CN111318847B - 一种航空发动机实验滑车及焊接工艺 - Google Patents
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Abstract
一种航空发动机实验滑车及焊接工艺,包括由前段车架（1）和后段车架（2）焊接而成的车体以及安装在后段车架（2）末端底部的减速水戽斗（3）；一种航空发动机实验滑车焊接工艺，步骤如下：车体焊接工艺，前段车架（1）和后段车架（2）依次在车体焊接平台上进行定位组焊、对前段车架（1）和后段车架（2）的上下两个平面进行加工、在轨道上对前段车架（1）和后段车架（2）进行拼装对接、总装完成后，在车架上焊接蒙皮骨架，并在骨架上铆接铝合金蒙皮；本发明优点是：通过各工装夹具和焊接工艺保证了滑车各种制作精度的要求以及车体强度设计要求。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机实验技术领域，具体涉及一种航空发动机实验滑车及焊接工艺。
背景技术
目前，820火箭滑车是为测试航空发动机而设计的一款长24m、宽3.8m、高0.5m的超长滑车，滑车包括车体和安装在车体后端的减速水戽斗，车体全长范围内安装7对滑块，为了保证测试精度，要求滑块的平面度、直线度在0.5mm以内，滑车钢性较差，在单点起吊的情况下，挠度达到50mm以上，因滑车长度大，为了保证精度，其焊接难度大；同时，水戽斗作为一种高速运动刹车制动装置，它的工作原理是将高速运动物体的动能平稳传递给精致的液态物质，液态物质通常选用成本低的水，让液体经过戽斗时，通过液体的阻力来起到止动刹车作用，水戽斗在高速运动时进入水槽，在最高3马赫速度时，要求承受近20T的阻力用来刹车，这样要求水戽斗的受力强度能承受巨大压力，水戽斗由于结构的限制，要保证液体阻力能平稳的经过，水戽斗设计的水道都是复杂的双曲面结构，为保证复杂的双曲面结构，设计只能选择厚度在3-5mm板材进行焊接，这就对焊接质量和工艺提出更高的要求。
发明内容
本发明的目的就是针上述提出的工艺要求，而提供一种航空发动机实验滑车及焊接工艺。
本发明包括由前段车架和后段车架焊接而成的车体以及安装在后段车架末端底部的减速水戽斗，
前段车架和后段车架均为上下两层，且上下两层车架均由多根长纵梁和多根短横梁焊接而成，位于减速水戽斗上方的后段车架内焊接有米字型配重框，且在米字型配重框内设有多组可拆卸三角配重块，前段车架和后段车架顶部均焊接有测试件安装座，前段车架和后段车架底部均焊接有多个滑块安装座，滑块安装座上设有轨道滑块，轨道滑块上开有与轨道配合使用的滑槽，且在滑槽内设有与轨道配合的可更换垫块，除米字型配重框外的车体上铆接有铝合金蒙皮，后段车架上部还铺设有硅酸铝纤维保温隔热板，且在硅酸铝纤维保温隔热板上铺设有耐热不锈钢板；
减速水戽斗包括中间隔板以及呈对称状焊接在中间隔板两侧的一对排水管道，中间隔板顶部焊接有连接底座，排水管道是由上板、下板、前板和后板拼焊而成的进水端呈三角形排水端呈四边形的双曲面结构，位于进水端的上板上焊接有上隔板，位于进水端的前板上焊接有侧板，中间隔板前端焊接有分别与两侧的上隔板和侧板连接的尖板，靠近排水端的排水管道上焊接有戽斗连接板，后段车架底部分别焊接有与连接底座对应的底座固定座和与戽斗连接板对应的戽斗安装支架。
一种航空发动机实验滑车焊接工艺，步骤如下：
车体焊接工艺
①前段车架和后段车架的上下两层长纵梁依次在车体焊接平台上进行定位组焊，在对上下两层的长纵梁进行组焊前，对车体焊接平台上进行反向预变形处理，即在车体焊接平台上放置垫块，长纵梁放置在垫块上并通过压板压紧；
②分别组焊前段车架和后段车架的上下两层车架；
③对前段车架和后段车架的上下两个平面进行加工，即在测试件安装座和滑块安装座焊接部位的前段车架和后段车架上先焊接辅助垫板，辅助垫板上开有多个与车体焊接的焊缝，然后根据车体实际高度配铣各辅助垫板的高度，测试件安装座和滑块安装座依次焊接在对应的辅助垫板上；
④测试件安装座和滑块安装座的焊接侧分别开有十字拼接槽，通过十字拼接槽插接在车架上，十字拼接槽的底部和侧壁上分别开有焊缝，十字拼接槽底部的焊缝与辅助垫板焊接，十字拼接槽侧壁的焊缝与车架焊接；
⑤测试件安装座、滑块安装座和轨道滑块均为一体件切割铣削成型，并进行热处理；
⑥在轨道上对前段车架和后段车架进行拼装对接，轨道滑块插接在轨道上，轨道滑块与轨道之间的间隙处塞入垫片，轨道滑块与滑块安装座通过销轴装配，然后前段车架和后段车架焊接，对接处的各长纵梁焊缝错开，且在焊接处的长纵梁内塞入组焊连接管；
⑦对各焊接平面进行着色渗透检测；
⑧总装完成后，在车架上焊接蒙皮骨架，并在骨架上铆接铝合金蒙皮；
⑨后段车架的铝合金蒙皮上依次铺设硅酸铝纤维保温隔热板和耐热不锈钢板；
减速水戽斗焊接工艺
①通过管道组焊工装对排水管道进行焊接，排水管道的进水端和排水端内分别点焊用于连接上板、下板、前板和后板的定位支撑板；
②通过戽斗组焊工装对减速水戽斗进行定位组焊；
③戽斗组焊工装固定减速水戽斗在退火炉内进行退火处理；
④通过戽斗热处理工装夹装减速水戽斗在淬火炉内进行淬火热处理；
⑤对排水管道进水端和排水端内的定位支撑板进行磨削切除；
⑥对各焊接平面进行着色渗透检测。
管道组焊工装包括依次固接在定位底板上的管道进水端锁紧板、管道中部锁紧板和管道排水端锁紧板，定位底板上开有与上板内侧边对应的仿型焊道槽，管道进水端锁紧板、管道中部锁紧板和管道排水端锁紧板上分别设有一组压紧螺杆。
戽斗组焊工装包括依次固接在焊接底框架上的戽斗底板定位板和一对戽斗排水端定位板，戽斗底板定位板顶部开有一组与连接底座对应的螺杆锁紧孔，戽斗底板定位板前端顶部设有戽斗进水端定位板，戽斗进水端定位板上开有与进水端定位支撑板对应的螺杆锁紧孔，一对戽斗排水端定位板呈对称状位于戽斗底板定位板的两侧，戽斗排水端定位板上分别开有与排水端定位支撑板对应的螺杆锁紧孔和与戽斗连接板对应的螺杆锁紧孔。
戽斗热处理工装包括依次焊接在底框上的戽斗进水端定位支撑架、一对戽斗排水端定位支撑架和一对排水管道定位支撑架，戽斗进水端定位支撑架顶部设有戽斗底座固定板，戽斗底座固定板通过一组螺杆固接在戽斗进水端定位支撑架上，一对戽斗排水端定位支撑架上分别设有与排水端定位支撑板对应的排水端锁紧板，一对排水管道定位支撑架上分别设有管道夹紧板。
本发明优点是：通过各工装夹具和焊接工艺保证了滑车各种制作精度的要求以及车体强度设计要求。
附 图 说 明
图1是本发明结构示意图。
图2是减速水戽斗安装结构示意图。
图3是图1的A部局部放大结构示意图。
图4是图1的B部局部放大结构示意图。
图5是减速水戽斗结构示意图。
图6是管道组焊工装结构示意图。
图7是管道组焊工装使用状态结构示意图。
图8是戽斗组焊工装结构示意图。
图9是戽斗组焊工装使用状态结构示意图。
图10是戽斗热处理工装结构示意图。
图11是戽斗热处理工装使用状态结构示意图。
图12是本发明测试件安装座结构示意图。
图13是本发明轨道滑块结构示意图。
图14是本发明滑块安装座结构示意图。
具体实施方式
如附图所示，图2、图3和图4中隐藏铝合金蒙皮、硅酸铝纤维保温隔热板和耐热不锈钢板，本发明包括由前段车架1和后段车架2焊接而成的车体以及安装在后段车架2末端底部的减速水戽斗3，车体全长24m，宽3.8m、高0.5m，前段车架1和后段车架2均为上下两层，且上下两层车架均由多根长纵梁4和多根短横梁5焊接而成，长纵梁4和短横梁5在焊接前进行数控加工，使配合面接触良好，减少焊接变形，保证焊接强度；
位于减速水戽斗3上方的后段车架2内焊接有米字型配重框6，且在米字型配重框6内设有多组可拆卸三角配重块7，米字型配重框6内设有配重块插接螺杆，三角配重块7上开有螺杆通过孔，三角配重块7插接在配重块插接螺杆上，并通过螺帽锁紧；前段车架1和后段车架2顶部均焊接有测试件安装座16，前段车架1和后段车架2底部均焊接有多个滑块安装座18，滑块安装座18上设有轨道滑块19，轨道滑块19上开有与轨道配合使用的滑槽，且在滑槽内设有与轨道配合的可更换垫块20，滑槽内开有垫块安装槽，槽内开有螺杆锁紧孔，可更换垫块20放置在槽内，并通过螺杆锁紧，在使用过程中，只需更换磨损的垫块20即可；
除米字型配重框6外的车体上铆接有铝合金蒙皮，铝合金蒙皮用于减少风阻，后段车架2上部还铺设有硅酸铝纤维保温隔热板，且在硅酸铝纤维保温隔热板上铺设有耐热不锈钢板，防止发动机高温气流对车体强度的影响；
减速水戽斗3包括中间隔板30以及呈对称状焊接在中间隔板30两侧的一对排水管道31，中间隔板30顶部焊接有连接底座32，排水管道31是由上板35、下板36、前板37和后板38拼焊而成的进水端呈三角形排水端呈四边形的双曲面结构，位于进水端的上板35上焊接有上隔板40，位于进水端的前板37上焊接有侧板41，中间隔板30前端焊接有分别与两侧的上隔板40和侧板41连接的尖板42，靠近排水端的排水管道31上焊接有戽斗连接板44，后段车架2底部分别焊接有与连接底座32对应的底座固定座45和与戽斗连接板44对应的戽斗安装支架46。
一种航空发动机实验滑车焊接工艺，步骤如下：
车体焊接工艺
①前段车架1和后段车架2的上下两层长纵梁4依次在车体焊接平台上进行定位组焊，在对上下两层的长纵梁4进行组焊前，车体采用F150方钢管和130高轧压件组焊，焊接后平面度变形量≤3mm，对车体焊接平台上进行反向预变形处理，即在车体焊接平台上放置垫块，长纵梁4放置在垫块上并通过压板压紧，对称施焊防止变形；
②分别组焊前段车架1和后段车架2的上下两层车架；
③对前段车架1和后段车架2的上下两个平面进行加工，即在测试件安装座16和滑块安装座18焊接部位的前段车架1和后段车架2上先焊接辅助垫板50，辅助垫板50上开有多个与车体焊接的焊缝，然后根据车体实际高度配铣各辅助垫板50的高度，加工后辅助垫板50的平面度、平行度在0.3mm以内，测试件安装座16和滑块安装座18依次焊接在对应的辅助垫板50上；
④测试件安装座16和滑块安装座18的焊接侧分别开有十字拼接槽，通过十字拼接槽插接在车架上，十字拼接槽的底部和侧壁上分别开有焊缝，十字拼接槽底部的焊缝与辅助垫板50焊接，十字拼接槽侧壁的焊缝与车架焊接，增大焊接面积；
⑤测试件安装座16、滑块安装座18和轨道滑块19均为一体件切割铣削成型，并进行热处理；
⑥在轨道上对前段车架1和后段车架2进行拼装对接，轨道滑块19插接在轨道上，轨道滑块19与轨道之间的间隙处塞入垫片，轨道滑块19与滑块安装座18通过销轴装配，然后前段车架1和后段车架2焊接，对接处的各长纵梁4焊缝错开，且在焊接处的长纵梁4内塞入组焊连接管；
⑦对各焊接平面进行着色渗透检测；
⑧总装完成后，在车架上焊接蒙皮骨架，并在骨架上铆接铝合金蒙皮；
⑨后段车架2的铝合金蒙皮上依次铺设硅酸铝纤维保温隔热板和耐热不锈钢板；
减速水戽斗焊接工艺
①通过管道组焊工装对排水管道31进行焊接，排水管道31的进水端和排水端内分别点焊用于连接上板35、下板36、前板37和后板38的定位支撑板55；
②通过戽斗组焊工装对减速水戽斗3进行定位组焊；
③戽斗组焊工装固定减速水戽斗3在退火炉内进行退火处理；
④通过戽斗热处理工装夹装减速水戽斗3在淬火炉内进行淬火热处理；
⑤对排水管道31进水端和排水端内的定位支撑板进行磨削切除；
⑥对各焊接平面进行着色渗透检测。
管道组焊工装包括依次固接在定位底板60上的管道进水端锁紧板61、管道中部锁紧板62和管道排水端锁紧板63，定位底板60上开有与上板35内侧边对应的仿型焊道槽65，管道进水端锁紧板61、管道中部锁紧板62和管道排水端锁紧板63上分别设有一组压紧螺杆，上板35平铺在定位底板60上，上板35内侧与仿型焊道槽65对齐，下板36、前板37和后板38依次拼装在上板35上，两端通过定位支撑板55定位，管道进水端锁紧板61、管道中部锁紧板62和管道排水端锁紧板63依次从上向下对管道进行夹紧。
戽斗组焊工装包括依次固接在焊接底框架70上的戽斗底板定位板71和一对戽斗排水端定位板73，戽斗底板定位板71顶部开有一组与连接底座32对应的螺杆锁紧孔，戽斗底板定位板71前端顶部设有戽斗进水端定位板72，戽斗进水端定位板72上开有与进水端定位支撑板55对应的螺杆锁紧孔，一对戽斗排水端定位板73呈对称状位于戽斗底板定位板71的两侧，戽斗排水端定位板73上分别开有与排水端定位支撑板55对应的螺杆锁紧孔和与戽斗连接板44对应的螺杆锁紧孔；连接底座32通过螺杆固定在戽斗底板定位板71上，两侧的排水管道31和戽斗连接板44分别对称放置在戽斗进水端定位板72和一对戽斗排水端定位板73上，并分别通过螺杆固定，然后依次焊接。
戽斗热处理工装包括依次焊接在底框80上的戽斗进水端定位支撑架81、一对戽斗排水端定位支撑架82和一对排水管道定位支撑架83，戽斗进水端定位支撑架81用于对戽斗进水端进行定位，戽斗排水端定位支撑架82用于对戽斗排水端进行位置限定，戽斗底座固定板84用于对戽斗上下夹紧，戽斗进水端定位支撑架81顶部设有戽斗底座固定板84，戽斗底座固定板84通过一组螺杆固接在戽斗进水端定位支撑架81上，一对戽斗排水端定位支撑架82上分别设有与排水端定位支撑板55对应的排水端锁紧板86，一对排水管道定位支撑架83上分别设有管道夹紧板87，管道夹紧板87分上下螺杆连接的两块，下方一块焊接在排水管道定位支撑架83上，排水管道定位支撑架83用于对排水管道31中部进行定位。
Claims (4)
1.一种航空发动机实验滑车焊接工艺，其特征在于实验滑车包括由前段车架（1）和后段车架（2）焊接而成的车体以及安装在后段车架（2）末端底部的减速水戽斗（3），
前段车架（1）和后段车架（2）均为上下两层，且上下两层车架均由多根长纵梁（4）和多根短横梁（5）焊接而成，位于减速水戽斗（3）上方的后段车架（2）内焊接有米字型配重框（6），且在米字型配重框（6）内设有多组可拆卸三角配重块（7），前段车架（1）和后段车架（2）顶部均焊接有测试件安装座（16），前段车架（1）和后段车架（2）底部均焊接有多个滑块安装座（18），滑块安装座（18）上设有轨道滑块（19），轨道滑块（19）上开有与轨道配合使用的滑槽，且在滑槽内设有与轨道配合的可更换垫块（20），除米字型配重框（6）外的车体上铆接有铝合金蒙皮，后段车架（2）上部还铺设有硅酸铝纤维保温隔热板，且在硅酸铝纤维保温隔热板上铺设有耐热不锈钢板；
减速水戽斗（3）包括中间隔板（30）以及呈对称状焊接在中间隔板（30）两侧的一对排水管道（31），中间隔板（30）顶部焊接有连接底座（32），排水管道（31）是由上板（35）、下板（36）、前板（37）和后板（38）拼焊而成的进水端呈三角形排水端呈四边形的双曲面结构，位于进水端的上板（35）上焊接有上隔板（40），位于进水端的前板（37）上焊接有侧板（41），中间隔板（30）前端焊接有分别与两侧的上隔板（40）和侧板（41）连接的尖板（42），靠近排水端的排水管道（31）上焊接有戽斗连接板（44），后段车架（2）底部分别焊接有与连接底座（32）对应的底座固定座（45）和与戽斗连接板（44）对应的戽斗安装支架（46）；
实验滑车焊接工艺步骤如下：
车体焊接工艺
①前段车架（1）和后段车架（2）的上下两层长纵梁（4）依次在车体焊接平台上进行定位组焊，在对上下两层的长纵梁（4）进行组焊前，对车体焊接平台上进行反向预变形处理，即在车体焊接平台上放置垫块，长纵梁（4）放置在垫块上并通过压板压紧；
②分别组焊前段车架（1）和后段车架（2）的上下两层车架；
③对前段车架（1）和后段车架（2）的上下两个平面进行加工，即在测试件安装座（16）和滑块安装座（18）焊接部位的前段车架（1）和后段车架（2）上先焊接辅助垫板（50），辅助垫板（50）上开有多个与车体焊接的焊缝，然后根据车体实际高度配铣各辅助垫板（50）的高度，测试件安装座（16）和滑块安装座（18）依次焊接在对应的辅助垫板（50）上；
④测试件安装座（16）和滑块安装座（18）的焊接侧分别开有十字拼接槽，通过十字拼接槽插接在车架上，十字拼接槽的底部和侧壁上分别开有焊缝，十字拼接槽底部的焊缝与辅助垫板（50）焊接，十字拼接槽侧壁的焊缝与车架焊接；
⑤测试件安装座（16）、滑块安装座（18）和轨道滑块（19）均为一体件切割铣削成型，并进行热处理；
⑥在轨道上对前段车架（1）和后段车架（2）进行拼装对接，轨道滑块（19）插接在轨道上，轨道滑块（19）与轨道之间的间隙处塞入垫片，轨道滑块（19）与滑块安装座（18）通过销轴装配，然后前段车架（1）和后段车架（2）焊接，对接处的各长纵梁（4）焊缝错开，且在焊接处的长纵梁（4）内塞入组焊连接管；
⑦对各焊接平面进行着色渗透检测；
⑧总装完成后，在车架上焊接蒙皮骨架，并在骨架上铆接铝合金蒙皮；
⑨后段车架（2）的铝合金蒙皮上依次铺设硅酸铝纤维保温隔热板和耐热不锈钢板；
减速水戽斗焊接工艺
①通过管道组焊工装对排水管道（31）进行焊接，排水管道（31）的进水端和排水端内分别点焊用于连接上板（35）、下板（36）、前板（37）和后板（38）的定位支撑板（55）；
②通过戽斗组焊工装对减速水戽斗（3）进行定位组焊；
③戽斗组焊工装固定减速水戽斗（3）在退火炉内进行退火处理；
④通过戽斗热处理工装夹装减速水戽斗（3）在淬火炉内进行淬火热处理；
⑤对排水管道（31）进水端和排水端内的定位支撑板（55）进行磨削切除；
⑥对各焊接平面进行着色渗透检测。
2.根据权利要求1所述的一种航空发动机实验滑车焊接工艺，其特征在于管道组焊工装包括依次固接在定位底板（60）上的管道进水端锁紧板（61）、管道中部锁紧板（62）和管道排水端锁紧板（63），定位底板（60）上开有与上板（35）内侧边对应的仿型焊道槽（65），管道进水端锁紧板（61）、管道中部锁紧板（62）和管道排水端锁紧板（63）上分别设有一组压紧螺杆。
3.根据权利要求1所述的一种航空发动机实验滑车焊接工艺，其特征在于戽斗组焊工装包括依次固接在焊接底框架（70）上的戽斗底板定位板（71）和一对戽斗排水端定位板（73），戽斗底板定位板（71）顶部开有一组与连接底座（32）对应的螺杆锁紧孔，戽斗底板定位板（71）前端顶部设有戽斗进水端定位板（72），戽斗进水端定位板（72）上开有与进水端定位支撑板（55）对应的螺杆锁紧孔，一对戽斗排水端定位板（73）呈对称状位于戽斗底板定位板（71）的两侧，戽斗排水端定位板（73）上分别开有与排水端定位支撑板（55）对应的螺杆锁紧孔和与戽斗连接板（44）对应的螺杆锁紧孔。
4.根据权利要求1所述的一种航空发动机实验滑车焊接工艺，其特征在于戽斗热处理工装包括依次焊接在底框（80）上的戽斗进水端定位支撑架（81）、一对戽斗排水端定位支撑架（82）和一对排水管道定位支撑架（83），戽斗进水端定位支撑架（81）顶部设有戽斗底座固定板（84），戽斗底座固定板（84）通过一组螺杆固接在戽斗进水端定位支撑架（81）上，一对戽斗排水端定位支撑架（82）上分别设有与排水端定位支撑板（55）对应的排水端锁紧板（86），一对排水管道定位支撑架（83）上分别设有管道夹紧板（87）。
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