CN108098100B - 一种多自由度空间结构的热变形控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多自由度空间结构在钎焊高温环境下的热变形控制装置，该装置包括底座、定位块、定位压紧螺钉、连接螺钉、辅助仿形压紧块；外围设备为待焊接的导向器与起动喷管；导向器经角向定位后固定在底座上，所述定位块通过连接螺钉固定连接在底座上，定位压紧螺钉穿过定位块上的螺纹通孔并指向起动喷管热变形的方向，定位压紧螺钉将辅助仿形压紧块压紧在起动喷管的表面，通过定位压紧螺钉并借助于仿形辅助压紧块在工件的两处枝形管部靠近配合部位的外圆表面法线方向施加压紧力，从而达到控制热变形的目的。本发明避免了钎焊缝间隙在高温环境下因为热变形而导致的间隙增大问题，进而避免了未焊透缺陷的发生，大幅提高了钎焊质量。

Description

一种多自由度空间结构的热变形控制装置
技术领域
本发明涉及一种多自由度空间结构在钎焊高温环境下的热变形控制装置，属于结构热变形控制技术领域。
背景技术
航空航天发动机核心机中的某些部件因为结构复杂，整体成型工艺难度极大，故多采用零部件分体成形后通过钎焊进行组合的设计结构。典型产品结构如图1所示。此产品由导向器1与起动喷管4两部分组成，其中，导向器为回转件，起动喷管为枝形的三维空间结构，两者通过在起动喷管上的三处圆弧型面分别与导向器的两处外圆配合并通过钎焊进行连接。
由于起动喷管属于多自由度空间结构件，且配合部位较多，钎焊高温环境下的变形控制难度较大，导致钎焊过程中出现较大变形使得配合部位焊缝间隙过大，不能满足工艺指标要求，进而导致出现钎焊质量问题，并成为产品制造的技术关键和瓶颈。
行业内进行此类产品钎焊时，往往没有有效手段控制钎焊高温环境下的热变形，从而导致钎焊质量频发，并反复的进行返修返工，不仅严重降低了制造效率，大幅增加了制造成本，同时也带来质量隐患，进而成为发动机制造技术的瓶颈短线。
发明内容
本发明提供了一种多自由度空间结构的热变形控制装置，实现了多自由度空间结构在高温环境下的热变形控制，避免了钎焊缝间隙在高温环境下因为热变形而导致的间隙增大问题，进而避免了未焊透缺陷的发生，大幅提高了钎焊质量。
一种多自由度空间结构的热变形控制装置，装置根据工件的热变形规律，通过在热变形反方向施加相应压力，并通过一定配合间隙的定位螺杆限制圆周方向位移量，实现多自由度空间结构在钎焊高温环境下的热变形控制，从而使得钎焊部位焊缝间隙满足≤0.15mm的工艺指标要求。
一种多自由度空间结构的热变形控制装置，该装置包括底座、定位块、定位压紧螺钉、连接螺钉、辅助仿形压紧块；外围设备为待焊接的导向器与起动喷管；
所述导向器经角向定位后固定在底座上，所述定位块通过连接螺钉固定连接在底座上，所述定位压紧螺钉穿过定位块上的螺纹通孔并指向起动喷管热变形的方向，所述定位压紧螺钉将辅助仿形压紧块压紧在起动喷管的表面，通过定位压紧螺钉并借助于仿形辅助压紧块在工件的两处枝形管部靠近配合部位的外圆表面法线方向施加压紧力，从而达到控制热变形的目的。
进一步地，所述起动喷管的喷管座内孔固定通过在定位螺杆和喷管座内孔之间设置泄压垫片来实现，泄压垫片用于工件内腔管路在高温环境下的气流压力释放。
有益效果
1、本发明的通过不同位置的多个定位块加压紧螺钉的方式实现了多自由度空间结构的固定；将压紧方向设置在工件配合部位法线方向，能够达到控制热变形的目的；通过全螺纹螺柱加定位止口和卸压垫片实现空间枝形结构管路的角向定位和钎焊过程中的气体热膨胀卸压。
2、本发明根据工件的热变形规律，在热变形反方向施加相应压力，并通过一定配合间隙的定位螺杆限制圆周方向位移量，实现多自由度空间结构在钎焊高温环境下的热变形控制，从而使得钎焊部位焊缝间隙满足≤0.15mm的工艺指标要求。
3、本发明实现了多自由度空间结构在高温环境下的热变形控制，避免了钎焊缝间隙在高温环境下因为热变形而导致的间隙增大问题，进而避免了未焊透缺陷的发生，大幅提高了钎焊质量。该装置的适用范围广泛，方法简单便捷，可大大节省人力物力，同时大幅提高焊接效率和质量。
附图说明
图1是航空航天发动机核心机钎焊典型产品结构示意图；
图2是本发明热变形控制装置结构示意图；
图3是本发明中定位压紧螺钉的结构示意图；
图4是本发明中定位螺杆的结构示意图；
图5是本发明中辅助仿形压紧块的结构示意图；
图6是本发明定位件中定位压紧螺钉的结构示意图。
其中：1—导向器；2—角向定位销；3—压紧螺钉；4—起动喷管；5—泄压垫片；6—第一定位块；7—定位螺杆；8—第二定位块；9—第一定位压紧螺钉；10—连接螺钉；11—第二定位压紧螺钉；12—第三定位块；13—辅助仿形压紧块；14—底座。
具体实施方式
如图2所示，本发明提供了一种多自由度空间结构的热变形控制装置，装置包括角向定位销2、压紧螺钉3、泄压垫片5、第一定位块6、定位螺杆7、第二定位块8、第一定位压紧螺钉9、连接螺钉10、第二定位压紧螺钉11、第三定位块12、辅助仿形压紧块13和底座14，外围设备为待焊接的导向器1与起动喷管4；
如附图3所示，第一定位压紧螺钉9和第二定位压紧螺钉11的结构相同，均具有一个内六方的端头，用于通过六方扳手进行压紧力的调整。
如附图4所示，定位螺杆7的直径相对于第一定位压紧螺钉9和第二定位压紧螺钉11更大，由于需要较大的压紧力，取消了内六方端头。
如附图5所示，辅助仿形压紧块13为矩形结构，其一侧表面加工成与起动喷管4外型面贴合的弧形面。
如附图6所示，泄压垫片5为中空的矩形框架结构。
导向器的法兰外圆面与底座上的定位止口配合并通过角向定位销2定位，由压紧螺钉3将导向器1固在底座14上；角向定位销2与导向器1销钉孔、工件内孔之间均采用小间隙配合。定位螺杆7、第一定位压紧螺钉9和第二定位压紧螺钉11的压紧方向均位于起动喷管4相应部位的热变形反方向上。
采用定位螺杆7固定起动喷管4中的喷管座内孔，并在定位螺杆7与工件定位端面之间使用泄压垫片5支撑，其中定位螺杆7用于固定起动喷管4沿圆周方向的热位移，泄压垫片5用于起动喷管4内腔管路在高温环境下的气流压力释放。通过第一定位压紧螺钉9和第二定位压紧螺钉11并借助于仿形辅助压紧块13在起动喷管4的两处枝形管部靠近配合部位的外圆表面法线方向施加压紧力，从而达到控制热变形的目的。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种多自由度空间结构的热变形控制装置，其特征在于，该装置包括底座、定位块、定位压紧螺钉、连接螺钉、辅助仿形压紧块；外围设备为待焊接的导向器与起动喷管；
所述导向器经角向定位后固定在底座上，所述定位块通过连接螺钉固定连接在底座上，所述定位压紧螺钉穿过定位块上的螺纹通孔并指向起动喷管热变形的方向，所述定位压紧螺钉将辅助仿形压紧块压紧在起动喷管的表面，通过定位压紧螺钉并借助于辅助仿形压紧块在起动喷管的两处枝形管部靠近配合部位的外圆表面法线方向施加压紧力；
所述起动喷管的喷管座内孔通过定位螺杆固定，并在定位螺杆和喷管座内孔之间设置泄压垫片，泄压垫片用于起动喷管内腔管路在高温环境下的气流压力释放，从而达到控制热变形的目的。
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