CN107931819A - 航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置及使用方法，所述装置由定位压紧部分、主体支承部分及自定心胀紧部分这三部分组成，通过主体支承部分将定位压紧部分和自定心胀紧部分连接为一体，定位压紧部分对扩散器进行压紧定位，自定心胀紧部分对所述扩散器进行胀紧定位。用于发动机扩散器与安装座电子束焊接时，对扩散器进行限位与胀紧，在扩散器外壁完成激光切孔后，将安装座在限位装置的固定下完成与扩散器外壁的装配，进行定位焊后，可一次性完成七十余个安装座的电子束焊接，不仅大幅提高了焊接的工作效率，而且大大降低了零件的焊接变形，有效的保证了焊接质量。

Description

航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置及使用方法

技术领域：

本发明涉及一种限位装置，具体涉及一种航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置及使用方法。

背景技术：

航空发动机扩散器外壁上有七十余个大小不等、形状不同的安装座，原采用预变形手工氩弧焊，焊接质量完全依靠焊工的技能，分布密集的安装座预变形焊接后局部焊接变形较大，个别出现相邻安装座筒体径向局部变形1～3mm。针对此种情况，决定改变传统的焊接手段，采用电子束焊接的方法。电子束焊技术以其高功率密度、焊接热输入量小、零件变形小、焊缝深宽比大、焊接接头无氧化、焊后残余应力小和焊缝质量好等特点，现已广泛应用于航空工业领域中。由此可见，电子束焊满足扩散器安装座的焊接需求，并可有效的控制焊接变形。

综上，提出一种航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置及使用方法，以满足工厂使用需求。

发明内容：

本发明的目的是提供一种航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置及使用方法，在对航空发动机的扩散器与安装座电子束焊时，对扩散器进行限位及胀紧，从而保证安装座的焊接质量及位置要求。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供的一种航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置，用于装夹所述扩散器，所述扩散器为圆筒状结构，在所述圆筒状结构的筒壁上开设通孔，所述通孔上焊接安装座，所述圆筒状结构下端部朝向圆筒外部延伸形成下缘，所述装置包括：圆形底座，所述圆形底座上沿周向均匀分布有多个压钩机构，所述圆形底座上同轴设置有定位环，所述定位环的外径等于所述扩散器的内径，所述圆形底座上还同轴固设有第一连接轴，所述第一连接轴穿过所述定位环延伸至所述圆形底座上方，所述第一连接轴上部固装有支撑环，所述第一连接轴上部设置有外螺纹，锥体组件螺纹连接于所述第一连接轴上部，所述锥体组件包括锥形体、连接座和螺母，所述连接座一端固接所述锥形体，其另一端固接有所述螺母，所述支撑环上滑动连接有锥面胀紧块，当转动所述螺母，使所述锥形体的端部与所述支撑环上端面接触时，所述锥形体的锥面与所述锥面胀紧块的锥面端相接触，所述锥面胀紧块的另一端与所述扩散器的内壁相接触，对所述扩散器进行胀紧，所述锥面胀紧块靠近所述扩散器内壁的一端对应扩散器上需要焊接安装座的位置设置有多个安装孔。

所述支撑环上沿周向设置有定位销，所述锥面胀紧块下端面对应位置设置有环状凹槽，沿径向设置的压缩弹簧一端顶抵于所述定位销上，其另一端顶抵于所述环状凹槽靠近所述第一连接轴的内壁上，在所述锥形体作用下，所述锥面胀紧块相对所述支撑环移动，所述压缩弹簧驱动所述锥面胀紧块回位。

所述支撑环上沿轴向设置有多个滑轨，所述锥面胀紧块下端面对应位置设置有滑槽，所述滑轨与所述滑槽相配合，在所述锥形体作用下，使所述锥面胀紧块能够相对所述支撑环滑动。

所述安装孔与所述通孔之间设置有保护板。

所述压钩机构包括固接于所述圆形底座上的压钩底座，所述压钩底座上固接有第二连接轴，所述第二连接轴外壁设置有螺纹，所述第二连接轴上套装有压钩，所述第二连接轴延伸至所述压钩外部的一端旋接有压紧螺母，所述压钩靠近所述定位环的一端延伸形成压钩部，卡压住所述扩散器的下缘，所述压钩与所述第二连接轴接触端面沿轴向开设弹簧安装槽，压紧弹簧安装于所述弹簧安装槽中，其一端顶抵于所述压钩底座，另一端顶抵于所述压钩，通过调节所述压紧螺母，压缩所述压紧弹簧，进而调整所述压钩部与所述圆环底座上端面的距离。

所述圆形底座上端面倾斜设置，与所述扩散器下端面的倾斜角度一致。

上述一种航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置的使用方法，其具体步骤如下：

步骤一：安装所述扩散器

将所述扩散器套装在所述第一连接轴上，通过所述定位环进行定位，并通过所述压钩机构进行压紧；

步骤二：胀紧所述扩散器

转动所述螺母，所述锥形体朝向所述支撑环运动，所述锥形体的锥面与所述锥面胀紧块的锥面端相接触，挤压所述锥面胀紧块朝向所述扩散器内壁运动，直至所述锥形体的端部与所述支撑环上端面接触时，所述锥面胀紧块的另一端与所述扩散器的内壁相接触，对所述扩散器进行胀紧；

步骤三：焊接所述安装座

将所述安装座对正所述扩散器的筒壁上开设的通孔，采用电子束焊将所述安装座焊接于所述扩散器上；

步骤四：卸下所述扩散器

反向转动所述螺母，所述锥形体朝向远离所述支撑环的方向运动，所述锥形体与所述锥面胀紧块的锥面端接触面积变小，对所述锥面胀紧块的挤压力减小，直至所述锥形体离开所述锥面胀紧块的锥面端，所述锥面胀紧块的另一端离开所述扩散器的内壁，解除对扩散器的胀紧，将焊接完安装座的扩散器卸下，完成一次扩散器与安装座的焊接作业。

本发明一种航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置及使用方法的有益效果：用于发动机扩散器与安装座电子束焊接时，对扩散器进行限位与胀紧，在扩散器外壁完成激光切孔后，将安装座在限位装置的固定下完成与扩散器外壁的装配，进行定位焊后，可一次性完成七十余个安装座的电子束焊接，不仅大幅提高了焊接的工作效率，而且大大降低了零件的焊接变形，有效的保证了焊接质量，满足现场使用需求，通过合理的限位及胀紧机构，有效的保证了各个安装座的位置尺寸，使扩散器在一个刚性较好的状态下完成电子束焊接工序，并且此套发明装置可衍生至不同型号结构类似的扩散器与安装座的焊接工序中，具有实际应用价值，适合零件批生产使用，有效的缩短零件制造周期。此套装置结构可靠，操作便捷，大幅度的提高了零件的加工效率，降低了现场操作人员的工作强度，从而为公司降低了发动机制造成本。

附图说明：

图1为本发明航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置的主视图；

图2为图1的俯视图；

图3为本发明航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置的动作过程示意图；

图4为压钩机构的结构示意图；

图5为本发明航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置的装配示意图；

图中：1-定位压紧部分，2-主体支承部分，3-自定心胀紧部分，4-圆形底座，5-压钩机构，6-定位环，7-压钩底座，8-第二连接轴，9-压钩，10-压紧螺母，11-压钩部，12-弹簧安装槽，13-压紧弹簧，14-第一连接轴，15-支撑环，16-锥体组件，17-锥形体，18-连接座，19-粗牙螺母，20-锥面胀紧块，21-保护板，22-定位销，23-环状凹槽，24-压缩弹簧，25-扩散器,26-下缘。

具体实施方式：

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。

根据图1～图2、图5所示，本发明提供的一种航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置，用于装夹所述扩散器25，所述扩散器25为圆筒状结构，在所述圆筒状结构的筒壁上开设通孔，所述通孔上焊接安装座，所述圆筒状结构下端部朝向圆筒外部延伸形成下缘26，所述装置由定位压紧部分1、主体支承部分2及自定心胀紧部分3这三部分组成，通过主体支承部分2将定位压紧部分1和自定心胀紧部分3连接为一体，起到连接及支承作用，所述定位压紧部分1对扩散器进行压紧定位，所述自定心胀紧部分3对所述扩散器25进行胀紧定位，组成上述各部分的零部件均要求选取无磁性材料，如铝合金、钛合金及不锈钢等，以满足电子束焊的工艺要求。

所述定位压紧部分1包括圆形底座4，所述圆形底座4上沿周向均匀分布有多个压钩机构5，所述圆形底座4上同轴设置有定位环6，所述定位环6的外径等于所述扩散器25的内径，通过定位环6对扩散器25进行止口定位，然后通过压钩机构5进行压紧，考虑圆形底座1与设备的连接，可以在圆形底座外周上沿周向均布六个槽孔，适合电子束焊回转工作台定位使用，在本实施例中，是在圆形底座1上设置有8个均匀分布的压钩机构5，其沿周向散布在扩散器25外侧，实现对扩散器25的压紧，且在本实施例中，如图4所示，具体采用的压钩结构5包括固接于所述圆形底座1上的压钩底座7，所述压钩底座7上固接有第二连接轴8，所述第二连接轴8外壁设置有螺纹，所述第二连接轴8上套装有压钩9，所述第二连接轴8延伸至所述压钩9外部的一端旋接有压紧螺母10，所述压钩9靠近所述定位环3的一端延伸形成压钩部11，卡压住所述扩散器25的下缘26，所述压钩9与所述第二连接轴8接触端面沿轴向开设弹簧安装槽12，压紧弹簧13安装于所述弹簧安装槽12中，其一端顶抵于所述压钩底座7，另一端顶抵于所述压钩9，通过调节所述压紧螺母10，压缩所述压紧弹簧13，进而调整所述压钩部11与所述圆环底座4上端面的距离。

所述主体支承部分2包括在圆形底座上同轴固设的第一连接轴14，所述第一连接轴14穿过所述定位环6延伸至所述圆形底座4上方，所述第一连接轴14上部固装有支撑环15，所述第一连接轴14上部设置有外螺纹，具体地，所述第一连接轴14通过销钉与所述圆形底座1和支撑环15固接，其需要具备较好的强度及刚性，以保证扩散器在胀紧的状态下的同轴度。

所述自定心胀紧部分3为本装置的核心部分，其包括：螺纹连接于所述第一连接轴14上部的锥体组件16，所述锥体组件16包括锥形体17、连接座18和粗牙螺母19，所述连接座18一端固接所述锥形体17，其另一端固接有所述粗牙螺母19，所述支撑环15上滑动连接有锥面胀紧块20，当转动所述粗牙螺母19，使所述锥形体17的端部与所述支撑环15上端面接触时，所述锥形体17的锥面与所述锥面胀紧块20的锥面端相接触，所述锥面胀紧块20的另一端与所述扩散器25的内壁相接触，对所述扩散器25进行胀紧，所述锥面胀紧块20靠近所述扩散器25内壁的一端对应扩散器25上需要焊接安装座的位置设置有多个安装孔，在所述安装孔与所述通孔之间设置有保护板21，以保证安装座在电子束焊时，不会与锥面胀紧块20发生粘连。

在一个实施例中，是在所述支撑环15上沿周向设置有定位销22，所述锥面胀紧块20下端面对应位置设置有环状凹槽23，沿径向设置的压缩弹簧24一端顶抵于所述定位销22上，其另一端顶抵于所述环状凹槽23靠近所述第一连接轴14的内壁上，在所述锥形体17作用下，所述锥面胀紧块20相对所述支撑环15移动，所述压缩弹簧24驱动所述锥面胀紧块20回位；在另一实施例中，则是在所述支撑环15上沿轴向设置有多个滑轨，所述锥面胀紧块20下端面对应位置设置有滑槽，所述滑轨与所述滑槽相配合，在所述锥形体17作用下，使所述锥面胀紧块20能够相对所述支撑环15滑动。

且进一步地，所述圆形底座1上端面倾斜设置，与所述扩散器25下端面的倾斜角度一致，在工厂的实际作业中，针对某一型号的扩散器，其一侧的端面是一个与水平面有2°30′夹角的倾斜面，为保证扩散器在进行电子束焊时，其中心线垂直于水平面，固对应设置所述圆形底座上端面为2°30′的倾斜面，从而保证扩散器的倾斜端面与圆形底座的定位面完全贴合。

上述一种航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置的使用方法，其具体步骤如下：

步骤一：安装所述扩散器

将所述扩散器25套装在所述第一连接轴14上，通过所述定位环6进行定位，并通过所述压钩机构5进行压紧；

步骤二：胀紧所述扩散器

转动所述粗牙螺母19，如图3所示，所述锥形体17朝向所述支撑环15运动，所述锥形体17的锥面与所述锥面胀紧块20的锥面端相接触，挤压所述锥面胀紧块20朝向所述扩散器25内壁运动，直至所述锥形体17的端部与所述支撑环15上端面接触时，所述锥面胀紧块20的另一端与所述扩散器25的内壁相接触，对所述扩散器25进行胀紧；

步骤三：焊接所述安装座

将所述安装座对正所述扩散器25的筒壁上开设的通孔，采用电子束焊将所述安装座焊接于所述扩散器25上；

步骤四：卸下所述扩散器

反向转动所述粗牙螺母19，所述锥形体17朝向远离所述支撑环15的方向运动，所述锥形体17与所述锥面胀紧块20的锥面端接触面积变小，对所述锥面胀紧块20的挤压力减小，直至所述锥形体17离开所述锥面胀紧块20的锥面端，所述锥面胀紧块20的另一端离开所述扩散器25的内壁，解除对扩散器25的胀紧，将焊接完安装座的扩散器25卸下，完成一次扩散器25与安装座的焊接作业。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置，用于装夹所述扩散器，所述扩散器为圆筒状结构，在所述圆筒状结构的筒壁上开设通孔，所述通孔上焊接安装座，所述圆筒状结构下端部朝向圆筒外部延伸形成下缘，其特征在于：所述装置包括：圆形底座，所述圆形底座上沿周向均匀分布有多个压钩机构，所述圆形底座上同轴设置有定位环，所述定位环的外径等于所述扩散器的内径，所述圆形底座上还同轴固设有第一连接轴，所述第一连接轴穿过所述定位环延伸至所述圆形底座上方，所述第一连接轴上部固装有支撑环，所述第一连接轴上部设置有外螺纹，锥体组件螺纹连接于所述第一连接轴上部，所述锥体组件包括锥形体、连接座和螺母，所述连接座一端固接所述锥形体，其另一端固接有所述螺母，所述支撑环上滑动连接有锥面胀紧块，当转动所述螺母，使所述锥形体的端部与所述支撑环上端面接触时，所述锥形体的锥面与所述锥面胀紧块的锥面端相接触，所述锥面胀紧块的另一端与所述扩散器的内壁相接触，对所述扩散器进行胀紧，所述锥面胀紧块靠近所述扩散器内壁的一端对应扩散器上需要焊接安装座的位置设置有多个安装孔。

2.根据权利要求1所述的一种航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置，其特征在于：所述支撑环上沿周向设置有定位销，所述锥面胀紧块下端面对应位置设置有环状凹槽，沿径向设置的压缩弹簧一端顶抵于所述定位销上，其另一端顶抵于所述环状凹槽靠近所述第一连接轴的内壁上，在所述锥形块作用下，所述锥面胀紧块相对所述支撑环移动，所述压缩弹簧驱动所述锥面胀紧块回位。

3.根据权利要求1所述的一种航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置，其特征在于：所述支撑环上沿轴向设置有多个滑轨，所述锥面胀紧块下端面对应位置设置有滑槽，所述滑轨与所述滑槽相配合，在所述锥形块作用下，使所述锥面胀紧块能够相对所述支撑环滑动。

4.根据权利要求1所述的一种航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置，其特征在于：所述安装孔与所述通孔之间设置有保护板。

5.根据权利要求1所述的一种航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置，其特征在于：所述压钩机构包括固接于所述圆形底座上的压钩底座，所述压钩底座上固接有第二连接轴，所述第二连接轴外壁设置有螺纹，所述第二连接轴上套装有压钩，所述第二连接轴延伸至所述压钩外部的一端旋接有压紧螺母，所述压钩靠近所述定位环的一端延伸形成压钩部，卡压住所述扩散器的下缘，所述压钩与所述第二连接轴接触端面沿轴向开设弹簧安装槽，压紧弹簧安装于所述弹簧安装槽中，其一端顶抵于所述压钩底座，另一端顶抵于所述压钩，通过调节所述压紧螺母，压缩所述压紧弹簧，进而调整所述压钩部与所述圆环底座上端面的距离。

6.根据权利要求1所述的一种航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置，其特征在于：所述圆形底座上端面倾斜设置，与所述扩散器下端面的倾斜角度一致。

7.根据权利要求1所述的一种航空发动机扩散器与安装座电子束焊限位装置的使用方法，其特征在于，其具体步骤如下：

步骤一：安装所述扩散器

将所述扩散器套装在所述第一连接轴上，通过所述定位环进行定位，并通过所述压钩机构进行压紧；

步骤二：胀紧所述扩散器

转动所述螺母，所述锥形体朝向所述支撑环运动，所述锥形体的锥面与所述锥面胀紧块的锥面端相接触，挤压所述锥面胀紧块朝向所述扩散器内壁运动，直至所述锥形体的端部与所述支撑环上端面接触时，所述锥面胀紧块的另一端与所述扩散器的内壁相接触，对所述扩散器进行胀紧；

步骤三：焊接所述安装座

将所述安装座对正所述扩散器的筒壁上开设的通孔，采用电子束焊将所述安装座焊接于所述扩散器上；

步骤四：卸下所述扩散器

反向转动所述螺母，所述锥形体朝向远离所述支撑环的方向运动，所述锥形体与所述锥面胀紧块的锥面端接触面积变小，对所述锥面胀紧块的挤压力减小，直至所述锥形体离开所述锥面胀紧块的锥面端，所述锥面胀紧块的另一端离开所述扩散器的内壁，解除对扩散器的胀紧，将焊接完安装座的扩散器卸下，完成一次扩散器与安装座的焊接作业。