CN109227092A - 涡轮转子的装配装置及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡轮转子的装配装置及装配方法，装配装置用于通过冲压铆固铆钉的方式以将叶片锁紧固定在涡轮盘的榫槽内，装配装置包括安装于压床的工作台面上的底座、安装于底座上用于从铆钉根部顶住铆钉的顶针、设于底座上的支撑架、安装于支撑架上用于冲压铆钉头部的冲头以及设于底座上的用于转动安装涡轮盘的旋转固定机构，顶针与冲头上下对应布设且同轴线布设；通过旋转固定机构旋转涡轮盘将待冲压铆钉调节至顶针和冲头之间的待冲压部位并呈竖直方向布设后将涡轮盘固定；通过冲压设备冲压冲头使冲头将铆钉头部冲压铆大并压紧锁圈以将叶片锁紧固定于涡轮盘的榫槽内。

Description

涡轮转子的装配装置及装配方法

技术领域

本发明涉及涡轮转子装配技术领域，特别地，涉及一种涡轮转子的装配装置，此外，还涉及一种涡轮转子的装配方法。

背景技术

涡轮转子由涡轮盘和叶片组成，叶片装配于涡轮盘的榫槽后，通过将铆钉插入榫槽根部的铆接孔中并将锁圈套设于铆钉的头部上，再通过冲压铆钉的头部使其扩张后将叶片锁紧固定于榫槽内。

现有技术中，使用顶针顶住铆钉根部，然后手握冲头对准铆钉的头部中心位置，使用锤头敲击，肉眼观察铆钉扩孔达到要求后再进行下一个铆钉的冲压。由于叶片的数量非常多，且每次冲压榫槽根部的铆钉前均需要调节涡轮盘和顶针的位置，因此将所有的叶片锁紧固定于涡轮盘上所需要的时间很长，装配效率非常低，并且难以保证涡轮盘、顶针以及冲头的相对位置的一致性以及锤头敲击冲头的力度的一致性，造成铆钉头部扩张的程度不一致，甚至有些铆钉和锁圈出现松动影响涡轮转子的正常运行。

发明内容

本发明提供了一种涡轮转子的装配装置及装配方法，以解决现有的涡轮转子中叶片和涡轮盘的安装效率低技术问题。

根据本发明的一个方面，提供一种涡轮转子的装配装置，用于通过冲压铆固铆钉的方式以将叶片锁紧固定在涡轮盘的榫槽内，铆钉装于榫槽根部与叶片榫头根部围合形成的铆接孔内并装入锁圈，通过将铆钉头部冲压铆大并压紧锁圈以将叶片锁紧固定于涡轮盘的榫槽内，装配装置包括安装于压床的工作台面上的底座、安装于底座上用于从铆钉根部顶住铆钉的顶针、设于底座上的支撑架、安装于支撑架上用于冲压铆钉头部的冲头以及设于底座上的用于转动安装涡轮盘的旋转固定机构，顶针与冲头上下对应布设且同轴线布设；通过旋转固定机构旋转涡轮盘将待冲压铆钉调节至顶针和冲头之间的待冲压部位并呈竖直方向布设后将涡轮盘固定；通过冲压设备冲压冲头使冲头将铆钉头部冲压铆大并压紧锁圈以将叶片锁紧固定于涡轮盘的榫槽内。

进一步地，旋转固定机构包括设于底座上的角度调节机构，通过角度调节机构调节涡轮盘榫槽内铆钉的角度以使待冲压铆钉调节至待冲压部位后与顶针和冲头处于同一轴线。

进一步地，角度调节机构为斜面块，斜面块的第一端面与涡轮盘底面贴合，斜面块的第二端面与底座连接，斜面块的第一端面与第二端面之间的夹角和铆钉的轴线与涡轮盘轴线之间的夹角相等。

进一步地，旋转固定机构包括第一螺纹段固定于底座上的双头螺栓、固定于双头螺栓的第二螺纹段上的固定螺母以及套于双头螺栓上并位于底座和固定螺母之间的压板，斜面块设有用于穿设双头螺栓的通孔且通孔的轴线与斜面块的第一端面垂直，双头螺栓穿过通孔固定于底座上，涡轮盘套于双头螺栓上，通过固定螺母压紧压板以使涡轮盘固定于压板和斜面块之间。

进一步地，斜面块的第一端面上设有用于装配涡轮盘的安装轴的装配槽，涡轮盘的安装轴嵌于装配槽内，涡轮盘的轮盘下表面与斜面块的第一端面贴合。

进一步地，顶针通过高度调节机构安装于底座上。

进一步地，支撑架上设有衬套，冲头穿过衬套并安装于支撑架上。

根据本发明的另一方面，还提供一种涡轮转子的装配方法，采用上述涡轮转子的装配装置，包括以下步骤：将底座安装于压床的工作台面上，将涡轮盘安装于旋转固定机构，通过旋转固定机构旋转涡轮盘以将涡轮盘上待冲压铆钉调节至冲头与顶针之间并呈竖直方向布设后将涡轮盘固定；设置冲压设备的压力和速度；通过冲压设备的压头冲压冲头顶部将铆钉头部冲压铆大，从而将叶片锁紧固定于涡轮盘榫槽内；通过旋转固定机构旋转涡轮盘，将涡轮盘上的所有铆钉依次调节至冲头与顶针之间并呈竖直方向布设后将涡轮盘固定，以相同的压力和速度将铆钉头部冲压铆大，从而将所有的叶片锁紧固定于涡轮盘上。

进一步地，装配前，通过多次模拟试验确定冲压设备的压力和速度以确保铆钉头部冲压铆大后的外径尺寸以及外缘高度满足设计要求。

进一步地，液压机的压头冲压冲头后停留一段时间。

本发明具有以下有益效果：

本发明的涡轮转子的装配装置，通过将底座安装于压床的工作台面上，将涡轮盘安装于旋转固定机构上，通过旋转固定机构旋转涡轮盘将待冲压铆钉调节至顶针和冲头之间的待冲压部位并呈竖直方向布设后将涡轮盘固定，通过顶针顶住待冲压铆钉的根部，冲压设备冲压冲头，从而使冲头将铆钉头部冲压铆大并压紧锁圈将叶片锁紧固定于涡轮盘的榫槽内；通过旋转固定机构旋转涡轮盘将不同榫槽内的铆钉依次调节至待冲压部位并呈竖直方向布设后将轮盘固定，冲压过程中冲头的冲压位置不易发生改变，同时通过冲压设备采用相同的压力和速度冲压每一个榫槽内的铆钉，确保了冲压的一致性，铆钉头部的扩张程度一致且均符合要求，使得所有的叶片均锁紧固定涡轮盘的相应的榫槽内，且安装效率高。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的涡轮转子的装配装置的正视结构示意图；

图2是本发明优选实施例的涡轮转子的装配装置的侧视结构示意图；

图3是本发明优选实施例的角度调节机构的结构示意图。

图例说明：

1、底座；2、旋转固定机构；21、双头螺栓；22、固定螺母；23、压板；3、顶针；4、支撑架；5、冲头；6、角度调节机构；61、斜面块；62、通孔；63、装配槽；7、衬套；101、涡轮盘；102、叶片；103、榫槽。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的涡轮转子的装配装置的正视结构示意图；图2是本发明优选实施例的涡轮转子的装配装置的侧视结构示意图；图3是本发明优选实施例的角度调节机构的结构示意图。

如图1和图2所示，本实施例的涡轮转子的装配装置，用于通过冲压铆固铆钉的方式以将叶片102锁紧固定在涡轮盘101的榫槽103内，铆钉装于榫槽103根部与叶片102榫头根部围合形成的铆接孔内并装入锁圈，通过将铆钉头部冲压铆大并压紧锁圈以将叶片102锁紧固定于涡轮盘101的榫槽103内，装配装置包括安装于压床的工作台面上的底座1、安装于底座1上用于从铆钉根部顶住铆钉的顶针3、设于底座1上的支撑架4、安装于支撑架4上用于冲压铆钉头部的冲头5以及设于底座1上的用于转动安装涡轮盘101的旋转固定机构2，顶针3与冲头5上下对应布设且同轴线布设；通过旋转固定机构2旋转涡轮盘101将待冲压铆钉调节至顶针3和冲头5之间的待冲压部位并呈竖直方向布设后将涡轮盘101固定；通过冲压设备冲压冲头5使冲头5将铆钉头部冲压铆大并压紧锁圈以将叶片102锁紧固定于涡轮盘101的榫槽103内。本发明的涡轮转子的装配装置，通过将底座1安装于压床的工作台面上，将涡轮盘101安装于旋转固定机构2上，通过旋转固定机构2旋转涡轮盘101将待冲压铆钉调节至顶针3和冲头5之间的待冲压部位并呈竖直方向布设后将涡轮盘101固定，通过顶针3顶住待冲压铆钉的根部，冲压设备冲压冲头5，从而使冲头5将铆钉头部冲压铆大并压紧锁圈将叶片102锁紧固定于涡轮盘101的榫槽103内；通过旋转固定机构2旋转涡轮盘101将不同榫槽103内的铆钉依次调节至待冲压部位并呈竖直方向布设后将涡轮盘101固定，冲压过程中冲头5的冲压位置不易发生改变，同时通过冲压设备采用相同的压力和速度冲压每一个榫槽103内的铆钉，确保了冲压的一致性，铆钉头部的扩张程度一致且均符合要求，使得所有的叶片102均锁紧固定涡轮盘101的相应的榫槽103内，且安装效率高。可选地，冲压设备为冲压机、液压机、气压机或油压机。支撑架4上设有安装孔，冲头5的第一端穿过安装孔后冲压铆钉的头部而第二端则位于安装孔上方用于接触冲压设备压头。顶针3通过设于底座1上的细牙螺纹孔安装于底座1上，确保顶针3能承受足够的压力。可选地，支撑架4上沿水平方向设有多个用于安装冲头5的安装孔。底座1上设有多个用于安装顶针3的细牙螺纹孔。由于不同型号的涡轮转子的涡轮盘101的尺寸不同，因此用于安装叶片102的榫槽103的位置也不相同，通过将冲头5和顶针3分别安装于不同的安装孔和细牙螺纹孔中以装配不同尺寸型号的涡轮转子。

如图1和图2所示，旋转固定机构2包括设于底座1上的角度调节机构6，通过角度调节机构6调节涡轮盘101榫槽103内铆钉的角度以使待冲压铆钉调节至待冲压部位后与顶针3和冲头5处于同一轴线。不同型号的涡轮转子具有不同的叶片102安装角度即榫槽103的轴线与涡轮盘101的轴线的夹角。而顶针3和冲头5分别竖直安装于底座1和支撑架4上，若铆钉与顶针3和冲头5不处于同一轴线上，则冲头5冲压铆钉后，铆钉容易弯折。通过角度调节机构6调节涡轮盘101安装于旋转固定机构2上的安装角度，从而调整涡轮盘101榫槽103内铆钉的角度，使铆钉与顶针3和冲头5处于同一轴线上，冲头5施加在铆钉头部的压力位于铆钉的轴线上，铆钉不会弯折。在本实施例中，角度调节机构6为斜面块61，斜面块61的第一端面与涡轮盘101底面贴合，斜面块61的第二端面与底座1连接，斜面块61的第一端面与第二端面之间的夹角和铆钉的轴线与涡轮盘101轴线之间的夹角相等。旋转固定机构2包括第一螺纹段固定于底座1上的双头螺栓21、固定于双头螺栓21的第二螺纹段上的固定螺母22以及套于双头螺栓21上并位于底座1和固定螺母22之间的压板23，斜面块61设有用于穿设双头螺栓21的通孔62且通孔62的轴线与斜面块61的第一端面垂直，双头螺栓21穿过通孔62固定于底座1上，涡轮盘101套于双头螺栓21上，通过固定螺母22压紧压板23以使涡轮盘101固定于压板23和斜面块61之间。可选地，旋转固定机构2包括第一端固定于底座1上的连接杆以及与连接杆第二端螺纹匹配连接的上固定螺母22和下固定螺母22，连接杆的第一端的外壁面设有多个沿周向等距排布的凸条。底座1上设有用于安装连接杆的装配孔且装配孔的内壁面设有多个与凸条相匹配的多个凹槽。凸条和凹槽的个数与涡轮转子叶片102的数量相等。首先将涡轮盘101套于连接杆上并使第一个榫槽103中的铆钉头部的中心处位于冲头5的下方，再通过上固定螺母22和下固定螺母22将涡轮盘101固定于连接杆上，当完成第一个榫槽103内的叶片102的锁紧固定后，通过转动连接杆将凸条插入旁边的凹槽内，从而使涡轮盘101转动将第二个榫槽103内的铆钉调节至顶针3和冲头5之间进行冲压，提高了旋转调节的速度以及冲压位置的一致性，确保铆钉在相同的压力和速度的冲压后扩张程度相同。

如图3所示，斜面块61的第一端面上设有用于装配涡轮盘101的安装轴的装配槽63，涡轮盘101的安装轴嵌于装配槽63内，涡轮盘101的轮盘下表面与斜面块61的第一端面贴合。通过将涡轮盘101的安装轴的一端嵌于装配槽63内，使涡轮盘101安装得更加稳固，避免涡轮盘101在冲压过程中位置发生偏移。

如图1和图2所示，顶针3通过高度调节机构安装于底座1上。高度调节机构为设于底座1的上的细牙螺纹通孔62，通过调节顶针3旋入细牙螺纹通孔62的深度，从而调节顶针3的高度。

如图1和图2所示，支撑架4上设有衬套7，冲头5穿过衬套7并安装于支撑架4上。支撑架4上用于穿设冲头5的安装孔的孔径大于冲头5的直径，衬套7设于安装孔的上方且孔径等于冲头5的直径或者与冲头5的外壁面间隙配合。衬套7采用耐磨材料制成，可承受冲头5反复的摩擦，并且通过衬套7可引导冲头5竖直装配，确保冲头5与顶针3位于同一轴线上，同时还可避免冲头5在冲压过程中沿周向发生位置偏移。冲头5的头部形状根据装配要求选择。在本实施例中，铆钉的头部扩张后直径不得小于2.92毫米，距离锁圈的高度不得小于0.26毫米。冲头5的头部为带锥角的球头铆尖。

本实施例的涡轮转子的装配方法，采用上述装配装置，包括以下步骤：将底座1安装于压床的工作台面上，将涡轮盘101安装于旋转固定机构2上，通过旋转固定机构2旋转涡轮盘101以将涡轮盘101上待冲压铆钉调节至冲头5与顶针3之间并呈竖直方向布设后将涡轮盘101固定；设置冲压设备的压力和速度；通过冲压设备的压头冲压冲头5顶部将铆钉头部冲压铆大，从而将叶片102锁紧固定于涡轮盘101榫槽103内；通过旋转固定机构2旋转涡轮盘101，将涡轮盘101上的所有铆钉依次调节至冲头5与顶针3之间并呈竖直方向布设后将涡轮盘101固定，以相同的压力和速度将铆钉头部冲压铆大，从而将所有的叶片102锁紧固定于涡轮盘101上。

装配前，通过多次模拟试验确定冲压设备的压力和速度以确保铆钉头部冲压铆大后的外径尺寸以及外援高度满足设计要求。通过多次模拟试验观察并记录不同型号的铆钉在冲压设备的不同压力和速度的冲压下的扩张程度，确保铆钉头部扩张后的尺寸符合要求。装配时，根据铆钉的型号设置冲压设备的压力和速度，然后以相同的压力和速度冲压每个榫槽103中的铆钉，从而保证每个铆钉冲铆后扩张程度相同并将叶片102锁紧固定于榫槽103中。

冲压设备的压头冲压冲头5后停留一段时间。通过每次压头冲压冲头5后停留一段时间，确保冲压到位，铆钉能充分受力后扩张。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (10)

1.一种涡轮转子的装配装置，用于通过冲压铆固铆钉的方式以将叶片锁紧固定在涡轮盘(101)的榫槽(103)内，铆钉装于榫槽(103)根部与叶片榫头根部围合形成的铆接孔内并装入锁圈，通过将铆钉头部冲压铆大并压紧锁圈以将叶片锁紧固定于涡轮盘(101)的榫槽(103)内，其特征在于，

所述装配装置包括安装于压床的工作台面上的底座(1)、安装于所述底座(1)上用于从铆钉根部顶住铆钉的顶针(3)、设于所述底座(1)上的支撑架(4)、安装于所述支撑架(4)上用于冲压铆钉头部的冲头(5)以及设于所述底座(1)上的用于转动安装涡轮盘(101)的旋转固定机构(2)，

所述顶针(3)与所述冲头(5)上下对应布设且同轴线布设；

通过所述旋转固定机构(2)旋转涡轮盘(101)将待冲压铆钉调节至所述顶针(3)和所述冲头(5)之间的待冲压部位并呈竖直方向布设后将涡轮盘(101)固定；

通过冲压设备冲压所述冲头(5)使所述冲头(5)将铆钉头部冲压铆大并压紧锁圈以将叶片锁紧固定于涡轮盘(101)的榫槽(103)内。

2.根据权利要求1所述的涡轮转子的装配装置，其特征在于，

所述旋转固定机构(2)包括设于所述底座(1)上的角度调节机构(6)，通过所述角度调节机构(6)调节涡轮盘(101)榫槽(103)内铆钉的角度以使待冲压铆钉调节至待冲压部位后与所述顶针(3)和所述冲头(5)处于同一轴线。

3.根据权利要求2所述的涡轮转子的装配装置，其特征在于，

所述角度调节机构(6)为斜面块(61)，所述斜面块(61)的第一端面与涡轮盘(101)底面贴合，所述斜面块(61)的第二端面与所述底座(1)连接，所述斜面块(61)的第一端面与第二端面之间的夹角和铆钉的轴线与涡轮盘(101)轴线之间的夹角相等。

4.根据权利要求3所述的涡轮转子的装配装置，其特征在于，

所述旋转固定机构(2)包括第一螺纹段固定于所述底座(1)上的双头螺栓(21)、固定于所述双头螺栓(21)的第二螺纹段上的固定螺母(22)以及套于所述双头螺栓(21)上并位于所述底座(1)和所述固定螺母(22)之间的压板(23)，

斜面块(61)设有用于穿设双头螺栓(21)的通孔(62)且所述通孔(62)的轴线与所述斜面块(61)的第一端面垂直，所述双头螺栓(21)穿过所述通孔(62)固定于所述底座(1)上，涡轮盘(101)套于所述双头螺栓(21)上，通过所述固定螺母(22)压紧所述压板(23)以使涡轮盘(101)固定于所述压板(23)和所述斜面块(61)之间。

5.根据权利要求3所述的涡轮转子的装配装置，其特征在于，

所述斜面块(61)的第一端面上设有用于装配涡轮盘(101)的安装轴的装配槽(63)，涡轮盘(101)的安装轴嵌于所述装配槽(63)内，涡轮盘(101)的轮盘下表面与所述斜面块(61)的第一端面贴合。

6.根据权利要求1所述的涡轮转子的装配装置，其特征在于，

所述顶针(3)通过高度调节机构安装于所述底座(1)上。

7.根据权利要求1所述的涡轮转子的装配装置，其特征在于，

所述支撑架(4)上设有衬套(7)，所述冲头(5)穿过所述衬套(7)并安装于所述支撑架(4)上。

8.一种涡轮转子的装配方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一所述的涡轮转子的装配装置，包括以下步骤：

将所述底座(1)安装于压床的工作台面上，将涡轮盘(101)安装于所述旋转固定机构(2)上，通过所述旋转固定机构(2)旋转涡轮盘(101)以将涡轮盘(101)上待冲压铆钉调节至所述冲头(5)与所述顶针(3)之间并呈竖直方向布设后将涡轮盘(101)固定；

设置冲压设备的压力和速度；

通过冲压设备的压头冲压所述冲头(5)顶部将铆钉头部冲压铆大，从而将叶片(102)锁紧固定于涡轮盘(101)榫槽(103)内；

通过所述旋转固定机构(2)旋转涡轮盘(101)，将涡轮盘(101)上的所有铆钉依次调节至冲头(5)与顶针(3)之间并呈竖直方向布设并使冲压设备以相同的压力和速度将铆钉头部冲压铆大，从而将所有的叶片(102)锁紧固定于涡轮盘(101)上。

9.根据权利要求8所述的涡轮转子的装配方法，其特征在于，装配前，通过多次模拟试验确定冲压设备的压力和速度以确保铆钉头部冲压铆大后的外径尺寸以及外缘高度满足设计要求。

10.根据权利要求8所述的涡轮转子的装配方法，其特征在于，液压机的压头冲压所述冲头(5)后停留一段时间。