CN110561097A - 一种航空发动机连杆机构找准螺母拧紧装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种航空发动机连杆机构找准螺母拧紧装置及方法，属于航空发动机内部装配技术领域。所述的装置包括万向节传动式拧紧系统、螺母找准定位系统和装置工装预定位系统。所述的装置工装预定位系统安装在航空发动机转子外壳上，所述的螺母找准定位系统安装在装置工装预定位系统上部，所述的万向节传动式拧紧系统安装在螺母找准定位系统内部。通过螺母找准定位系统完成拧紧套筒的定位，通过拧紧电机驱动拧紧套筒完成对螺母的拧紧工作。本发明采用数控作业方式，简化了操作过程，降低了人工作业任务强度，具有自动化程度高、运动精度高、拧紧状态好的特点，提高了航空发动机内部螺母拧紧效率。

Description

一种航空发动机连杆机构找准螺母拧紧装置及方法

技术领域

本发明属于航空发动机内部装配技术领域，尤其涉及一种航空发动机连杆机构找准螺母拧紧装置及方法。

背景技术

航空发动机转子外壳是航空发动机重要的组成部分，主要由转子外壳和多级轴盘装配组成，在轴盘端面与转子外壳后安装面相连接，通过沿轴线周向均布的多个螺纹连接件紧固连接起来。由于航空发动机主要工作在高温、高压的外载条件下，这对于转子外壳与轴盘的连接部位提出了极高的要求，而螺纹连接件的拧紧质量是影响整机装配性能以及服役可靠性的重要因素。并且现代航空发动机多级轴盘的盘间距离，盘的结构均作了重大改进，因此将螺母装配到轴盘内的螺栓上时非常困难，使用以往现场的装配工具很难进行有效的装配。目前国内对于航空发动机内部轴盘上螺母的拧紧主要是通过特制的细长型拧紧套筒杆进行人工深入和拧紧，在装配过程中完全依靠人工作业的方式，主要存在以下不足：(1)拧紧效率低，目前装配现场所使用的装配方式主要为人工作业方式，在拧紧装配过程中，每一次拧紧都要施工人员通过上端窄口观察摸索通过细长套筒杆试探找到下一个螺母位置，耗时耗力；并且对于施工人员技术水平要求高，现场劳动强度大，作业效率低下，影响整机装配过程；(2)拧紧质量差，目前装配现场使用的装置为一特制细长型拧紧套筒杆通过人工操作方式深入转子内腔进行拧紧工作，人工操作方式无法保证各个螺母拧紧的一致性，甚至出现错拧和漏拧的情况；并且细长型拧紧套筒杆整体刚度低，在使用过程中容易出现变形问题导致拧紧力矩损失，影响整机装配质量；(3)拧紧精度低，目前装配现场使用的装置对于目标力矩的测量是通过测力扳手在细长杆输入端动力输入，长距离传动下存在细长杆受力变形问题，螺母的实际所受扭矩与测量值相差大，无法保证最终装配质量，影响整机精度。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的螺母拧紧工作难度大。工作质量等问题，本发明提出一种拧紧效率高、拧紧质量一致性好和拧紧精度高的航空发动机连杆机构找准螺母拧紧装置及方法。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种航空发动机连杆机构找准螺母拧紧装置，所述的装置包括万向节传动式拧紧系统1、螺母找准定位系统2和装置工装预定位系统3。

所述的万向节传动式拧紧系统1位于螺母找准定位系统2内部，安装在螺母找准定位系统2的导轨锁14上。可以随导轨锁14沿航空发动机转子外壳6的轴向方向运动。所述的万向节传动式拧紧系统1包括拧紧电机安装块15、中间段万向节19、动态扭矩传感器20、下万向节22、拧紧套筒23、短连接轴25、传感器安装块28、长连接轴29、拧紧电机30和上万向节33。所述的拧紧电机安装块15中间开有通孔，安装在导轨锁14上；所述的拧紧电机30的转轴穿过拧紧电机安装块15上的通孔并固定安装，拧紧电机30的转轴穿过拧紧电机安装块15上的通孔，拧紧电机30的轴向与导轨18的滑动方向平行；所述的长连接轴29一端通过上万向节33安装在拧紧电机30的转轴上，另一端通过中间段万向节19安装在传感器安装块28上；所述的动态扭矩传感器20一端固定安装在传感器安装块28上，另一端安装有短连接轴25，动态扭矩传感器20用于实时监测拧紧动力，并对拧紧状态的监控；所述的拧紧套筒23通过下万向节22安装在短连接轴25的末端，拧紧套筒23外部套装有轴承，轴承安装在四边形连杆机构21上，用于支撑拧紧套筒23的转动，拧紧套筒23中安装有压力传感器，拧紧套筒23可在拧紧电机30的驱动下转动。

所述的螺母找准定位系统2包括径向找准定位模组40、轴向找准定位模组41和连杆定位模组42。

所述的径向找准定位模组40包括高精度电动分度盘4、步进电机5、吊装支撑立柱7、吊装板9、销轴安装块12、转接盘16、转接过渡板17、旋转接头31和反扭销轴32。所述的吊装板9中心处开有通孔，同时吊装板9上开有两个吊装孔，吊装孔以通孔的中心为对称点对称设置；所述的吊装支撑立柱7共有四个，对称安装在高精度电动分度盘4与吊装板9之间；所述的吊装支撑立柱7、高精度电动分度盘4和吊装板9共同组成安装框架；所述的步进电机5安装在高精度电动分度盘4侧面，用于驱动高精度电动分度盘4；所述的转接过渡板17固定安装在高精度电动分度盘4的电动分度盘上，转接过渡板17上对称焊接有两个C型槽钢；所述的转接盘16固定安装在转接过渡板17的C型槽钢上；所述的反扭销轴32由销轴安装块12对称安装在转接过渡板17的圆周边缘上，在拧紧过程中，实现对拧紧动力的反扭功能，避免造成整机的不平衡因素发生；所述的高精度电动分度盘4通过电动分度盘的转动，带动转接盘16、转接过渡板17及安装在转接盘16的其余组件绕航空发动机转子外壳6的轴线转动，实现径向找准定位功能。所述的旋转接头31一端安装在吊装板9通孔处，另一端与支撑安装架13活动连接，用于支撑支撑安装架13的旋转运动，并作为电路与气路的连接通道，防止外部连线对装置内部独立运动的干涉。

所述的轴向找准定位模组41包括无杆气缸8、薄型气缸10、支撑安装架13、直线轴承26、方管槽钢架27和短导向轴38。所述的薄型气缸10共有两个，对称安装在转接盘16上，薄型气缸10的执行端垂直穿过转接盘16；所述的短导向轴38共有两个对称安装在转接盘16上，安装在转接盘16上的两个薄型气缸10和两个短导向轴38间隔90度设置；所述的方管槽钢架27为中空的方管结构，方管槽钢架27的一端设置有两个直线轴承安装台和两个气缸执行端安装台，四个安装台间隔90度设置，两个直线轴承安装台间隔180度，两个气缸执行端安装台间隔180度；所述的支撑安装架13为中空结构，通过螺栓垂直安装在方管槽钢架27装有安装台的端部；所述的直线轴承26共有两个，固定安装在方管槽钢架27的直线轴承安装凸台上；所述的短导向轴38穿过直线轴承26，用于支撑方管槽钢架27的轴向移动；所述的薄型气缸(10)的执行端安装在方管槽钢架(27)的两个气缸执行端安装台上，方管槽钢架27在薄型气缸10的驱动下沿轴向移动；所述的无杆气缸8安装在支撑安装架13的侧面，无杆气缸8的滑动方向与航空发动机转子外壳6的轴向平行。

所述的连杆定位模组42包括导轨锁14、导轨18、四边形连杆机构21、导轨滑块34、导轨连接杆35和传感器连杆39。所述的导轨18安装在支撑安装架13和方管槽钢架27内部；所述的导轨连接杆35一端安装在导轨滑块34上，另一端安装在导轨锁14上；所述的传感器连杆39一端安装在导轨滑块34上，另一端安装在传感器安装块28上；所述的四边形连杆机构21铰接在方管槽钢架27内部，与导轨18轴向并列安装；所述的四边形连杆机构21可以在无杆气缸8的驱动下完成伸缩运动。所述的导轨锁14安装在导轨18上，并与无杆气缸8的活塞连接，导轨锁14在无杆气缸8的驱动下导轨18上滑动，导轨锁14用于实现装置轴向高精度位移控制，避免精度不准对螺母拧紧不足，造成难以预估的损失。

所述的装置工装预定位系统3包括机匣11、定位转接盘36和定位盘37；所述的机匣11中心处开有通孔、两端设有螺栓孔，通过螺栓与航空发动机转子外壳6上固定安装；所述的定位盘37为一边带有法兰盘的圆筒形结构，定位盘37安装在机匣11的通孔内；所述的定位转接盘36安装在定位盘37的内表面；所述的定位转接盘36中间开有安装孔用于安装螺母找准定位系统2；所述的机匣11、定位转接盘36和定位盘37通过螺钉依次固定连接。

一种航空发动机内部螺母的拧紧方法，包括以下步骤：

(1)装置安装。

(1.1)将装置工装预定位系统3的机匣11安装在航空发动机转子外壳6上，通过螺栓固定。

(1.2)通过吊装板9上的吊装孔将万向节传动式拧紧系统1、螺母找准定位系统2吊装到定位盘37的安装孔内，高精度电动分度盘4底端与定位转接盘36的底面为配合面，通过螺钉43将其余组件与装置工装预定位系统3连接固定；在吊装过程中拧紧套筒23收起在方管槽钢架27中，避免在定位安装时期与航空发动机转子外壳6发生碰撞，损坏设备。

(2)拧紧套筒套入螺母：

(2.1)数控系统控制轴向找准定位模组41的无杆气缸8带动导轨18上的导轨滑块34和拧紧电机30向下移动，将四边形连杆机构21展开，实现将拧紧套筒23伸出的动作，此时拧紧套筒23到达内部待拧螺母24的上方，导轨锁(14)锁定。

(2.2)数控系统控制径向找准定位模组40的高精度电动分度盘4上的分度盘转动，带动安装在其上的组件绕中心轴转动，将拧紧套筒23对准工艺要求的待拧螺母24，实现对径向方向上的高精度控制。

(2.3)控制系统控制轴向找准定位模组41的薄型气缸10向下伸出执行端，带动方管槽钢架27及安装在上边的其余组件向下移动，此时拧紧套筒23慢慢套入待拧螺母24中，拧紧套筒23中安装有压力传感器，通过对压力传感器数值及无杆气缸8输入气压的对比检测分析拧紧套筒是否套入螺母中，可以实时将拧紧执行端是否套入螺母内的信息反馈到控制系统上。

(3)螺母拧紧：

控制系统控制万向节传动式拧紧系统1的拧紧电机30输出拧紧动力扭矩，拧紧套筒23对螺母进行拧紧操作。此时螺母找准系统2的无杆气缸8保持稳定，并通过安装在导轨18上的导轨锁14将四边形连杆机构21展开同时保持稳定。

(4)其余螺母拧紧与卸载：

(4.1)控制系统控制薄型气缸10执行端收回，带动方管槽钢架27向向上移动一段距离，实现拧紧套筒23与待拧螺母24的脱开，径向找准定位模组40的高精度电动分度盘4旋转预设的角度值，实现拧紧套筒23到达工艺要求的下一个待拧螺母24工位处。

(4.2)控制薄型气缸10执行端再次向下伸出，将拧紧套筒23套入下一个待拧螺母24中，压力传感器与输入气压值对比检测是否套入螺母中反馈到控制系统内。

(5)其余螺母的拧紧：

重复步骤2-步骤4,直至完成工艺要求的拧紧任务，其中最后一个螺母拧紧后无需再进行步骤4。

(6)装置卸载：

(6.1)控制系统控制薄型气缸10执行端收回使拧紧套筒23与待拧螺母24脱开，导轨锁14解除锁定，控制无杆气缸8将四边形连杆机构21及安装其上的其余组件收入方管槽钢架27内。

(6.2)卸开装置预定位系统3的定位转接盘36与其上安装的组件之间的螺钉，通过吊装板9上的吊装孔将其余组件从装置工装预定位系统3上移开，保持稳定，避免拧紧装置与航空发动机转子外壳碰撞造成损失。

(6.3)将装置工装预定位系统3的机匣11上的安装螺钉松开，将装置预定位系统3从航空发动机转子外壳6上移走。

本发明的有益效果：

本发明采用万向节式传动方式将拧紧力矩传递至拧紧套筒上，避免了航空发动机内部结构带来的空间约束限制，同时保证了内部螺母的拧紧力矩精度和拧紧角度精度。

本发明采用四边形连杆机构运动方式，具有结构静态刚度高和运动稳定性好的特点，确保螺母装配质量。

本发明根据航空发动机转子结构的特殊性，设计出专用的满足深腔窄口空间。轴向距离长、盲装部位螺母的专用拧紧装置，保证了发动机转子装配可靠性及质量，同时此设计理念可以借鉴、应用到其他结构轴盘件装配的项目中，具有广泛的应用价值。

本发明装置采用万向节式传动方式将拧紧力矩传递至拧紧套筒上，避免了航空发动机内部结构带来的空间约束限制，同时保证了内部螺母的拧紧力矩精度和拧紧角度精度。

本发明装置采用自动化作业方式，实现拧紧装置与转子壳同轴定位、拧紧套筒转位至待拧螺母、螺母拧紧等步骤，具有自动化程度高、运动精度高、拧紧精度高的特点，减轻了人工作业任务，大大简化了操作过程，避免由于人工操作而引入的误差，保证了内部螺母拧紧的一致性，提高了整机装配的工作效率。

附图说明

图1是航空发动机内部螺母拧紧装置结构示意图；

图2是该装置安装在航空发动机转子上的结构示意图；

图3是该装置底端四边形连杆及安装其上其余组件的结构示意图；

图4是该装置将四边形连杆机构收回方管槽钢架中的结构示意图；

图5是该装置安装在框架内部组件的结构示意图；

图6是该装置方管槽钢架的结构示意图；

图7是该装置支撑安装架与安装其上组件的结构示意图；

图8是该装置径向找准定位模组的结构示意图；

图9是该装置装置工装预定位系统的剖视图；

图10是转接过渡板结构示意图；

图11是该装置支撑安装架的结构示意图。

图中：1、万向节传动式拧紧系统；2、螺母找准定位系统；3、装置工装预定位系统；4、高精度电动分度盘；5、步进电机；6、航空发动机转子外壳；7、吊装支撑立柱；8、无杆气缸；9、吊装板；10、薄型气缸；11、机匣；12、销轴安装块；13、支撑安装架；14、导轨锁；15、拧紧电机安装块；16、转接盘；17、转接过渡板；18、导轨；19、中间段万向节；20、动态扭矩传感器；21、四边形连杆机构；22、下万向节；23、拧紧套筒；24、待拧螺母；25、短连接轴；26、直线轴承；27、方管槽钢架；28、传感器安装块；29、长连接轴；30、拧紧电机；31、旋转接头；32、反扭销轴；33、上万向节；34、导轨滑块；35、导轨连接杆；36、定位转接盘；37、定位盘；38、短导向轴；39、传感器连杆；40、径向找准定位模组；41、轴向找准定位模组；42、连杆定位模组；43、螺钉。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

如图1、图2所示的一种航空发动机连杆机构找准螺母拧紧装置，所述的装置包括万向节传动式拧紧系统1、螺母找准定位系统2和装置工装预定位系统3。

如图3、图4、图5、图7所示的向节传动式拧紧系统1位于螺母找准定位系统2内部，安装在螺母找准定位系统2的导轨锁14上。可以随导轨锁14沿航空发动机转子外壳6的轴向方向运动。所述的万向节传动式拧紧系统1包括拧紧电机安装块15、中间段万向节19、动态扭矩传感器20、下万向节22、拧紧套筒23、短连接轴25、传感器安装块28、长连接轴29、拧紧电机30和上万向节33。所述的拧紧电机安装块15中间开有通孔，安装在导轨锁14上；所述的拧紧电机30的转轴穿过拧紧电机安装块15上的通孔并固定安装，拧紧电机30的转轴穿过拧紧电机安装块15上的通孔，拧紧电机30的轴向与导轨18的滑动方向平行；所述的长连接轴29一端通过上万向节33安装在拧紧电机30的转轴上，另一端通过中间段万向节19安装在传感器安装块28上；所述的动态扭矩传感器20一端固定安装在传感器安装块28上，另一端安装有短连接轴25，动态扭矩传感器20用于实时监测拧紧动力，并对拧紧状态的监控；所述的拧紧套筒23通过下万向节22安装在短连接轴25的末端，拧紧套筒23外部套装有轴承，轴承安装在四边形连杆机构21上，用于支撑拧紧套筒23的转动，拧紧套筒23中安装有压力传感器，拧紧套筒23可在拧紧电机30的驱动下转动。

如图3、图8所示的螺母找准定位系统2包括径向找准定位模组40、轴向找准定位模组41和连杆定位模组42。

如图8所示的径向找准定位模组40包括高精度电动分度盘4、步进电机5、吊装支撑立柱7、吊装板9、销轴安装块12、转接盘16、转接过渡板17、旋转接头31和反扭销轴32。所述的吊装板9中心处开有通孔，同时吊装板9上开有两个吊装孔，吊装孔以通孔的中心为对称点对称设置；所述的吊装支撑立柱7共有四个，对称安装在高精度电动分度盘4与吊装板9之间；所述的吊装支撑立柱7、高精度电动分度盘4和吊装板9共同组成安装框架；所述的步进电机5安装在高精度电动分度盘4侧面，用于驱动高精度电动分度盘4；如图10所示的转接过渡板17固定安装在高精度电动分度盘4的电动分度盘上，转接过渡板17上对称焊接有两个C型槽钢；所述的转接盘16固定安装在转接过渡板17的C型槽钢上；所述的反扭销轴32由销轴安装块12对称安装在转接过渡板17的圆周边缘上，在拧紧过程中，实现对拧紧动力的反扭功能，避免造成整机的不平衡因素发生；所述的高精度电动分度盘4通过电动分度盘的转动，带动转接盘16、转接过渡板17及安装在转接盘16的其余组件绕航空发动机转子外壳6的轴线转动，实现径向找准定位功能。所述的旋转接头31一端安装在吊装板9通孔处，另一端与支撑安装架13活动连接，用于支撑支撑安装架13的旋转运动，并作为电路与气路的连接通道，防止外部连线对装置内部独立运动的干涉。

如图5所示的轴向找准定位模组41包括无杆气缸8、薄型气缸10、支撑安装架13、直线轴承26、方管槽钢架27和短导向轴38。所述的薄型气缸10共有两个，对称安装在转接盘16上，薄型气缸10的执行端垂直穿过转接盘16；所述的短导向轴38共有两个对称安装在转接盘16上，安装在转接盘16上的两个薄型气缸10和两个短导向轴38间隔90度设置；如图6所示的方管槽钢架27为中空的方管结构，方管槽钢架27的一端设置有两个直线轴承安装台和两个气缸执行端安装台，四个安装台间隔90度设置，两个直线轴承安装台间隔180度，两个气缸执行端安装台间隔180度；如图11所示的支撑安装架13为中空结构，通过螺栓垂直安装在方管槽钢架27装有安装台的端部；所述的直线轴承26共有两个，固定安装在方管槽钢架27的直线轴承安装凸台上；所述的短导向轴38穿过直线轴承26，用于支撑方管槽钢架27的轴向移动；所述的薄型气缸(10)的执行端安装在方管槽钢架(27)的两个气缸执行端安装台上，方管槽钢架27在薄型气缸10的驱动下沿轴向移动；所述的无杆气缸8安装在支撑安装架13的侧面，无杆气缸8的滑动方向与航空发动机转子外壳6的轴向平行。

所述的连杆定位模组42包括导轨锁14、导轨18、四边形连杆机构21、导轨滑块34、导轨连接杆35和传感器连杆39。所述的导轨18安装在支撑安装架13和方管槽钢架27内部；所述的导轨连接杆35一端安装在导轨滑块34上，另一端安装在导轨锁14上；所述的传感器连杆39一端安装在导轨滑块34上，另一端安装在传感器安装块28上；如图3、图4所示的四边形连杆机构21铰接在方管槽钢架27内部，与导轨18轴向并列安装；所述的四边形连杆机构21可以在无杆气缸8的驱动下完成伸缩运动。所述的导轨锁14安装在导轨18上，并与无杆气缸8的活塞连接，导轨锁14在无杆气缸8的驱动下导轨18上滑动，导轨锁14用于实现装置轴向高精度位移控制，避免精度不准对螺母拧紧不足，造成难以预估的损失。

如图1、图2、图9所示的装置工装预定位系统3包括机匣11、定位转接盘36和定位盘37；所述的机匣11中心处开有通孔、两端设有螺栓孔，通过螺栓与航空发动机转子外壳6上固定安装；所述的定位盘37为一边带有法兰盘的圆筒形结构，定位盘37安装在机匣11的通孔内；所述的定位转接盘36安装在定位盘37的内表面；所述的定位转接盘36中间开有安装孔用于安装螺母找准定位系统2；所述的机匣11、定位转接盘36和定位盘37通过螺钉依次固定连接。一种航空发动机内部螺母的拧紧方法，包括以下步骤：

(1)装置安装。

(1.1)将装置工装预定位系统3的机匣11安装在航空发动机转子外壳6上，通过螺栓固定。

(1.2)通过吊装板9上的吊装孔将万向节传动式拧紧系统1、螺母找准定位系统2吊装到定位盘37的安装孔内，高精度电动分度盘4底端与定位转接盘36的底面为配合面，通过螺钉43将其余组件与装置工装预定位系统3连接固定；在吊装过程中拧紧套筒23收起在方管槽钢架27中，避免在定位安装时期与航空发动机转子外壳6发生碰撞，损坏设备。

(2)拧紧套筒套入螺母：

(2.1)数控系统控制轴向找准定位模组41的无杆气缸8带动导轨18上的导轨滑块34和拧紧电机30向下移动，将四边形连杆机构21展开，实现将拧紧套筒23伸出的动作，此时拧紧套筒23到达内部待拧螺母24的上方，导轨锁(14)锁定。

(2.2)数控系统控制径向找准定位模组40的高精度电动分度盘4上的分度盘转动，带动安装在其上的组件绕中心轴转动，将拧紧套筒23对准工艺要求的待拧螺母24，实现对径向方向上的高精度控制。

(2.3)控制系统控制轴向找准定位模组41的薄型气缸10向下伸出执行端，带动方管槽钢架27及安装在上边的其余组件向下移动，此时拧紧套筒23慢慢套入待拧螺母24中，拧紧套筒23中安装有压力传感器，通过对压力传感器数值及无杆气缸8输入气压的对比检测分析拧紧套筒是否套入螺母中，可以实时将拧紧执行端是否套入螺母内的信息反馈到控制系统上。

(3)螺母拧紧：

控制系统控制万向节传动式拧紧系统1的拧紧电机30输出拧紧动力扭矩，拧紧套筒23对螺母进行拧紧操作。此时螺母找准系统2的无杆气缸8保持稳定，并通过安装在导轨18上的导轨锁14将四边形连杆机构21展开同时保持稳定。

(4)其余螺母拧紧与卸载：

(4.1)控制系统控制薄型气缸10执行端收回，带动方管槽钢架27向向上移动一段距离，实现拧紧套筒23与待拧螺母24的脱开，径向找准定位模组40的高精度电动分度盘4旋转预设的角度值，实现拧紧套筒23到达工艺要求的下一个待拧螺母24工位处。

(4.2)控制薄型气缸10执行端再次向下伸出，将拧紧套筒23套入下一个待拧螺母24中，压力传感器与输入气压值对比检测是否套入螺母中反馈到控制系统内。

(5)其余螺母的拧紧：

重复步骤2-步骤4,直至完成工艺要求的拧紧任务，其中最后一个螺母拧紧后无需再进行步骤4。

(6)装置卸载：

(6.1)控制系统控制薄型气缸10执行端收回使拧紧套筒23与待拧螺母24脱开，导轨锁14解除锁定，控制无杆气缸8将四边形连杆机构21及安装其上的其余组件收入方管槽钢架27内。

(6.2)卸开装置预定位系统3的定位转接盘36与其上安装的组件之间的螺钉，通过吊装板9上的吊装孔将其余组件从装置工装预定位系统3上移开，保持稳定，避免拧紧装置与航空发动机转子外壳碰撞造成损失。

(6.3)将装置工装预定位系统3的机匣11上的安装螺钉松开，将装置预定位系统3从航空发动机转子外壳6上移走。

本发明采用万向节式传动方式将拧紧力矩传递至拧紧套筒上，避免了航空发动机内部结构带来的空间约束限制，同时保证了内部螺母的拧紧力矩精度和拧紧角度精度。

本发明采用四边形连杆机构运动方式，具有结构静态刚度高和运动稳定性好的特点，确保螺母装配质量。

本发明根据航空发动机转子结构的特殊性，设计出专用的满足深腔窄口空间。轴向距离长、盲装部位螺母的专用拧紧装置，保证了发动机转子装配可靠性及质量，同时此设计理念可以借鉴、应用到其他结构轴盘件装配的项目中，具有广泛的应用价值。

本发明装置采用万向节式传动方式将拧紧力矩传递至拧紧套筒上，避免了航空发动机内部结构带来的空间约束限制，同时保证了内部螺母的拧紧力矩精度和拧紧角度精度。

本发明装置采用自动化作业方式，实现拧紧装置与转子壳同轴定位、拧紧套筒转位至待拧螺母、螺母拧紧等步骤，具有自动化程度高、运动精度高、拧紧精度高的特点，减轻了人工作业任务，大大简化了操作过程，避免由于人工操作而引入的误差，保证了内部螺母拧紧的一致性，提高了整机装配的工作效率。

Claims (2)

1.一种航空发动机连杆机构找准螺母拧紧装置，其特征在于，所述的航空发动机连杆机构找准螺母拧紧装置包括万向节传动式拧紧系统(1)、螺母找准定位系统(2)和装置工装预定位系统(3)；

所述的万向节传动式拧紧系统(1)位于螺母找准定位系统(2)内部，安装在螺母找准定位系统(2)的导轨锁(14)上，可随导轨锁(14)沿航空发动机转子外壳(6)的轴向方向运动；

所述的万向节传动式拧紧系统(1)包括拧紧电机安装块(15)、中间段万向节(19)、动态扭矩传感器(20)、下万向节(22)、拧紧套筒(23)、短连接轴(25)、传感器安装块(28)、长连接轴(29)、拧紧电机(30)和上万向节(33)；所述的拧紧电机安装块(15)中间开有通孔，安装在导轨锁(14)上；所述的拧紧电机(30)的转轴穿过拧紧电机安装块(15)上的通孔并固定安装，拧紧电机(30)的轴向与导轨(18)的滑动方向平行；所述的长连接轴(29)一端通过上万向节(33)安装在拧紧电机(30)的转轴上，另一端通过中间段万向节(19)安装在传感器安装块(28)上；所述的动态扭矩传感器(20)一端固定安装在传感器安装块(28)上，另一端安装有短连接轴(25)，动态扭矩传感器(20)用于实时监测拧紧动力，并对拧紧状态的监控；所述的拧紧套筒(23)通过下万向节(22)安装在短连接轴(25)的末端，拧紧套筒(23)外部套装有轴承，轴承安装在四边形连杆机构(21)上，用于支撑拧紧套筒(23)的转动，拧紧套筒(23)中安装有压力传感器，拧紧套筒(23)可在拧紧电机(30)的驱动下转动；

所述的螺母找准定位系统(2)包括径向找准定位模组(40)、轴向找准定位模组(41)和连杆定位模组(42)；

所述的径向找准定位模组(40)包括高精度电动分度盘(4)、步进电机(5)、吊装支撑立柱(7)、吊装板(9)、销轴安装块(12)、转接盘(16)、转接过渡板(17)、旋转接头(31)和反扭销轴(32)；所述的吊装板(9)中心处开有通孔，同时吊装板(9)上开有两个吊装孔，吊装孔以通孔的中心为对称点对称设置；所述的吊装支撑立柱(7)共有四个，对称安装在高精度电动分度盘(4)与吊装板(9)之间；所述的吊装支撑立柱(7)、高精度电动分度盘(4)和吊装板(9)共同组成安装框架；所述的步进电机(5)安装在高精度电动分度盘(4)侧面，用于驱动高精度电动分度盘(4)；所述的转接过渡板(17)固定安装在高精度电动分度盘(4)的电动分度盘上，转接过渡板(17)上对称焊接有两个C型槽钢；所述的转接盘(16)固定安装在转接过渡板(17)的C型槽钢上；所述的反扭销轴(32)由销轴安装块(12)对称安装在转接过渡板(17)的圆周边缘上，在拧紧过程中，实现对拧紧动力的反扭功能；所述的高精度电动分度盘(4)通过电动分度盘的转动，带动转接盘(16)、转接过渡板(17)及安装在转接盘(16)上的其余组件绕航空发动机转子外壳(6)的轴线转动，实现径向找准定位功能；所述的旋转接头(31)一端安装在吊装板(9)通孔处，另一端与支撑安装架(13)活动连接，用于支撑支撑安装架(13)的旋转运动，并作为电路与气路的连接通道；

所述的轴向找准定位模组(41)包括无杆气缸(8)、薄型气缸(10)、支撑安装架(13)、直线轴承(26)、方管槽钢架(27)和短导向轴(38)；所述的薄型气缸(10)共有两个，对称安装在转接盘(16)上，薄型气缸(10)的执行端垂直穿过转接盘(16)；所述的短导向轴(38)共有两个，对称安装在转接盘(16)上，安装在转接盘(16)上的两个薄型气缸(10)和两个短导向轴(38)间隔90度设置；所述的方管槽钢架(27)为中空的方管结构，方管槽钢架(27)的一端设置有两个直线轴承安装台和两个气缸执行端安装台，四个安装台间隔90度设置，两个直线轴承安装台间隔180度，两个气缸执行端安装台间隔180度；所述的支撑安装架(13)为中空结构，通过螺栓垂直安装在方管槽钢架(27)装有安装台的端部；所述的直线轴承(26)共有两个，固定安装在方管槽钢架(27)的直线轴承安装台上；所述的短导向轴(38)穿过直线轴承(26)，用于支撑方管槽钢架(27)的轴向移动；所述的薄型气缸(10)的执行端安装在方管槽钢架(27)的两个气缸执行端安装台上，方管槽钢架(27)在薄型气缸(10)的驱动下沿轴向移动；所述的无杆气缸(8)安装在支撑安装架(13)的侧面，无杆气缸(8)的滑动方向与航空发动机转子外壳(6)的轴向平行；

所述的连杆定位模组(42)包括导轨锁(14)、导轨(18)、四边形连杆机构(21)、导轨滑块(34)、导轨连接杆(35)和传感器连杆(39)；所述的导轨(18)安装在支撑安装架(13)和方管槽钢架(27)内部；所述的导轨连接杆(35)一端安装在导轨滑块(34)上，另一端安装在导轨锁(14)上；所述的传感器连杆(39)一端安装在导轨滑块(34)上，另一端安装在传感器安装块(28)上；所述的四边形连杆机构(21)铰接在方管槽钢架(27)内部，与导轨(18)轴向并列安装；所述的导轨锁(14)安装在导轨(18)上，并与无杆气缸(8)的活塞连接，导轨锁(14)在无杆气缸(8)的驱动下导轨(18)上滑动，导轨锁(14)用于实现装置轴向高精度位移控制；

所述的装置工装预定位系统(3)包括机匣(11)、定位转接盘(36)和定位盘(37)；所述的机匣(11)中心处开有通孔、两端设有螺栓孔，通过螺栓与航空发动机转子外壳(6)上固定安装；所述的定位盘(37)为一边带有法兰盘的圆筒形结构，定位盘(37)安装在机匣(11)的通孔内；所述的定位转接盘(36)安装在定位盘(37)的内表面；所述的定位转接盘(36)中间开有安装孔用于安装螺母找准定位系统(2)；所述的机匣(11)、定位转接盘(36)和定位盘(37)通过螺钉依次固定连接。

2.一种航空发动机连杆机构找准螺母拧紧方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)装置安装：

(1.1)将装置工装预定位系统(3)的机匣(11)安装在航空发动机转子外壳(6)上，通过螺栓固定；

(1.2)通过吊装板(9)上的吊装孔将万向节传动式拧紧系统(1)、螺母找准定位系统(2)吊装到定位盘(37)的安装孔内，高精度电动分度盘(4)底端与定位转接盘(36)的底面为配合面，通过螺钉(43)将其余组件与装置工装预定位系统(3)连接固定；在吊装过程中拧紧套筒(23)收起在方管槽钢架(27)中，避免在定位安装时期与航空发动机转子外壳(6)发生碰撞，损坏设备；

(2)拧紧套筒套入螺母：

(2.1)数控系统控制轴向找准定位模组(41)的无杆气缸(8)带动导轨(18)上的导轨滑块(34)和拧紧电机(30)向下移动，将四边形连杆机构(21)展开，实现将拧紧套筒(23)伸出的动作，此时拧紧套筒(23)到达内部待拧螺母(24)的上方，导轨锁(14)锁定；

(2.2)数控系统控制径向找准定位模组(40)的高精度电动分度盘(4)上的分度盘转动，带动安装在其上的组件绕中心轴转动，将拧紧套筒(23)对准工艺要求的待拧螺母(24)，实现对径向方向上的高精度控制；

(2.3)控制系统控制轴向找准定位模组(41)的薄型气缸(10)向下伸出执行端，带动方管槽钢架(27)及安装在上边的其余组件向下移动，此时拧紧套筒(23)慢慢套入待拧螺母(24)中，拧紧套筒(23)中安装有压力传感器，通过对压力传感器数值及无杆气缸(8)输入气压的对比检测分析拧紧套筒是否套入螺母中，可以实时将拧紧执行端是否套入螺母内的信息反馈到控制系统上；

(3)螺母拧紧：

控制系统控制万向节传动式拧紧系统(1)的拧紧电机(30)输出拧紧动力扭矩，拧紧套筒(23)对螺母进行拧紧操作；此时螺母找准定位系统(2)的无杆气缸(8)保持稳定，并通过安装在导轨(18)上的导轨锁(14)将四边形连杆机构(21)展开同时保持稳定；

(4)其余螺母拧紧与卸载：

(4.1)控制系统控制薄型气缸(10)执行端收回，带动方管槽钢架(27)向上移动一段距离，实现拧紧套筒(23)与待拧螺母(24)的脱开，径向找准定位模组(40)的高精度电动分度盘(4)旋转预设的角度值，实现拧紧套筒(23)到达工艺要求的下一个待拧螺母(24)工位处；

(4.2)控制薄型气缸(10)执行端再次向下伸出，将拧紧套筒(23)套入下一个待拧螺母(24)中，压力传感器与输入气压值对比检测是否套入螺母中反馈到控制系统内；

(5)其余螺母的拧紧：

重复步骤(2)-步骤(4)，直至完成工艺要求的拧紧任务，其中最后一个螺母拧紧后无需再进行步骤4；

(6)装置卸载：

(6.1)控制系统控制薄型气缸(10)执行端收回使拧紧套筒(23)与待拧螺母(24)脱开，导轨锁(14)解除锁定，控制无杆气缸(8)将四边形连杆机构(21)及安装其上的其余组件收入方管槽钢架(27)内；

(6.2)卸开装置工装预定位系统(3)的定位转接盘(36)与螺母找准定位系统(2)之间的螺钉(43)，通过吊装板(9)上的吊装孔将螺母找准定位系统(2)从装置工装预定位系统(3)上移开；

(6.3)将装置工装预定位系统(3)的机匣(11)上的安装螺钉松开，将装置工装预定位系统(3)从航空发动机转子外壳(6)上移走。