CN106424426B - 一种双层壁大锥度内锥收口装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双层壁大锥度内锥收口装置，利用下模座(2)、压块(3)、上模板(4)、凹模(5)、卸料环(6)、第一矩形弹簧(7)、凸模胀瓣(8)、第二矩形弹簧(9)、锥体(10)、挡板(11)、导套(12)、导柱(13)和定位锥销(14)构成的模具通过凸模胀瓣(8)的胀缩并配合液压机对锥形口进行收口。本发明有效解决了内锥收口的加工难题，减少了工人劳动强度，提高了收口型面质量。

Description

一种双层壁大锥度内锥收口装置

技术领域

本发明属于机械加工领域，具体涉及一种航空发动机内锥的收口装置。

背景技术

某型航空发动机内锥的结构参见说明书附图1，所需收口的内锥是一个开口部为双层薄壁圆锥，圆锥大口端向上，它主要由锥筒1a、上箍带1b、中间箍带1c及下箍带1d组成。内锥的外壁为锥筒1a，锥筒1a的大直径端部为向内圆弧形收口，上箍带1b为上下两边收口的薄壁锥筒，位于锥筒1a的大直径端部，与锥筒1a的大直径上端面齐平，上箍带1b的外锥面与锥筒1a的内锥面形面贴合并通过焊接方式固定，中间箍带1c为上下两边收口的薄壁锥筒，位于上箍带1b的下方，中间箍带1c的外锥面与锥筒1a的内锥面形面贴合并通过焊接方式固定，下箍带1d为上下两边收口的薄壁锥筒，位于中间箍带1c的下方，下箍带1d的外锥面与锥筒1a的内锥面形面贴合并通过焊接方式固定。内锥是航空发动机加力燃烧室的重要构件。目前内锥开口部收边采用型胎手工收口，由于内锥开口部为双层壁厚，工人劳动强度大，收口部位型面质量差，难以保证产品质量，又由于内锥的锥度大，内锥小端口部直径小，受结构影响，采用传统收口模具结构不能实现。本发明提出一种双层壁大锥度内锥收口装置，通过液压机实现内锥的收边。目前，未检索到国内外关于该类双层壁大锥度内锥收口装置的公开文献。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提出一种双层壁大锥度内锥收口装置，以解决内锥收口成型的加工难题，满足新型航空发动机研制的需要。

本发明的技术方案如下：

一种用于航空发动机内锥收口装置，包括下模座、压块、上模板、凹模、卸料环、第一矩形弹簧、凸模胀瓣、第二矩形弹簧、锥体、挡板、导套、导柱和定位锥销。

下模座为一个工字形截面的圆柱体，圆柱体的上表面有一同心圆台，下模座同心圆台上表面有垂直该表面的口部为带锥度不通中心孔，内锥位于下模座中心孔内，内锥的外锥筒的外锥面与下模座中心孔内锥面形面贴合，下模座上端面与内锥大端口部收口起点截面齐平，在下模座的上表面同心圆台外侧装有沿周向均布的4处导柱，在下模座中心孔下端面安装有定位锥销，定位锥销的外圆锥面穿过内锥下端小直径。

压块为截面为倒T字形的圆柱体，压块下凸台的外圆柱的外表面的下部分为压块锥面，压块锥面的型面与内锥的外锥筒的内锥面型面相同并贴合，压块上下运动时应与内锥内的上箍带、中间箍带及下箍带不产生干涉，压块下凸台的上表面有垂直于下凸台上表面的截面为矩形的环形槽，环形槽的内表面与压块上圆柱体外圆柱面共面，在上圆柱体上端面有垂直于上圆柱体上端面的中心孔，中心孔深度为H9，第二矩形弹簧放入该中心孔内，第二矩形弹簧自由状态的长度为L9，L9>H9，在中心孔上表面中心处，有垂直于中心孔上表面的卸料螺钉螺纹孔。

上模板为带有中心台阶孔的圆盘，圆盘直径与下模座外径相同，卸料螺钉穿过中心台阶孔和第二矩形弹簧中心拧入压块中心孔上表面螺纹孔，卸料螺钉头部下表面高于台阶孔下表面值为L9-H9，在上模板的上表面中心台阶孔外侧有沿周均布4～12处卸料螺钉沉头孔，在上模板的下表面卸料螺钉沉头孔的外侧装有沿周向均布的4处导套，导套与导柱位置对应，导柱能在导套内上下滑动。

凹模为一圆环，圆环内环面上段为圆柱面，圆环内环面下段型面与内锥外锥筒收口外形面一致并贴合，凹模的圆环外表面直径与下模座上表面圆台外表面直径相同，凹模通过紧固件固定在上模板的下端面上。

卸料环为一圆环，卸料环上表面有沿周向均布的不通孔，不通孔位置与数量与上模板卸料螺钉沉头孔数量相同且位置对应，不通孔的高度为H7，第一矩形弹簧放入该卸料环不通孔内，第一矩形弹簧自由状态的长度为L7，L7>H7，在不通孔底平面有卸料螺钉螺纹孔，卸料螺钉穿过上模板卸料螺钉沉头孔和第一矩形弹簧中心拧入卸料环不通孔底平面卸料螺钉螺纹孔；卸料螺钉头部下表面高于上模板台阶孔下表面，高于卸料螺钉沉头孔值为L7-H7，卸料环高度应小于凹模的高度，卸料环的外圆柱面与凹模内圆柱面保持间隙配合。

凸模胀瓣的形状为扇形体，凸模胀瓣的上表面和下表面为平行的扇形面，凸模胀瓣下扇形表面放置于压块下凸台上表面上，并能在压块下凸台上表面上左右滑动，m个凸模胀瓣侧面相对组成一个凸模胀瓣环，相邻的凸模胀瓣的侧面保持2t的间距，此时，凸模胀瓣环的外表面型面与内锥的上箍带的内表面型面相同，凸模胀瓣内表面为斜面，凸模胀瓣环的内表面为横截面为正m边形的棱台，在该斜面的中心有一个凸模胀瓣T型键，凸模胀瓣T型键上端口位于凸模胀瓣的上端面，凸模胀瓣T型键下端口位于凸模胀瓣的下端面，凸模胀瓣T型键宽度方向的平分面通过凸模胀瓣环外表面的轴线，凸模胀瓣的前侧面沿法线方向向前平移距离t、凸模胀瓣的后侧面沿法线方向向后平移距离t后所形成的新扇形所对应的圆心角为α=360°/m，凸模胀瓣的前侧面沿法线方向向前平移距离t、凸模胀瓣的后侧面沿法线方向向后平移距离t后所形成的新扇形所对应的圆心角的角平分面通过凸模胀瓣环的轴线，凸模胀瓣下扇形表面放置压块下凸台上表面上，凸模胀瓣的上扇形表面位于卸料环的下表面，凸模胀瓣能在压块下凸台上表面上左右滑动。

锥体为一个圆筒，锥体的外表面为上部外径大于下部外径的沿圆周均布的m个斜平面，斜平面与凸模胀瓣内表面斜面位置对应并且角度一致，在斜平面的中心有一个锥体T形槽，锥体T形槽的下端口位于锥体下端面，锥体T形槽的上端口位于锥体上端面，锥体T形槽宽度方向的平分面通过锥体的轴线，凸模胀瓣T型键放置锥体T形槽内，凸模胀瓣可沿锥体斜平面滑动，将压块上圆柱体插入锥体中心孔内并保持间隙配合，锥体上端面与上模板的下端面贴合并通过紧固件将锥体固定在上模板的下端面上。

挡板为一个圆环，圆环外径应大于锥体斜平面下端面形成外切圆直径，挡板中心孔直径应大于锥体中心孔的直径，挡板圆环上端面与锥体下端面贴合并通过紧固件将其固定在锥体的下端面上。

一种采用上述收口装置的双层壁大锥度内锥收口方法，包括如下步骤：

步骤一，确认内锥收口前状态，确保上箍带、中间箍带及下箍带都已经焊接在外锥筒上，此时，锥筒和上箍带的上端面收口处为圆柱面；

步骤二，装零件：在液压机上进行收口，将收口装置的上模板固定在液压机上平台上，收口装置的下模座固定在液压机下平台上，开动压力机上平台带动上模板向上运动，将内锥零件装入下模板中心孔内锥面内，内锥的下端面穿在定位锥销上，此时，第二矩形弹簧和第一矩形弹簧处于自由状态，推动压块和卸料环向下运动，凸模胀瓣在卸料环向下推力的作用下向下运动的同时沿斜面向中心运动，凸模胀瓣内收；

步骤三，收口：开动压力机上平台带动上模板向下运动，压块压块锥面的型面接触到内锥的外锥筒的内锥面型面后，压块带动凸模胀瓣和卸料环向上运动，第二矩形弹簧和第一矩形弹簧逐渐压缩，凸模胀瓣向上运动的同时沿斜面向外运动张开，当凹模下端面与下模座上端面贴合时停止运动，调节压力并保压，完成零件收口；

步骤四，取出零件：上平台带动上模板向上运动，第一矩形弹簧和第二矩形弹簧推动压块和卸料环向下运动，凸模胀瓣在卸料环向下推力的作用下向下运动的同时沿斜面向内内收至凸模胀瓣从内锥收口端脱离，取出收口后的零件。

本发明减少了工人劳动强度，提高了收口型面质量；该收口装置的结构，有效解决了内锥收口的加工难题，满足了新型航空发动机研制的需要。

附图说明

图1是本发明涉及的某新型航空发动机内锥的结构示意图；

图2是本发明结构示意图；

图3是本发明中压块结构示意图；

图4是本发明中凸模胀瓣结构示意图；

图5 是本发明中图4的俯视图；

图6 是本发明中锥体示意图；

图7 是本发明中图6的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，所需收口加工的内锥1是一个开口部为双层薄壁圆锥，圆锥大口端向上，它主要由外锥筒1a、上箍带1b、中间箍带1c及下箍带1d组成。内锥的外壁为外锥筒1a，外锥筒1a的大直径端部为向内圆弧形收口，上箍带1b为上下两边收口的薄壁锥筒，位于外锥筒1a的大直径端部，上箍带1b的大直径收口型面与外锥筒1a的上端大直径收口型面一致并贴合，上箍带1b的外锥面与外锥筒1a的内锥面形面贴合并通过焊接方式固定，中间箍带1c为上下两边收口的薄壁锥筒，位于上箍带1b的下方，中间箍带1c的外锥面与锥筒1a的内锥面形面贴合并通过焊接方式固定，下箍带1d为上下两边收口的薄壁锥筒，位于中间箍带1c的下方，下箍带1d的外锥面与外锥筒1a的内锥面形面贴合并通过焊接方式固定。

如图2所示，本发明的内锥收口装置主要由下模座2、压块3、上模板4、凹模5、卸料环6、第一矩形弹簧7、凸模胀瓣8、第二矩形弹簧9、锥体10、挡板11、导套12、导柱13和定位锥销14组成。下模座2为一个截面为工字形的圆柱体，在圆柱体的上表面有一同心圆台，下模座2同心圆台上表面有垂直该表面的口部为带锥度不通中心孔，内锥1位于下模座2中心孔内，内锥1的外锥筒1a的外锥面与下模座2中心孔内锥面形面贴合，下模座2上端面与内锥1大端口部收口起点截面齐平，在下模座2的上表面同心圆台外侧装有沿周均布的4处导柱13，在下模座2中心孔下端面安装有定位锥销14，定位锥销14的外圆锥面穿过内锥1下端小直径。

如图3所示，压块3为截面为倒T字形的圆柱体，压块3下凸台的外圆柱的外表面的下部分为压块锥面3a，压块锥面3a的型面与内锥1的外锥筒1a的内锥面型面相同并贴合，压块3上下运动时应与内锥1内的上箍带1b、中间箍带1c及下箍带1d不产生干涉，压块3下凸台的上表面有垂直于下凸台上表面的截面为矩形的环形槽3b，环形槽3b的内表面与压块3上圆柱体3c外圆柱面共面，在上圆柱体3c上端面有垂直于上圆柱体上端面的中心孔，中心孔深度为H9=80mm，第二矩形弹簧9放入该中心孔内，第二矩形弹簧9自由状态的长度为L9=125mm，L9>H9,（图中未标注L9）在中心孔上表面中心处，有垂直于中心孔上表面的卸料螺钉螺纹孔。

如图2所示，上模板4为带有中心台阶孔的圆盘，圆盘直径与下模座2外径相同，卸料螺钉穿过中心台阶孔和第二矩形弹簧9中心拧入压块3中心孔上表面螺纹孔，卸料螺钉头部下表面高于台阶孔下表面值为L9-H9=45mm，在上模板2的上表面中心台阶孔外侧有沿周均布4～12处卸料螺钉沉头孔，在上模板2的下表面卸料螺钉沉头孔的外侧装有沿周均布的4处导套12，导套12与导柱13位置对应，导柱13能在导套12内上下滑动；

如图2所示，凹模5为一圆环，圆环内环面上段为圆柱面，圆环内环面下段型面与内锥1外锥筒1a收口外形面一致并贴合，凹模5的圆环外表面直径与下模座2上表面圆台外表面直径相同，凹模5通过紧固件固定在上模板4的下端面上；

如图2所示，卸料环6为一圆环，卸料环6上表面有沿周均布的不通孔，不通孔位置与数量与上模板4卸料螺钉沉头孔数量相同且位置对应，不通孔的高度为H7=50mm，第一矩形弹簧7放入该卸料环不通孔内，第一矩形弹簧7自由状态的长度为L7=95mm，L7>H7（图中未标注L7和H7）,在不通孔底平面有卸料螺钉螺纹孔，卸料螺钉穿过上模板4卸料螺钉沉头孔和第一矩形弹簧7中心拧入卸料环6不通孔底平面卸料螺钉螺纹孔；卸料螺钉头部下表面高于上模板4台阶孔下表面高于卸料螺钉沉头孔值为L7-H7=45mm，卸料环6高度应小于凹模5的高度，卸料环6的外圆柱面与凹模5内圆柱面保持间隙配合。

如图4和图5所示，凸模胀瓣8的形状为扇形体，凸模胀瓣8的上表面和下表面为平行的扇形面，凸模胀瓣8下扇形表面放置于压块3下凸台上表面上，并能在压块3下凸台上表面上左右滑动，m=8个凸模胀瓣8侧面相对组成一个凸模胀瓣环，相邻的凸模胀瓣8的侧面保持2t=20mm的间距，此时，凸模胀瓣环的外表面型面与内锥的上箍带1b的内表面型面相同，凸模胀瓣8内表面为斜面，凸模胀瓣环的内表面为横截面为正m=8边形的棱台，在该斜面的中心有一个凸模胀瓣T型键8a，凸模胀瓣T型键8a上端口位于凸模胀瓣8的上端面，凸模胀瓣T型键8a下端口位于凸模胀瓣8的下端面，凸模胀瓣T型键8a宽度方向的平分面通过凸模胀瓣环外表面的轴线，凸模胀瓣8的前侧面沿法线方向向前平移距离t、凸模胀瓣8的后侧面沿法线方向向后平移距离t后所形成的新扇形所对应的圆心角为α=360°/8，凸模胀瓣8的前侧面沿法线方向向前平移距离t、凸模胀瓣8的后侧面沿法线方向向后平移距离t后所形成的新扇形所对应的圆心角的角平分面通过凸模胀瓣环的轴线，凸模胀瓣8下扇形表面放置压块3下凸台上表面上，凸模胀瓣8的上扇形表面位于卸料环6的下表面，凸模胀瓣8能在压块3下凸台上表面上左右滑动。

如图6和图7，锥体10是一个圆筒，锥体10的外表面为上部外径大于下部外径的沿圆周均布的8个斜平面10b，斜平面10b与凸模胀瓣8内表面斜面位置对应并且角度一致，在斜平面10b的中心有一个锥体T形槽10c，锥体T形槽10c的下端口位于锥体10下端面，锥体T形槽10c的上端口位于锥体10上端面，锥体T形槽10c宽度方向的平分面通过锥体10的轴线，凸模胀瓣T型键8a放置锥体T形槽内，凸模胀瓣8可沿锥体10斜平面10b滑动，将压块3上圆柱体3c插入锥体10中心孔10a内并保持间隙配合，锥体10上端面与上模板4的下端面贴合并通过紧固件将锥体10固定在上模板4的下端面上,；

如图2所示，挡板11为一个圆环，圆环外径应大于锥体10斜平面10b下端面形成外切圆直径，挡板11中心孔直径应大于锥体10中心孔10a的直径，挡板11圆环上端面与锥体10下端面贴合并通过紧固件将其固定在锥体10的下端面上；

使用如上面所述的收口装置收口内锥的方法如下：

步骤一，内锥收口前状态：上箍带1b、中间箍带1c及下箍带1d都已经焊接在外锥筒1a上，此时，锥筒1a和上箍带1b的上端面收口处为圆柱面；

步骤二，装零件：在5000KN液压机上进行收口，将收口装置的上模板4固定在液压机上平台上，收口装置的下模座2固定在液压机下平台上，开动压力机上平台带动上模板4向上运动，将内锥零件装入下模板2中心孔内锥面内，内锥的下端面穿在定位锥销14上，此时，第二矩形弹簧9和第一矩形弹簧7处于自由状态，推动压块3和卸料环6向下运动，凸模胀瓣8在卸料环6向下推力的作用下向下运动的同时沿斜面向中心运动，凸模胀瓣8内收；

步骤三，收口：开动压力机上平台带动上模板4向下运动，压块3压块锥面3a的型面接触到内锥的外锥筒1a的内锥面型面后，压块3带动凸模胀瓣8和卸料环6向上运动，第二矩形弹簧9和第一矩形弹簧7逐渐压缩，凸模胀瓣8向上运动的同时沿斜面向外运动张开，当凹模5下端面与下模座2上端面贴合时停止运动，调节压力为100MPa～300MPa，保压20min～40min，完成零件收口；

步骤四，取出零件：上平台带动上模板4向上运动，第二矩形弹簧9和第一矩形弹簧7推动压块3和卸料环6向下运动，凸模胀瓣8在卸料环6向下推力的作用下向下运动的同时沿斜面向内内收至凸模胀瓣8从内锥收口端脱离，取出收口后的零件。

Claims (1)

1.一种双层壁大锥度内锥收口装置，其特征在于：包括下模座（2）、压块（3）、上模板（4）、凹模（5）、卸料环（6）、第一矩形弹簧（7）、凸模胀瓣（8）、第二矩形弹簧（9）、锥体（10）、挡板（11）、导套（12）、导柱（13）和定位锥销（14）；

所述下模座（2）为一个工字形截面的圆柱体，圆柱体上表面有一同心圆台，同心圆台上表面有垂直该表面的口部为带锥度不通中心孔，下模座（2）的上表面同心圆台外侧装有沿周向均布的4处导柱（13），下模座（2）中心孔下端面安装有定位锥销（14）；

所述压块（3）为截面呈倒T字形的圆柱体，压块（3）下凸台的外圆柱的外表面的下部分为压块锥面（3a），压块（3）下凸台的上表面有垂直于该上表面的截面为矩形的环形槽（3b），环形槽（3b）的内表面与压块（3）上圆柱体（3c）外圆柱面共面，上圆柱体（3c）上端面有垂直于上圆柱体上端面的中心孔，中心孔内为第二矩形弹簧（9），在中心孔上表面中心处，有垂直于中心孔上表面的卸料螺钉螺纹孔；

所述上模板（4）为带有中心台阶孔的圆盘，圆盘直径与下模座（2）外径相同，卸料螺钉穿过中心台阶孔和第二矩形弹簧（9）中心拧入压块（3）中心孔上表面螺纹孔，卸料螺钉头部下表面高于台阶孔下表面，上模板（4）的上表面中心台阶孔外侧有沿周向均布的4～12处卸料螺钉沉头孔，上模板（4）的下表面卸料螺钉沉头孔的外侧装有沿周向均布的4处导套（12），导套（12）与导柱（13）位置对应；

所述凹模（5）为一圆环，圆环内环面上段为圆柱面，凹模（5）的圆环外表面直径与下模座（2）上表面圆台外表面直径相同，凹模（5）通过紧固件固定在上模板（4）的下端面上；

所述卸料环（6）为一圆环，卸料环（6）上表面有沿周向均布的不通孔，不通孔位置与数量与上模板（4）卸料螺钉沉头孔数量相同且位置对应，第一矩形弹簧（7）放入该卸料环（6）不通孔内，在不通孔底平面有卸料螺钉螺纹孔，卸料螺钉穿过上模板（4）卸料螺钉沉头孔和第一矩形弹簧（7）中心拧入卸料环（6）不通孔底平面卸料螺钉螺纹孔；卸料螺钉头部下表面高于上模板（4）台阶孔下表面，卸料环（6）高度小于凹模（5）的高度，卸料环（6）的外圆柱面与凹模（5）内圆柱面保持间隙配合；

所述凸模胀瓣（8）的形状为扇形体，凸模胀瓣（8）的上表面和下表面为平行的扇形面，凸模胀瓣（8）下扇形表面放置于压块（3）下凸台上表面上，m个凸模胀瓣（8）侧面相对组成一个凸模胀瓣环，相邻的凸模胀瓣（8）的侧面保持2t的间距，凸模胀瓣（8）内表面为斜面，凸模胀瓣环的内表面为横截面为正m边形的棱台，在该斜面的中心有一个凸模胀瓣T型键（8a），凸模胀瓣T型键（8a）上端口位于凸模胀瓣（8）的上端面，凸模胀瓣T型键（8a）下端口位于凸模胀瓣（8）的下端面，凸模胀瓣T型键（8a）宽度方向的平分面通过凸模胀瓣环外表面的轴线，凸模胀瓣（8）的前侧面沿法线方向向前平移距离t、凸模胀瓣（8）的后侧面沿法线方向向后平移距离t后所形成的新扇形所对应的圆心角为α=360°/m，凸模胀瓣（8）的前侧面沿法线方向向前平移距离t、凸模胀瓣（8）的后侧面沿法线方向向后平移距离t后所形成的新扇形所对应的圆心角的角平分面通过凸模胀瓣环的轴线，凸模胀瓣（8）的上扇形表面位于卸料环（6）的下表面；

所述锥体（10）为一个圆筒，锥体（10）的外表面为上部外径大于下部外径的沿圆周均布的m个斜平面（10b），斜平面（10b）与凸模胀瓣（8）内表面斜面位置对应并且角度一致，在斜平面（10b）的中心有一个锥体T形槽（10c），锥体T形槽（10c）的下端口位于锥体（10）下端面，锥体T形槽（10c）的上端口位于锥体（10）上端面，锥体T形槽（10c）宽度方向的平分面通过锥体（10）的轴线，凸模胀瓣T型键（8a）放置锥体T形槽内，凸模胀瓣（8）可沿锥体（10）斜平面（10b）滑动，将压块（3）上圆柱体（3c）插入锥体（10）中心孔（10a）内并保持间隙配合，锥体（10）上端面与上模板（4）的下端面贴合并通过紧固件将锥体（10）固定在上模板（4）的下端面上；

所述挡板（11）为一个圆环，圆环外径大于锥体（10）斜平面（10b）下端面形成外切圆直径，挡板（11）中心孔直径应大于锥体（10）中心孔（10a）的直径，挡板（11）圆环上端面与锥体（10）下端面贴合并通过紧固件将其固定在锥体（10）的下端面上。