CN111687528A - 一种用于发动机盘片损伤修复的随动夹紧装置及其修复方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于发动机盘片损伤修复的随动夹紧装置及其修复方法，包括随动夹紧组件和控制箱；所述随动夹紧组件包括智能感应控制单元和压爪单元；其中，所述智能感应控制单元，用于控制压爪单元对待连接件的压紧和退让；智能感应控制单元包括感应器和控制器，感应器用于感知搅拌针在修复过程中的所处位置，控制器用于控制压爪的压紧和退让；所述控制箱，用于控制随动夹紧组件的压紧与退让，使其与搅拌针的工作位置相协调。

Description

一种用于发动机盘片损伤修复的随动夹紧装置及其修复方法
技术领域
本发明属于航空发动机叶片修复技术领域，具体涉及一种用于发动机盘片损伤修复的随动夹紧装置。
背景技术
涡轴发动机是完全依赖燃气流产生推力，随着航空发动机的推重比/功重比、结构可靠性和精度一致性要求的不断提高，恶劣的服役环境也容易导致叶盘叶片的失效。涡轴发动机分为离心式与轴流式两种，且叶盘叶片几何结构紧凑、叶片型面复杂。
涡轴发动机叶盘叶片在实际服役中环境恶劣，极端工况和外物损伤会造成叶片的大面积失效，整体更换成本极其高昂，采用接修替换技术是修复叶盘叶片，延长发动机叶盘叶片寿命的必然选择，但是发动机叶盘叶片结构可靠性和精度要求高，且叶片为薄壁结构，在接修替换过程中较大的压力会使叶片容易变形和偏移而致使修复性能无法保障，给修复叶片的性能安全带来隐患。
现有的修复技术中叶盘叶片的夹紧基本是固定叶片的位置，但是固定的方式往往会造成叶片的接修焊缝周围因无法夹紧而发生变形或易位，从而影响焊缝的组织结构和性能。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种用于发动机盘片损伤修复的随动夹紧装置，该装置结构设计合理，修复时对叶片的施压范围更大，叶片的稳定性更高。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明公开了一种用于发动机盘片损伤修复的随动夹紧装置，包括随动夹紧组件和控制箱；
所述随动夹紧组件包括智能感应控制单元和压爪单元；
其中，所述智能感应控制单元，用于控制压爪单元对待连接件的压紧和退让；智能感应控制单元包括感应器和控制器，感应器用于感知搅拌针在修复过程中的所处位置，控制器用于控制压爪的压紧和退让；
所述控制箱，用于控制随动夹紧组件的压紧与退让，使其与搅拌针的工作位置相协调。
优选地，所述随动夹紧组件为单侧随动压爪夹紧组件或双侧随动压爪夹紧组件。
进一步优选地，双侧随动压爪夹紧组件中相对的随动压爪之间的距离不超过搅拌针引起的塑变区域半径的1/3。
优选地，还包括设置于压爪与叶片之间的衬垫，衬垫选择与接触叶片材质相同或对叶片不造成污染的材料。
进一步优选地，随动夹紧组件和衬垫为一体式结构或两者非连接结构。
进一步随动夹紧组件中各个压爪下端点高于相邻下个叶片最高点，各个压爪上端点低于相邻上个叶片的最低点。
进一步压爪单元在工作时压爪的退让路径可调。
本发明公开了采用上述的用于发动机盘片损伤修复的随动夹紧装置的修复方法，包括以下步骤：
1)固定并夹持整体叶盘，将搅拌针扎入待接修区域；
2)在搅拌针移动前，叶片呈单侧或双侧夹紧状态，压爪固定损伤叶片与接修补偿体；
3)分布于搅拌针中心线相对应的压爪处于退让状态，分布于搅拌针两侧的其他压爪处于压紧状态且居于压紧和退让之间；
4)搅拌针开始转动，在搅拌针运动方向压爪发生退让，远离搅拌针的压爪压紧叶片；
5)搅拌针移动一个相邻压爪间距时，在搅拌针移动方向的退让压爪相邻压爪发生退让，与搅拌针移动方向的反方向退让压爪相邻压爪发生施压压紧；
6)重复以上步骤完成夹紧退让作用，直至完成损伤叶片整体的接修工作。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开的随动夹紧装置，随动夹紧组件中的压爪和智能感应控制单元在协同作用下对叶片实施压紧和退让，夹紧退让智能化，夹持的范围更大，叶片在搅拌针移动时更稳定。
进一步地，通过设置两种不同的压爪与搅拌针距离，进一步增大压爪的夹持范围，进一步提高了装置在夹持时的稳定性。
进一步地，衬垫是在压爪与叶片间的保护装置，避免压爪压应力过大对叶片产生过量变形，影响叶片型面尺寸精度。可以直接固定与压爪底部，或非连接地铺在压爪与损伤叶片之间。
进一步地，对于整体叶盘来说，不能把单个叶片拆下进行修复，因此需要对叶盘进行固定装夹再修复，修复过程中，压爪最下方的点需要高于相邻下个叶片的最高点，避免随动夹紧装置与相邻叶片发生干涉作用。
附图说明
图1为本发明的双侧随动压爪压紧结构示意图；
图2为本发明的单侧随动压爪压紧结构示意图；
图3为本发明的随动夹紧装置系统结构图。
其中：1-随动夹紧组件；2-控制箱；11-智能感应控制单元；12-压爪单元。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
实施例1
参见图3，一种用于发动机盘片损伤修复的随动夹紧装置，包括随动夹紧组件1和控制箱2，控制箱2控制随动夹紧组件1与搅拌针的协调运动。
所述随动夹紧组件1包括智能感应控制单元11和压爪单元12；
其中，所述智能感应控制单元11，用于控制压爪单元12对待连接件的压紧和退让；智能感应控制单元11包括感应器和控制器，感应器用于感知搅拌针在修复过程中的所处位置，控制器用于控制压爪的压紧和退让，因而能够保证在修复过程中焊缝区以外的区域不发生宏观易位。
本实施例的随动夹紧组件1为双侧随动压爪夹紧装置，即为图1所示的双侧随动夹紧组件。
其中，所述感应器指的是具备红外、光电成像检测等方式形成的感应装置，其功能是观察是否有搅拌针存在，以及搅拌针在某一位置处。控制器的作用是控制压爪压紧和避让。感应器和控制器这两者的关系是互相反馈，感应器感知搅拌针位置，并将信息传递给控制器，控制器判断搅拌针位置并控制压爪进行压紧和退让工序。
本实施例的用于发动机盘片损伤修复的随动夹紧装置，在工作时：
在发动机叶盘叶片搅拌摩擦焊接修过程中，在搅拌针移动前，叶片呈夹紧状态。即搅拌针如图所示的压紧状态，分布于搅拌针两侧与搅拌针中心线相对应的压爪处于退让状态，分布于搅拌针两侧的另外四个压爪处于压紧状态且居于压紧和退让之间。
搅拌针开始转动，在搅拌针运动方向压爪发生退让，远离搅拌针的压爪压紧叶片。
搅拌针移动一个相邻压爪间距时，在搅拌针移动方向的退让压爪相邻压爪发生退让，与搅拌针移动方向的反方向退让压爪相邻压爪发生施压压紧。
重复以上步骤完成夹紧退让作用，直至完成损伤叶片整体的接修工作。
实施例2
一种用于发动机盘片损伤修复的随动夹紧装置，与实施例1不同的是，本实施例的随动夹紧组件采用单侧随动压爪夹紧组件，即为图2所示的单侧随动夹紧组件；
本实施例的用于发动机盘片损伤修复的随动夹紧装置，在工作时：
在发动机叶盘叶片搅拌摩擦焊接修过程中，在搅拌针移动前，叶片呈单侧夹紧状态，压爪同时固定损伤叶片与接修补偿体。即搅拌针如图2-1所示的单侧压紧状态，分布于搅拌针中心线相对应的压爪处于退让状态，分布于搅拌针两侧的其他压爪处于压紧状态且居于压紧和退让之间。
搅拌针开始转动，在搅拌针运动方向压爪发生退让，远离搅拌针的压爪压紧叶片。
搅拌针移动一个相邻压爪间距时，在搅拌针移动方向的退让压爪相邻压爪发生退让，与搅拌针移动方向的反方向退让压爪相邻压爪发生施压压紧。
重复以上步骤完成夹紧退让作用，直至完成损伤叶片整体的接修工作。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于发动机盘片损伤修复的随动夹紧装置，其特征在于，包括随动夹紧组件(1)和控制箱(2)；
所述随动夹紧组件(1)包括智能感应控制单元(11)和压爪单元(12)；
其中，所述智能感应控制单元(11)，用于控制压爪单元(12)对待连接件的压紧和退让；智能感应控制单元(11)包括感应器和控制器，感应器用于感知搅拌针在修复过程中的所处位置，控制器用于控制压爪的压紧和退让；
所述控制箱(2)，用于控制随动夹紧组件(1)的压紧与退让，使其与搅拌针的工作位置相协调。
2.根据权利要求1所述的用于发动机盘片损伤修复的随动夹紧装置，其特征在于，所述随动夹紧组件(1)为单侧随动压爪夹紧组件或双侧随动压爪夹紧组件。
3.根据权利要求2所述的用于发动机盘片损伤修复的随动夹紧装置，其特征在于，双侧随动压爪夹紧组件中相对的随动压爪之间的距离不超过搅拌针引起的塑变区域半径的1/3。
4.根据权利要求1所述的用于发动机盘片损伤修复的随动夹紧装置，其特征在于，还包括设置于压爪与叶片之间的衬垫，衬垫选择与接触叶片材质相同或对叶片不造成污染的材料。
5.根据权利要求4所述的用于发动机盘片损伤修复的随动夹紧装置，其特征在于，随动夹紧组件(1)和衬垫为一体式结构或两者非连接结构。
6.根据权利要求1所述的用于发动机盘片损伤修复的随动夹紧装置，其特征在于，随动夹紧组件(1)中各个压爪下端点高于相邻下个叶片最高点，各个压爪上端点低于相邻上个叶片的最低点。
7.根据权利要求1所述的用于发动机盘片损伤修复的随动夹紧装置，其特征在于，压爪单元(12)在工作时压爪的退让路径可调。
8.采用权利要求1～7中任意一项所述的用于发动机盘片损伤修复的随动夹紧装置的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)固定并夹持整体叶盘，将搅拌针扎入待接修区域；
2)在搅拌针移动前，叶片呈单侧或双侧夹紧状态，压爪固定损伤叶片与接修补偿体；
3)分布于搅拌针中心线相对应的压爪处于退让状态，分布于搅拌针两侧的其他压爪处于压紧状态且居于压紧和退让之间；
4)搅拌针开始转动，在搅拌针运动方向压爪发生退让，远离搅拌针的压爪压紧叶片；
5)搅拌针移动一个相邻压爪间距时，在搅拌针移动方向的退让压爪相邻压爪发生退让，与搅拌针移动方向的反方向退让压爪相邻压爪发生施压压紧；
6)重复以上步骤完成夹紧退让作用，直至完成损伤叶片整体的接修工作。
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