù)合進(jìn)給電解加工夾具。與現(xiàn)有技術(shù)相比，所述裝置在夾具底座和上密封蓋與葉輪側(cè)面的接觸面上開有密封槽，槽內(nèi)裝有環(huán)形橡膠密封圈，代替了現(xiàn)有的純剛性接觸；同時在陰極桿與夾具底座之間裝有陰極桿密封裝置，該密封裝置可通過調(diào)節(jié)螺母調(diào)節(jié)密封填料至合適的松緊程度，以防填料過松引起的電解液泄漏或填料過緊導(dǎo)致陰極桿運動出現(xiàn)爬行或卡死。

2、該裝置夾具體底座的內(nèi)腔采用的是整體式結(jié)構(gòu)，其相較于現(xiàn)有的剖分式結(jié)構(gòu)夾具，其底座內(nèi)腔沒有側(cè)面的裝配面，這使得底座和陰極之間易于實現(xiàn)更高的裝配精度，所以其減小了剖分式結(jié)構(gòu)裝配時帶來的裝配間隙，具有更好的密封性和運動精度，同時這種整體式底座擁有更高的結(jié)構(gòu)強度和更好的可加工性，有利于大規(guī)模使用和推廣。

3、該裝置的引流塊為獨立敞開式，而現(xiàn)有技術(shù)的上引流罩和下引流罩為粘結(jié)在一起的整體式結(jié)構(gòu)，并通過螺釘與陰極裝配。與之相比，本裝置的引流塊裝配時只需將引流塊上的凹槽和電極頭凸起相配合就可以實現(xiàn)二者之間的裝配，這不僅減少了零件個數(shù)，還縮短了裝配時間。

附圖說明

圖1為本實用新型的整體三維結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本實用新型的運動結(jié)構(gòu)剖切圖；

圖3為本實用新型的電極頭和引流塊配合圖；

圖4為本實用新型的電極頭三維結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本實用新型的引流塊三維結(jié)構(gòu)圖；

圖6為本實用新型的上密封蓋三維結(jié)構(gòu)圖；

圖7為本實用新型的底座三維結(jié)構(gòu)圖。

圖中標(biāo)號：1.定位底座；2.底座；3.兩通接頭；4.電極頭；5.密封填料；6.調(diào)節(jié)螺母； 7.陰極桿；8.套杯；9.上密封蓋；10.蝶形螺母；11.螺柱；12.上引流塊；13.導(dǎo)向塊； 14.葉盤毛坯；15.引流塊內(nèi)側(cè)面；16.引流塊凹槽；17.引流塊內(nèi)端面；18.電極頭端面； 19.電極頭側(cè)面；20.電極頭凹槽；21.電極頭凸起；22.定位基準(zhǔn)面；23.導(dǎo)向塊二；24. 下引流塊；25.環(huán)形密封槽；26.內(nèi)腔；27.出液口；28.前斷面；29.底座凸起；30.進(jìn)液口； 31.上密封蓋凹槽；32.下斷面；33.密封槽。

具體實施方式

為了使本實用新型所實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施例和圖示，進(jìn)一步闡述本實用新型。

如圖所示，該裝置包括定位底座1、葉盤毛坯14、底座2、上密封蓋9、上引流塊12、下引流塊24、導(dǎo)向塊13、導(dǎo)向塊二23、電極頭4、陰極桿7、套杯8、密封填料5、調(diào)節(jié)螺母6及兩通接頭3。

本實用新型的電解加工電極頭4的制備。如圖所示，電極頭4采用導(dǎo)電且耐腐蝕的材料制作而成，如各種合金不銹鋼等。可根據(jù)葉柵通道截面形狀的不同，決定電極頭的側(cè)面是否做絕緣處理；電極頭端面18及其尾座端面均為與底座圓柱形內(nèi)腔間隙配合的圓??；電極頭凸起 21與引流塊凹槽16間隙配合；電極頭側(cè)面19形狀隨葉片側(cè)面形狀而變化，使得電極頭4按給定的路線進(jìn)給時電解加工葉柵通道的余量最小，且電極頭側(cè)面19不能和已加工過的葉片側(cè)面發(fā)生干涉；電極頭端面的形狀和待加工葉盤輪轂的形狀一致。

本實用新型上引流塊12和下引流塊24的制備。上引流塊12和下引流塊24均用環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯、陶瓷等絕緣材料制成，與電極頭凸起21配合，并通過導(dǎo)向塊13和導(dǎo)向塊二23保持其直線運動；其外側(cè)面為與底座內(nèi)腔26間隙配合的圓柱面，引流塊內(nèi)側(cè)面15為與電極頭凹槽20配合的圓弧面，引流塊內(nèi)端面17與電極頭端面運動掃掠形成的曲面一致；引流塊凹槽的位置和長度依據(jù)電極頭4的初始位置和轉(zhuǎn)動的角度而定，保證電極頭4螺旋進(jìn)給的同時上引流塊12和下引流塊24隨其同步直線進(jìn)給，二者間運動不出現(xiàn)干涉。

本實用新型底座2及上密封蓋9采用環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯、陶瓷等絕緣材料制成，所述底座2采用整體式結(jié)構(gòu)，其內(nèi)腔26與電極頭后座側(cè)面間隙配合，其前斷面28為與葉盤外徑相同的圓弧面，且在其上開有環(huán)形密封槽25；上密封蓋9設(shè)有與底座凸起29相配和的凹槽31，用于定位密封，在其下底面上也設(shè)有密封槽33。

本實用新型導(dǎo)向塊13和導(dǎo)向塊二23的制備，其采用環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯、陶瓷等絕緣材料制成，其上下端面與葉片的上下端面齊平，上引流塊12和下引流塊24沿導(dǎo)向塊13、導(dǎo)向塊二23及葉片端面形成的平面直線運動，其用緊釘螺釘34或者膠粘的方式固定在內(nèi)腔26上。

本實用新型的陰極桿密封裝置采用可調(diào)式螺母設(shè)計，可通過調(diào)節(jié)螺母6調(diào)節(jié)密封填料5的緊實，其均采用環(huán)氧樹脂、聚四氟乙烯、陶瓷等絕緣材料制成。

本實用新型的電解液流場是由內(nèi)腔26、電極頭4、葉盤毛坯14、上密封蓋9、導(dǎo)向塊13及導(dǎo)向塊二23組成的隨動封閉腔體，其前端間隙的空間位置是不斷推進(jìn)的，但是其流場的形狀是穩(wěn)定不變的。

采用本實用新型夾具電解加工整體葉盤的過程如下：

步驟一，將上引流12塊和下引流塊24上的凹槽與電極頭配合好，從夾具體底座2的后部向前穿入，使得上引流塊12的下表面和下引流塊24的上表面分別與導(dǎo)向塊13和導(dǎo)向塊二23的上下表面接觸，將套杯8沿陰極桿7的尾部穿入底座2的內(nèi)腔26并用螺釘固定，再裝填適當(dāng)?shù)拿芊馓盍?，最后將調(diào)節(jié)螺母6沿陰極桿7的尾部穿入，通過螺紋與套杯8連接，并調(diào)整調(diào)節(jié)螺母6 到適當(dāng)?shù)奈恢茫?/p>

步驟二，將電極桿7的尾端與電解裝置的運動軸正確連接，保證同軸，再將夾具定位底座 1與機床固定；

步驟三，將待加工葉盤毛坯14正確放置在底座前端的由上引流12塊和下引流塊24組成的與所述葉盤毛坯14等厚度的槽口內(nèi)，再將密封上蓋9與底座2配合，擰緊蝶形螺母10，將葉盤毛坯14夾緊；

步驟四，通電解液，電解液從底座的進(jìn)液口30進(jìn)入左側(cè)腔體，再流經(jīng)電極頭端面與葉片葉盤毛坯14側(cè)面的間隙，最后從右側(cè)腔體上的進(jìn)液口27流出；

步驟五，接通電解加工電源，啟動數(shù)控電解加工裝置，電極頭4帶動上引流12塊和下引流塊24直線進(jìn)給的同時自身做旋轉(zhuǎn)運動，從而實現(xiàn)螺旋進(jìn)給運動；

步驟六，單個葉柵通道加工完成，斷開電解加工電源，電極頭4退回初始位置，葉盤毛坯 14進(jìn)行分度，準(zhǔn)備開始下一個葉柵通道的加工。

以上顯示和描述了本實用新型的基本原理、主要特征和優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實用新型不受所述實施例的限制，所述實施例和說明書中的描述的只是說明本實用新型的原理，在不脫離本實用新型精神和范圍的前提下，本實用新型還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實用新型范圍內(nèi)。本實用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。