CN107617863B - 一种小型航空发动机分体曲轴装配工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种小型航空发动机分体曲轴装配工艺方法，包括装配轴承和轴承座、对若干结构相同的曲轴进行处理并配对、将对接套环装入轴承座组件中、将组件连同外部定位托盘工装进行加温、对接曲轴并固定轴承和轴承座五个步骤，解决了常规轴承冷压入轴承座时导致的轻合金材质的轴承座孔有一定量范性变形而产生的实际过盈量不足影响可靠性问题，也保证了轴承安装位置精准到位问题；解决了曲轴对接时常规方法产生的划伤或安全、环保问题；保证了分体曲轴对接装配精准到位和合格率，有效的提升了产品可靠性。

Description

一种小型航空发动机分体曲轴装配工艺方法

技术领域

本发明涉及小型航空发动机技术领域，特别是涉及了一种小型航空发动机分体曲轴装配工艺方法。

背景技术

小型活塞式航空发动机工作时通过曲轴把往复运动转换为旋转运动并传递扭矩，活塞式航空发动机为了减轻重量和节约空间，一般采用分体式曲轴结构，这种设计结构大大增加了曲轴装配难度，在装配技术上提出了更高的要求，必须以正确可行的工艺方法保证分体式曲轴的组合装配准确可靠，进而保证发动机的性能和寿命。

传统装配方法一般采用专用工装强制冷压方式，也有通过机油加温使对接孔涨大以减少装配时过盈量的方式压装。冷压方式使用的工装复杂，过程控制困难，因对接孔、轴过盈量大而导致的划伤等问题多；同时，由于不同工件材料的各向异性等材质问题的影响，对接后工件从工装上卸下后，存在一定量的变形问题，导致产品可靠性和合格率降低；机油加温方式存在效率低，以及安全与环保等缺陷，而且在机油加热时会导致对接套环外圆上的支撑滚动轴承内的润滑脂部分溶洗掉，对接后由于滚动轴承两端面被轴承端盖所堵而无法加注润滑脂，从而影响使用寿命。

发明内容

本发明解决的技术问题是：有鉴于现有技术上的局限性，本发明提供了一种小型航空活塞发动机分体曲轴的装配工艺方法，其目的在于保证分体曲轴对接装配精准到位和提高合格率和生产效率，并克服安全、环保等问题。

本发明的技术方案是：一种小型航空发动机分体曲轴装配工艺方法，包括以下步骤：

步骤一：装配轴承5和轴承座4，包括以下子步骤：

子步骤一：将轴承座4放入烘箱中加温，加热温度为120士10℃，并保温2分钟；

子步骤二：从烘箱中取出轴承座4，将两个轴承5对称装入轴承座4内，形成轴承座组件，并通过轴承端盖2进行固定；

步骤二：对若干结构相同的曲轴进行处理并配对；包括以下子步骤：

子步骤一：将若干曲轴置于温差为±1℃、相对湿度为30-50％的恒温恒湿环境下进行不少于22小时的定温处理；

子步骤二：：将其中两个曲轴进行配对，形成一组，共有若干组，其中两个配对的曲轴，保证对接处轴径尺寸差在0.003mm之内；

子步骤三：将配对好的若干组曲轴进行降温处理，降温环境条件为温场均匀度为士2℃，将温度设定至﹣80℃，并保温5分钟以上；

步骤三：将对接套环3装入步骤一中的轴承座组件中，且对接套环3外径与轴承5内径为间隙配合；

步骤四：将步骤三中共同装配好的组件，连同外部定位托盘工装进行加温，减少对接时的过盈量，其中加温环境温场均匀度为士3℃，将加热温度设定至180℃，并保温2分钟以上；

步骤五：将步骤二中低温处理过的左段曲轴1和右段曲轴6取出，并进行对接；并通过对接套环3及轴承5和轴承座4进行固定。

本发明的进一步技术方案是：所述轴承5的内圈与对接套环3外径对接前为间隙配合，对接后为过盈配合；所述左段曲轴对接轴径7和右段曲轴对接轴径8的轴径外径与对接套环3内壁降、升温前为过盈配合，降、升温后为间隙配合。

发明效果

本发明的技术效果在于：

(1)解决了常规轴承冷压入轴承座时导致的轻合金材质的轴承座孔有一定量范性变形而产生的实际过盈量不足影响可靠性问题，也保证了轴承安装位置精准到位问题。

(2)解决了曲轴对接时常规方法产生的划伤或安全、环保问题；

(3)保证了分体曲轴对接装配精准到位和合格率，有效的提升了产品可靠性。

附图说明

图1是本实施例中分体曲轴结构示意图；

图1中，1—左段曲轴、2—轴承端盖、3—对接套环、4—轴承座、5—轴承、6—右段曲轴，7—左段曲轴对接轴径，8—右段曲轴对接轴径，9—曲拐，10—曲柄。

图2是图1的右视图。

具体实施方式

本实施例针对左段曲轴和右段曲轴的对接，却更好的阐述本发明的技术方案，其中两个曲轴结构相同，由三个曲柄10和两个曲拐9组成，三个曲柄10相互平行，并通过曲拐9连接，曲拐9轴线与曲柄10轴线相互垂直，且曲拐9轴线不重合，两侧的曲柄9外壁上设有凸起，作为对接处，曲轴结构为一体成型。所述工艺方法如下：

步骤(1)：首先，将两个相同的轴承5分别装配到轴承座4左右两端，轴承的外圈与轴承座呈过盈配合。

其中，步骤(1)按如下方法装配：将轴承座4放入烘箱中加温，加热温度为120士10℃，并保温2分钟，使轴承5的外圈与轴承座4尺寸过盈量在升温的情况下成为间隙配合，然后从烘箱中取出轴承座4并迅速将二个轴承5装配到位，同时装配轴承端盖2到位并拧紧轴承端盖2的紧固螺钉形成轴承座组件。

步骤(2)：将左段曲轴1和右段曲轴6，以对接处即左段曲轴对接轴径7和右段曲轴对接轴径8按轴径尺寸进行配对组合，保证左段曲轴1和右段曲轴6对接处即左段曲轴对接轴径7和右段曲轴对接轴径8的轴径尺寸差在0.003mm之内，以保证结合处依靠静摩擦力获得足够扭矩，从而实现稳固而可靠的配合连接，并分别于左段曲轴对接轴径7和右段曲轴对接轴径8的端面之上刻蚀相同数字符号作为匹配组别的永久标记。在进行配对之前，需要将左段曲轴1和右段曲轴6置于温差±1℃，相对湿度30-50％的恒温恒湿环境下进行不少于22小时的定温处理，以保证分组准确。

步骤(3)：将左段曲轴1和右段曲轴6按组别成对放入低温箱中进行降温处理，目的是通过低温使对接轴径处尺寸在对接装配时的轴径尺寸减小，从而减少对接时的过盈量，使之在对接时转变为间隙配合。要求低温箱温控精度及箱内温场温控精度为士2℃，箱内温场均匀度为士2℃，将温度设定至﹣80℃，并保温5分钟以上。

步骤(4)：将对接套环3装入步骤(1)已完成的轴承座组件中，然后放置到轴承座周转托盘之上，此时对接套环3外径与轴承5内径为小间隙配合，以此保证对接套环3在轴承座组件上的位置准确。

步骤(5)：将步骤(4)组合好的组件连同周转托盘一起放入烘箱中加温，目的是通过升温使对接套环3内孔尺寸在对接装配过程孔径尺寸增大，从而减少对接时的过盈量，使之在对接时转变为间隙配合。要求烘箱温控精度及箱内温场均匀度为士3℃，将加热温度设定至180℃，并保温2分钟以上。

步骤(6)：对接。快速从低温箱中成对取出经过降温处理的左段曲轴1和右段曲轴6，将其装入曲轴对接工装相应位置上，同时，快速从烘箱中取出进过加温处理的轴承座组件并装入到曲轴对接工装的相应位置上，然后使左段曲轴1和右段曲轴6及轴承座组件快速对接到位，并保持对接压力至少3分钟，泄压后再停留5分钟以上，使对接套环3自然降温，左段曲轴1和右段曲轴6自然升温，使得对接套环3内孔与左段曲轴对接轴径7和右段曲轴对接轴径8的配合关系从对接时的小间隙配合转变为大过盈配合，同时，对接套环3外径与轴承5内径的配合关系也转变为小过盈配合。然后再从对接工装上卸下装配对接好的曲轴组件，至此，完成分体曲轴的装配工作。下面进行具体说明：

第一步，轴承座装配，将两个相同的轴承5分别装配到轴承座4左右两端，轴承的外圈与轴承座呈过盈配合。按如下方法装配：将轴承座4放入烘箱中加温，加热温度为120士10℃，并保温2分钟，使轴承5的外圈与轴承座4尺寸过盈量在升温的情况下成为间隙配合，然后快速从烘箱中取出轴承座4并迅速将二个轴承5放入到轴承座4相应安装位置，随后装配二个轴承端盖2到位，并拧紧固定轴承端盖2的紧固螺钉，然后平放该组件于轴承座周转平板托盘之上，则轴承的外圈与轴承座内孔随轴承座4自然冷至室温而变为过盈配合，形成轴承座组件。

第二步，对左段曲轴1和右段曲轴6进行配对分组。首先，需要将左段曲轴1和右段曲轴6置于温差±1℃，相对湿度30-50％的恒温恒湿环境下进行不少于22小时的定温处理，以保证分组准确。完成定温处理过程后，将左段曲轴1和右段曲轴6，以对接处即左段曲轴对接轴径7和右段曲轴对接轴径8按轴径尺寸进行配对组合，保证左段曲轴1和右段曲轴6对接处左段曲轴对接轴径7和右段曲轴对接轴径8的轴径尺寸差在0.003mm之内，以保证结合处依靠静摩擦力获得足够扭矩，从而实现稳固而可靠的配合连接，并分别于左段曲轴对接轴径7和右段曲轴对接轴径8的端面之上刻蚀相同数字符号作为匹配组别的永久标记。

第三步，将左段曲轴1和右段曲轴6按组别成对放入低温箱中进行降温处理，目的是通过低温使对接轴径处左段曲轴对接轴径7和右段曲轴对接轴径8的尺寸在对接装配过程轴径尺寸减小，从而减少对接时的过盈量，使之在对接时转变为间隙配合。要求低温箱温控精度为士2℃，箱内温场均匀度为士2℃，将温度设定至﹣80℃，在低温箱显示达到设定温度后，并保温至少5分钟，使零件温度均匀稳定。

第四步，将对接套环3装入第一步已完成的轴承座组件中，然后放置到轴承座周转平板托盘之上，此时对接套环3外径与轴承5内径为小间隙配合，以此保证对接套环3在轴承座组件上的位置准确。

第五步，将第四步组合好的轴承座及对接套环组件连同轴承座周转平板托盘一起放入烘箱中加温，目的是通过升温使对接套环3内孔尺寸在对接装配过程孔径尺寸增大，从而减少对接时的过盈量，使之在对接时转变为间隙配合。要求烘箱温控精度及箱内温场均匀度为士3℃，将加热温度设定至180℃，并保温2分钟以上。

第六步，对接。准备好曲轴对接工装，快速从低温箱中成对取出经低温处理的左段曲轴1和右段曲轴6，将其装入曲轴对接工装相应位置上，同时，快速从烘箱中取出经加温处理的轴承座组件并装入到曲轴对接工装的相应位置上，然后进行对接。此时，由于升温的原因，对接套环3外径与两个轴承5内孔之间的配合关系已经由小间隙配合变为小过盈配合。使左段曲轴1和右段曲轴6及轴承座组件快速对接到位，并保持对接压力至少3分钟，泄压后再停留5分钟以上，使对接套环3自然降温，左段曲轴1和右段曲轴6自然升温，随温度变化，使得对接套环3内孔与左段曲轴对接轴径7和右段曲轴对接轴径8的配合关系从对接时的小间隙配合转变为大过盈配合，对接套环3外径同时也因为对接套环3内径的大过盈，引起其外径尺寸变大，而与轴承5内径之间的配合关系也由小间隙配合转变为小过盈配合。

第七步，从工装上卸下装配对接好的曲轴组件。由于曲轴组件的组成件在上述对接后，在工装上经历升温或降温的过程而产生冷凝水，卸下曲轴组件后，先用压缩空气对曲轴组件进行除湿吹扫，然后将曲轴组件置于普通烘箱，在70-90℃环境下进行2小时的除湿烘干处理。

至此，完成分体曲轴的装配工作。

Claims (2)

1.一种小型航空发动机分体曲轴装配工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：装配轴承(5)和轴承座(4)，具体包括以下子步骤：

子步骤一：将轴承座(4)放入烘箱中加温，加热温度为120士10℃，并保温2分钟；

子步骤二：从烘箱中取出轴承座(4)，将两个轴承(5)对称装入轴承座(4)内，形成轴承座组件，并通过轴承端盖(2)进行固定；

步骤二：对若干结构相同的曲轴进行处理并配对；将经过定温处理的左段曲轴(1)和右段曲轴(6)，以左段曲轴对接轴径(7)和右段曲轴对接轴径(8)按轴径尺寸进行配对组合，保证左段曲轴对接轴径(7)和右段曲轴对接轴径(8)轴径尺寸差在0.003mm之内，以保证该左、右段曲轴对接处与对接套环(3)间的静摩擦力均能获得产生足够抗扭力矩，具体包括以下子步骤：

子步骤一：将若干曲轴置于温差为±1℃、相对湿度为30-50％的恒温恒湿环境下进行不少于22小时的定温处理；

子步骤二：将其中两个曲轴进行配对，形成一组，共有若干组，其中两个配对得曲轴，保证对接处轴径尺寸差在0.003mm之内；

子步骤三：将配对好的若干组曲轴进行降温处理，降温环境条件为温场均匀度为士2℃，将温度设定至﹣80℃，并保温5分钟以上；

步骤三：将对接套环(3)装入步骤一中的轴承座组件中，且对接套环(3)外径与轴承(5)内径为间隙配合；

步骤四：将步骤三中共同装配好的组件，连同轴承座周转托盘工装进行加温，使得对接套环(3)与轴承(5)之间从间隙配合转变为小过盈；减少对接时的过盈量，其中加温环境为均匀温度为士3℃，将加热温度设定至180℃，并保温2分钟以上；

步骤五：将低温处理的步骤二配对的左段曲轴(1)和右段曲轴(6)以及步骤四中加温处理的对接套环(3)及轴承(5)和轴承座(4)组件取出，快速装入对接工装进行对接，形成完整曲轴部件，保持对接压力3分钟，并使该曲轴部件在工装上恢复至室温。

2.如权利要求1所述的一种小型航空发动机分体曲轴装配工艺方法，其特征在于，所述轴承(5)的内圈与对接套环(3)外径对接前为间隙配合，对接后为过盈配合；所述左段曲轴对接轴径7和右段曲轴对接轴径8的轴径外径与对接套环3内壁降、升温前为过盈配合，降、升温后为间隙配合；室温时所述轴承(5)的内径与对接套环(3)外径对接前为间隙配合。