CN109352241A - 控制点火器焊接变形的方法和夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制点火器焊接变形的方法和夹具，点火器凸台的大接头内腔增加用于夹紧的工艺螺纹孔，将传统的定位插销中间设计成孔，之后采用螺杆拉紧凸台，使凸台固定于插销上，对凸台实施既定位又夹紧；在焊缝对应的夹具体合适位置，开设方孔，避免焊枪干涉，实现组件在刚性约束状态下实施焊接；改变零件焊接方式，变“卧式”为“立式”，避免焊缝熔池自重下垂，在内腔形成连接不可靠的赘瘤。

Description

控制点火器焊接变形的方法和夹具

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，特别是航空发动机点火器焊接变形控制方法及夹具。

背景技术

如图1所示是航空发动机点火器组件,组件由安装边1、下壳体2、上壳体3、凸台4组合焊接形成，焊接之后，机械加工安装边1、凸台4两接头内腔以及端面等。下壳体2、上壳体3对扣(支口配合限位)焊接形成封闭的点火发生器内腔，点火发生器内腔装配于安装边1的“腰型”内孔中，沿“腰型”孔边焊接，使点火发生器内腔与安装边形成永久性连接；点火发生器上端上壳体3型面上设置异形孔，凸台4如同“马鞍”骑在上壳体3相应异形孔处，完全遮盖住异型孔，并采用焊接连接。点火器焊接需要控制保证凸台大接头位置尺寸，高度方向61.63mm±0.5mm，长度方向32mm±0.3mm，宽度方向位于安装边中心平面上。

点火器尺寸小，结构紧凑，凸台4法兰边小，且存在铸造拔模斜度，传统焊接工艺配置如图2所示的焊接夹具。夹具由夹具体A2、支座A3、支座A5、支座A7，支座A7支板安装定位销、压板对点火器安装边进行定位夹紧；支座A3、支座A5上设计台阶插销A4、插销A6对点火器凸台4实施定位，零件焊缝处于垂直位置。该工艺方案配置的夹具，台阶插销A4、A6只有定位作用，而无夹紧功能，而且零件距离夹具体空间有限，焊枪不能伸入实施焊接，因此该夹具只具备定位焊功能，不具备焊接功能，即零件先在夹具上定位焊，焊接必须取下在自由状态下焊接，焊接变形未得到控制，导致凸台4两接头位置尺寸不保，使得后期机械加工接头时，壁厚超差，甚至“豁口”的问题，造成产品报废；另外该工艺方法焊缝处于垂直位置，组件内腔中焊接赘瘤难于控制，赘瘤与零件主体结合，如果不够牢固，发动机工作时，剧烈交变震动，造成赘瘤脱落，形成多余物，导致发动机整机故障。

发明内容

为克服上述点火器焊接变形，本发明的目的是提供一种防止变形的方法和夹具。

本发明所述的控制点火器焊接变形的方法和夹具的原理是：

1、凸台的大接头内腔增加用于夹紧的工艺螺纹孔，将传统的定位插销中间设计成孔，之后采用螺杆拉紧凸台，使凸台固定于插销上，对凸台实施既定位又夹紧；

2、在焊缝对应的夹具体合适位置，开设方孔，避免焊枪干涉，实现组件在刚性约束状态下实施焊接；

3、改变零件焊接时的位置方式，变“卧式”为“立式”，避免焊缝熔池自重下垂，在内腔形成连接不可靠的赘瘤。

本发明中，控制点火器焊接变形的方法和夹具如下所述：

1、凸台的大接头内腔设计成台阶孔：包括螺纹孔和光孔，光孔半径差不小于1mm，光孔长度为L，L＝5mm～10mm，端面对光孔轴线的垂直度为0.03mm。

2、焊接夹具结构：

夹具由原来的“卧式”结构改进为“立式”结构，夹具体由原来的平板改进为L形板，即包括非水平方向设置的立板和沿着水平方向设置的底板，立板的两侧增加加强板；安装座实心结构定位插销改进为空心插销，空心插销内孔中设计螺杆；点火器正对的夹具体的位置设计方孔。

3、零件的安装

夹具置于工作平台上，夹具底面与工作台面贴合；

将零件置于夹具中，安装边装于定位支板的定位元件中定位并夹紧；

移动空心插销插入凸台的大接头内光孔中，固定空心插销于支座上，实施零件定位，移动插销插入凸台的小接头内孔中，完成角向定位，螺杆插入空心插销中，头部螺纹与凸台大接头内腔工艺螺纹孔配合，将凸台拉紧在空心插销上，实现凸台定位夹紧；

点火器安装于焊接夹具中，焊缝处于水平位置。

4、焊接组件，组件完全处于夹具中定位、夹紧的约束状态下实施焊接。

与现有技术方案相比，本发明在凸台大接头内孔中增加工艺螺纹孔、夹具体在合适位置设计方孔后，避免焊接过程中焊枪与夹具体干涉，实现零件处在刚性约束的条件下焊接，有效控制焊接变形，保证凸台位置要求，而且焊缝调整为水平状态，可防止在点火器内腔产生粗大焊瘤，提高产品可靠性。

附图说明

图1为发动机点火器组件结构示意图；

图2为改进前焊接夹具结构示意图；

图3为凸台改进结构示意图；

图4为改进后的夹具结构示意图；

图5为图4中F-F剖视图；

图中：1是安装边，2是下壳体，3是上壳体，4是凸台，B1是凸台4上大接头内腔螺纹孔，B2是凸台4上大接头内腔光孔，B3是凸台4上小接头内腔孔，A1是夹具改进前点火器装在夹具中的示意位置，A2是夹具改进前的夹具体，A3、A5、A7是夹具改进前支座，A4、A6是夹具改进前的用于定位的插销；C1是夹具改进后的夹具体，C2是加强板，C3防干涉、保证焊枪伸入焊接的方孔，C4是夹具改进后的空心插销，C5是夹具改进后的螺杆，C6是用于定位夹紧安装边1的支座，C7是用于插入凸台4小接头内孔实现角向定位的插销，P是工作时夹具置于工作台与工作接触的平面。

具体实施方式

下面结合附图对本发明所述的控制点火器焊接变形的方法和夹具进行详细说明。

图1所示为航空发动机点火器组件，组件由安装边1、下壳体2、上壳体3、凸台4组合焊接形成，焊接之后，机械加工安装边1、凸台4两接头内腔等。凸台4有两接头，大接头、小接头；原工艺焊接时，凸台大接头的尺寸为Φ18mm×30mm，小接头Φ8mm×18mm。点火器焊接要求保证凸台大接头接头位置尺寸，高度方向61.63mm±0.5mm，长度方向32mm±0.3mm，宽度方向位于安装边中心平面上。现在利用本发明所述方法，对控制点火器焊接变形的方法和夹具进行说明。

1、凸台零件大接头内腔设计成台阶孔如图3所示：螺纹孔B1，光孔B2，光孔B2直径尺寸螺纹孔B1尺寸为M10，端面对光孔B2轴线的垂直度0.03mm。

2、焊接夹具结构：

如图3夹具由原来的“卧式”结构改进为“立式”结构，夹具体由原来的平板改进为L形板C1，C1的两侧增加加强板C2；安装座实心结构定位插销A4改进为空心插销C4，空心插销C4头部定位外圆尺寸为中间孔尺寸为Φ12。空心插销内孔中设计螺杆C5，螺杆C5头部螺纹为M10；点火器正对的夹具体的位置设计方孔C3,C3尺寸为60mm×40mm。

3、零件的安装

夹具置于工作平台上，夹具底面P与工作台面贴合；

将零件置于夹具中，安装边1装于定位支板C6定位元件中定位并夹紧；移动空心插销C4插入凸台4大接头内孔B2中，固定空心插销于支座上(用两螺钉将空心插销固定于支座上)，实施零件定位，移动插销C7插入凸台4小接头内孔B3中,完成角向定位，螺杆C5插入空心插销C4中，头部螺纹与凸台大接头内腔工艺螺纹孔B1配合，将凸台拉紧在空心插销C4上，实现凸台定位夹具；

点火器安装于焊接夹具后，焊缝处于水平位置。

4、焊接组件，组件完全处于夹具中定位、夹紧的约束状态下实施焊接。

Claims (5)

1.控制点火器焊接变形的方法，包括点火器的定位和焊接方式，其特征在于：对点火器凸台的大接头和小接头定位的同时，又对大接头内腔进行拉紧，且拉紧方向为大接头内腔孔的轴线方向；焊接时，点火器的焊缝呈水平状态。

2.控制点火器焊接变形的夹具，其特征在于：包括非水平方向设置的立板，所述立板上设置有用于凸台的大接头内腔定位的空心插销，以及用于大接头内腔拉紧的螺杆，且所述螺杆置于空心插销的空腔中；

所述立板上开有孔，孔的位置正对点火器。

3.根据权利要求2所述的控制点火器焊接变形的夹具，其特征在于：所述立板下端与水平设置的底板相连，所述底板与立板之间设置有加强板。

4.根据权利要求2所述的控制点火器焊接变形的夹具，其特征在于：还包括定位支板和插销；

所述定位支板与立板相连，且用于定位夹紧点火器的安装边；

所述插销用于凸台的小接头内孔定位。

5.一种采用权利要求4所述夹具的点火器焊接方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，在点火器凸台的大接头内腔中加工一台阶孔，所述台阶孔包括螺纹孔和光孔；

步骤二，将夹具置于工作平台上，夹具底板的底面与工作台面贴合，将零件置于夹具中，点火器安装边装于定位支板定位元件中定位并夹紧；

步骤三，移动空心插销插入凸台大接头内腔光孔中，固定空心插销于支座上，实施零件定位，移动插销插入凸台的小接头内孔中，完成角向定位，螺杆插入空心插销中，头部螺纹与凸台大接头内腔的螺纹孔配合，将凸台拉紧在空心插销上；

步骤四，利用立板上的孔进行焊接。