CN109500595A - 一种锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及航空发动机装配制造技术领域，提供一种锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置及方法。本发明的装置包括分别与支承机匣止口、间隔衬套外侧壁、衬套内侧壁配合的大定位环、中定位环、小定位环，顶住铆钉头部的托盘、顶住间隔衬套下端面的顶杆，上下可调且可旋转的压板、顶针。本发明的方法中，首先使用三组定位环实现各组件的自动定心，然后通过压板带动径向对称设置的两个顶针，对两个对称的铆钉进行挤压至变形合格，接着旋转压板，进行下一组铆钉的压紧工作。本发明能够实现支承机匣、衬套、间隔衬套的自动定心，能够实现对点同时施加载荷从而使各组件受力均匀，避免各组件在铆接过程中产生径向偏移，保证组合件的铆接设计要求。

Description

一种锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置及方法

技术领域

本发明涉及航空发动机装配制造技术领域，特别是涉及一种锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置及方法。

背景技术

传统航空发动机支承机匣组件与衬套组件组合铆接后无需再进行组合加工。随着航空发动机的发展，新型的设计结构也随之产生，衬套组件装配到支承机匣组件进行铆接后需进行组合加工，因此对现有的装配制造技术提出了新的要求。

现有支承机匣组件与衬套组件组合装配后使用的铆接装置及方法中，不能实现支承机匣、衬套、间隔衬套的自动定心，采用单点铆接施加载荷导致各组件受力不均，导致各组件在铆接过程中产生径向偏移，不能保证组合件的铆接设计要求，而且单点铆接反复拆装、反复测量，导致装配质量低、装配周期长、生产效率低、生产成本高。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置及方法，能够实现支承机匣、衬套、间隔衬套的自动定心，能够实现对点同时施加载荷从而使各组件受力均匀，避免各组件在铆接过程中产生径向偏移，保证组合件的铆接设计要求，提高装配质量、缩短装配周期从而提高生产效率、降低生产成本。

本发明的技术方案为：

一种锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置，所述支承机匣组件包括支承机匣，所述衬套组件包括衬套和间隔衬套，所述支承机匣通过周向均布的多个铆钉依次与衬套、间隔衬套连接，其特征在于：所述锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置包括承力定位部件和载荷施加部件；

所述承力定位部件包括共轴设置的底座、大定位环、中定位环、托盘和小定位环，还包括顶杆；所述底座呈阶梯轴形状，所述底座包括两个轴段，所述底座的上轴段的直径小于底座的下轴段的直径，所述底座在上端开设有与底座共轴的环形凹槽；

所述大定位环上开设有与大定位环共轴的圆形通孔，所述大定位环在下端套装在底座的上轴段上，所述大定位环与底座的下轴段通过周向均布的多个第一内六角圆柱头螺钉固定连接，所述大定位环的止口与支承机匣的止口配合；

所述中定位环呈阶梯轴形状，所述中定位环包括两个轴段，所述中定位环的上轴段的直径小于中定位环的下轴段的直径，所述中定位环上开设有与中定位环共轴的圆形通孔，所述中定位环坐于环形凹槽内，所述中定位环的下轴段的外侧壁与环形凹槽的外环壁紧贴，所述中定位环的下轴段与底座通过周向均布的多个第二内六角圆柱头螺钉固定连接，所述中定位环的内侧壁与间隔衬套的外侧壁配合；

所述托盘在上端开设有与托盘共轴的圆形凹槽，所述托盘在圆形凹槽的底部开设有与圆形凹槽共轴的直径小于圆形凹槽直径的圆形通孔，所述托盘坐于环形凹槽内，所述托盘在下端的内侧壁与环形凹槽的内环壁紧贴，所述托盘与底座通过周向均布的多个第三内六角圆柱头螺钉固定连接，所述托盘的上端面顶住铆钉的头部；

所述顶杆从底座下端向上穿出且位于中定位环的内侧壁与托盘的外侧壁之间，所述顶杆的上端面顶住间隔衬套的下端面；

所述小定位环坐于圆形凹槽内，所述小定位环的外径小于圆形凹槽的直径，所述小定位环与托盘通过周向均布的多个第四内六角圆柱头螺钉固定连接，所述小定位环的外侧壁与衬套的内侧壁配合；

所述载荷施加部件设置在承力定位部件的上方，所述载荷施加部件包括压板、两个顶针、双头螺栓；所述压板、双头螺栓均与底座共轴，所述双头螺栓在下端穿入底座中，所述双头螺栓与底座通过开槽锥端紧定螺钉固定连接；所述双头螺栓在上端穿出压板，所述双头螺栓在穿出压板的部分上连接有带肩六角螺母，所述带肩六角螺母能够压紧压板从而控制压板向下移动，所述压板可绕双头螺栓的中轴线旋转360度；两个顶针沿双头螺栓的中轴线对称设置，所述顶针在上端穿入压板，所述顶针与压板通过垫片、六角头螺栓固定连接，两个顶针能够随着压板向下移动并对两个对称的铆钉进行挤压。

所述底座下端在顶杆下方还设有与顶杆共轴的塞子，所述塞子与底座通过多个开槽沉头螺钉固定连接。

一种使用上述锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1：将支承机匣组件与衬套组件通过铆钉连接并涂上密封胶，形成新组件，然后将该新组件装到所述锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置上，使大定位环的止口与支承机匣的止口配合，以定位支承机匣的中心；使中定位环的内侧壁与间隔衬套的外侧壁配合，以定位间隔衬套的中心；使小定位环的外侧壁与衬套的内侧壁配合，以定位衬套的中心；使托盘的上端面顶住铆钉的头部，以对铆钉进行轴向定位；使顶杆的上端面顶住间隔衬套的下端面；

步骤2：旋拧带肩六角螺母至带肩六角螺母的下端面与压板的上端面贴合后，继续旋拧带肩六角螺母以逐渐施加拧紧力，带肩六角螺母压紧压板并控制压板垂直向下移动，压板带动两个顶针同时垂直向下移动，两个顶针对两个对称的铆钉进行挤压，当铆钉变形至合格时，松开带肩六角螺母；

步骤3：旋转压板，重复上述步骤2，继续对下一组铆钉进行挤压，直至所有铆钉都变形至合格。

本发明的有益效果为：

第一，本发明通过承力定位部件的三组定位环，能够实现支承机匣、衬套、间隔衬套的自动定心，保证支承机匣、衬套、间隔衬套在铆接后的同轴度，从而增加装配系统的刚性。其中，通过大定位环的止口与支承机匣的止口配合，能够定位支承机匣的中心；通过中定位环的内侧壁与间隔衬套的外侧壁配合，能够定位间隔衬套的中心；通过小定位环的外侧壁与衬套的内侧壁配合，能够定位衬套的中心。

第二，本发明通过承力定位部件的托盘和顶杆，能够为铆钉和间隔衬套承受铆接压力。其中，通过托盘的上端面顶住铆钉的头部、顶杆的上端面顶住间隔衬套的下端面，不仅能够对铆钉进行轴向定位，而且能够承受铆接过程中铆钉以及间隔衬套受到的铆接压力。

第三，本发明的载荷施加部件用芯轴与双连压具组合结构代替单个铆钉铆，能够使施加载荷后各组件受力均匀，从而避免各组件在铆接过程中产生径向偏移。一方面，通过上下可调的压板带动径向对称设置的两个顶针，能够对两个对称的铆钉进行挤压，实现对点同时施加载荷并铆紧，使得铆接过程中各组件受力均匀，从而避免各组件在铆接过程中产生径向偏移，还能够避免受力端面产生损伤。另一方面，压板可绕双头螺栓的中轴线旋转360度，从而在一组铆钉变形合格后，能够旋转压板，进行下一组铆钉的压紧工作，进一步保证了各组铆接过程中各组件受力的均匀，从而进一步避免了各组件在整个铆接过程中产生径向偏移。

第四，本发明的底座下端在顶杆下方设有与顶杆共轴的塞子，塞子能够在零件与工装配合较紧时，对装配体进行分解，也即当支承机匣组件与衬套组件通过铆钉连接形成的新组件与本发明的铆接装置之间配合较紧时，塞子能够向上顶压顶杆，顶杆进一步顶压间隔衬套，最终把新组件顶出铆接装置。

第五，本发明通过承力定位部件与载荷施加部件的配合使用，保证了组合件的铆接设计要求，有效克服了单点铆接反复拆装、反复测量导致生产效率低的问题。本发明能够实现100％的装配质量准确度，并缩短装配周期从而提高生产效率近5倍；本发明降低了单台单人装配时间，按一种型号年产百台份发动机计算，能够降低生产成本从而产生经济效益百万左右。

第六，本发明的铆接装置结构简单且使用方便、快捷、安全可靠，能够广泛应用于新型机匣类组合的铆接锁紧，还能够在其它民机发动机机匣类组合件等相应装配铆接中推广应用，应用前景好。

附图说明

图1为本发明的锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置的俯视图；

图2为本发明图1中的锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置的A-A向剖视图；

图3为本发明的锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置中承力定位部件的局部放大图；

图4为本发明的锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置与支承机匣组件和衬套组件之间的装配示意图。

图中，1-底座，2-大定位环，3-垫片，4-顶针，5-压板，6-中定位环，7-塞子，8-顶杆，9-托盘，10-小定位环，11-带肩六角螺母，12-双头螺栓，13-开槽锥端紧定螺钉，14-六角头螺栓，15-1-第一内六角圆柱头螺钉，15-2-第二内六角圆柱头螺钉，15-3-第三内六角圆柱头螺钉，15-4-第四内六角圆柱头螺钉，16-开槽沉头螺钉，17-支承机匣，18-衬套，19-间隔衬套，20-铆钉。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步描述。

本发明的目的是提供一种锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置及方法，能够实现支承机匣、衬套、间隔衬套的自动定心，能够实现对点同时施加载荷从而使各组件受力均匀，避免各组件在铆接过程中产生径向偏移，保证组合件的铆接设计要求，提高装配质量、缩短装配周期从而提高生产效率、降低生产成本。

如图1和图2所示，分别为本发明的锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置的俯视图与A-A向剖视图。如图3所示，为本发明的锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置中承力定位部件的局部放大图。如图4所示，为本发明的锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置与支承机匣组件和衬套组件之间的装配示意图。其中，支承机匣组件包括支承机匣17，衬套组件包括衬套18和间隔衬套19，支承机匣17通过周向均布的多个铆钉20依次与衬套18、间隔衬套19连接。

本实施例中，衬套组件装配到支承机匣组件上后，需要对衬套18的内孔进行加工，由于各装配件均为薄壁件且刚性差，为保证装配铆接后技术要求，必须保证支承机匣、衬套、间隔衬套在铆接组装后的同轴度，并消除各组件在铆接过程中产生的径向偏移，保证铆接后衬套跳动不大于0.05mm。

本发明的锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置，其特征在于，包括承力定位部件和载荷施加部件；

所述承力定位部件包括共轴设置的底座1、大定位环2、中定位环6、托盘9和小定位环10，还包括顶杆8；所述底座1呈阶梯轴形状，所述底座1包括两个轴段，所述底座1的上轴段的直径小于底座1的下轴段的直径，所述底座1在上端开设有与底座1共轴的环形凹槽；

所述大定位环2上开设有与大定位环2共轴的圆形通孔，所述大定位环2在下端套装在底座1的上轴段上，所述大定位环2与底座1的下轴段通过周向均布的多个第一内六角圆柱头螺钉15-1固定连接，所述大定位环2的止口与支承机匣17的止口配合；

所述中定位环6呈阶梯轴形状，所述中定位环6包括两个轴段，所述中定位环6的上轴段的直径小于中定位环6的下轴段的直径，所述中定位环6上开设有与中定位环6共轴的圆形通孔，所述中定位环6坐于环形凹槽内，所述中定位环6的下轴段的外侧壁与环形凹槽的外环壁紧贴，所述中定位环6的下轴段与底座1通过周向均布的多个第二内六角圆柱头螺钉15-2固定连接，所述中定位环6的内侧壁与间隔衬套19的外侧壁配合；

所述托盘9在上端开设有与托盘9共轴的圆形凹槽，所述托盘9在圆形凹槽的底部开设有与圆形凹槽共轴的直径小于圆形凹槽直径的圆形通孔，所述托盘9坐于环形凹槽内，所述托盘9在下端的内侧壁与环形凹槽的内环壁紧贴，所述托盘9与底座1通过周向均布的多个第三内六角圆柱头螺钉15-3固定连接，所述托盘9的上端面顶住铆钉20的头部；

所述顶杆8从底座1下端向上穿出且位于中定位环6的内侧壁与托盘9的外侧壁之间，所述顶杆8的上端面顶住间隔衬套19的下端面；

所述小定位环10坐于圆形凹槽内，所述小定位环10的外径小于圆形凹槽的直径，所述小定位环10与托盘9通过周向均布的多个第四内六角圆柱头螺钉15-4固定连接，所述小定位环10的外侧壁与衬套18的内侧壁配合；

所述载荷施加部件设置在承力定位部件的上方，所述载荷施加部件包括压板5、两个顶针4、双头螺栓12；所述压板5、双头螺栓12均与底座1共轴，所述双头螺栓12在下端穿入底座1中，所述双头螺栓12与底座1通过开槽锥端紧定螺钉13固定连接；所述双头螺栓12在上端穿出压板5，所述双头螺栓12在穿出压板5的部分上连接有带肩六角螺母11，所述带肩六角螺母11能够压紧压板5从而控制压板5向下移动，所述压板5可绕双头螺栓12的中轴线旋转360度；两个顶针4沿双头螺栓12的中轴线对称设置，所述顶针4在上端穿入压板5，所述顶针4与压板5通过垫片3、六角头螺栓14固定连接，两个顶针4能够随着压板5向下移动并对两个对称的铆钉20进行挤压。

本实施例中，通过承力定位部件的上述三组定位环，实现了支承机匣17、衬套18、间隔衬套19的自动定心，保证了支承机匣17、衬套18、间隔衬套19在铆接后的同轴度，从而增加了装配系统的刚性；通过承力定位部件的上述托盘9和顶杆8，能够为铆钉20和间隔衬套19承受铆接压力，还能够对铆钉20进行轴向定位。

本实施例中，底座1下端在顶杆8下方还设有与顶杆8共轴的塞子7，所述塞子7与底座1通过多个开槽沉头螺钉16固定连接。塞子7能够在零件与工装配合较紧时，对装配体进行分解，也即当支承机匣组件与衬套组件通过铆钉20连接形成的新组件与本发明的铆接装置之间配合较紧时，塞子7能够向上顶压顶杆8，顶杆8进一步顶压间隔衬套19，最终把新组件顶出铆接装置。

本发明的使用上述锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1：将支承机匣组件与衬套组件通过铆钉20连接并涂上密封胶，形成新组件，然后将该新组件装到所述锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置上，使大定位环2的止口与支承机匣17的止口配合，以定位支承机匣17的中心；使中定位环6的内侧壁与间隔衬套19的外侧壁配合，以定位间隔衬套19的中心；使小定位环10的外侧壁与衬套18的内侧壁配合，以定位衬套18的中心；使托盘9的上端面顶住铆钉20的头部，以对铆钉20进行轴向定位；使顶杆8的上端面顶住间隔衬套19的下端面；

步骤2：旋拧带肩六角螺母11至带肩六角螺母11的下端面与压板5的上端面贴合后，继续旋拧带肩六角螺母11以逐渐施加拧紧力，带肩六角螺母11压紧压板5并控制压板5垂直向下移动，压板5带动两个顶针4同时垂直向下移动，两个顶针4对两个对称的铆钉20进行挤压，当铆钉20变形至合格时，松开带肩六角螺母11；

步骤3：旋转压板5，重复上述步骤2，继续对下一组铆钉进行挤压，直至所有铆钉都变形至合格。

本实施例中，支承机匣组件与衬套组件通过铆钉连接后涂上了密封胶，从而在倒置放置新组件时各零件不会散开。

本实施例中，载荷施加部件用芯轴与双连压具组合结构代替传统的单个铆钉铆，能够使施加载荷后各组件受力均匀，从而避免各组件在铆接过程中产生径向偏移。一方面，通过上下可调的压板5带动径向对称设置的两个顶针4，能够对两个对称的铆钉20进行挤压，实现对点同时施加载荷并铆紧，使得铆接过程中各组件受力均匀，从而避免各组件在铆接过程中产生径向偏移，还能够避免受力端面产生损伤。另一方面，压板5可绕双头螺栓12的中轴线旋转360度，从而在一组铆钉变形合格后，能够旋转压板5，进行下一组铆钉的压紧工作，进一步保证了各组铆接过程中各组件受力的均匀，从而进一步避免了各组件在整个铆接过程中产生径向偏移。

本实施例中，通过上述承力定位部件与载荷施加部件的配合使用，保证了组合件的铆接设计要求，有效克服了单点铆接反复拆装、反复测量导致生产效率低的问题，实现了100％的装配质量准确度，缩短了装配周期从而提高生产效率近5倍，还降低了单台单人装配时间，按一种型号年产百台份发动机计算，能够降低生产成本从而产生经济效益百万左右。

显然，上述实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。上述实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。基于上述实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，也即凡在本申请的精神和原理之内所作的所有修改、等同替换和改进等，均落在本发明要求的保护范围内。

Claims (3)

1.一种锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置，所述支承机匣组件包括支承机匣，所述衬套组件包括衬套和间隔衬套，所述支承机匣通过周向均布的多个铆钉依次与衬套、间隔衬套连接，其特征在于：所述锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置包括承力定位部件和载荷施加部件；

所述承力定位部件包括共轴设置的底座、大定位环、中定位环、托盘和小定位环，还包括顶杆；所述底座呈阶梯轴形状，所述底座包括两个轴段，所述底座的上轴段的直径小于底座的下轴段的直径，所述底座在上端开设有与底座共轴的环形凹槽；

所述大定位环上开设有与大定位环共轴的圆形通孔，所述大定位环在下端套装在底座的上轴段上，所述大定位环与底座的下轴段通过周向均布的多个第一内六角圆柱头螺钉固定连接，所述大定位环的止口与支承机匣的止口配合；

所述中定位环呈阶梯轴形状，所述中定位环包括两个轴段，所述中定位环的上轴段的直径小于中定位环的下轴段的直径，所述中定位环上开设有与中定位环共轴的圆形通孔，所述中定位环坐于环形凹槽内，所述中定位环的下轴段的外侧壁与环形凹槽的外环壁紧贴，所述中定位环的下轴段与底座通过周向均布的多个第二内六角圆柱头螺钉固定连接，所述中定位环的内侧壁与间隔衬套的外侧壁配合；

所述托盘在上端开设有与托盘共轴的圆形凹槽，所述托盘在圆形凹槽的底部开设有与圆形凹槽共轴的直径小于圆形凹槽直径的圆形通孔，所述托盘坐于环形凹槽内，所述托盘在下端的内侧壁与环形凹槽的内环壁紧贴，所述托盘与底座通过周向均布的多个第三内六角圆柱头螺钉固定连接，所述托盘的上端面顶住铆钉的头部；

所述顶杆从底座下端向上穿出且位于中定位环的内侧壁与托盘的外侧壁之间，所述顶杆的上端面顶住间隔衬套的下端面；

所述小定位环坐于圆形凹槽内，所述小定位环的外径小于圆形凹槽的直径，所述小定位环与托盘通过周向均布的多个第四内六角圆柱头螺钉固定连接，所述小定位环的外侧壁与衬套的内侧壁配合；

所述载荷施加部件设置在承力定位部件的上方，所述载荷施加部件包括压板、两个顶针、双头螺栓；所述压板、双头螺栓均与底座共轴，所述双头螺栓在下端穿入底座中，所述双头螺栓与底座通过开槽锥端紧定螺钉固定连接；所述双头螺栓在上端穿出压板，所述双头螺栓在穿出压板的部分上连接有带肩六角螺母，所述带肩六角螺母能够压紧压板从而控制压板向下移动，所述压板可绕双头螺栓的中轴线旋转360度；两个顶针沿双头螺栓的中轴线对称设置，所述顶针在上端穿入压板，所述顶针与压板通过垫片、六角头螺栓固定连接，两个顶针能够随着压板向下移动并对两个对称的铆钉进行挤压。

2.根据权利要求1所述的锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置，其特征在于，所述底座下端在顶杆下方还设有与顶杆共轴的塞子，所述塞子与底座通过多个开槽沉头螺钉固定连接。

3.一种使用如权利要求1至2中任一项所述的锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1：将支承机匣组件与衬套组件通过铆钉连接并涂上密封胶，形成新组件，然后将该新组件装到所述锁紧支承机匣组件与衬套组件的铆接装置上，使大定位环的止口与支承机匣的止口配合，以定位支承机匣的中心；使中定位环的内侧壁与间隔衬套的外侧壁配合，以定位间隔衬套的中心；使小定位环的外侧壁与衬套的内侧壁配合，以定位衬套的中心；使托盘的上端面顶住铆钉的头部，以对铆钉进行轴向定位；使顶杆的上端面顶住间隔衬套的下端面；

步骤2：旋拧带肩六角螺母至带肩六角螺母的下端面与压板的上端面贴合后，继续旋拧带肩六角螺母以逐渐施加拧紧力，带肩六角螺母压紧压板并控制压板垂直向下移动，压板带动两个顶针同时垂直向下移动，两个顶针对两个对称的铆钉进行挤压，当铆钉变形至合格时，松开带肩六角螺母；

步骤3：旋转压板，重复上述步骤2，继续对下一组铆钉进行挤压，直至所有铆钉都变形至合格。