CN111702384A - 一种用于扇形组件自动点焊的装配夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于扇形组件自动点焊的装配夹具，包括：夹具底座、定位卡板、周向定位块、外环夹紧挡板、下压夹紧机构、内环夹紧机构、外环夹紧机构和周向夹紧机构。通过夹具底座的弧形凸台定位以及定位卡板上方的下压夹紧机构压紧保证扇形组件在高度方向上的装配要求；通过定位卡板定位和内外环夹紧机构夹紧保证扇形组件内外环腔道的尺寸要求；通过周向定位块定位以及周向夹紧机构夹紧保证内外环的周向装配要求。以上夹具结构可以保证扇形组件在点焊过程中的装配要求，外环夹紧挡板有效约束叶片不从外环叶型孔中滑出，以上夹具为扇形组件的自动点焊留有足够的操作空间。

Description

一种用于扇形组件自动点焊的装配夹具

技术领域

本发明属于航空发动机压气机扇形组件制造技术领域，具体涉及一种用于扇形组件自动点焊的装配夹具。

背景技术

扇形组件的装配点焊是压气机制造过程中的重要工艺之一，装配点焊质量对压气机整体的可靠性、寿命、空气动力学性能具有重要影响。目前，整个装配工艺具备明显的经验性、试验性特点，主要依赖操作人员手工完成，难以保证高质量、高精度、高重现性制造。对此，需要通过自动化点焊来提高扇形组件的生产质量和生产效率，而现有的装配夹具无法直接应用在自动化点焊上。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种用于扇形组件自动点焊的装配夹具，夹具能够保证装配精度要求，并给自动点焊留出足够的操作空间。

本发明采用的技术方案如下：

一种用于扇形组件自动点焊的装配夹具，包括：夹具底座1、定位卡板7、周向定位块10、外环夹紧挡板6、下压夹紧机构a5、下压夹紧机构b9、内环夹紧机构2、外环夹紧机构a4、外环夹紧机构b8和周向夹紧机构3；夹具底座1上设有多个定位槽，用于固定安装周向定位块10、外环夹紧挡板6、定位卡板7以及所有夹紧机构。

扇形组件包括外环111、内环112和叶片113；所述夹具底座1上加工有两个弧形凸台101，两个凸台101的布置位置分别与外环111和内环112相对应，与扇形组件相配合实现扇形组件的初定位；外环111底部卡在其中一个凸台101的外侧，外环夹紧挡板6布置在外环111的外侧，外环夹紧挡板6为弧形挡板，弧形与外环111相一致，外环夹紧挡板6的中部设有条形开槽，用于实现外环111与叶片113的点焊；外环夹紧挡板6的外侧设有加强筋结构602，内侧设有橡胶条a601；另一个凸台101的顶面上开有槽口，内环112卡在槽口内。

所述外环夹紧机构a4和外环夹紧机构b8的结构相同，对称布置在外环夹紧挡板6外侧的两端；外环夹紧机构a4和外环夹紧机构b8均包括直线导轨b41、夹紧块42、螺杆支架b43和螺杆b44；直线导轨b41和螺杆支架b43安装在夹具底座1的定位槽中，夹紧块42安装在直线导轨b41上，螺杆b44安装在螺杆支架b43上，通过螺杆b44推动夹紧块42前后移动，使夹紧块42前端与外环夹紧挡板6外侧相接触，实现外环夹紧机构a4和外环夹紧机构b8夹紧外环夹紧挡板6。

所述定位卡板7包括压板703和三块定位板702，三块定位板702对称安装在压板703的下表面上，且定位板702与压板703之间的倾斜角度与叶片113的倾斜角度保持一致，压板703的下表面上的一侧设有橡胶条b701；压板703上设有开窗用于观察叶片113的状态；定位板702的两侧边为多层凸台结构，与外环111和内环112的内侧边缘相配合；定位卡板7从扇形组件上方插入两个凸台101之间，定位板702的底部卡在凸台101的内侧，实现扇形组件径向定位、高度的夹紧；压板703下表面与外环111之间直接接触，与内环112之间通过橡胶条b701实现柔性夹紧。

所述内环夹紧机构2设置在与内环112相配合的凸台101的外侧；内环夹紧机构2包括分力结构21、内环夹紧块22、直线导轨c、螺杆支架c和螺杆c构成；直线导轨c安装在夹具底座1的定位槽中，内环夹紧块22安装在直线导轨c上，内环夹紧块22的前端为夹紧头221，夹紧头221的前端为弧状结构，与内环112的外侧相配合，且夹紧头221的前端设置为镂空结构222，实现内环112与叶片113的点焊；内环夹紧块22的后端安装有分力结构21，分力结构21的外侧安装螺杆支架c和螺杆c，通过螺杆c调节内环夹紧块22前后移动，使夹紧头221的前端与内环112的外侧相接触，实现内环夹紧机构2夹紧内环112。

所述周向定位块10安装在夹具底座1的定位槽中，共两个，分别位于外环111和内环112同一侧的外端，两个周向定位块10分别顶在外环111和内环112的一端，实现扇形组件的周向定位；所述周向夹紧机构3共两个，分别位于外环111和内环112的另一侧的外端；周向夹紧机构3包括周向夹紧块31、螺杆支架a32、螺杆a33；螺杆支架a32安装在夹具底座1的定位槽中，螺杆a33安装在螺杆支架a32上，周向夹紧块31固定在螺杆a33的端部，通过螺杆a33移动周向夹紧块31前后移动，使周向夹紧块31分别与外环111和内环112的端部接触，实现周向夹紧机构3分别夹紧外环111和内环112。

所述下压夹紧机构a5和下压夹紧机构b9的结构相同，对称布置在定位卡板7两端的外侧；下压夹紧机构a5包括快速压头a51和压头支座a52，下压夹紧机构b9包括快速压头b91和压头支座b92，压头支座a52和压头支座b92安装在夹具底座1的定位槽中，快速压头a51和快速压头b91分别安装在压头支座a52和压头支座b92上，快速压头a51和快速压头b91下压与定位卡板7上表面接触，下压夹紧机构a5和下压夹紧机构b9压紧定位卡板7，实现定位卡板7对扇形组件的进一步定位。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过夹具底座的两个凸台定位，定位卡板以及下压夹紧机构压紧可保证内外环高度方向上的装配要求；通过定位卡板定位，内环夹紧机构和外环夹紧挡板、外环夹紧结构夹紧可保证内外环腔道的尺寸要求；通过周向定位块定位和周向夹紧机构夹紧可保证内外环的周向装配要求。以上夹具结构能有效保证扇形组件的装配要求，并且外环夹紧挡板通过对叶片的柔性夹紧保证叶片不从外环叶型孔中滑出。夹具给点焊位置留有足够的操作空间，自动点焊过程不受夹具结构影响。

附图说明

图1是本发明用于扇形组件自动点焊的装配夹具结构示意图；

图2是夹具底座结构示意图；

图3是内环夹紧块结构示意图；

图4是外环夹紧挡板结构示意图；

图5是定位卡板结构示意图；

图6是定位卡板定位位置示意图；

图7是外环夹紧机构示意图；

图8是周向夹紧机构示意图；

图9是下压夹紧机构示意图；

图10是扇形组件结构图

图中：1夹具底座；2内环夹紧机构；3周向夹紧机构；4外环夹紧机构a；5下压夹紧机构a；6外环夹紧挡板；7定位卡板；8外环夹紧机构b；9下压夹紧机构b；10周向定位块；

101凸台；102两侧镂空结构；111外环；112内环；113叶片

21分力结构；22内环夹紧块；221夹紧头；222镂空结构；

31周向夹紧块；32螺杆支架a；33螺杆a；

41直线导轨b；42夹紧块；43螺杆支架b；44螺杆b；

601橡胶条a；602加强筋结构；

701橡胶条b；702定位板；703压板；

51快速压头a；52压头支座a；91快速压头b；92压头支座b。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行进一步的详细说明。显然，这里描述的具体实施例仅是用以解释本发明，并不用于限定本发明，基于本发明中的实施例，本领域内的普通技术人员在没有创造性的劳动前提下所获得的其他所有实施例，均属于本发明保护范围。

需要说明的是，当部件被称为“压紧”或“夹紧”另一个元件，它可以直接作用在另一个元件上或者间接作用在另一个元件上。

需要理解的是，术语“左侧”、“右侧”、“前侧”、“后侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了方便描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

如图10，扇形组件包括叶片113、内环112和外环111。

如图2，夹具底座1中部加工出用于内外环高度方向上定位的两个弧形凸台101。台101用于保证扇形组件内环112和外环111在高度方向的定位要求，外弧面凸台处的定位基准和静子组件的设计基准统一。凸台101周围加工有多个定位槽，用于安装；定位槽用于确定定位块、夹紧机构的位置。

如图1，凸台101的左侧设有用于内外环周向定位的两个定位块10，凸台101右侧设有两个用于内外环周向夹紧的周向夹紧机构3。凸台101的前侧设有用于夹紧外环111、顶紧叶片113的外环夹紧挡板6，外环夹紧挡板6的外侧对称设有外环夹紧机构a4和外环夹紧机构b8。凸台101的后侧设有内环夹紧机构2。装配夹具还包括用于内外环之间腔道定位的定位卡板7，定位卡板7两侧设有下压夹紧机构a5和下压夹紧机构b9，用于将定位卡板7和扇形组件内外环压紧在凸台101上。通过两个凸台101定位，下压夹紧机构a5、下压夹紧机构b9、定位卡板7压紧可保证内外环高度方向上的装配要求。通过凸台101左边的周向定位块10和右边的周向夹紧机构3可保证内外环的周向装配要求，通过定位卡板7定位，内环夹紧机构2、外环夹紧机构a4和外环夹紧机构b8、外环夹紧挡板6夹紧可保证内外环之间腔道的尺寸要求。

如图3和图6，外环夹紧挡板6布置在外环111的外侧，外环夹紧挡板6为弧形挡板，弧形与外环111相一致，外环夹紧挡板6的中部设有条形开槽，用于实现外环111与叶片113的点焊；外环夹紧挡板6中间镂空，在内侧上下设有一层聚氨酯材质的橡胶条601，以约束扇形组件叶片不从外环叶型孔中滑出，减少与外环夹紧挡板6之间的摩擦，实现叶片的柔性夹紧；外环夹紧挡板6的外侧设有加强筋结构602，加强刚度，为了不阻挡外环处的点焊位置，再开口处进行倒角；外环夹紧挡板6的上下两层与外环111的T型板进行配合，通过夹紧挡板实现静子组件的夹紧。

如图7，外环夹紧机构a4和外环夹紧机构b8结构相同，主要由螺杆b44、螺杆支架b43、夹紧块42和直线导轨41组成；通过螺杆b44推动夹紧块42前后移动，使夹紧块42前端与外环夹紧挡板6外侧相接触，夹紧外环夹紧挡板6。

如图8，周向夹紧机构3共两个，分别布置在内环112和外环111的外侧，主要由螺杆a33、螺杆支架b32、周向夹紧块31组成；周向夹紧块31直接与螺杆a33连接，悬空而置；通过螺杆a33移动周向夹紧块31前后移动，使周向夹紧块31分别与外环111和内环112的端部接触，实现周向夹紧机构3分别夹紧外环111和内环112。

如图9，下压夹紧机构a5和下压夹紧机构b9的结构相同，对称布置在凸台两端的外侧；下压夹紧机构a5包括快速压头a51和压头支座a52，下压夹紧机构b9包括快速压头b91和压头支座b92。这个夹具结构使得扇形组件在点焊过程中处于约束状态，很好地保证了扇形组件的装配要求。

如图1和图3，内环夹紧机构2包括分力结构21、内环夹紧块22、直线导轨c、螺杆支架c和螺杆c构成；内环夹紧块22前端为夹紧头221，夹紧头221的前端设置为镂空结构222，既增加了整体的刚度，还留出了焊点的位置；内环夹紧块22的后端安装有分力结构21，分力结构21的外侧安装螺杆支架c和螺杆c，通过螺杆c调节内环夹紧块22前后移动，使夹紧头221的前端与内环112的外侧相接触，实现内环夹紧机构2夹紧内环112。

如图7，定位卡板7是由三个定位板702、压板703和橡胶条b701固定在一起，压板703中间位置开二个观察孔，方便观测扇形组件叶片状态。如图6，凸定位卡板7从扇形组件上方插入两个弧形凸台101之间，保证扇形组件内外环之间腔道的径向尺寸要求，同时实现内外环高度方向上的夹紧；定位卡板7与外环111直接接触，内环处112则通过加装一层聚氨酯材质的橡胶条b701来完成柔性夹紧。

如图2，夹具底座1两侧镂空结构102既减轻了夹具的整体重量，也方便工人对装配夹具的搬运。

本实施例中装配夹具的工作过程如下：

(1)将扇形组件组装好放到夹具底座1上并定位，其中外环111经外侧弧形的凸台101配合定位。

(2)将定位卡板7放到内外环腔道内，且定位卡板7定位于夹具底座1的凸台101上。

(3)将外环压紧挡板6放到外环111外侧，与外环111贴合。

(4)依次操作下压夹紧机构a5、下压夹紧机构b9、左侧的周向夹紧机构3、凸台101前侧的外环夹紧机构a4和外环夹紧机构b8以及凸台101后侧的内环夹紧机构2，完成扇形组件的夹紧。

从以上的描述可以得知，本实施例装配夹具，可以满足扇形组件定位点焊的定位需求，且在点焊过程中，扇形组件处于完全约束状态，很好地保证了扇形组件的装配要求，同时夹具结构能约束叶片不从外环叶型孔中滑出，夹具结构给点焊位置留有足够的操作空间。

本领域的技术人员容易理解，上述实施例仅是本发明的最佳实施例之一，并不用以限制本发明，凡在本发明精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种用于扇形组件自动点焊的装配夹具，所述的用于扇形组件自动点焊的装配夹具包括夹具底座(1)、定位卡板(7)、周向定位块(10)、外环夹紧挡板(6)、下压夹紧机构a(5)、下压夹紧机构b(9)、内环夹紧机构(2)、外环夹紧机构a(4)、外环夹紧机构b(8)和周向夹紧机构(3)；夹具底座(1)上设有多个定位槽，用于固定安装周向定位块(10)、外环夹紧挡板(6)、定位卡板(7)以及所有夹紧机构；

扇形组件包括外环(111)、内环(112)和叶片(113)；所述夹具底座(1)上加工有两个弧形凸台(101)，两个凸台(101)的布置位置分别与外环(111)和内环(112)相对应，与扇形组件相配合实现扇形组件的初定位；外环(111)底部卡在其中一个凸台(101)的外侧，外环夹紧挡板(6)布置在外环(111)的外侧，外环夹紧挡板(6)为弧形挡板，弧形与外环(111)相一致，外环夹紧挡板(6)的中部设有条形开槽，用于实现外环(111)与叶片(113)的点焊；外环夹紧挡板(6)的外侧设有加强筋结构602，内侧设有橡胶条a(601)；另一个凸台(101)的顶面上开有槽口，内环(112)卡在槽口内；

所述外环夹紧机构a(4)和外环夹紧机构b(8)的结构相同，对称布置在外环夹紧挡板(6)外侧的两端；外环夹紧机构a(4)和外环夹紧机构b(8)均包括直线导轨b(41)、夹紧块(42)、螺杆支架b(43)和螺杆b(44)；直线导轨b(41)和螺杆支架b(43)安装在夹具底座(1)的定位槽中，夹紧块(42)安装在直线导轨b(41)上，螺杆b(44)安装在螺杆支架b(43)上，通过螺杆b(44)推动夹紧块(42)前后移动，使夹紧块(42)前端与外环夹紧挡板(6)外侧相接触，实现外环夹紧机构a(4)和外环夹紧机构b(8)夹紧外环夹紧挡板(6)；

所述定位卡板(7)包括压板(703)和三块定位板(702)，三块定位板(702)对称安装在压板(703)的下表面上，且定位板(702)与压板(703)之间的倾斜角度与叶片(113)的倾斜角度保持一致，压板(703)的下表面上的一侧设有橡胶条b(701)；压板(703)上设有开窗用于观察叶片(113)的状态；定位板(702)的两侧边为多层凸台结构，与外环(111)和内环(112)的内侧边缘相配合；定位卡板(7)从扇形组件上方插入两个凸台(101)之间，定位板(702)的底部卡在凸台(101)的内侧，实现扇形组件径向定位、高度的夹紧；压板(703)下表面与外环(111)之间直接接触，与内环(112)之间通过橡胶条b(701)实现柔性夹紧；

所述内环夹紧机构(2)设置在与内环(112)相配合的凸台(101)的外侧；内环夹紧机构(2)包括分力结构(21)、内环夹紧块(22)、直线导轨c、螺杆支架c和螺杆c构成；直线导轨c安装在夹具底座(1)的定位槽中，内环夹紧块(22)安装在直线导轨c上，内环夹紧块(22)的前端为夹紧头(221)，夹紧头(221)的前端为弧状结构，与内环(112)的外侧相配合，且夹紧头(221)的前端设置为镂空结构222，实现内环(112)与叶片(113)的点焊；内环夹紧块(22)的后端安装有分力结构(21)，分力结构(21)的外侧安装螺杆支架c和螺杆c，通过螺杆c调节内环夹紧块(22)前后移动，使夹紧头(221)的前端与内环(112)的外侧相接触，实现内环夹紧机构(2)夹紧内环(112)；

所述周向定位块(10)安装在夹具底座(1)的定位槽中，共两个，分别位于外环(111)和内环(112)同一侧的外端，两个周向定位块(10)分别顶在外环(111)和内环(112)的一端，实现扇形组件的周向定位；所述周向夹紧机构(3)共两个，分别位于外环(111)和内环(112)的另一侧的外端；周向夹紧机构(3)包括周向夹紧块(31)、螺杆支架a(32)、螺杆a(33)；螺杆支架a(32)安装在夹具底座(1)的定位槽中，螺杆a(33)安装在螺杆支架a(32)上，周向夹紧块(31)固定在螺杆a(33)的端部，通过螺杆a(33)移动周向夹紧块(31)前后移动，使周向夹紧块(31)分别与外环(111)和内环(112)的端部接触，实现周向夹紧机构(3)分别夹紧外环(111)和内环(112)；

所述下压夹紧机构a(5)和下压夹紧机构b(9)的结构相同，对称布置在定位卡板(7)两端的外侧；下压夹紧机构a(5)包括快速压头a(51)和压头支座a(52)，下压夹紧机构b(9)包括快速压头b(91)和压头支座b(92)，压头支座a(52)和压头支座b(92)安装在夹具底座(1)的定位槽中，快速压头a(51)和快速压头b(91)分别安装在压头支座a(52)和压头支座b(92)上，快速压头a(51)和快速压头b(91)下压与定位卡板(7)上表面接触，下压夹紧机构a(5)和下压夹紧机构b(9)压紧定位卡板(7)，实现定位卡板(7)对扇形组件的进一步定位。

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