CN112171018A - 一种涡扇发动机波瓣混合器组合焊接装置及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡扇发动机异形波瓣混合器组合焊接装置，包括底座，底座上安装旋转笼，旋转笼侧面设置定位结构，底座上安装转盘，转盘上安装三个以上支撑立柱，支撑立柱的上端有悬臂，悬臂端部安装反钩爪，工艺环通过反钩爪吊装并限位。本发明焊接装置的结构简单，装夹定位快速、稳定；加工周期短，该夹具的装夹拆卸便捷，定位焊时间短；成本低，该夹具采用标准块拼接而成，可重复利用。

Description

一种涡扇发动机波瓣混合器组合焊接装置及焊接方法

技术领域

本发明属于航空发动机机械制造技术领域，具体涉及一种航空发动机异形波瓣混合器的焊接装置和方法。

背景技术

带支撑环的波瓣混合器是航空涡扇发动机的关键零部件，其外形为直径约φ1100mm、高约320mm。如图1所示，是带支撑环的波瓣混合器主体局部结构；主体部份由多个混合器波瓣与安装边组合焊接而成。波瓣混合器焊接量大，总共有几十条焊缝，包括环形焊缝和纵向焊缝,焊接工艺难度大，需要摸索出一条合理的焊接方法，保证产品质量。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是：如何焊接多个混合器波瓣。

本发明的技术方案是：

一种涡扇发动机异形波瓣混合器组合焊接装置，包括底座，底座上安装旋转笼，旋转笼侧面设置定位结构。

底座上安装转盘，转盘上安装三个以上支撑立柱，支撑立柱的上端有悬臂，悬臂端部安装反钩爪，工艺环通过反钩爪吊装并限位。

支撑立柱呈倒T字形，倒T字底边沿转盘的径向布置并在倒T字底边远端安装限位凸台。工艺环、转盘、限位凸台拟合圆和反钩爪拟合圆同轴。

定位结构由立柱和两个定位块组成，两个定位块安装在立柱上端的两侧。

设有3个定位结构，分布在以转盘旋转中心为圆心的圆周上。

所述转盘带有24等分度，3个定位结构相互间隔一个等分度。

悬臂与支柱的上端是通过销轴连接而成。

一种涡扇发动机异形波瓣混合器组合焊接方法，用于将多个异形波瓣焊接在环形的安装边上，包括上述焊接装置，首先将波瓣混合器的安装边固定在旋转笼底部的转盘上，然后把待焊接的异形波瓣上端的外弧面贴在旋转笼顶部的工艺环内侧，异形波瓣下端面和安装边的焊接边配合，异形波瓣中部通过定位结构限位，最后对异形波瓣进行点焊。

定位结构设有三个，将三个异形波瓣定位后进行点焊，然后解除定位结构将转盘转动一个分度，用两个定位结构对已经焊接的两个异形波瓣定位，用第三个定位结构对第四个异形波瓣进行定位并点焊，之后每点焊完成一个异形波瓣就旋转一个分度，直至一圈异形波瓣全部点焊完成，最后将零件取下完成后续焊接。

零件取下后，先在自由状态下焊接异形波瓣与安装边之间的环形焊缝，再对异形波瓣之间的纵向焊缝进行焊接。

共有24个异形波瓣。

本发明的有益效果是：

（1）焊接装置的结构简单，装夹定位快速、稳定；

（2）加工周期短，该夹具的装夹拆卸便捷，定位焊时间短；

（3）成本低，该夹具采用标准块拼接而成，可重复利用。省去制造专用夹具的时间及高额成本。

附图说明

图1是带支撑环的混合器局部结构示意图。

图2是组合焊接装置示意图。

图3是带支撑环的混合器局部焊接说明示意图。

图4是混合器波瓣定位焊点示意图。

图5是悬臂与支撑立柱7的上部通过销轴连接的结构示意图。

具体实施方式

如图所示，本发明所述一种涡扇发动机异形波瓣混合器组合焊接的装置，包括底座1、定位块螺栓2、定位块螺母3、定位块4、支柱5、工艺环6、支撑立柱7、立柱螺栓8、立柱螺母9、转盘10、反钩爪11、钩爪螺母12、旋转轴13、限位凸台14。所述底座1为长方形；转盘10的中心与旋转中心一致；所述支柱5是三个方形柱，方形柱上有孔，用于装配定位块螺栓2，每个支柱5的顶端两侧通过定位块螺栓2安装两个定位块4；所述工艺环6为圆环，圆环内径与待焊接零件的组合外圆匹配，圆环外径根据工艺要求制定；支撑立柱7有四个，呈倒T字形，倒T字形底边沿着转盘10的径向布置，支撑立柱7上端连接悬臂，悬臂与支撑立柱7的上部通过销轴连接，使得悬臂可在零件的径向截面绕悬臂与支柱的销轴旋转副进行旋转，零件焊接完成后可将悬臂翻转起来，便于取下零件。悬臂端部安装反钩爪11，反钩爪11为7字形，上端带有螺纹及钩爪螺母12，用于拧紧固定工艺环6；支撑立柱7的底边远端安装有限位凸台14，限位凸台14带有压板结构，与反钩爪11同一角向均布四处。转盘带有24等分度，支柱5按24等分均布设置了三处；所述工艺环6、转盘10、限位凸台14拟合圆、反钩爪11拟合圆同轴。

异形波瓣15下端呈弧形，然后从下至上渐变为对称的几字形。

一种涡扇发动机波瓣混合器组合焊接方法，使用上述的装置，包括以下步骤：

1、先将待焊接零件的安装边15a放置于焊接装置上，使安装边15a的内圆装入焊接装置的限位凸台14上；

2、通过限位凸台14上的压板压紧安装边15a；

3、将工艺环6装配到反钩爪11上，并通过反钩爪11上的钩爪螺母12拧紧；

4、将三件混合器异形波瓣15装入两个定位块4上，异形波瓣15上端的外弧面15b贴在旋转笼顶部的工艺环6内侧，异形波瓣15下端面紧靠安装边15a的焊接边，校正单件波瓣与波瓣的对接间隙及波瓣与安装边15a的对接间隙不大于0.5，错位不大于0.3

5、采用氩弧焊对波瓣进行定位点焊，保证单件混合器波瓣靠工艺环侧两边各一点，单件混合器波瓣靠安装边侧两点，波瓣与波瓣间定位点距30-40；

6、取下定位块4（将定位块4的固定螺母松开，取下定位块4即可），将转盘10旋转一个分度；

7、将前两组定位块4插入已经定位好的波瓣中，再将第四件异形波瓣15插入第三组定位块4中；

8、采用氩弧焊定位第四件异形波瓣15；

9、重复步骤6至8将24片第四件异形波瓣15定位完成。

10、松开安装边上的压板及支撑悬臂上的反钩爪11，将零件和工艺环6从夹具上一起拆下；

11、先自由状态下焊接环形焊缝15c；

12、其次采用对称的方式对24条纵向焊缝15d进行氩弧焊接。

13、打磨工艺环上的定位焊点，取下工艺环；

14、对工艺环遮挡部位的局部焊缝进行氩弧焊接至零件焊接完成。

Claims (10)

1.一种涡扇发动机异形波瓣混合器组合焊接装置，包括底座（1），其特征在于：底座（1）上安装旋转笼，旋转笼侧面设置定位结构。

2.根据权利要求1所述涡扇发动机异形波瓣混合器组合焊接装置，其特征在于：底座（1）上安装转盘（10），转盘（10）上安装三个以上支撑立柱（7），支撑立柱（7）的上端有悬臂，悬臂端部安装反钩爪（11），工艺环（6）通过反钩爪（11）吊装并限位。

3.根据权利要求2所述涡扇发动机异形波瓣混合器组合焊接装置，其特征在于：支撑立柱（7）呈倒T字形，倒T字底边沿转盘（10）的径向布置并在倒T字底边远端安装限位凸台（14），反钩爪（11）为7字形，上端带有螺纹及钩爪螺母（12）。

4.根据权利要求3所述涡扇发动机异形波瓣混合器组合焊接装置，其特征在于：定位结构由立柱（5）和两个定位块（4）组成，两个定位块（4）安装在立柱（5）上端的两侧。

5.根据权利要求4所述涡扇发动机异形波瓣混合器组合焊接装置，其特征在于：设有3个定位结构，分布在以转盘（10）旋转中心为圆心的圆周上，工艺环（6）、转盘（10）、限位凸台（14）拟合圆和反钩爪（11）拟合圆同轴。

6.根据权利要求5所述涡扇发动机异形波瓣混合器组合焊接装置，其特征在于：所述转盘（10）带有24等分度，3个定位结构相互间隔一个等分度; 悬臂与支柱的上端是通过销轴连接而成。

7.一种涡扇发动机异形波瓣混合器组合焊接方法，用于将多个异形波瓣（15）焊接在环形的安装边（15a）上，包括权利要求1所述的焊接装置，其特征在于：首先将波瓣混合器的安装边（15b）固定在旋转笼底部的转盘（10）上，然后把待焊接的异形波瓣（15）上端的外弧面贴在旋转笼顶部的工艺环（6）内侧，异形波瓣（15）下端面和安装边（15a）的焊接边配合，异形波瓣（15b）中部通过定位结构限位，最后对异形波瓣（15）进行点焊。

8.根据权利要求7所述涡扇发动机异形波瓣混合器组合焊接方法，其特征在于：定位结构设有三个，将三个异形波瓣（15）定位后进行点焊，然后解除定位结构将转盘（10）转动一个分度，用两个定位结构对已经焊接的两个异形波瓣（15）定位，用第三个定位结构对第四个异形波瓣（15）进行定位并点焊，之后每点焊完成一个异形波瓣（15）就旋转一个分度，直至一圈异形波瓣（15）全部点焊完成，最后将零件取下完成后续焊接。

9.根据权利要求8所述涡扇发动机异形波瓣混合器组合焊接方法，其特征在于：零件取下后，先在自由状态下焊接异形波瓣（15）与安装边（15a）之间的环形焊缝（15c），再对异形波瓣（15）之间的纵向焊缝（15d）进行焊接。

10.根据权利要求9所述涡扇发动机异形波瓣混合器组合焊接方法，其特征在于：共有24个异形波瓣（15）。

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