CN107739803A - 控制高压涡轮静止机匣热处理变形的工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制高压涡轮静止机匣热处理变形的工装，其构成包括底盘，位于底盘上用于所述机匣定位的不少于2个的第一类定位销、用于定位所述机匣轴心不少于3个的轴心座、用于压紧固定所述机匣不少于4个的压板组件、用于固定叶片连接板的连接板固定装置、用于固定支板叶片叶身的叶身固定装置，以及用于将全部连接板固定装置连接为一体的顶环；所述连接板固定装置数量与叶片的数量相同；所述叶身固定装置的数量与支板叶片的数量相同。采取本发明的工装控制风扇框架组件热处理变形，完全解决了工装和零件之间的约束或存在间隙，失去约束作用，或约束力过大，导致零件卡在工装里不易取出的问题。

Description

控制高压涡轮静止机匣热处理变形的工装

技术领域

本发明涉及高压涡轮静止机匣热处理技术领域，具体涉及一种用于控制高压涡轮静止机匣在热处理过程中变形的工装设备。

背景技术

航空发动机高压涡轮静止机匣其结构如附图5所示，结构十分复杂，叶片和支撑叶片通过焊接固定在机匣本体。机匣本体和叶片均为钛合金材质，焊接成型后的高压涡轮静止机匣由于存在很大的焊接应力，通常要进行热处理以消除焊接应力。热处理是将零件加热并在一定温度下保温一段时间，随后冷却，使零件达到某种性能要求的特种工艺。但随着零件在升温、保温和降温过程中，会出现热胀冷缩、材料组织变化和应力释放等因素导致零件尺寸变形。高压涡轮静止机匣的体积大，尺寸精度要求高，加工面留存的加工余量少，控制高压涡轮静止机匣在热处理过程中的变形是非常重要的工作，对变形有严格的要求，一般要求控制变形量不超过0.10mm。

现有技术控制高压涡轮静止机匣热处理变形的工装，多采用在高温下对型面约束来控制变形，高压涡轮静止机匣与工装一同置于热处理设备内，在高温热处理过程中，由工装束缚机匣零件。尽管工装在设计时会考虑材料的线膨胀系数，但因零件在高温下的变形并不规律，工装与零件的实际接触情况与设计时存在差异，要么工装和零件约束存在间隙，没有起到约束作用，要么过盈配合，约束力过大导致冷却后，零件卡在工装里，不容易取出，工装在使用数次后，因为变形，本身尺寸达不到要求，导致工装需要返修或报废，增大了生产成本。生产实践急需开发一种新的控制高压涡轮静止机匣热处理变形的工装，以满足航空发动机的生产的需要，降低生产成本。

发明内容

针对现有技术的控制高压涡轮静止机匣热处理变形工装的不足，本发明的目的旨在提供一种新设计理念的控制高压涡轮静止机匣热处理变形的工装，以解决现有技术控制高压涡轮静止机匣热处理变形工装所存在的，要么工装和零件之间的约束存在间隙，没有起到约束作用；要么过盈配合，约束力过大导致冷却后，零件卡在工装里，不容易取出等问题。

本发明提供的控制高压涡轮静止机匣热处理变形的工装，其构成包括底盘，位于底盘上用于所述机匣定位的不少于2个的第一类定位销、用于定位所述机匣轴心不少于3个的轴心座、用于压紧固定所述机匣不少于4个的压板组件、用于固定叶片连接板的连接板固定装置、用于固定支板叶片叶身的叶身固定装置，以及用于将全部连接板固定装置连接为一体的顶环；所述连接板固定装置数量与叶片的数量相同，其构成包括固定支板、通过螺纹副安装在固定支板上与叶片连接板面上安装孔作用约束叶片连接板变形的第二类定位销、以及通过螺纹副安装在固定支板上从上下左右用于找正叶片连接板位置的找正螺栓；所述叶身固定装置的数量与支板叶片的数量相同，由两个结构相同从两侧固定支板叶片叶身的结构组件构成，结构组件的构成包括固定支架、设置在固定支架上的楔子套、与楔子套相匹配的楔子和可滑动地安装在楔子套外端结构上的夹持板，位于楔子套内的楔子利用其楔面作用于安装在楔子套外端上的夹持板，通过调整楔子在楔子套的位置调节夹持板的位置。

为了更好地实现本发明的目的，本发明还可进一步采取以下技术措施。下述各项技术措施可单独采取，也可组合采取，甚至一并采取。

在本发明的上述技术方案中，所述第一类定位销为2个，对镜像称设置在底盘上。

在本发明的上述技术方案中，所述轴心座优先采用柱台结构的轴心座，即柱体结构的轴心座或凸台结构的轴心座，3个柱台结构结构的轴心座均匀分布设置在底盘内凸耳板上；所述机匣通过内孔定位在柱台轴心座上。

在本发明的上述技术方案中，所述压板组件优先采用8组，均由悬臂结构的压板和通过螺纹副与底盘连接的锁紧螺栓构成，压板上设计有与锁紧螺栓相匹配的结构孔，8组压板组件对称设置在底盘上。

在本发明的上述技术方案中，从上下方向和左右方向找正叶片连接板位置的找正螺栓均对称设置，且从左右方向找正叶片连接板位置的找正螺栓优先采用两对，分别作用于叶片连接板两侧面上部与下部。

在本发明的上述技术方案中，用于限制叶片连接板变形的第二类定位销的数量与叶片连接板面上的安装孔的数量一致，第二类定位销与安装孔相作用的部位为圆锥形体。

在本发明的上述技术方案中，用于固定支板叶片叶身的结构组件均设计有两个楔子套和与之匹配的楔子，分别位于固定支架上下两端部，夹持板可滑动地安装在两楔子套外端结构上，通过调整位于两楔子套内的楔子位置调节夹持板的位置。所述夹持板与楔子相作用的作用面为与楔子楔面相匹配的楔面；夹持板的夹持面为与支板叶片叶身相匹配的型面。

在本发明的上述技术方案中，所述楔子优先采用梯形断面板块结构的楔子，楔面为板块的两侧面；所述楔子套为开口楔子套，其开口面对着安装在楔子套外端结构上的夹持板，开口面相对的内套面为与楔子楔面相匹配的楔面。

在本发明的上述技术方案中，所述底盘优先设计成中央镂空的底盘。

本发明提供的控制高压涡轮静止机匣热处理变形的工装，采用连接板固定装置和支板叶片叶身固定装置对高压涡轮静止机匣进行约束限位，其中连接板固定装置通过锥形结构的第二类定位销与叶片连接板面上的安装孔相作用，对叶片连接板进行约束限位，由于第二类定位销与圆柱孔为圆锥面与圆孔口接触约束，且可通过螺纹副调整约束程度，因此热处理过程中，在机匣叶片和第二定位销热膨胀不一致时，定位销约束限制机匣叶片变形，且当约束力过大时，由于圆锥面与圆孔口的接触约束具有一定的嬗变性，不会导致机匣与工装过盈量太大。热处理结束冷却后，工装很容易取出，不存在现有技术工装所存在的问题。

采用本发明提供的工装可以有效控制高压涡轮静止机匣在热处理过程中变形，且工装重复使用度高，寿命长，能有效降低高压涡轮静止机匣加工成本。

附图说明

附图1是本发明所述工装的立体结构示意图。

附图2是本发明所述工装的俯视结构示意图。

附图3是本发明所述工装中的叶片连接板固定装置的立体结构示意图。

附图4是本发明所述工装中的支板叶片叶身固定装置的立体结构示意图。

附图5是高压涡轮静止机匣的结构示意图。

在上述附图中各图示标号标识的对象分别为：1-底盘；2-连接板固定装置； 3支板叶片叶身固定装置；4-压板；5-第一定位销；6-轴心座；7-顶环；8-第二定位销；9-固定支板；10-找正螺栓；11-固定支架；12-楔子套；13-夹持板；14-楔子；15-支板叶片；16-连接板；17-机匣本体。

具体实施方式

下面结合附图给出本发明的实施例，并通过实施例对本发明进行进一步的具体描述。有必要在此指出的是，实施例只用于对本发明作进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员可以根据上述本发明的内容做出一些非本质的改进和调整进行实施，但这样的实施应仍属于本发明的保护范围。

实施例中所涉及到的方位术语上、下、左、右、前、后，均为基于面对附图所示的方位。

实施例1

本实施例所述控制高压涡轮静止机匣热处理变形的工装，控制对象高压涡轮静止机匣如附图5所示，所述工装的结构如附图1、2、3和4所示，其构成主要包括，中央镂空的底盘1，位于底盘上用于所述机匣定位镜像对称设置的2个第一类定位销5、用于定位所述机匣轴心均匀分布的3个圆柱台轴心座6、用于压紧固定所述机匣均匀分布的8个的压板组件、用于固定叶片连接板16的连接板固定装置、用于固定支板叶片15叶身的叶身固定装置，以及用于将全部连接板固定装置连接为一体的顶环7。所述压板组件由悬臂结构的压板4和通过螺纹副与底盘连接的锁紧螺栓构成，压板上设计有与锁紧螺栓相匹配的结构孔。所述连接板固定装置的数量与叶片的数量相同，其构成包括固定支板9，通过螺纹副安装在固定支板上与叶片连接板面上安装孔作用约束叶片连接板变形的第二类定位销8，以及通过螺纹副安装在固定支板上从上下左右用于找正叶片连接板位置的找正螺栓10，其中从左右方向找正叶片连接板位置的找正螺栓为两对，分别作用于叶片连接板两侧面上部与下部；所述第二类定位销与安装孔相作用的部位为圆锥形体。所述叶身固定装置的数量与支板叶片的数量相同，由两个结构相同从两侧固定支板叶片叶身的结构组件构成；结构组件的构成包括固定支架11、设置在固定支架上下两部位结构相同的两个楔子套12、与两个楔子套相匹配的两个楔子14和可滑动地安装在两个楔子套外端结构上的夹持板13；所述楔子为梯形断面板块结构的楔子，楔面为板块的两侧面；与楔子匹配的楔子套为开口楔子套，其开口面对着安装在楔子套外端结构上的夹持板，开口面相对的内套面为与楔子楔面相匹配的楔面；所述夹持板，其与楔子相作用的作用面为与楔子楔面相匹配的楔面，夹持面为与支板叶片叶身相匹配的槽型面；位于楔子套内的楔子利用其楔面作用于安装在楔子套外端结构上的夹持板，通过调整楔子在楔子套的位置调节夹持板的位置。

采用本发明的工装控制高压涡轮静止机匣热处理变形，高压涡轮静止机匣于工装上的安装，先通过第一类定位销5、轴心座6和压板组件安装在工装底盘1 上，通过固定在底盘上的连接板固定装置中的找正螺栓10找正叶片连接板16 位置，所有的叶片连接板位置找正之后，通过螺纹副调整第二类定位销的位置使定位销的圆锥形体与叶片连接板上的安装孔相作用，从四周对高压涡轮静止机匣进行固定，同时利用支板叶片叶身固定装置对机匣的四个支板叶片叶身进行固定，在高压涡轮静止机匣各固定部位固定好之后，在将安装在工装上的高压涡轮静止机匣送入热处理设备内之前，将连接板固定装置中的找正螺栓10松开，使其与连接板脱离接触。

Claims (10)

1.一种控制高压涡轮静止机匣热处理变形的工装，其特征在于，包括底盘(1)，位于底盘上用于所述机匣定位的不少于2个的第一类定位销(5)、用于定位所述机匣轴心不少于3个的轴心座(6)、用于压紧固定所述机匣不少于4个的压板组件(4)、用于固定叶片连接板的连接板固定装置、用于固定支板叶片叶身的叶身固定装置，以及用于将全部连接板固定装置连接为一体的顶环(7)；所述连接板固定装置数量与叶片的数量相同，其构成包括固定支板(9)、通过螺纹副安装在固定支板上与叶片连接板面上安装孔作用约束叶片连接板变形的第二类定位销(8)和通过螺纹副安装在固定支板上从上下左右用于找正叶片连接板位置的找正螺栓(10)；所述叶身固定装置的数量与支板叶片的数量相同，由两个结构相同从两侧固定支板叶片叶身的结构组件构成，结构组件的构成包括固定支架(11)、设置在固定支架上的楔子套(12)、与楔子套相匹配的楔子(14)和可滑动地安装在楔子套外端结构上的夹持板(13)，位于楔子套内的楔子利用其楔面作用于安装在楔子套外端上的夹持板，通过调整楔子在楔子套的位置调节夹持板的位置。

2.根据权利要求1所述控制高压涡轮静止机匣热处理变形的工装，其特征在于，所述第一类定位销为2个，镜像对称设置在底盘上。

3.根据权利要求1所述控制高压涡轮静止机匣热处理变形的工装，其特征在于，所述轴心座为柱台结构定位轴心座，所述机匣通过内孔定位在柱台轴心座上，3个柱台结构的轴心座均匀分布设置在底盘内凸耳板上。

4.根据权利要求1所述控制高压涡轮静止机匣热处理变形的工装，其特征在于，所述压板组件为8组，均由悬臂结构的压板和通过螺纹副与底盘连接的锁紧螺栓构成，压板上设计有与锁紧螺栓相匹配的结构孔，8组压板组件对称设置在底盘上。

5.根据权利要求1至4之一所述控制高压涡轮静止机匣热处理变形的工装，其特征在于，从上下方向和左右方向找正叶片连接板位置的找正螺栓均对称设置，且从左右方向找正叶片连接板位置的找正螺栓为两对，分别作用于叶片连接板两侧面上部与下部。

6.根据权利要求1至4之一所述控制高压涡轮静止机匣热处理变形的工装，其特征在于，用于限制叶片连接板变形的第二类定位销(8)的数量与叶片连接板面上的安装孔的数量一致，第二类定位销与安装孔相作用的部位为圆锥形体。

7.根据权利要求1至4之一所述控制高压涡轮静止机匣热处理变形的工装，其特征在于，用于固定支板叶片叶身的结构组件均设计有两副楔子套(12)和与之匹配的楔子，分别位于固定支架上下两端部，夹持板可滑动地安装在两楔子套外端结构上，通过调整位于两楔子套内的楔子位置调节夹持板的位置。

8.根据权利要求7所述控制高压涡轮静止机匣热处理变形的工装，其特征在于，所述楔子为梯形断面的板块楔子，楔面为板块的两侧面；所述楔子套为开口楔子套，其开口面对着安装在楔子套外端结构上的夹持板，开口面相对的内套面为与楔子楔面相匹配的楔面。

9.根据权利要求8所述控制高压涡轮静止机匣热处理变形的工装，其特征在于，所述夹持板与楔子相作用的作用面为与楔子楔面相匹配的楔面。

10.根据权利要求1至4之一所述控制高压涡轮静止机匣热处理变形的工装，其特征在于，所述底盘为中央镂空结构的底盘。