CN109184807B - 一种双紧度卡盘的分解方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种双紧度卡盘的分解装置及方法，包括提升机构、本体、旋转机构、外环提升机构、垫板和抓紧机构，其中，本体设置在提升机构的下方，抓紧机构放置在本体的下方，且三者固定连接；外环提升机构套装在抓紧机构的一端，且与本体连接，抓紧机构的另一端与待分离双紧度卡盘中的卡盘相接触；垫板置于外环提升机构的下方，待分离双紧度卡盘中的涡轮盘放置在垫板和外环提升机构之间的空腔内，且固定在垫板上；旋转机构设置在外环提升机构的上表面；本发明通过使用分解液压装置使卡盘产生预变形，将同步进行的双紧度过定位卡盘分步分解，排除分解相对运动时零件间的摩擦及干涉，分解过程稳定、准确、可靠，无磕碰伤的产生。

Description

一种双紧度卡盘的分解方法

技术领域

本发明属于航空发动机装配技术领域，具体涉及一种双紧度卡盘的分解方法。

背景技术

近年来，卡盘(即涡轮转子前封严盘-挡板一体化结构)已广泛应用于国内先进航空发动机科研产品中，它即是涡轮工作叶片轴向定位挡板又是随着涡轮转子高速旋转的非接触式气体封严装置，此结构简化涡轮部件，减少了零件数量、重量并改善轮盘冷却效果，在提高飞机发动机性能等方面有显著的优点。

从卡盘与涡轮盘装配结构分析，卡盘与涡轮盘为“高压锅盖”式连接，轴向配合紧度为1.07～1.31mm(即静态配合时卡盘变形量，亦即压紧量)，又为过盈配合的止口定位的螺栓连接，止口配合长度为2～3.5mm，过盈量为0.07～0.14mm。卡盘与涡轮盘止口定位为卡盘主定位，过盈配合保证了卡盘与涡轮盘同轴度要求，止口端面“过盈”配合保证了卡盘轴向定位，螺栓连接不仅起到卡盘紧固目的，而且防止相互转动；卡盘的盘缘定位为辅助定位，主要起挡板作用，是通过卡盘头部下颚上的几十处“凸起”与涡轮盘上的对应“凹槽”轴向压装变形后，然后周向旋转特定角度，使卡盘的“凸起”与涡轮盘“凹槽”之间的“凸起”对齐，再撤销压装时施加外力从而使二者轴向接触面处于“过盈”状态，弹性恢复力使两个零件紧密连成一体，从而达到轴向定位和紧固目的。

这种结构的分解极为复杂，卡盘与涡轮盘即有径向过盈配合，又有轴向的压装变形定位配合，属于双紧度过定位，分解时，必须先将卡盘与涡轮盘完全脱离，再进行旋转一定的角度才可分解下来；目前尚未涉及到该结构的分解方法，致使该结构的卡盘无法分解。

发明内容

本发明的目的在于提供一种双紧度卡盘的分解方法，解决了现有的双紧度卡盘无法分解的缺陷。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种双紧度卡盘的分解装置，包括提升机构、本体、旋转机构、外环提升机构、垫板和抓紧机构，其中，本体设置在提升机构的下方，抓紧机构放置在本体的下方，且三者固定连接；

外环提升机构套装在抓紧机构的一端，且与本体连接，抓紧机构的另一端与待分离双紧度卡盘中的卡盘相接触；

垫板置于外环提升机构的下方，待分离双紧度卡盘中的涡轮盘放置在垫板和外环提升机构之间的空腔内，且固定在垫板上；

旋转机构设置在外环提升机构的上表面。

优选地，提升机构包括垫环，所述垫环上开设有中心孔，所述中心孔内穿过有液压装置，具体地：

液压装置为液压缸，所述液压缸的缸体穿过中心孔置于垫环的外侧，同时，液压缸的缸体与抓紧机构连接；液压缸的活塞杆固定安装在本体上。

优选地，本体包括圆形结构的定位支板，所述定位支板上开设有中心孔，所述中心孔内安装有台阶轴结构的压板，所述压板的大端直径大于中心孔的直径；同时，压板上开设有第一中心通孔；

定位支板的下表面上开设有第一圆形凹槽，所述第一圆形凹槽的中心处安装有定位调节板，所述定位调节板上开设有第二中心通孔，所述第二中心通孔内安装有调节支撑，所述中心孔、第一中心通孔、第二中心通孔和调节支撑同轴布置；

液压缸的活塞杆装配在压板的第一中心通孔内，且与调节支撑同轴布置。

优选地，外环提升机构是由若干个扇形结构的支撑环形成的圆环结构，所述支撑环与本体之间通过螺钉连接；

所述抓紧机构置于由支撑环组成构成的内孔中。

优选地，支撑环的下表面上沿其周向方向均布有若干个触头，所述触头的一端通过螺钉固定在支撑环上；触头的另一端与卡盘头部下颚上的凸起相接触；

支撑环的下表面上沿其周向方向还均布有若干个勾爪，所述勾爪置于触头的外圈，且勾爪的一端通过螺栓固定在支撑环上，且与支撑环之间设置有间隙；

勾爪的另一端端部的侧壁上设置有凸起结构，凸起结构装卡在卡盘外缘与涡轮盘的连接处；

同时，支撑环的下表面与卡盘的上端面之间设置有间隙。

优选地，支撑环的下表面与卡盘的上端面之间设置有间隙

优选地，抓紧机构是由若干个拔爪组成的圆环形结构，两个相邻的拔爪之间设置有间隙；

拔爪为圆弧结构，所述拔爪的外侧壁上开设有环形凹槽，所述环形凹槽的侧壁为斜面，拔爪的内侧壁的下端为斜面结构，同时，拔爪的下端伸入至卡盘的中心孔内，且其下端端部装卡在卡盘和涡轮盘之间的缝隙内。

优选地，旋转机构包括固定块和旋转杆，所述旋转杆固定在固定块上。

一种双紧度卡盘的分解方法，首先，将分解装置按照工装的安装要求安装在待分解的涡轮盘上；接着，通过外环提升机构将卡盘的外缘处提升，使其脱离涡轮盘；接着，通过液压缸带动抓紧机构将卡盘中心孔处的下端面，使得卡盘与涡轮盘配合止口脱离；最后，通过旋转机构旋转带动卡盘转动，使卡盘和涡轮盘的互锁卡槽脱开，分解完成。

优选地，包括以下步骤：

第一步，将待分解的涡轮盘固定在垫板上，将抓紧机构上的拔爪伸入至卡盘的中心孔内，且拔爪下端端部装卡在卡盘和涡轮盘之间的缝隙内；

在抓紧结构上套装带有外环提升结构，同时，将外环提升结构的触头与卡盘上颚上的凸起相接触，外环提升结构上的勾爪安装在卡盘外缘与涡轮盘之间的缝隙处；

此时，外环提升结构的下表面与卡盘中心孔的上端面之间的间隙为5-7㎜；勾爪的上端面与支撑环下表面之间的间隙为0.5-1㎜；

第二步，依次安装本体、提升机构和液压缸，此时，调紧本体上的调节支撑，使其处于工作状态；

第三步，调整勾爪与支撑环之间的连接螺栓，将卡盘外缘处提升，使其脱离涡轮盘，所述提升量为0.05mm；

第四步，通过液压缸打压提升卡盘中心孔处的下端，直至液压缸施加的压力为45MPa、提升量为3.5-4㎜为止，使卡盘与涡轮盘配合止口脱离；

第五步，通过旋转机构带动卡盘转动，直至卡盘和涡轮盘之间的互锁卡槽脱开为止，最终完成卡盘和涡轮盘的分解。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种双紧度卡盘的分解装置，首先，通过外环提升机构将卡盘的外缘处提升，使其脱离涡轮盘；接着，通过液压缸带动抓紧机构将卡盘中心孔处的下端面，使得卡盘与涡轮盘配合止口脱离；最后，通过旋转机构旋转带动卡盘转动，使卡盘和涡轮盘的互锁卡槽脱开，分解完成；本发明通过使用分解液压装置使卡盘产生预变形，将同步进行的双紧度过定位卡盘分步分解，排除分解相对运动时零件间的摩擦及干涉，分解过程稳定、准确、可靠，无磕碰伤的产生。

进一步的，增加的辅助抓紧机构，用以防止抓紧机构向内收缩。

进一步的，本体上的调节支撑，液压缸打压时，液压缸缸体带动抓紧机构提升卡盘，液压缸的活塞支撑在本体上，承受着反作用力，本体有向下运动的趋势，调节支撑支撑在本体和垫板之间，确保两者之间的距离不变，确保了本体不向下运动，起到液压缸缸体向上的单方向提升，进而确保卡盘和涡轮盘过盈止口顺利脱开。

本发明的提供的一种双紧度卡盘的分解方法，采用了预变形的方法，将卡盘和涡轮盘的分解过程的复杂工艺分解成2个工步进行，避开了双紧度配合同时分解的难点，完成了看似无法实现的装配结构分解。

附图说明

图1是本发明提供的分解装置的结构主视图；

图2是本发明提供的分解装置的结构俯视图；

图3是提升机构的结构示意图；

图4是本体的结构示意图；

图5是外环提升机构的部分示意图；

图6是A-A向视图；

图7是抓紧机构的结构示意图；

图8是B-B向视图；

图9是辅助抓紧机构的结构示意图；

图10是双紧度卡盘悬臂的弯曲和颈部的拉伸示意图；

其中，1、提升机构 2、本体 3、旋转杆 4、外环提升机构 5、垫板 6、抓紧结构 7、辅助抓紧机构 8、卡盘 9、涡轮盘 10、液压缸缸体 101、垫环 201、定位支板 202、压板 203、第一圆形凹槽 204、定位调节板 205、调节支撑 401、支撑环 402、触头 403、勾爪 601、拔爪 701、支承环。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进一下详细说明。

如图1、图2所示，本发明提供的一种双紧度卡盘的分解装置，包括提升机构1、本体2、旋转机构3、外环提升机构4、垫板5、抓紧机构6和辅助抓紧机构7，其中，垫板5置于外环提升机构4的下方，且待分离的涡轮盘放置在垫板5和外环提升机构4之间的空腔内；抓紧机构6和辅助抓紧机构7均安装在外环提升机构4的中心孔内，本体2安装在外环提升机构4的上表面，本体2还与提升机构1连接。

具体地：

如图3所示，提升机构1包括垫环101，所述垫环101上开设有中心孔，所述中心孔内穿过有液压缸，所述液压缸的缸体穿过中心孔置于垫环101的外侧，同时，液压缸的缸体与抓紧机构6连接；液压缸的活塞杆固定安装在本体2上。

如图4所示，本体2包括圆形结构的定位支板201，所述定位支板201上开设有中心孔，所述中心孔内安装有台阶轴结构的压板202，所述压板202的台阶面与定位支板201的上表面相接触，压板202的小端装在中心孔内；同时，压板202上开设有第一中心通孔。

定位支板201的下表面上开设有第一圆形凹槽203，所述第一圆形凹槽203的中心处安装有定位调节板204，所述定位调节板204上开设有第二中心通孔，所述第二中心通孔内安装有调节支撑205，所述中心孔、第一中心通孔、第二中心通孔和调节支撑205同轴布置。

如图5、图6所示，外环提升机构4是由若干个扇形结构的支撑环401组成构成的圆环结构，所述支撑环401与定位支板201之间通过螺钉连接。

所述支撑环401上的中心孔直径与定位支板201上开设的第一圆形凹槽203的直径相等，支撑环401的下表面上开设有第二圆形凹槽，所述第二圆形凹槽与支撑环401上的中心孔同轴布置，且其直径大于支撑环401上的中心孔直径。

支撑环401的下表面上沿其周向方向均布有若干个触头402，所述触头402通过螺钉固定在支撑环401上。

支撑环401的下表面上沿其周向方向还均布有若干个勾爪403，所述勾爪403置于触头402的外侧，且勾爪403通过螺栓固定在支撑环401上。

所述勾爪403为圆弧体结构，所述圆弧体结构的上端面与支撑环401的下表面之间设置有预留提升间隙h。

勾爪403的另一端端部的内侧壁上设置有凸起结构，凸起结构装卡在卡盘与涡轮盘的边沿连接处。

在支撑环401的上表面上均布有四个固定块，每个固定架上固定连接有旋转杆3，当卡盘和涡轮盘分离后，卡盘和涡轮盘不再接触，此时，通过转动旋转杆3，就能够将卡盘与涡轮盘之间的互锁卡槽脱开。

如图7所示，抓紧机构6放置在第一圆形凹槽203和支撑环401上的中心孔组成的空腔内，抓紧机构6是由若干个圆弧结构的拔爪601组成的圆环形结构，两个相邻的拔爪601之间设置有间隙，所述拔爪601通过定位支板201上的通孔和垫环101之间通过内六方螺栓连接。

如图8所示，所述拔爪601的外侧壁上开设有环形凹槽，环形凹槽的侧壁为斜面，使得环形凹槽的槽底弧长小于环形凹槽的槽口弧长。

拔爪601的内侧壁的下端为斜面结构，所述斜面结构的倾斜方向朝向拔爪的外侧壁一侧。

辅助抓紧结构7设置在抓紧机构6圆环形结构的内孔中，如图9所示，所述辅助抓紧机构7包括支承环701，所述支承环701为圆环型结构，所述支承环701的下表面开设有台阶孔；由于拔爪601在向上提升的过程中，拔爪601会向内收缩，辅助抓紧结构7用于防止其向内收缩。

所述调节支撑205的一端依次穿过定位调节板204、支撑环701支撑在垫板5上。

所述垫板5上开设有凹槽，所述涡轮盘放置在凹槽内。

分解时，首先，调整勾爪403与支撑环401之间的连接螺栓，将卡盘外缘处提升，使其脱离涡轮盘，所述提升量为0.05mm；然后，通过液压缸打压提升卡盘中心孔处的下端斜面，直至液压缸施加的压力为45MPa、提升量为3.5-4㎜为止，使卡盘与涡轮盘配合止口脱离；最后，通过旋转机构带动卡盘转动，直至卡盘和涡轮盘之间的互锁卡槽脱开为止，最终完成卡盘和涡轮盘的分解。

涡轮盘固定在垫板5上，本体2通过触头402和外环提升结构4与卡盘连接，同时为防止施力以后本体2下移，本体2通过调节支撑205与垫板5之间保持固定的距离。液压缸的活塞杆固定在本体2上，工作时，液压缸的活塞杆不动，而缸体向上移动，通过提升机构和抓紧机构带动卡盘止口向上移动，本体2上所受到的向下的力一部分保持触头402不向上移动，另一部分力由调节支撑205传递到垫板5上。

调节支撑205的作用在于：由于卡盘和涡轮盘止口松脱所需要的力比较大，液压缸打压时，液压缸缸体带动抓紧机构6提升卡盘，液压缸的活塞支撑在本体2上，承受着反作用力，本体2有向下运动的趋势，调节支撑205支撑在本体2和垫板5之间，确保两者之间的距离不变，确保了本体2不向下运动，起到液压缸缸体向上的单方向提升，进而确保卡盘和涡轮盘过盈止口顺利脱开。

因此，在分解工作前，需要调紧调节支撑205。

本方法的优点：这是一种在生产现场经济实用又方便的方法，采用了预变形的方法，将卡盘和涡轮盘的分解过程的复杂工艺分解成2个工步进行，避开了双紧度配合同时分解的难点，完成了看似无法实现的装配结构分解。

根据卡盘和涡轮盘组件具体结构尺寸设计制作分解液压装置，应用于分解，以某科研型号双紧度卡盘的分解涡轮转子为例说明实施步骤：

第一步：固定好涡轮盘后，将本体2安放在卡盘上，预装好外环提升机构4，安装外环提升机构4时，确保卡盘内环上端面与外环提升机构4下表面之间的间隙H为5-7㎜；外环提升机构4上安装的勾爪403的上端面与外环提升机构4下表面之间的间隙h为0.5-1㎜；

第二步：装配抓紧结构6和辅助抓紧机构7后，装配调节支撑205，将本体2和外环提交机构4连接，旋紧调节支撑205保证调节支撑205处于工作状态(不可用力太大否则会将本体顶起，将调节支撑205旋紧即可)；

第三步：将提升机构1用螺栓和抓紧机构6连接，安装液压缸(液压缸和提升机构为螺纹连接)，连接液压管路和液压泵；

第四步：旋紧外环提升机构4螺栓，检查卡盘外缘部位和涡轮盘之间的间隙，间隙不可太大否则会损伤卡盘外圆，间隙值0.05-0.1㎜左右；

第五步：打压提升卡盘止口，打压过程中压表测量提升量(打表部位在提升机机构上)，提升量应在3.5-4㎜之间，压力应不大于45MPa，否则停止分解，检查工装安装过程。

第六步：第五步合格完成后逆时针旋转工装直至互锁卡槽脱开(旋转角度约为2.5度)，互锁卡槽脱开后卡盘有轻微的晃动，眼睛可观察到，这表明卡盘和涡轮盘已经分离。

第七步：将卡盘吊起，液压管路泻压后松开外环提升结构的螺栓(不可完全卸下)，卸下调节支撑，将卡盘和工装(除过工装底座)放在平台上；

第八步：卸下液压缸，段开提升机构和抓紧机构，卸掉本体上半部，去掉保持环后卸掉抓紧机构。卸掉底座，分解完成。

通过使用分解液压装置使卡盘产生预变形，将同步进行的双紧度过定位卡盘分步分解，排除分解相对运动时零件间的摩擦及干涉，分解过程稳定、准确、可靠，无磕碰伤的产生。该方法不仅适用于双紧度卡盘的分解，还适用于卡盘的装配，而卡盘的装配比分解简单一些，对于卡盘与涡轮盘主定位配合处使用液态氮冷冻装配即可，该方法现已在多种科研型号的涡轮转子组件实施应用，取得了良好的效果。该方法操作简单，实用性强。

Claims (9)

1.一种双紧度卡盘的分解装置，其特征在于，包括提升机构(1)、本体(2)、旋转机构、外环提升机构(4)、垫板(5)和抓紧机构(6)，其中，本体(2)设置在提升机构(1)的下方，抓紧机构(6)放置在本体(2)的下方，且三者固定连接；

外环提升机构(4)套装在抓紧机构(6)的一端，且与本体(2)连接，抓紧机构(6)的另一端与待分离双紧度卡盘中的卡盘相接触；

垫板(5)置于外环提升机构(4)的下方，待分离双紧度卡盘中的涡轮盘放置在垫板(5)和外环提升机构(4)之间的空腔内，且固定在垫板(5)上；

旋转机构设置在外环提升机构(4)的上表面；

提升机构(1)包括垫环(101)，所述垫环(101)上开设有中心孔，所述中心孔内穿过有液压缸，具体地：

所述液压缸的缸体穿过中心孔置于垫环(101)的外侧，同时，液压缸的缸体与抓紧机构(6)连接；液压缸的活塞杆固定安装在本体(2)上。

2.根据权利要求1所述的一种双紧度卡盘的分解装置，其特征在于，本体(2)包括圆形结构的定位支板(201)，所述定位支板(201)上开设有中心孔，所述中心孔内安装有台阶轴结构的压板(202)，所述压板(202)的大端直径大于中心孔的直径；同时，压板(202)上开设有第一中心通孔；

定位支板(201)的下表面上开设有第一圆形凹槽(203)，所述第一圆形凹槽(203)的中心处安装有定位调节板(204)，所述定位调节板(204)上开设有第二中心通孔，所述第二中心通孔内安装有调节支撑(205)，所述中心孔、第一中心通孔、第二中心通孔和调节支撑(205)同轴布置；

液压缸的活塞杆装配在压板(202)的第一中心通孔内，且与调节支撑(205)同轴布置。

3.根据权利要求1所述的一种双紧度卡盘的分解装置，其特征在于，外环提升机构(4)是由若干个扇形结构的支撑环(401)形成的圆环结构，所述支撑环(401)与本体(2)之间通过螺钉连接；

所述抓紧机构(6)置于由支撑环(401)构成的内孔中。

4.根据权利要求3所述的一种双紧度卡盘的分解装置，其特征在于，支撑环(401)的下表面上沿其周向方向均布有若干个触头(402)，所述触头(402)的一端通过螺钉固定在支撑环(401)上；触头(402)的另一端与卡盘下颚上的凸起相接触；

支撑环(401)的下表面上沿其周向方向还均布有若干个勾爪(403)，所述勾爪(403)置于触头(402)的外圈，且勾爪(403)的一端通过螺栓固定在支撑环(401)上，且与支撑环(401)之间设置有间隙；

勾爪(403)的另一端端部的侧壁上设置有凸起结构，凸起结构装卡在卡盘外缘与涡轮盘的连接处。

5.根据权利要求4所述的一种双紧度卡盘的分解装置，其特征在于，支撑环(401)的下表面与卡盘的上端面之间设置有间隙。

6.根据权利要求1所述的一种双紧度卡盘的分解装置，其特征在于，抓紧机构(6)是由若干个拔爪(601)组成的圆环形结构，两个相邻的拔爪(601)之间设置有间隙；

拔爪(601)为圆弧结构，所述拔爪(601)的外侧壁上开设有环形凹槽，所述环形凹槽的侧壁为斜面，拔爪(601)的内侧壁的下端为斜面结构，同时，拔爪(601)的下端伸入至卡盘的中心孔内，且其下端端部装卡在卡盘和涡轮盘之间的缝隙内。

7.根据权利要求1所述的一种双紧度卡盘的分解装置，其特征在于，旋转机构包括固定块和旋转杆(3)，所述旋转杆(3)固定在固定块上。

8.一种双紧度卡盘的分解方法，其特征在于，首先，将权利要求1-7中任一项所述的分解装置按照工装的安装要求安装在待分解的涡轮盘上；接着，通过外环提升机构(4)将卡盘(8)的外缘处提升，使其脱离涡轮盘；接着，通过液压缸带动抓紧机构(6)提升卡盘中心孔处的下端斜面，使得卡盘与涡轮盘配合止口脱离；最后，通过旋转机构旋转带动卡盘(8)转动，使卡盘和涡轮盘的互锁卡槽脱开，分解完成。

9.根据权利要求8所述的一种双紧度卡盘的分解方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，将待分解的涡轮盘固定在垫板(5)上，将抓紧机构(6)上的拔爪(601)伸入至卡盘的中心孔内，且拔爪(601)下端端部装卡在卡盘和涡轮盘之间的缝隙内；

在抓紧机构(6)上套装外环提升机构(4)，同时，将外环提升机构(4)的触头(402)与卡盘下颚上的凸起相接触，外环提升机构(4)上的勾爪(403)安装在卡盘外缘与涡轮盘之间的缝隙处；

此时，外环提升机构(4)的下表面与卡盘中心孔的上端面之间的间隙为5-7㎜；勾爪(403)的上端面与支撑环(401)下表面之间的间隙为0.5-1㎜；

第二步，依次安装本体(2)、提升机构(1)和液压缸，此时，调紧本体(2)上的调节支撑(205)，使其处于工作状态；

第三步，调整勾爪(403)与支撑环(401)之间的连接螺栓，将卡盘外缘处提升，使其脱离涡轮盘，提升量为0.05mm；

第四步，通过液压缸打压提升卡盘中心孔处的下端，直至液压缸施加的压力为45MPa、提升量为3.5-4㎜为止，使卡盘与涡轮盘配合止口脱离；

第五步，通过旋转机构带动卡盘转动，直至卡盘和涡轮盘之间的互锁卡槽脱开为止，最终完成卡盘和涡轮盘的分解。

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