CN106363408A - 一种航空发动机轴承的装配工艺方法 - Google Patents
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Abstract
一种航空发动机轴承的装配工艺方法，其特征在于：装配工艺方案：航空发动机高压转子在装配时都是先将中央传动组件固定在装配车上，采用自上而下的垂直装配模式；此角接触球轴承的内环固定在高压转子前轴颈上，将轴承内环后半环先装到高压前轴颈上，连同高压转子一同装配，前半环则是在轴承保持架和滚动体装配到位最后进行装配；而带滚动体的保持架没有了内外环支撑，保持架和滚动体装配工艺方案确定为自下而上在竖直状态下借助轴承辅助装配工装完成。本发明的优点：突破角接触球轴承装配技术难点，实现首台新结构高压转子装配，保证研制任务顺利进行。创新轴承装配工艺方法，为后续发动机装配技术提升提供技术储备。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机技术领域，特别涉及了一种航空发动机轴承的装配工艺方法。
背景技术
航空发动机在工作时通过中央传动组件来传递扭矩，中央传动组件主要包括齿轮和轴承等机件，典型航空发动机的高压转子前轴颈就支承在中央传动组件的主支点轴承上，该轴承外环装配在传动机匣壳体里，内环装配在主动锥齿轮上，这种结构的发动机比较容易装配，主支点轴承先在中央传动组件里装配好，高压转子直接装配到中央传动主动锥齿轮里就完成了，不需要专用的工装设备。随着近几年航空发动机的研制和发展，开始试制新的型号和新的结构，与传统发动机对比主要差异就是角接触球轴承不再固定在中央传动组件里，而是将轴承内环直接固定在高压转子前轴颈上，对于这种设计结构，大大增加了轴承的装配难度，在装配技术上提出了更高的要求，必须对这种新型的发动机结构和连接方式进行充分研究，制定正确可行的工艺方法，结合必要的工装夹具，才能保证轴承装配到位，实现高压转子固定连接。
发明内容
本发明的目的是通过发明角接触球轴承的装配方法，实现首台新结构高压转子的装配连接，为后续新型航空发动机轴承装配技术研究奠定基础，同时，装配过程中所应用的校验方法可广泛应用到其它机件装配，保证装配精准到位，特提供了一种航空发动机轴承的装配工艺方法。
本发明提供了一种航空发动机轴承的装配工艺方法，其特征在于：发动机结构，角接触球轴承的外环装配在支承机匣上，内环两半环装配在高压转子前轴颈上，即轴承的内环和外环是分别装配在两个独立的组件上的；在装配高压转子的过程中，轴承的内外环与保持架、滚动体是分离状态的，如何将轴承的保持架和滚动体装配到位，如何能保证装配过程中滚动体不脱落，最终实现高压转子装配到位的同时轴承的内环、外环、保持架和滚动体也装配到位，关键技术是突破分离状态的保持架和滚动体的装配工艺方法和轴承辅助装配工装的设计；
装配工艺方案：航空发动机高压转子在装配时都是先将中央传动组件机匣固定在装配车上，采用自上而下的垂直装配模式；此角接触球轴承的内环两半环固定在高压转子前轴颈上，因此需将轴承内环后半环先装到高压前轴颈上，连同高压转子一同装配，前半环则是在轴承保持架和滚动体装配到位最后进行装配；而带滚动体的保持架没有了内外环支撑，相当于散件状态，为了降低轴承的装配风险，要想将带滚动体的保持架装配到内外环配合处，只能借助工装夹具来实现，因此，保持架和滚动体装配工艺方案确定为自下而上在竖直状态下借助轴承辅助装配工装完成；
工装设计：设计轴承辅助装配工装首先要解决的问题就是保证在装配过程中滚动体与保持架始终能保持整体状态且不散落，因此我们设计一个模拟轴承内环前半环的托架和支撑架，既能将保持架和滚动体支承起来也能消除装配过程中滚动体散落的质量安全隐患；同时，考虑到托架质地坚硬会对滚动体造成损伤，托架采用质地较软的材料尼龙-66；其次，因装配过程都是在竖直状态下进行的，该托架还必须具备上下升降功能，以调整保持架和滚动体的轴向位移来找正与轴承内、外环的相对位置，保证轴承装配到位；按此思路设计的工装，类似于一个机械手可以将保持架和滚动体从下而上装配到轴承内外环的合适位置，从而实现高压转子的准确连接固定；
检验方法：借助工装能够实现轴承装配，但因整个装配过程都是在视线不可达的零件内腔中进行的，为了确保轴承装配位置正确，转子装配到位，还要进行相关尺寸的测量，通过测量和计算来验证轴承和转子的装配情况，这也是另一个技术难点；装配前测量单件相关尺寸，装配完成后测量相配件的相对位置尺寸，经换算即可验证两相配件相对装配位置是否准确到位；
突破以上装配技术难点以后，制定工艺路线如下：将支承机匣固定在装配车上，将轴承外环装配到支承机匣的轴承座中——将轴承内环后半经加温后装配到高压转子前轴颈上，均布四点测量高压压气机转子前轴颈到轴承内环后半环的距离T——测量角接触球轴承内环前半环的厚度D，计算高压前轴颈端面到轴承内环前半环端面距离M计——将轴承辅助装配工装固定到机匣壳体上，将保持架连同滚动体装配到托架中，利用托架升降将带滚动体的保持架对正外环位置——吊起带有内环后半的高压转子，对准轴承装配位置即对正工装导柱，将高压转子缓缓落下——微调工装位置，将带有滚动体的保持架装配到位——分下工装，将加温后的轴承内环前半装配到高压转子前轴颈上——测量高压压气机转子前轴颈到轴承内环前半环端面的距离M实——对比M计和M实值，如相差±0.02可以确定轴承装配到位，如果超出此范围，分解轴承重新装配——锁紧螺母；
装配高压转子和轴承时，将轴承辅助装配工装的定位盘1通过螺母12固定到机匣壳体上，调整螺钉5带动支架6和顶杆7向上运动，保证托架2和支撑架3在移动到轴承装配处，锁紧螺母10固定轴向位置；自专用工装上方即高压转子装配方向，将轴承滚动体和保持架装配到托架2和支撑架3上，保证滚动体紧贴托架2，此时，将高压转子用吊具吊起，前轴颈对准工装的导柱4位置缓缓落下，高压前轴颈下落到位后，旋转螺钉5带动支撑架3微调轴承保持架和滚动体的轴向位置，直至轴承保持架和滚动体装配到位，最后调整螺钉5带动支架6和顶杆7向下运动至安全范围，分下专用工装，将轴承内环前半装配到高压转子前轴颈上锁紧螺母，完成轴承和高压转子装配。
将角接触球轴承的内环后半环放到加温炉加温后，用芯棒将内环后半装到高压前轴颈上，测量高压压气机转子前轴颈到轴承内环后半环的距离T和角接触球轴承内环前半环的厚度D，均布四点取平均值，计算高压前轴颈端面到轴承内环前半环端面距离M计,M计＝T-D；
将轴承辅助装配工装的定位盘1通过螺母12固定到机匣壳体上，调整螺钉5保证托架2和支撑架3在移动到接近轴承装配处，自专用工装上方即高压转子装配方向，将轴承滚动体和保持架装配到托架2和支撑架3上，保证滚动体紧贴托架2；用吊具吊起高压压气机转子对准工装上的导柱4，缓慢匀速落下，用托架2将轴承滚动体和保持架向上推，保证带滚动体的保持架装配到位；分下工装，用芯棒将加热好的轴承内环前半装配到高压转子前轴颈上；测量高压压气机转子前轴颈到轴承内环前半环端面的距离M实，M实＝M计±0.02；若M实不在合格范围之内，则分下高压转子更换调整垫调整，直到满足设计要求，合格后拧紧螺母。
本发明的优点：
突破角接触球轴承装配技术难点，实现首台新结构高压转子装配，保证研制任务顺利进行。创新轴承装配工艺方法，为后续发动机装配技术提升提供技术储备。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为零件示意图；
图2为测量示意图；
图3为轴承辅助装配工装与零件连接示意图；
图中，1、定位盘 2、托架 3、支撑架 4、导柱 5、螺钉 6、支架 7、顶杆 8、螺母 9、螺钉 10、螺母 11、垫圈 12、螺母。
具体实施方式
实施例1
本发明提供了一种航空发动机轴承的装配工艺方法，其特征在于：发动机结构，角接触球轴承的外环装配在支承机匣上，内环两半环装配在高压转子前轴颈上，即轴承的内环和外环是分别装配在两个独立的组件上的；在装配高压转子的过程中，轴承的内外环与保持架、滚动体是分离状态的，如何将轴承的保持架和滚动体装配到位，如何能保证装配过程中滚动体不脱落，最终实现高压转子装配到位的同时轴承的内环、外环、保持架和滚动体也装配到位，关键技术是突破分离状态的保持架和滚动体的装配工艺方法和轴承辅助装配工装的设计；
装配工艺方案：航空发动机高压转子在装配时都是先将中央传动组件机匣固定在装配车上，采用自上而下的垂直装配模式；此角接触球轴承的内环两半环固定在高压转子前轴颈上，因此需将轴承内环后半环先装到高压前轴颈上，连同高压转子一同装配，前半环则是在轴承保持架和滚动体装配到位最后进行装配；而带滚动体的保持架没有了内外环支撑，相当于散件状态，为了降低轴承的装配风险，要想将带滚动体的保持架装配到内外环配合处，只能借助工装夹具来实现，因此，保持架和滚动体装配工艺方案确定为自下而上在竖直状态下借助轴承辅助装配工装完成；
工装设计：设计轴承辅助装配工装首先要解决的问题就是保证在装配过程中滚动体与保持架始终能保持整体状态且不散落，因此我们设计一个模拟轴承内环前半环的托架和支撑架，既能将保持架和滚动体支承起来也能消除装配过程中滚动体散落的质量安全隐患；同时，考虑到托架质地坚硬会对滚动体造成损伤，托架采用质地较软的材料尼龙-66；其次，因装配过程都是在竖直状态下进行的，该托架还必须具备上下升降功能，以调整保持架和滚动体的轴向位移来找正与轴承内、外环的相对位置，保证轴承装配到位；按此思路设计的工装，类似于一个机械手可以将保持架和滚动体从下而上装配到轴承内外环的合适位置，从而实现高压转子的准确连接固定；
检验方法：借助工装能够实现轴承装配，但因整个装配过程都是在视线不可达的零件内腔中进行的，为了确保轴承装配位置正确，转子装配到位，还要进行相关尺寸的测量，通过测量和计算来验证轴承和转子的装配情况，这也是另一个技术难点；装配前测量单件相关尺寸，装配完成后测量相配件的相对位置尺寸，经换算即可验证两相配件相对装配位置是否准确到位；
突破以上装配技术难点以后，制定工艺路线如下：将支承机匣固定在装配车上，将轴承外环装配到支承机匣的轴承座中——将轴承内环后半经加温后装配到高压转子前轴颈上，均布四点测量高压压气机转子前轴颈到轴承内环后半环的距离T——测量角接触球轴承内环前半环的厚度D，计算高压前轴颈端面到轴承内环前半环端面距离M计——将轴承辅助装配工装固定到机匣壳体上，将保持架连同滚动体装配到托架中，利用托架升降将带滚动体的保持架对正外环位置——吊起带有内环后半的高压转子，对准轴承装配位置即对正工装导柱，将高压转子缓缓落下——微调工装位置，将带有滚动体的保持架装配到位——分下工装，将加温后的轴承内环前半装配到高压转子前轴颈上——测量高压压气机转子前轴颈到轴承内环前半环端面的距离M实——对比M计和M实值，如相差±0.02可以确定轴承装配到位，如果超出此范围，分解轴承重新装配——锁紧螺母；
装配高压转子和轴承时，将轴承辅助装配工装的定位盘1通过螺母12固定到机匣壳体上，调整螺钉5带动支架6和顶杆7向上运动，保证托架2和支撑架3在移动到轴承装配处，锁紧螺母10固定轴向位置；自专用工装上方即高压转子装配方向，将轴承滚动体和保持架装配到托架2和支撑架3上，保证滚动体紧贴托架2，此时，将高压转子用吊具吊起，前轴颈对准工装的导柱4位置缓缓落下，高压前轴颈下落到位后，旋转螺钉5带动支撑架3微调轴承保持架和滚动体的轴向位置，直至轴承保持架和滚动体装配到位，最后调整螺钉5带动支架6和顶杆7向下运动至安全范围，分下专用工装，将轴承内环前半装配到高压转子前轴颈上锁紧螺母，完成轴承和高压转子装配。
将角接触球轴承的内环后半环放到加温炉加温后，用芯棒将内环后半装到高压前轴颈上，测量高压压气机转子前轴颈到轴承内环后半环的距离T和角接触球轴承内环前半环的厚度D，均布四点取平均值，计算高压前轴颈端面到轴承内环前半环端面距离M计,M计＝T-D；
将轴承辅助装配工装的定位盘1通过螺母12固定到机匣壳体上，调整螺钉5保证托架2和支撑架3在移动到接近轴承装配处，自专用工装上方即高压转子装配方向，将轴承滚动体和保持架装配到托架2和支撑架3上，保证滚动体紧贴托架2；用吊具吊起高压压气机转子对准工装上的导柱4，缓慢匀速落下，用托架2将轴承滚动体和保持架向上推，保证带滚动体的保持架装配到位；分下工装，用芯棒将加热好的轴承内环前半装配到高压转子前轴颈上；测量高压压气机转子前轴颈到轴承内环前半环端面的距离M实，M实＝M计±0.02；若M实不在合格范围之内，则分下高压转子更换调整垫调整，直到满足设计要求，合格后拧紧螺母。
实施例2
本发明提供了一种航空发动机轴承的装配工艺方法，其特征在于：发动机结构，角接触球轴承的外环装配在支承机匣上，内环两半环装配在高压转子前轴颈上，即轴承的内环和外环是分别装配在两个独立的组件上的；在装配高压转子的过程中，轴承的内外环与保持架、滚动体是分离状态的，如何将轴承的保持架和滚动体装配到位，如何能保证装配过程中滚动体不脱落，最终实现高压转子装配到位的同时轴承的内环、外环、保持架和滚动体也装配到位，关键技术是突破分离状态的保持架和滚动体的装配工艺方法和轴承辅助装配工装的设计；
装配工艺方案：航空发动机高压转子在装配时都是先将中央传动组件机匣固定在装配车上，采用自上而下的垂直装配模式；此角接触球轴承的内环两半环固定在高压转子前轴颈上，因此需将轴承内环后半环先装到高压前轴颈上，连同高压转子一同装配，前半环则是在轴承保持架和滚动体装配到位最后进行装配；而带滚动体的保持架没有了内外环支撑，相当于散件状态，为了降低轴承的装配风险，要想将带滚动体的保持架装配到内外环配合处，只能借助工装夹具来实现，因此，保持架和滚动体装配工艺方案确定为自下而上在竖直状态下借助轴承辅助装配工装完成；
工装设计：设计轴承辅助装配工装首先要解决的问题就是保证在装配过程中滚动体与保持架始终能保持整体状态且不散落，因此我们设计一个模拟轴承内环前半环的托架和支撑架，既能将保持架和滚动体支承起来也能消除装配过程中滚动体散落的质量安全隐患；同时，考虑到托架质地坚硬会对滚动体造成损伤，托架采用质地较软的材料尼龙-66；其次，因装配过程都是在竖直状态下进行的，该托架还必须具备上下升降功能，以调整保持架和滚动体的轴向位移来找正与轴承内、外环的相对位置，保证轴承装配到位；按此思路设计的工装，类似于一个机械手可以将保持架和滚动体从下而上装配到轴承内外环的合适位置，从而实现高压转子的准确连接固定；
装配高压转子和轴承时，将轴承辅助装配工装的定位盘1通过螺母12固定到机匣壳体上，调整螺钉5带动支架6和顶杆7向上运动，保证托架2和支撑架3在移动到轴承装配处，锁紧螺母10固定轴向位置；自专用工装上方即高压转子装配方向，将轴承滚动体和保持架装配到托架2和支撑架3上，保证滚动体紧贴托架2，此时，将高压转子用吊具吊起，前轴颈对准工装的导柱4位置缓缓落下，高压前轴颈下落到位后，旋转螺钉5带动支撑架3微调轴承保持架和滚动体的轴向位置，直至轴承保持架和滚动体装配到位，最后调整螺钉5带动支架6和顶杆7向下运动至安全范围，分下专用工装，将轴承内环前半装配到高压转子前轴颈上锁紧螺母，完成轴承和高压转子装配。
将角接触球轴承的内环后半环放到加温炉加温后，用芯棒将内环后半装到高压前轴颈上，测量高压压气机转子前轴颈到轴承内环后半环的距离T和角接触球轴承内环前半环的厚度D，均布四点取平均值，计算高压前轴颈端面到轴承内环前半环端面距离M计,M计＝T-D；
将轴承辅助装配工装的定位盘1通过螺母12固定到机匣壳体上，调整螺钉5保证托架2和支撑架3在移动到接近轴承装配处，自专用工装上方即高压转子装配方向，将轴承滚动体和保持架装配到托架2和支撑架3上，保证滚动体紧贴托架2；用吊具吊起高压压气机转子对准工装上的导柱4，缓慢匀速落下，用托架2将轴承滚动体和保持架向上推，保证带滚动体的保持架装配到位；分下工装，用芯棒将加热好的轴承内环前半装配到高压转子前轴颈上；测量高压压气机转子前轴颈到轴承内环前半环端面的距离M实，M实＝M计±0.02；若M实不在合格范围之内，则分下高压转子更换调整垫调整，直到满足设计要求，合格后拧紧螺母。
Claims (2)
1.一种航空发动机轴承的装配工艺方法，其特征在于：发动机结构，角接触球轴承的外环装配在支承机匣上，内环两半环装配在高压转子前轴颈上，即轴承的内环和外环是分别装配在两个独立的组件上的；
装配工艺方案：航空发动机高压转子在装配时都是先将中央传动组件(机匣)固定在装配车上，采用自上而下的垂直装配模式；此角接触球轴承的内环(两半环)固定在高压转子前轴颈上，因此需将轴承内环后半环先装到高压前轴颈上，连同高压转子一同装配，前半环则是在轴承保持架和滚动体装配到位最后进行装配；而带滚动体的保持架没有了内外环支撑，相当于散件状态，为了降低轴承的装配风险，要想将带滚动体的保持架装配到内外环配合处，只能借助工装夹具来实现，因此，保持架和滚动体装配工艺方案确定为自下而上在竖直状态下借助轴承辅助装配工装完成；
工装设计：设计轴承辅助装配工装首先要解决的问题就是保证在装配过程中滚动体与保持架始终能保持整体状态且不散落，因此我们设计一个模拟轴承内环前半环的托架和支撑架，既能将保持架和滚动体支承起来也能消除装配过程中滚动体散落的质量安全隐患；同时，考虑到托架质地坚硬会对滚动体造成损伤，托架采用质地较软的材料(尼龙-66)；其次，因装配过程都是在竖直状态下进行的，该托架还必须具备上下升降功能，以调整保持架和滚动体的轴向位移来找正与轴承内、外环的相对位置，保证轴承装配到位；按此思路设计的工装，类似于一个机械手可以将保持架和滚动体从下而上装配到轴承内外环的合适位置，从而实现高压转子的准确连接固定；
检验方法：借助工装能够实现轴承装配，但因整个装配过程都是在视线不可达的零件内腔中进行的，为了确保轴承装配位置正确，转子装配到位，还要进行相关尺寸的测量，通过测量和计算来验证轴承和转子的装配情况，这也是另一个技术难点；装配前测量单件相关尺寸，装配完成后测量相配件的相对位置尺寸，经换算即可验证两相配件相对装配位置是否准确到位；
突破以上装配技术难点以后，制定工艺路线如下：将支承机匣固定在装配车上，将轴承外环装配到支承机匣的轴承座中——将轴承内环后半经加温后装配到高压转子前轴颈上，均布四点测量高压压气机转子前轴颈到轴承内环后半环的距离T——测量角接触球轴承内环前半环的厚度D，计算高压前轴颈端面到轴承内环前半环端面距离M计——将轴承辅助装配工装固定到机匣壳体上，将保持架连同滚动体装配到托架中，利用托架升降将带滚动体的保持架对正外环位置——吊起带有内环后半的高压转子，对准轴承装配位置(即对正工装导柱)，将高压转子缓缓落下——微调工装位置，将带有滚动体的保持架装配到位——分下工装，将加温后的轴承内环前半装配到高压转子前轴颈上——测量高压压气机转子前轴颈到轴承内环前半环端面的距离M实——对比M计和M实值，如相差±0.02可以确定轴承装配到位，如果超出此范围，分解轴承重新装配——锁紧螺母；
装配高压转子和轴承时，将轴承辅助装配工装的定位盘(1)通过螺母(12)固定到机匣壳体上，调整螺钉(5)带动支架(6)和顶杆(7)向上运动，保证托架(2)和支撑架(3)在移动到轴承装配处，锁紧螺母(10)固定轴向位置；自专用工装上方即高压转子装配方向，将轴承滚动体和保持架装配到托架(2)和支撑架(3)上，保证滚动体紧贴托架(2)，此时，将高压转子用吊具吊起，前轴颈对准工装的导柱(4)位置缓缓落下，高压前轴颈下落到位后，旋转螺钉(5)带动支撑架(3)微调轴承保持架和滚动体的轴向位置，直至轴承保持架和滚动体装配到位，最后调整螺钉(5)带动支架(6)和顶杆(7)向下运动至安全范围，分下专用工装，将轴承内环前半装配到高压转子前轴颈上锁紧螺母，完成轴承和高压转子装配。
2.按照权利要求1所述的航空发动机轴承的装配工艺方法，其特征在于：将角接触球轴承的内环后半环放到加温炉加温后，用芯棒将内环后半装到高压前轴颈上，测量高压压气机转子前轴颈到轴承内环后半环的距离T和角接触球轴承内环前半环的厚度D，均布四点取平均值，计算高压前轴颈端面到轴承内环前半环端面距离M计,M计＝T-D；
将轴承辅助装配工装的定位盘(1)通过螺母(12)固定到机匣壳体上，调整螺钉(5)保证托架(2)和支撑架(3)在移动到接近轴承装配处，自专用工装上方即高压转子装配方向，将轴承滚动体和保持架装配到托架(2)和支撑架(3)上，保证滚动体紧贴托架(2)；用吊具吊起高压压气机转子对准工装上的导柱(4)，缓慢匀速落下，用托架(2)将轴承滚动体和保持架向上推，保证带滚动体的保持架装配到位；分下工装，用芯棒将加热好的轴承内环前半装配到高压转子前轴颈上；测量高压压气机转子前轴颈到轴承内环前半环端面的距离M实，M实＝M计±0.02；若M实不在合格范围之内，则分下高压转子更换调整垫调整，直到满足设计要求，合格后拧紧螺母。
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