CN111299962A - 一种分段式大过盈量叶轮的装配工艺方法和工具 - Google Patents
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Abstract
本发明属于航空发动机制造领域，提供一种分段式大过盈量叶轮的装配工艺方法和工具，以解决目前针对大过盈量装配装偏、装不靠、损伤零件的难题，达到装配件无损伤、一次装配合格的目标。方法包括：步骤2、将叶轮(2)放入加温炉中加温；步骤3、将叶轮引导工具(3)安装在齿轮轴(4)上，一同放置于压力机下方，调整压力机压杆高度至叶轮可放入高度；步骤4、取出加温后的叶轮(2)装入齿轮轴(4)上，用叶轮压装工具(1)对叶轮上端面压装；步骤5、待零件凉至室温后，取下叶轮压装工具(1)和叶轮引导工具(3)。
Description
技术领域
本发明属于航空发动机制造领域。
背景技术
航空发动机的工作特点是高温、高压、高转速，结构复杂、涉及专业领域广，对零组件的加工制造、装配精度都有着极高的要求。发动机工作时转子件的转速高达几万转每分钟，转动件叶轮、齿轮轴等受到的力很大，因此对零件之间的连接质量有很高的要求。对采用分段式大过盈量配合连接的叶轮与轴结构，装配后由于材料的弹性变形，使得工作时配合面间产生摩擦力以达到传力传扭的作用，然而现有的装配工艺方法是采用冷热装法将零件加热冷却后，由操作人员手动扶正进行叶轮压装的引导作用，特别是在叶轮的第二段配合压入时，极其容易导致叶轮与齿轮轴的同轴度不好，叶轮偏斜状态被强制压入导致配合面擦伤、甚至材料转移，使得零件报废。其次，冷却齿轮轴的工艺方法使得齿轮轴在直径尺寸减小的同时在轴向方向长度也变短，装上叶轮恢复至室温后，轴向方向的长度恢复至原有长度，但由于叶轮是过盈装配的，无法在恢复至室温后再次压装，这样长度方向上的尺寸变化量就间接导致叶轮没有压靠，相配零件在工作状态下轴向没有真正压紧，高转速下就有端面的微动磨损。
发明内容
发明目的：提供一种分段式大过盈量叶轮的装配工艺方法和工具，以解决目前针对大过盈量装配装偏、装不靠、损伤零件的难题，达到装配件无损伤、一次装配合格的目标。
技术方案：
一种分段式大过盈量叶轮的装配工艺方法，包括：
步骤2、将叶轮2放入加温炉中加温；
步骤3、将叶轮引导工具3安装在齿轮轴4上，一同放置于压力机下方，调整压力机压杆高度至叶轮可放入高度；
步骤4、取出加温后的叶轮2装入齿轮轴4上，用叶轮压装工具1对叶轮上端面压装；
步骤5、待零件凉至室温后，取下叶轮压装工具1和叶轮引导工具3。
还包括：步骤1、安装前的检查，包括对产品的检查和对工装工具的检查。
对产品的检查包括：目视检查叶轮2与齿轮轴4配合段的转接处应无尖边、毛刺，保证光滑的圆角过渡。
对工装工具的检查：目视检查叶轮压装工具1与叶轮2配合面、叶轮引导工具3的内螺纹及外径应完好无损伤。
还包括：
步骤6、测量齿轮轴轴端距叶轮端面的轴向尺寸L，与装配前零件单件尺寸链差值不允许超过设定的公差，否则查找原因重新装配。
步骤2加温前还包括：按照热膨胀量的计算公式T＝(δ+σ)/Ka*d得到叶轮2的加热温度及保温时间；
其中：δ—配合的最大过盈量；σ—所需热装间隙；Ka—加热零件材料线膨胀系数；d—配合公称直径。
σ按经验值取1/2δ。
一种分段式大过盈量叶轮的装配工具，包括：叶轮压装工具1和叶轮引导工具3
将叶轮引导工具3从上往下螺接在齿轮轴4的外螺纹上，加温后的叶轮2从上方套在齿轮轴4上，叶轮压装工具1下部开有盲孔，叶轮压装工具1对叶轮上端面从上往下压装。
叶轮压装工具1盲孔的内径与叶轮引导工具3外径为小间隙配合，单边间隙为0.05-0.06mm。
有益效果：
本发明能够使分段式大过盈量叶轮自动找正两段配合时的同轴，一次压装合格的质量稳定性相比传统的人工手动扶正找心更高，保证了装配质量、提高了装配效率。
采用本发明后不必再使用冷却齿轮轴的工艺方法进行装配，避免了齿轮轴上其他零件因冷却导致的端面磨损问题，提高了航空发动机整体的质量及使用寿命。
采用本发明后分解时零件不再有擦伤甚至材料转移使零件修理、报废的情况，延长零件使用寿命，降低了制造成本。
附图说明
图1为本发明压装引导工具使用示意图。
图2为本发明产品装配后结构示意图。
具体实施方式
一种分段式大过盈量叶轮的装配工艺方法，包括：
步骤1、安装前的检查，包括对产品的检查和对工装工具的检查。
对产品的检查包括：目视检查叶轮2与齿轮轴4配合段的转接处应无尖边、毛刺，保证光滑的圆角过渡。
对工装工具的检查：目视检查叶轮压装工具1与叶轮2配合面、叶轮引导工具3的内螺纹及外径应完好无损伤。
步骤2、将叶轮2放入加温炉中加温；
加温前还包括：按照热膨胀量的计算公式T＝δ+σ/Ka*d得到叶轮2的加热温度及保温时间；
其中：δ—配合的最大过盈量；σ—所需热装间隙；Ka—加热零件材料线膨胀系数；d—配合公称直径。σ按经验值取1/2δ。
步骤3、将叶轮引导工具3安装在齿轮轴4上，一同放置于压力机下方，调整压力机压杆高度至叶轮可放入高度；
步骤4、取出加温后的叶轮2装入齿轮轴4上，用叶轮压装工具1对叶轮上端面压装；
步骤5、待零件凉至室温后，取下叶轮压装工具1和叶轮引导工具3。
步骤6、测量齿轮轴轴端距叶轮端面的轴向尺寸L，与装配前零件单件尺寸链差值不允许超过设定的公差，否则查找原因重新装配。
一种分段式大过盈量叶轮的装配工具，如图1、2所示，包括：叶轮压装工具1和叶轮引导工具3
将叶轮引导工具3从上往下螺接在齿轮轴4的外螺纹上，加温后的叶轮2从上方套在齿轮轴4上，叶轮压装工具1下部开有盲孔，叶轮压装工具1对叶轮上端面从上往下压装。
叶轮压装工具1盲孔的内径与叶轮引导工具3外径为小间隙配合，单边间隙为0.05-0.06mm。
实施例1
一种分段式大过盈量叶轮的装配工艺方法，所述的工艺方法是通过以齿轮轴的螺纹为基准，设计一套压装引导工具，将分段式叶轮拟合成完整的过盈配合面，保证压装时二者始终在同一轴心上，配合热装法、压装法及装靠验证法等完成叶轮无损伤装配的方法。
所述的工艺方法中压装引导工具结构为：叶轮压头和叶轮引导工具组合构成，叶轮压头与叶轮引导工具之间采用小间隙配合，利用轴颈作为定心装置，配合热装及压力装配达到分段式大过盈量叶轮的顺利装配。
所述的工艺方法中基准为：叶轮引导工具内径与齿轮轴的螺纹采用过盈螺纹的联接形式配合，外径设计成与叶轮内孔小间隙配合的尺寸，起到定心引导作用。
所述的工艺方法中热装法为利用材料热胀冷缩的原理，按照材料膨胀系数、配合过盈量等值计算出对叶轮的加热温度及时间，使装配时叶轮与齿轮轴配合面间短暂性成间隙配合。
所述的装靠验证法包括如下步骤：
装配叶轮前测量叶轮的轴向尺寸L1、齿轮轴上与叶轮轴向接触的装配零件端面到轴端的轴向尺寸L2，装配叶轮后测量叶轮端面到齿轮轴轴端的轴向尺寸L，尺寸△L＝(L2-L1)与尺寸L的差值不允许超过设定的公差，否则重新装配。
实施例2
本发明是基于产品结构为分两段的大过盈量配合、不适宜使用冷装法的特点而产生，结合产品结构特点选取齿轮轴螺纹段为固定基准设计叶轮压装引导工具，配合热装法、压装法及装靠验证等措施综合作用下，达到叶轮压装无偏斜、无损伤、一次合格的目的。
(1)安装前的检查
①对产品的检查：目视检查叶轮2与齿轮轴4配合段的转接处应无尖边、毛刺，保证光滑的圆角过渡；
②对工装工具的检查：目视检查叶轮压装工具1与叶轮2配合面、叶轮引导工具3的内螺纹及外径应完好无损伤；
(2)叶轮2的安装
按照热膨胀量的计算公式T＝(δ+σ)/Ka*d得到叶轮2的加热温度及保温时间，并放入加温炉中加温；
其中：δ—配合的最大过盈量；
σ—所需热装间隙，按经验值取1/2σ；
Ka—加热零件材料线膨胀系数；
d—配合公称直径；
将叶轮引导工具3安装在齿轮轴4上，一同放置于压力机下方，调整压力机压杆高度至叶轮可放入高度即可；
取出加温后的叶轮2快速平稳的装入齿轮轴4上，用叶轮压装工具1对叶轮端面尽量快速平稳完成压装，以减少待压装时间，降低热量散失。若压装过程有异常，应立即停止，不得强行压入。
待零件凉至室温后，取下叶轮压头1。
(3)装靠验证
测量齿轮轴轴端距叶轮端面的轴向尺寸L，与装配前零件单件尺寸链差值不允许超过设定的公差，否则查找原因重新装配。
Claims (9)
1.一种分段式大过盈量叶轮的装配工艺方法，其特征在于，包括：
步骤2、将叶轮(2)放入加温炉中加温；
步骤3、将叶轮引导工具(3)安装在齿轮轴(4)上，一同放置于压力机下方，调整压力机压杆高度至叶轮可放入高度；
步骤4、取出加温后的叶轮(2)装入齿轮轴(4)上，用叶轮压装工具(1)对叶轮上端面压装；
步骤5、待零件凉至室温后，取下叶轮压装工具(1)和叶轮引导工具(3)。
2.如权利要求1所述的一种分段式大过盈量叶轮的装配工艺方法，其特征在于，还包括：步骤1、安装前的检查，包括对产品的检查和对工装工具的检查。
3.如权利要求2所述的一种分段式大过盈量叶轮的装配工艺方法，其特征在于，
对产品的检查包括：目视检查叶轮(2)与齿轮轴(4)配合段的转接处应无尖边、毛刺，保证光滑的圆角过渡。
4.如权利要求2所述的一种分段式大过盈量叶轮的装配工艺方法，其特征在于，
对工装工具的检查：目视检查叶轮压装工具(1)与叶轮(2)配合面、叶轮引导工具(3)的内螺纹及外径应完好无损伤。
5.如权利要求2所述的一种分段式大过盈量叶轮的装配工艺方法，其特征在于，还包括：
步骤6、测量齿轮轴轴端距叶轮端面的轴向尺寸L，与装配前零件单件尺寸链差值不允许超过设定的公差，否则查找原因重新装配。
6.如权利要求1所述的一种分段式大过盈量叶轮的装配工艺方法，其特征在于，
步骤2加温前还包括：按照热膨胀量的计算公式T＝(δ+σ)/Ka*d得到叶轮(2)的加热温度及保温时间；
其中：δ—配合的最大过盈量；σ—所需热装间隙；Ka—加热零件材料线膨胀系数；d—配合公称直径。
7.如权利要求6所述的一种分段式大过盈量叶轮的装配工艺方法，其特征在于，σ按经验值取1/2δ。
8.一种分段式大过盈量叶轮的装配工具，其特征在于，包括：叶轮压装工具(1)和叶轮引导工具(3)
将叶轮引导工具(3)从上往下螺接在齿轮轴(4)的外螺纹上，加温后的叶轮(2)从上方套在齿轮轴(4)上，叶轮压装工具(1)下部开有盲孔，叶轮压装工具(1)对叶轮上端面从上往下压装。
9.如权利要求1所述的一种分段式大过盈量叶轮的装配工具，其特征在于，
叶轮压装工具(1)盲孔的内径与叶轮引导工具(3)外径为小间隙配合，单边间隙为0.05-0.06mm。
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2020
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