CN113894400B - 一种航空发动机静子组件电子束焊接装置及其装夹方法 - Google Patents

一种航空发动机静子组件电子束焊接装置及其装夹方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种航空发动机静子组件电子束焊接装置及其装夹方法，属于航空发动机零部件焊接技术领域。一种航空发动机静子组件电子束焊接装置，包括：支撑组件、压紧组件和叶片定位组件；支撑组件和压紧组件放置有静子组件，静子组件包括：静子内环、静子机匣以及多个静子叶片；叶片定位组件与静子叶片配合。本发明的支撑组件连接在工作台上，并对静子组件、叶片定位组件以及压紧组件进行连接和支撑。静子内环和静子机匣的位置相对固定，并且静子叶片的两端分别穿过静子内环和静子机匣，叶片定位组件则用于对静子叶片的叶身进行定位，从而避免在焊接过程中叶片的相对位置发生偏差，避免对静子组件的最终性能产生不良影响。

Description

一种航空发动机静子组件电子束焊接装置及其装夹方法
技术领域
本发明涉及航空发动机零部件焊接技术领域，具体涉及一种航空发动机静子组件电子束焊接装置及其装夹方法。
背景技术
静子组件由静子机匣和静子内环加中间的近一百多个静子叶片组合而成，静子叶片从静子机匣外侧穿过，榫头部分需要焊接在机匣外侧，叶尖部分穿过内环，从而将几个部件结合在一起。目前国内在设计该类焊接工装时只考虑静子机匣和静子内环的定位没有考虑静子叶片的定位，从而导致在焊接过程中叶片的相对位置发生偏差，从而对静子组件的最终性能产生影响。
发明内容
本发明的目的在于提供一种航空发动机静子组件电子束焊接装置，以解决现有技术电子束焊接时不能对静子叶片进行精准定位的问题。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：
一种航空发动机静子组件电子束焊接装置，包括：支撑组件、与支撑组件同轴连接的压紧组件以及设置在支撑组件和压紧组件之间的叶片定位组件；
支撑组件和压紧组件放置有静子组件，静子组件包括：分别呈环形的静子内环和静子机匣，以及多个环形设置的静子叶片，静子叶片的两端分别穿过静子内环和静子机匣；
叶片定位组件与静子叶片配合。
本发明的支撑组件连接在工作台上，并对静子组件、叶片定位组件以及压紧组件进行连接和支撑。静子内环和静子机匣的位置相对固定，并且静子叶片的两端分别穿过静子内环和静子机匣，叶片定位组件则用于对静子叶片的叶身进行定位，从而避免在焊接过程中叶片的相对位置发生偏差，避免对静子组件的最终性能产生不良影响。
进一步地，上述叶片定位组件包括：位于静子叶片下方的下型块以及位于静子叶片上方的上型块，下型和上型块分别呈圆环状，下型块的顶部开设有多个下限位槽，上型块的底部开设有多个与下限位槽相配合的上限位槽，静子叶片分别与下限位槽以及上限位槽接触配合。
本发明的下型块和上型块分别位于静子叶片的下方和上方，并且上面开设有用于与静子叶片接触的下限位槽和上限位槽，对静子叶片进行竖直方向上的定位，并且避免其在焊接过程中发生小角度的转动，保证静子组件的焊接精度。
进一步地，上述下限位槽和上限位槽的侧壁呈与静子叶片的型面相适配的弧型，下限位槽和上限位槽侧壁分别喷覆有0.05～0.30mm厚度的尼龙涂层。
本发明下限位槽的侧壁型面和上限位槽的侧壁型面分别与静子叶片的侧壁型面相适配，方便对静子叶片的型面进行紧密贴合，保证静子组件的周向精度；并通过喷覆尼龙涂层，用于对静子叶片的型面进行保护。
进一步地，上述下型块的底部设有与支撑组件连接的下凸台，上型块的顶部设有与压紧组件连接的上凸台。
本发明的下凸台用于增加下型块与支撑组件的接触表面积，上凸台用于增加上型块与压紧组件的接触表面积，从而使得呈环形的下型块和上型块的受力更加均匀，避免受力不均对静子叶片的位置精度造成影响。
进一步地，上述叶片定位组件还包括：设置在支撑组件上方的球头销，球头销位于下型块的外侧并与静子叶片相接触。
本发明通过设置球头销既能对静子叶片的轴向位置进行限位，还能配合下限位槽和上限位槽对静子叶片的周向位置进行限定，避免其轻易发生转动。
进一步地，上述支撑组件包括：底座以及位于底座上方的支撑环，支撑环位于静子内环的下方。
本发明的底座用于与工作台进行连接，对各个组件进行支撑定位。支撑环则用于支撑静子内环，使其保持与静子叶片以及静子机匣的合理装配高度。
进一步地，上述底座上分别连接有与静子内环接触的第一压板以及与静子机匣接触的第二压板。
本发明的底座通过第一压板和第二压板用于对静子内环以及静子机匣进行压紧限位，避免在焊接时二者的位置发生松动。
进一步地，上述压紧组件包括：位于叶片定位组件上方的盖板以及位于盖板压环。
本发明的盖板用于对叶片定位组件的顶部进行压紧限位，压环则用于对盖板进行压紧限位。
进一步地，上述支撑组件与压紧组件通过心轴连接，心轴上设有：与支撑组件接触的下圆台、分别与压紧组件接触的中圆台和上圆台，心轴上还设有与压紧组件相配合的转动垫圈，转动垫圈的上方设有锁紧螺母，心轴顶部设有与锁紧螺母相配合的螺牙。
本发明的心轴上设有多个圆台，用于对支撑组件以及压紧组件进行辅助定位；转动垫圈和锁紧螺母相配合用于对压紧组件进行锁紧，避免其发生松动。
一种航空发动机静子组件电子束焊接装置的装夹方法，采用上述的航空发动机静子组件电子束焊接装置，包括以下步骤：
S1：将静子内环和静子机匣安装在支撑组件上；
S2：将下型块安装在支撑组件上；
S3：将多个静子叶片从静子机匣的外侧穿入，并贯穿下型块上的下限位槽，并使静子叶片穿过静子内环；
S4：使静子叶片的叶身与下型块上的下限位槽贴合，接触球头销；
S5：使上型块的上限位槽与静子叶片接触；
S6：连接压紧组件，并对上型块进行压紧；
S7：对静子机匣和静子叶片进行电子束焊接。
本发明通过上述方法步骤将多个静子叶片有序安装，并且通过焊接装置对每一个静子叶片做到精准定位，使其在焊接过程中保持位置的稳定性，从而保证焊接后的静子组件的位置精度。
本发明具有以下有益效果：
(1)本发明的支撑组件连接在工作台上，并对静子组件、叶片定位组件以及压紧组件进行连接和支撑。静子内环和静子机匣的位置相对固定，并且静子叶片的两端分别穿过静子内环和静子机匣，叶片定位组件则用于对静子叶片的叶身进行定位，从而避免在焊接过程中叶片的相对位置发生偏差，避免对静子组件的最终性能产生不良影响。
(2)本发明的下型块和上型块分别位于静子叶片的下方和上方，并且上面开设有用于与静子叶片接触的下限位槽和上限位槽，对静子叶片进行竖直方向上的定位，并且避免其在焊接过程中发生小角度的转动，保证静子组件的焊接精度。
(3)本发明通过设置球头销既能对静子叶片的轴向位置进行限位，还能配合下限位槽和上限位槽对静子叶片的周向位置进行限定，避免其轻易发生转动。
(4)本发明通过上述方法步骤将多个静子叶片有序安装，并且通过焊接装置对每一个静子叶片做到精准定位，使其在焊接过程中保持位置的稳定性，从而保证焊接后的静子组件的位置精度。
附图说明
图1为本发明航空发动机静子组件电子束焊接装置的结构示意图；
图2为本发明航空发动机静子组件电子束焊接装置的俯视示意图；
图3为本发明航空发动机静子组件电子束焊接装置的侧面剖视示意图；
图4为本发明下型块的结构示意图；
图5为本发明上型块的结构示意图；
图6为本发明静子叶片的定位示意图；
图7为本发明静子叶片的定位剖视图；
图8为本发明心轴的结构示意图。
图中：10-支撑组件；11-底座；12-支撑环；13-第一压板；14-第二压板；20-压紧组件；21-盖板；22-压环；30-叶片定位组件；31-下型块；32-上型块；33-下限位槽；34-上限位槽；35-下凸台；36-上凸台；37-球头销；40-静子组件；41-静子内环；42-静子机匣；43-静子叶片；50-心轴；51-下圆台；52-中圆台；53-上圆台；54-转动垫圈；55-锁紧螺母。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例
参考图1，一种航空发动机静子组件电子束焊接装置，包括：支撑组件10、与支撑组件10同轴连接的压紧组件20以及设置在支撑组件10和压紧组件20之间的叶片定位组件30。
参照图1和图3，支撑组件10和压紧组件20之间还放置有静子组件40，静子组件40包括：分别呈环形的静子内环41和静子机匣42，以及多个环形设置的静子叶片43，静子内环41和静子机匣42上开设有多个与静子叶片43相对应的孔洞，静子叶片43的两端分别穿过所对应的孔洞。
参照图1、图2和图3，支撑组件10包括：设置在工作台上的底座11以及连接在底座11上方的支撑环12，底座11还用于对叶片定位组件30以及静子机匣42进行支撑定位。支撑环12则用于对静子内环41进行支撑，使得静子内环41与静子叶片43以及静子机匣42保持合理的装配高度。
底座11上连接有与静子内环41相接触的第一压板13，第一压板13用于对静子内环41进行压紧限位，因静子内环41为薄壁件，压紧力不能过大，因此第一压板13的上方通过蝶形螺母方便用手进行拧紧。底座11上还连接有与静子机匣42相接触的第二压板14，第二压板14用于对静子机匣42进行压紧限位，因静子机匣42为焊接工件，因此可以采用六角螺母使用专用扳手进行拧紧，从而避免静子机匣42在焊接中发生松动。
压紧组件20包括：位于叶片定位组件30上方的盖板21以及位于盖板21和静子机匣42上方的压环22，盖板21用于对叶片定位组件30进行压紧限位，压环22则用于对盖板21进行压紧限位。
参照图3、图4、图5、图6和图7，叶片定位组件30与静子叶片43相配合，包括：位于静子叶片43下方的下型块31以及位于静子叶片43上方的上型块32，下型块31连接在底座11的顶面，上型块32的顶面与盖板21接触。下型块31与上型块32分别呈圆环状，下型块31的顶部开设有多个下限位槽33，上型块32的底部开设有多个与下限位槽33相配合的上限位槽34，静子叶片43分别与下限位槽33和上限位槽34接触配合，对静子叶片43进行竖直方向上的定位，并且避免其在焊接过程中发生小角度的转动，从而保证静子组件40的焊接精度。
下限位槽33和上限位槽34的侧壁分别呈与静子叶片43的型面相适配的弧型，方便对静子叶片43的型面进行紧密贴合，保证静子组件40的周向精度。下限位槽33和上限位槽34侧壁还分别喷覆有0.05～0.30mm厚度的尼龙涂层，用于对静子叶片43的型面进行保护。
在下型块31的底部设有与底座11连接的下凸台35，上型块32的顶部设有与盖板21连接的上凸台36，下凸台35用于增加下型块31与底座11的接触表面积，上凸台36用于增加上型块32与盖板21的接触表面积，从而使得呈环形的下型块31和上型块32的受力更加均匀，避免受力不均对静子叶片43的位置精度造成影响。
在底座11上还连接有球头销37，球头销37位于下型块31的外侧并与静子叶片43相接触，通过设置球头销37既能对静子叶片43的轴向位置进行限位，还能配合下限位槽33和上限位槽34对静子叶片43的周向位置进行限定，避免其轻易发生转动。
参照图1、图3和图8，在底座11和盖板21之间还连接有心轴50，心轴50的底部设有与底座11向接触的下圆台51，心轴50的底端伸入到底座11上的中孔中，下圆台51的底面与底座11的顶面接触进行限位，下圆台51上还开设有与底座11向连接的螺孔，从而与底座11通过螺纹连接。心轴50上还开设有与盖板21相配合的中圆台52和上圆台53，中圆台52的顶面与盖板21的底面接触，盖板21上开设有中孔，并通过中孔套设在上圆台53的外壁上，从而协助压环22对盖板21进行限位。心轴50上还连接有设置在压环22顶面的转动垫圈54，转动垫圈54上设有锁紧螺母55，心轴50上开设有与锁紧螺母55相配合的螺牙，通过旋拧锁紧螺母55对转动垫圈54和压环22进行压紧，避免其发生松动。
一种航空发动机静子组件电子束焊接装置的装夹方法，采用上述的航空发动机静子组件电子束焊接装置，包括以下步骤：
S1：将静子内环41和静子机匣42安装在支撑组件10上；
S2：将下型块31安装在支撑组件10上；
S3：将多个静子叶片43从静子机匣42的外侧穿入，并贯穿下型块31上的下限位槽33，并使静子叶片43穿过静子内环41；
S4：使静子叶片43的叶身与下型块31上的下限位槽33贴合，接触球头销37；
S5：使上型块32的上限位槽34与静子叶片43接触；
S6：连接压紧组件20，并对上型块32进行压紧；
S7：对静子机匣42和静子叶片43进行电子束焊接。
本发明通过特定的方法步骤将多个静子叶片43有序安装，并且通过焊接装置对每一个静子叶片43做到精准定位，使其在焊接过程中保持位置的稳定性，从而保证焊接后的静子组件40的位置精度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种航空发动机静子组件电子束焊接装置，其特征在于，包括：支撑组件(10)、与所述支撑组件(10)同轴连接的压紧组件(20)以及设置在所述支撑组件(10)和所述压紧组件(20)之间的叶片定位组件(30)；
所述叶片定位组件(30)包括：位于静子叶片(43)下方的下型块(31)以及位于所述静子叶片(43)上方的上型块(32)，所述下型块(31)和所述上型块(32)分别呈圆环状，所述下型块(31)的顶部开设有多个下限位槽(33)，所述上型块(32)的底部开设有多个与所述下限位槽(33)相配合的上限位槽(34)，所述静子叶片(43)分别与所述下限位槽(33)以及所述上限位槽(34)接触配合；
叶片定位组件(30)还包括：设置在所述支撑组件(10)上方的球头销(37)，所述球头销(37)位于所述下型块(31)的外侧并与所述静子叶片(43)相接触；
所述支撑组件(10)和所述压紧组件(20)放置有静子组件(40)，所述静子组件(40)包括：分别呈环形的静子内环(41)和静子机匣(42)，以及多个环形设置的静子叶片(43)，所述静子叶片(43)的两端分别穿过所述静子内环(41)和所述静子机匣(42)；
所述叶片定位组件(30)与所述静子叶片(43)配合；
所述支撑组件(10)与所述压紧组件(20)通过心轴(50)连接，所述心轴(50)上设有：与所述支撑组件(10)接触的下圆台(51)、分别与所述压紧组件(20)接触的中圆台(52)和上圆台(53)，所述心轴(50)上还设有与所述压紧组件(20)相配合的转动垫圈(54)，所述转动垫圈(54)的上方设有锁紧螺母(55)，所述心轴(50)顶部设有与所述锁紧螺母(55)相配合的螺牙。
2.根据权利要求1所述的航空发动机静子组件电子束焊接装置，其特征在于，所述下限位槽(33)和所述上限位槽(34)的侧壁呈与所述静子叶片(43)的型面相适配的弧型，所述下限位槽(33)和所述上限位槽(34)侧壁分别喷覆有0.05～0.30mm厚度的尼龙涂层。
3.根据权利要求1所述的航空发动机静子组件电子束焊接装置，其特征在于，所述下型块(31)的底部设有与所述支撑组件(10)连接的下凸台(35)，所述上型块(32)的顶部设有与所述压紧组件(20)连接的上凸台(36)。
4.根据权利要求1所述的航空发动机静子组件电子束焊接装置，其特征在于，所述支撑组件(10)包括：底座(11)以及位于所述底座(11)上方的支撑环(12)，所述支撑环(12)位于所述静子内环(41)的下方。
5.根据权利要求4所述的航空发动机静子组件电子束焊接装置，其特征在于，所述底座(11)上分别连接有与所述静子内环(41)接触的第一压板(13)以及与所述静子机匣(42)接触的第二压板(14)。
6.根据权利要求1所述的航空发动机静子组件电子束焊接装置，其特征在于，所述压紧组件(20)包括：位于所述叶片定位组件(30)上方的盖板(21)以及位于所述盖板(21)上方的压环(22)。
7.一种航空发动机静子组件电子束焊接装置的装夹方法，其特征在于，采用权利要求1至6中任一项所述的航空发动机静子组件电子束焊接装置，包括以下步骤：
S1：将所述静子内环(41)和所述静子机匣(42)安装在所述支撑组件(10)上；
S2：将所述下型块(31)安装在所述支撑组件(10)上；
S3：将多个所述静子叶片(43)从所述静子机匣(42)的外侧穿入，并贯穿所述下型块(31)上的下限位槽(33)，并使所述静子叶片(43)穿过所述静子内环(41)；
S4：使所述静子叶片(43)的叶身与所述下型块(31)上的下限位槽(33)贴合，接触所述球头销(37)；
S5：使所述上型块(32)的上限位槽(34)与所述静子叶片(43)接触；
S6：连接所述压紧组件(20)，并对所述上型块(32)进行压紧；
S7：对所述静子机匣(42)和所述静子叶片(43)进行电子束焊接。
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