CN105666010A - 用于航空发动机喷射油道堵盖焊接的焊接夹具 - Google Patents

用于航空发动机喷射油道堵盖焊接的焊接夹具 Download PDF

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刘振飞
吴家云
范雪莉
吕榛
陈伟
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Abstract

本发明公开了一种用于航空发动机喷射油道堵盖焊接的焊接夹具，包括用于与基准面配合的底板，底板之上设有用于支靠零件的安装边并对零件定心的芯块，其中，零件的壁体内加工有环形凹槽以连通内部的喷射油道；芯块的中部沿纵向向上设置支撑部件；芯块的周缘之上设有用于压紧定位零件的安装边的压板。既保证了焊接加工时的定位精度，同时又提高了零件内孔壁的刚度，减少了焊接收缩量，同时提高了熔池壁的包裹性，防止高温引起的熔池坍塌造成的零件高度尺寸减少，避免了现有的焊接夹具存在焊缝偏移导致的密封性不可靠及零件焊后高度尺寸收缩较多导致的焊缝未磨起的缺陷，提高了零件的焊接加工质量，可靠性高。

Description

用于航空发动机喷射油道堵盖焊接的焊接夹具
技术领域
本发明涉及焊接夹具领域，特别地，涉及一种用于航空发动机喷射油道堵盖焊接的焊接夹具。
背景技术
航空发动机喷射油道的环形槽内装配堵盖，以使得燃油充分准确地流到发动机燃烧室指定位置，由于堵盖与环形槽以端接的形式焊接时，存在内外层两条焊缝，该焊缝是保证零件的密封性，从而让燃油能够充分准确的流到发动机燃烧室指定位置。现有的焊接夹具在零件的端接焊缝旁的内孔处无刚性支撑，是自由状态，在焊接过程中自由收缩变形导致焊缝位置向内孔中心偏移，内孔孔径焊后收缩约2mm；导致后续车工车削该内孔时，容易将焊缝车出；直接导致密封性检查不合格。且在焊接结束后，会有一道磨工工序磨削焊缝，保证高度尺寸h；现有焊接夹具由于没有考虑到焊件散热问题，散热能力差，零件焊后高度尺寸收缩较多，经后续磨工磨削焊缝时，存在局部未磨起的问题。
发明内容
本发明提供了一种用于航空发动机喷射油道堵盖焊接的焊接夹具，以解决现有的航空发动机喷射油道堵盖焊接加工时存在内孔的焊接收缩量较大导致的焊缝偏移、密封性受损的技术问题。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于航空发动机喷射油道堵盖焊接的焊接夹具，包括用于与基准面配合的底板，底板之上设有用于支靠零件的安装边并对零件定心的芯块，其中，零件的壁体内加工有环形凹槽以连通内部的喷射油道；
芯块的中部沿纵向向上设置用于增加零件的内孔的支撑力以提高焊缝附近基体抵抗焊接收缩变形能力的支撑部件；
芯块的周缘之上设有用于压紧定位零件的安装边的压板。
进一步地，支撑部件包括：与芯块相连的心轴，心轴上套设有沿心轴的轴向位置可调的套筒，且套筒的外缘设有在套筒的纵向位移下向外抵靠支撑零件的内孔的支撑体。
进一步地，支撑体包括位于套筒外周缘的环形本体，套筒呈上大下小的锥形体，且环形本体的内壁面与套筒的外壁面适配以相互抵靠，环形本体沿周向设有多个沿径向外凸的撑块。
进一步地，多个撑块沿环形本体的周向均匀间隔布置且经锁紧件与环形本体连接。
进一步地，环形本体的上端面设有便于人工夹持以进行装卸操作的突出部。
进一步地，突出部为设于环形本体上的圆柱销。
进一步地，撑块与零件的内孔接触的部位镶嵌铜层或者整体采用铜制成。
进一步地，套筒上端的端部设有用于调节套筒沿纵向位移距离的调节螺母。
进一步地，压板与零件的安装边接触的部位镶嵌铜层或者整体采用铜制成。
进一步地，压板经锁紧件紧固至芯块上以固定零件的安装边。
本发明具有以下有益效果：
本发明用于航空发动机喷射油道堵盖焊接的焊接夹具，通过在底板之上设有用于支靠零件的安装边并对零件定心的芯块，且在芯块的中部沿纵向向上设置用于增加零件的内孔的支撑力以提高焊缝附近基体抵抗焊接收缩变形能力的支撑部件，且配合设于芯块的周缘之上设有用于压紧定位零件的安装边的压板，从而既保证了焊接加工时的定位精度，同时又提高了零件内孔壁的刚度，减少了焊接收缩量，同时提高了熔池壁的包裹性，防止高温引起的熔池坍塌造成的零件高度尺寸减少，避免了现有的焊接夹具存在焊缝偏移导致的密封性不可靠及零件焊后高度尺寸收缩较多导致的焊缝未磨起的缺陷，提高了零件的焊接加工质量，可靠性高。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例用于航空发动机喷射油道堵盖焊接的焊接夹具的结构示意图；
图2是本发明优选实施例零件上焊接堵盖后的结构示意图。
附图标记说明：
1、底板；2、芯块；3、零件；
4、支撑部件；
5、压板；
41、心轴；42、套筒；43、环形本体；44、撑块；45、圆柱销；
6、调节螺母；
71、第一螺钉；72、第二螺钉；73、第三螺钉；74、第四螺钉；
8、堵盖。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
参照图1，本发明的优选实施例提供了一种用于航空发动机喷射油道堵盖焊接的焊接夹具，包括用于与基准面配合的底板1，底板1之上设有用于支靠零件3的安装边并对零件3定心的芯块2，其中，零件3的壁体内加工有环形凹槽以连通内部的喷射油道。本实施例中，芯块2的截面呈倒“凸”字形，且其通过设于底板1中心的通孔与底板1配合安装。芯块2的中部沿纵向向上设置用于增加零件3的内孔的支撑力以提高焊缝附近基体抵抗焊接收缩变形能力的支撑部件4；芯块2的周缘之上设有用于压紧定位零件3的安装边的压板5。
传统的焊接夹具只是压紧零件3的安装边，参照图2，零件3的ΦC内孔焊后变形大，后续车工扩孔时容易将焊缝车出，且零件的高度值h焊后过低，后续磨工磨削焊缝时，容易导致局部焊缝未磨起。
本实施例通过在底板之上设有用于支靠零件的安装边并对零件定心的芯块，且在芯块的中部沿纵向向上设置用于增加零件的内孔的支撑力以提高焊缝附近基体抵抗焊接收缩变形能力的支撑部件，且配合设于芯块的周缘之上设有用于压紧定位零件的安装边的压板，从而既保证了焊接加工时的定位精度，同时又提高了零件内孔壁的刚度，减少了焊接收缩量，同时提高了熔池壁的包裹性，防止高温引起的熔池坍塌造成的零件高度尺寸减少，避免了现有的焊接夹具存在焊缝偏移导致的密封性不可靠及零件焊后高度尺寸收缩较多导致的焊缝未磨起的缺陷，提高了零件的焊接加工质量，可靠性高。
优选地，为了保证内孔被稳固支撑，本实施例支撑部件4包括：与芯块2相连的心轴41，其中，心轴41经第一螺钉71固接至芯块2上，且芯块2与底板1之间经第二螺钉72锁紧固接，心轴41上套设有沿心轴41的轴向位置可调的套筒42，且套筒42的外缘设有在套筒42的纵向位移下向外抵靠支撑零件3的内孔的支撑体。参照图1，更优选地，支撑体包括位于套筒42外周缘的环形本体43，套筒42呈上大下小的锥形体，且环形本体43的内壁面与套筒42的外壁面适配以相互抵靠，环形本体43沿周向设有多个沿径向外凸的撑块44。为了便于对撑块44的支撑力的调节，本实施例中，套筒42上端的端部设有用于调节套筒42沿纵向位移距离的调节螺母6，通过拧紧调节螺母6，推动锥形体的套筒42向下位移，由于套筒42为上大下小的锥形体，其向下位移的同时会推动环形本体43向外运动，使得位于环形本体43外周的撑块44向外运动，进而实现对零件3ΦC内孔撑紧的功能，且通过调节螺母6，能实现周向支撑力的调节。
可选地，多个撑块44沿环形本体43的周向均匀间隔布置且经锁紧件与环形本体43连接。本实施例中，六个撑块44沿环形本体43的周向均匀间隔布置，且各撑块44通过第三螺钉73与环形本体43连接成一体，从而起到均匀撑紧内孔的目的。
优选地，撑块44使用镶铜的撑块，铜与焊缝热影响区接触，既可以保证零件内孔被撑紧，还可以起到散热的作用，撑块44还可以提高熔池壁的包裹性，防止熔融的金属由于熔池高温坍塌而引起的溢出问题。优选地，撑块44与零件3的内孔接触的部位镶嵌铜层或者整体采用铜制成。
优选地，为了便于人工夹持环形本体43及撑块44，环形本体43的上端面设有便于人工夹持以进行装卸操作的突出部。参照图1，本实施例中，突出部为设于环形本体43上的圆柱销45。
优选地，本实施例压板5与零件3的安装边接触的部位镶嵌铜层或者整体采用铜制成，通过铜与焊缝热影响区域接触，可以吸收焊缝余热，从而进一步减少零件焊缝及其附近基体的收缩变形。参照图1，本实施例压板5经第四螺钉74紧固至芯块2上以固定零件3的安装边。
利用本实施例焊接夹具进行航空发动机喷射油道堵盖焊接的方法如下：
1.依次取下调节螺母6、套筒42、环形本体43及撑块44；
2.将零件3装于芯块2上；零件3的安装边要与芯块2支撑面接触，保证零件3安装到位；
3.用压板5压紧零件的安装边，拧紧第四螺钉74，将零件固定于芯块2上；
4.将撑块44经环形本体43放置在零件的ΦC内孔中，均布放好；
5.将套筒42在心轴上，用调节螺母6拧紧；
6.使用氩弧焊机器人；采用不填丝打底脉冲焊+填丝盖面脉冲焊工艺进行焊接加工。
本实施例焊后ΦC内孔直径在公差范围内；零件高度在公差范围内；经后续磨工磨削焊缝至工艺要求尺寸后，零件的焊缝完全磨得起来；并且车工加工ΦC后，焊缝均未被车出，密封性试验检查59个零件，均100％合格。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种用于航空发动机喷射油道堵盖焊接的焊接夹具，其特征在于，包括用于与基准面配合的底板(1)，所述底板(1)之上设有用于支靠零件(3)的安装边并对所述零件(3)定心的芯块(2)，其中，所述零件(3)的壁体内加工有环形凹槽以连通内部的喷射油道；
所述芯块(2)的中部沿纵向向上设置用于增加所述零件(3)的内孔的支撑力以提高焊缝附近基体抵抗焊接收缩变形能力的支撑部件(4)；
所述芯块(2)的周缘之上设有用于压紧定位所述零件(3)的安装边的压板(5)。
2.根据权利要求1所述的用于航空发动机喷射油道堵盖焊接的焊接夹具，其特征在于，
所述支撑部件(4)包括：与所述芯块(2)相连的心轴(41)，所述心轴(41)上套设有沿所述心轴(41)的轴向位置可调的套筒(42)，且所述套筒(42)的外缘设有在所述套筒(42)的纵向位移下向外抵靠支撑所述零件(3)的内孔的支撑体。
3.根据权利要求2所述的用于航空发动机喷射油道堵盖焊接的焊接夹具，其特征在于，
所述支撑体包括位于所述套筒(42)外周缘的环形本体(43)，所述套筒(42)呈上大下小的锥形体，且所述环形本体(43)的内壁面与所述套筒(42)的外壁面适配以相互抵靠，所述环形本体(43)沿周向设有多个沿径向外凸的撑块(44)。
4.根据权利要求3所述的用于航空发动机喷射油道堵盖焊接的焊接夹具，其特征在于，
多个所述撑块(44)沿所述环形本体(43)的周向均匀间隔布置且经锁紧件与所述环形本体(43)连接。
5.根据权利要求4所述的用于航空发动机喷射油道堵盖焊接的焊接夹具，其特征在于，
所述环形本体(43)的上端面设有便于人工夹持以进行装卸操作的突出部。
6.根据权利要求5所述的用于航空发动机喷射油道堵盖焊接的焊接夹具，其特征在于，
所述突出部为设于所述环形本体(43)上的圆柱销(45)。
7.根据权利要求4所述的用于航空发动机喷射油道堵盖焊接的焊接夹具，其特征在于，
所述撑块(44)与所述零件(3)的内孔接触的部位镶嵌铜层或者整体采用铜制成。
8.根据权利要求2所述的用于航空发动机喷射油道堵盖焊接的焊接夹具，其特征在于，
所述套筒(42)上端的端部设有用于调节所述套筒(42)沿纵向位移距离的调节螺母(6)。
9.根据权利要求1所述的用于航空发动机喷射油道堵盖焊接的焊接夹具，其特征在于，
所述压板(5)与所述零件(3)的安装边接触的部位镶嵌铜层或者整体采用铜制成。
10.根据权利要求9所述的用于航空发动机喷射油道堵盖焊接的焊接夹具，其特征在于，
所述压板(5)经锁紧件紧固至所述芯块(2)上以固定所述零件(3)的安装边。
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