CN106392153B - 一种发动机蜂窝状嵌入块内型面修复装置及其修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发动机蜂窝状嵌入块内型面修复装置，包括底座、仿形模板、夹持机构和限位机构，所述底座由底板和两块立板组成，两块立板相互平行地设于底板上方，仿形模板安装在两块立板之间，且仿形模板能够沿立板的延伸往返方向摆动，所述夹持机构固定在仿形模板的顶部，发动机蜂窝状嵌入块装夹于夹持机构上，所述底座的两侧还分别设有能够限制仿形模板摆动幅度的限位机构，还公开了其修复方法。本发明的优点在于：修复成本低，效率高，能够减小蜂窝状嵌入块修理报废率，降低劳动强度，修复精度高。

Description

一种发动机蜂窝状嵌入块内型面修复装置及其修复方法

技术领域

本发明涉及航空发动机维修领域，特别是一种发动机蜂窝状嵌入块内型面修复装置及其修复方法。

背景技术

航空发动机径向间隙稳定封严装置，是由多件环带、用径向销钉固定的蜂窝状嵌入块、隔热板等零件组成的环状组件。

在航空发动机进行大状态（最大、加力等状态）工作时，高压涡轮叶尖与涡轮机匣内壁之间的燃气泄漏会降低高压涡轮的工作效率。使用径向间隙稳定封严装置的航空发动机，在进行大状态工作时，其高压涡轮盘和叶片在热和离心力作用下径向拉伸，进而使径向间隙减小，漏气量减小，高压涡轮工作效率提高。当叶片伸长与蜂窝状嵌入块偶然接触时，优先使蜂窝状嵌入块产生磨损，避免叶片尖端损伤。

蜂窝状嵌入块在高温、高速燃气冲刷、高相对速度碰磨等极严苛环境中工作。其主要故障形式有内型面磨损、热变形、裂纹、掉块等。内型面磨损超差是蜂窝状嵌入块的主要报废原因之一。该零件内型面截面物理特性、几何特征均相同，外形面为蜂窝状孔槽结构，内型面为周向多列等距篦齿突起，形状较复杂，恢复极其困难。目前常用的整机排故方法是更换蜂窝状嵌入块，但是频繁更换蜂窝状嵌入块新品会大幅提高采购成本，同时会受采购周期影响延迟生产进度。目前生产中普遍采用的修复方法，是将内型面磨损超差的蜂窝状嵌入块集齐成套后，拼接成整环，将磨损超差的内型面篦齿铣削去除，使用特种堆焊技术对内型面进行接长，再将堆焊区域铣平后，加工出内型面篦齿，实现蜂窝状嵌入块的修复。采用拼接整环的方式，需要的夹持工装尺寸较大，其工装的定位方式和操作方式较复杂；在拼接整环的过程中需要集件成套，然而单片蜂窝状嵌入块的超差程度和铣削深度要求具有随机性，采用集件成套方式修理会造成资源浪费；同时任务数量随机性大，该方法灵活性低，存在拖慢生产进度的可能性，同时提高了多台零件混台的几率。

蜂窝状嵌入块是航空发动机的重要零件，其制造工艺复杂、成本高，服役环境恶劣属易报废。采用针对性装置实现嵌入块内型面恢复，是减少报废的有效途径，同时也是提高修理效率，降低劳动强度有效措施。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种发动机蜂窝状嵌入块内型面修复装置及其修复方法，修复成本低，效率高，能够减小蜂窝状嵌入块修理报废率，降低劳动强度，修复精度高。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种发动机蜂窝状嵌入块内型面修复装置，包括底座、仿形模板、夹持机构和限位机构，所述底座由底板和两块立板组成，两块立板相互平行地设于底板上方，仿形模板安装在两块立板之间，且仿形模板能够沿立板的延伸往返方向摆动，所述夹持机构固定在仿形模板的顶部，发动机蜂窝状嵌入块装夹于夹持机构上，所述底座的两侧还分别设有能够限制仿形模板摆动幅度的限位机构。

所述两块立板之间安装有轴承组，所述仿形模板的下表面设有仿形弧面，轴承组的外圈表面与仿形弧面相切，所述仿形模板上开设有通槽，通槽的下表面设有弧形齿条，所述两块立板之间还通过轴承安装有齿轮轴，齿轮轴的齿轮部分与所述弧形齿条啮合，所述齿轮轴的端部还连接有驱动齿轮轴转动的摇臂。

所述弧形齿条的轴线与仿形弧面的轴线重合。

所述轴承组为滚珠轴承组。

所述夹持机构包括基座、轴向挡板、周向挡板、周向压板和轴向压板，轴向挡板固定在基座的第一侧壁上，轴向压板安装在基座的第二侧壁上，轴向挡板与轴向压板相向设置，共同限制发动机蜂窝状嵌入块的轴向移动，周向挡板固定在基座的第三侧壁上，周向压板安装在基座的第四侧壁上，周向挡板与周向压板相向设置，共同限制发动机蜂窝状嵌入块的周向转动。

所述基座的第四侧壁上开有与周向压板垂直的盲孔，该盲孔内装有压簧，所述周向压板上配合装有调节螺钉，调节螺钉的前端与基座通过螺纹配合连接，旋紧调节螺钉，周向压板压紧于压簧上。

所述限位机构包括限位挡板和限位螺钉，限位挡板的下端固定在底座的侧壁上，上端安装有限位螺钉。

使用一种发动机蜂窝状嵌入块内型面修复装置的修复方法，包括以下步骤：

S1、加工仿形模板：根据发动机蜂窝状嵌入块的工程图纸的设计尺寸和精度要求，加工出发动机蜂窝状嵌入块修磨轨迹的仿形模板；

S2、装配：将仿形模板装在底座上，使得轴承组贴合在仿形弧面上，齿轮轴与弧形齿条啮合，将发动机蜂窝状嵌入块固定在夹持机构上，使得发动机蜂窝状嵌入块的内型面的轴线与仿形弧面的轴线重合；

S3、修磨：将该修复装置固定在铣床工作台上，将铣刀进行对刀操作后，转动摇臂，驱动齿轮轴转动，带动仿形模板向底座的一侧摆动，铣刀对发动机蜂窝状嵌入块的内型面进行修磨，当仿形模板的侧壁碰到底座一侧的限位机构时，反向转动摇臂，仿形模板向底座的另一侧摆动，直至碰到底座另一侧的限位机构，反复转动摇臂，直至修磨达到要求；

S4、拆卸：修磨完成后，控制铣床抬起铣刀，旋动摇臂使夹持机构回到底座的中心位置，分别松开周向压板，解除周向夹持，松开轴向压板，解除轴向夹持，取下发动机蜂窝状嵌入块。

铣刀进行对刀操作时，经过量表测量定标，将铣刀对准发动机蜂窝状嵌入块内型面的最低切线位置，根据加工所需的铣削量和精度，对铣床进行预调。

本发明具有以下优点：

1、利用仿形原理，放大铣削轨迹，采用蜂窝状嵌入块的仿形模板，依据放大标准嵌入块轨迹对嵌入块内型面进行仿形铣削，制作成本低廉、操作简单。

2、通过仿形模板带动蜂窝状嵌入块做标准嵌入块内型面运动，提高控制精度。

3、通过摇臂驱动齿轮轴转动，从而带动仿形模板左右摆动，降低操作者劳动强度，提高加工效率。

4、使用本发明的装置及方法可以使蜂窝状嵌入块精密加工不再局限于拼接成环，减少了由于铣削深度不同引起的资源浪费，采用蜂窝状嵌入块的仿形铣削夹具，提升了生产效率，提高了产品质量的稳定性，提高了应对生产任务的灵活性；同时，使蜂窝状嵌入块修复保障能力得到有效提升。

附图说明

图1 为本发明的结构示意图；

图2 为仿形模板和夹持机构的装配示意图；

图3 为夹持机构的结构示意图；

图4 为本发明的第一剖视图；

图5 为本发明的第二剖视图；

图中：1-底座，2-仿形模板，3-夹持机构，4-摇臂，5-限位挡板，6-限位螺钉，7-弧形齿条，8-齿轮轴，9-仿形弧面，10-轴承组，11-基座，12-轴向挡板，13-周向挡板，14-周向压板，15-轴向压板，17-压簧，18-调节螺钉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

发动机蜂窝状嵌入块任一点厚度均相同，内与外型面为同心、半径固定的标准圆弧段，零件不同截面物理形状、几何特征相同。

如图1所示，一种发动机蜂窝状嵌入块内型面修复装置，包括底座1、仿形模板2、夹持机构3和限位机构，所述底座1由底板和两块立板组成，两块立板相互平行地设于底板上方，仿形模板2安装在两块立板之间，且仿形模板2能够沿立板的延伸往返方向摆动，所述夹持机构3固定在仿形模板2的顶部，发动机蜂窝状嵌入块16装夹于夹持机构3上，所述底座1的两侧还分别设有能够限制仿形模板2摆动幅度的限位机构。

如图2和图5所示，所述两块立板之间安装有轴承组10，所述仿形模板2的下表面设有仿形弧面9，轴承组10的外圈表面与仿形弧面9相切，所述仿形模板2上开设有通槽，通槽的下表面设有弧形齿条7，所述两块立板之间还通过轴承安装有齿轮轴8，齿轮轴8的齿轮部分与所述弧形齿条7啮合，所述齿轮轴8的端部还连接有驱动齿轮轴8转动的摇臂4。

作为优选的，所述弧形齿条7的轴线与仿形弧面9的轴线重合。

作为优选的，所述轴承组10为滚珠轴承组。

如图3所示，所述夹持机构3包括基座11、轴向挡板12、周向挡板13、周向压板14和轴向压板15，轴向挡板12固定在基座11的第一侧壁上，轴向压板15安装在基座11的第二侧壁上，轴向挡板12与轴向压板15相向设置，共同限制发动机蜂窝状嵌入块16的轴向移动，周向挡板13固定在基座11的第三侧壁上，周向压板14安装在基座11的第四侧壁上，周向挡板13与周向压板14相向设置，共同限制发动机蜂窝状嵌入块16的周向转动。

如图4所示，所述基座11的第四侧壁上开有与周向压板14垂直的盲孔，该盲孔内装有压簧17，所述周向压板14上配合装有调节螺钉18，调节螺钉18的前端与基座11通过螺纹配合连接，旋紧调节螺钉18，周向压板14压紧于压簧17上。

如图1或图4所示，所述限位机构包括限位挡板5和限位螺钉6，限位挡板5的下端固定在底座1的侧壁上，上端安装有限位螺钉6。

使用一种发动机蜂窝状嵌入块16内型面修复装置的修复方法，包括以下步骤：

S1、加工仿形模板2：根据发动机蜂窝状嵌入块16的工程图纸的设计尺寸和精度要求，利用三坐标测量仪对标准蜂窝状嵌入块作微米级测量，利用仿形原理，将标准打磨轨迹经仿形放大，加工出发动机蜂窝状嵌入块16修磨轨迹的仿形模板2；

S2、装配：将仿形模板2装在底座1上，使得轴承组10贴合在仿形弧面9上，齿轮轴8与弧形齿条7啮合，将发动机蜂窝状嵌入块16固定在夹持机构3上，使得发动机蜂窝状嵌入块16的内型面的轴线与仿形弧面9的轴线重合；

S3、修磨：将该修复装置固定在铣床工作台上，将铣刀进行对刀操作后，转动摇臂4，驱动齿轮轴8转动，带动仿形模板2向底座1的一侧摆动，铣刀对发动机蜂窝状嵌入块16的内型面进行修磨，当仿形模板2的侧壁碰到底座1一侧的限位机构时，反向转动摇臂4，仿形模板2向底座1的另一侧摆动，直至碰到底座1另一侧的限位机构，反复转动摇臂4，直至修磨达到要求；

S4、拆卸：修磨完成后，控制铣床抬起铣刀，旋动摇臂4使夹持机构3回到底座1的中心位置，分别松开周向压板14，解除周向夹持，松开轴向压板15，解除轴向夹持，取下发动机蜂窝状嵌入块16。

铣刀进行对刀操作时，经过量表测量定标，将铣刀对准发动机蜂窝状嵌入块16内型面的最低切线位置，根据加工所需的铣削量和精度，对铣床进行预调。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种发动机蜂窝状嵌入块内型面修复装置，其特征在于：包括底座（1）、仿形模板（2）、夹持机构（3）和限位机构，所述仿形模板为近似矩形形状，所述底座（1）由底板和两块立板组成，两块立板相互平行地设于底板上方，仿形模板（2）安装在两块立板之间，且仿形模板（2）能够沿立板的延伸往返方向摆动，所述夹持机构（3）固定在仿形模板（2）的顶部，发动机蜂窝状嵌入块装夹于夹持机构（3）上，所述底座（1）的两侧还分别设有能够限制仿形模板（2）摆动幅度的限位机构，其中，所述两块立板之间安装有轴承组（10），所述仿形模板（2）的下表面设有仿形弧面（9），轴承组（10）的外圈表面与仿形弧面（9）相切，所述仿形模板（2）上开设有通槽，通槽的下表面设有弧形齿条（7），所述两块立板之间还通过轴承安装有齿轮轴（8），齿轮轴（8）的齿轮部分与所述弧形齿条（7）啮合，所述齿轮轴（8）的端部还连接有驱动齿轮轴（8）转动的摇臂（4），所述夹持机构（3）包括基座（11）、轴向挡板（12）、周向挡板（13）、周向压板（14）和轴向压板（15），轴向挡板（12）固定在基座（11）的第一侧壁上，轴向压板（15）安装在基座（11）的第二侧壁上，轴向挡板（12）与轴向压板（15）相向设置，共同限制发动机蜂窝状嵌入块的轴向移动，周向挡板（13）固定在基座（11）的第三侧壁上，周向压板（14）安装在基座（11）的第四侧壁上，周向挡板（13）与周向压板（14）相向设置，共同限制发动机蜂窝状嵌入块的周向转动，所述基座（11）的第四侧壁上开有与周向压板（14）垂直的盲孔，该盲孔内装有压簧（17），所述周向压板（14）上配合装有调节螺钉（18），调节螺钉（18）的前端与基座（11）通过螺纹配合连接，旋紧调节螺钉（18），周向压板（14）压紧于压簧（17）上。

2.根据权利要求1所述一种发动机蜂窝状嵌入块内型面修复装置，其特征在于：所述弧形齿条（7）的轴线与仿形弧面（9）的轴线重合。

3.根据权利要求1所述一种发动机蜂窝状嵌入块内型面修复装置，其特征在于：所述轴承组（10）为滚珠轴承组。

4.根据权利要求1所述一种发动机蜂窝状嵌入块内型面修复装置，其特征在于：所述限位机构包括限位挡板（5）和限位螺钉（6），限位挡板（5）的下端固定在底座（1）的侧壁上，上端安装有限位螺钉（6）。

5.使用如权利要求1～4任意一项所述一种发动机蜂窝状嵌入块内型面修复装置的修复方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、加工仿形模板（2）：根据发动机蜂窝状嵌入块的工程图纸的设计尺寸和精度要求，加工出发动机蜂窝状嵌入块修磨轨迹的仿形模板（2）；

S2、装配：将仿形模板（2）装在底座（1）上，使得轴承组（10）贴合在仿形弧面（9）上，齿轮轴（8）与弧形齿条（7）啮合，将发动机蜂窝状嵌入块固定在夹持机构（3）上，使得发动机蜂窝状嵌入块的内型面的轴线与仿形弧面（9）的轴线重合；

S3、修磨：将该修复装置固定在铣床工作台上，经过量表测量定标，将铣刀对准发动机蜂窝状嵌入块内型面的最低切线位置，根据加工所需的铣削量和精度，对铣床进行预调，将铣刀进行对刀操作后，转动摇臂（4），驱动齿轮轴（8）转动，带动仿形模板（2）向底座（1）的一侧摆动，铣刀对发动机蜂窝状嵌入块的内型面进行修磨，当仿形模板（2）的侧壁碰到底座（1）一侧的限位机构时，反向转动摇臂（4），仿形模板（2）向底座（1）的另一侧摆动，直至碰到底座（1）另一侧的限位机构，反复转动摇臂（4），直至修磨达到要求；

S4、拆卸：修磨完成后，控制铣床抬起铣刀，旋动摇臂（4）使夹持机构（3）回到底座（1）的中心位置，分别松开周向压板（14），解除周向夹持，松开轴向压板（15），解除轴向夹持，取下发动机蜂窝状嵌入块。