CN115383274B - 一种燃气轮机组合件装配焊接工装及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及燃气轮机加工技术领域，尤其涉及一种燃气轮机组合件装配焊接工装及方法，其工装包括环形底盘基体、定心轴装置、涨心装置和压板组件，本发明一种燃气轮机组合件装配焊接工装有效的减轻了装配操作的工作量,控制了零件变形，均匀了圆周装配间隙；解决了以前常出现的钣金件变形造成无法装配，装配后局部错边量大不满足焊接要求等的问题，大幅提高了生产准备及加工效率。本发明一种燃气轮机组合件装配焊接方法实现了装配夹具、电子束焊接夹具、校型夹具的合并应用。可应用于多种型号的机加件与钣金件的装配焊接。

Description

一种燃气轮机组合件装配焊接工装及方法

技术领域

本发明涉及燃气轮机加工技术领域，具体为一种燃气轮机组合件装配焊接工装及方法。

背景技术

某燃气轮机前部罩壳零外形尺寸大于1米， 其结构为锥型环形件，是由一段锥型钣金件、两段机加件经电子束焊接而成，由于钣金件易出现变形翘曲等问题，钣金件与机加件焊接配合止口质量不易保证，经常出现钣金件与机加件无法顺利装配或装配后错边大的问题，进而造成装配过程不断返工，影响装配及焊接效率，且装配质量较差会造成电子束焊接后零件变形大，给后工序的进行件造成困扰，钣焊件的组合装配焊接一直是机械加工中的难点。

发明内容

针对现有技术中存在的组装件焊接质量不佳问题，本发明提供一种燃气轮机组合件装配焊接工装，解决组合件装配时出现的装配困难、错边大、钣金件翘曲变形等问题，解决组合件电子束焊接后零件变形大的问题，实现了装配夹具、电子束焊接夹具、校型夹具的合并应用。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种燃气轮机组合件装配焊接工装，包括环形底盘基体、定心轴装置、涨心装置和压板组件，所述环形底盘基体上设有止口，用于安装机加零件A；

所述定心轴装置包括心轴、螺母和锥环，所述心轴固定于环形底盘基体上，所述心轴与环形底盘基体同轴设置；所述螺母螺纹连接于心轴上；所述锥环连接于螺母下方，所述锥环套设于心轴上；

所述心轴上还套设有压盖和压盖螺母，所述压盖用于压紧机加零件C，所述压盖螺母位于压盖上方，所述压盖螺母螺纹连接于心轴上；

所述涨心装置用于安装钣金零件B，所述涨心装置包括拉簧、防护板、多个锁紧螺钉、多个涨块和多个导板，所述涨块以心轴为中心均匀环设于环形底盘基体上，所述涨块与导板一一对应，所述导板与环形底盘基体连接，所述导板的长度方向平行于环形底盘基体的径向，所述涨块与锥环的锥型面接触；所述涨块通过锥环的上下运动滑动设置于导板上，多个涨块连接于拉簧上，所述拉簧与心轴同心设置；所述防护板与环形底盘基体连接，所述锁紧螺钉用于限制涨块的位置，所述锁紧螺钉与涨块一一对应，所述锁紧螺钉贯穿涨块与环形底盘基体连接；

所述压板组件包括压紧板和压紧螺栓，所述压紧螺栓贯穿压紧板的一端与环形底盘基体的边缘连接，另一端悬空，用于压紧机加零件A。

优选的，所述心轴呈台阶状。

优选的，所述锥环上设有配合槽，所述螺母上设有配合凸台，所述配合凸台嵌合于配合槽中。

优选的，所述锥环的内孔与心轴配合，配合间隙小于或者等于0.03mm。

优选的，所述涨块靠近锥环的一侧设有锥环配合台，所述锥环配合台的锥度与锥环的锥型面的锥度相同。

优选的，所述涨块上开有腰型让位槽，所述腰型让位槽的长度方向与涨块的滑动方向一致，所述螺钉滑动于让位槽中，所述螺钉贯穿让位槽与环形底盘基体螺纹连接。

优选的，所述螺钉与涨块之间设有垫片。

一种燃气轮机组合件装配方法，采用燃气轮机组合件装配焊接工装，包括以下步骤：

S1，安装机加零件A于环形底盘基体的止口中，并利用压板组件压紧机加零件A；

S2，调整螺母和涨块处于松开状态，安装钣金零件B；

S3，调整螺母和涨块处于张开状态，撑开钣金零件B；

S4，使用压盖和压盖螺母装配机加零件C，完成零件的组装；

S5，装配检查，机加零件A与钣金零件B的配合间隙、机加零件C与钣金零件B的配合间隙均小于或者等于0.05mm，钣金零件B的基体径向凸出机加零件A或机加零件C的长度均小于0.3mm。

一种燃气轮机组合件装配焊接方法，采用燃气轮机组合件装配方法，包括以下步骤：

S1，预装机加零件A、钣金零件B和机加零件C，并分别清理抛光机加零件A、钣金零件B和机加零件C的焊接头内外表面10mm范围；

S2，将钣金零件B在250℃~300℃下热处理0.5h~1h，获得热处理钣金零件B；

S3，组装机加零件A、热处理钣金零件B和机加零件C，形成装配组合体；

S4，在装配组合体的配合间隙处进行多点定位焊接，形成定位焊接体；

S5，采用电子束焊接对定位焊接体进行完全焊接。

优选的，在S3中，机加零件A与钣金零件B的焊缝起点与机加零件C与钣金零件B的焊缝起点错开设置，错开角度为180°。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明一种燃气轮机组合件装配焊接工装有效的减轻了装配操作的工作量,控制了零件变形，均匀了圆周装配间隙；解决了以前常出现的钣金件变形造成无法装配，装配后局部错边量大不满足焊接要求等的问题，大幅提高了生产准备及加工效率。

本发明一种燃气轮机组合件装配焊接方法实现了装配夹具、电子束焊接夹具、校型夹具的合并应用。可应用于多种型号的机加件与钣金件的装配焊接。

附图说明

图1是某型发动机组合件结构示意图；

图2是工装与零件装配后的剖视图；

图3是工装与零件装配后的俯视图；

图4是图3中D-D剖视图；

图5是涨块示意图；

图6是导板示意图；

图7是防护板示意图；

图8是心轴示意图；

图9是螺母示意图；

图10是锥环示意图；

图11是压盖示意图。

图中，1、环形底盘基体；2、涨块；3、导板；4、防护板；5、心轴；6、螺母；7、锥环；8、起吊衬套；9、压盖；10、安装螺钉；11、安装销轴；12、紧固螺钉；13、紧固衬套；14、锁紧螺钉；15、垫片；16、拉簧；17、压板组件；18、连接螺钉；19、吊环螺钉；20、起吊螺钉；21、心轴螺钉；22、压盖螺母。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

本发明公开了一种燃气轮机组合件装配焊接工装，参照图1、2，包括环形底盘基体1、定心轴装置、涨心装置和压板组件17，环形底盘基体1上设有止口，用于安装机加零件A。

参照图2，压板组件17包括压紧板和压紧螺栓，压紧螺栓贯穿压紧板的一端与环形底盘基体1的边缘连接，另一端悬空，用于压紧机加零件A。

定心轴装置安装于环形底盘基体1上，保证机加零件A、钣金零件B、机加零件C的定位、同心及轴向定位，并实现轴向和径向支撑。参照图2、8、9、10，定心轴装置包括呈台阶状的心轴5、螺母6和锥环7，心轴5通过心轴螺钉21固定于环形底盘基体1上，心轴5与环形底盘基体1同轴设置；螺母6螺纹连接于心轴5上，拧动螺母6可顺心轴5螺纹上下移动。

锥环7套设于心轴5上，锥环7的内孔与心轴5配合，本实施例中锥环7内孔与心轴5的配合间隙小于或者等于0.03mm。锥环7连接于螺母6下方，锥环7上设有配合槽，螺母6上设有配合凸台，配合凸台嵌合于配合槽中。

参照图2、11，心轴5上还套设有压盖和压盖螺母22，压盖用于压紧机加零件C，压盖螺母22位于压盖上方，压盖螺母22螺纹连接于心轴5上。本实施例中压盖上设有外圈止口，外圈止口与机加零件C的内止口定位配合，用于支撑压紧机加零件C。

压盖上设置有压盖衬套，压盖衬套内孔与心轴5配合，配合间隙小于或者等于0.03mm，实现了压盖与心轴5的同轴连接。

涨心装置用于安装钣金零件B，参照图2、5、6、7，涨心装置包括整环结构的拉簧16、防护板4、多个锁紧螺钉、多个涨块2和多个导板3，本实施例中涨块2设有八个，涨块2以心轴5为中心均匀环设于环形底盘基体1上，涨块2与导板3一一对应，导板3通过安装螺钉10和安装销轴11与环形底盘基体1连接，导板3的长度方向平行于环形底盘基体1的径向，涨块2通过锥环7的上下运动滑动设置于导板3上，本实施例中涨块2与导板3的配合间隙小于或者等于0.04mm。

涨块2与锥环7的锥型面接触，涨块2靠近锥环7的一侧设有锥环配合台，锥环配合台的锥度与锥环7的锥型面的锥度相同，本实施例中锥环7的锥型面的锥度为15°，拧动螺母6时，带动锥环7向下运动，锥环7的锥型面推动涨块2径向上的导板3上运动，用以将钣金零件B撑起。

当锥环7沿心轴5向下运动时，锥环7的锥面挤压涨块2的面，进而使八个涨块2沿着导板3径向滑动，用于均匀将钣金零件B校型撑起，保证了钣金零件B的圆度与同心。

拉簧16与心轴5同心设置，多个涨块2连接于拉簧16上，本实施例中拉簧16上开有卡槽，拉簧16嵌合于卡槽内，拉簧16用于当涨块2不顶紧支撑时进行回拉。

防护板4通过连接螺钉18与环形底盘基体1连接，用以焊接时阻挡电子束流，限制和保护拉簧16。

参照图3、4，锁紧螺钉14用于限制涨块2的位置，锁紧螺钉14与涨块2一一对应，参照图5，涨块2上开有腰型让位槽，腰型让位槽的长度方向与涨块2的滑动方向一致，锁紧螺钉14滑动于让位槽中，锁紧螺钉14贯穿让位槽与环形底盘基体1螺纹连接。环形底盘基体1上开设有紧固孔，紧固孔内通过紧固螺钉12设置有紧固衬套13，锁紧螺钉14伸出让位槽的一端位于紧固衬套13内。

锁紧螺钉14与涨块2之间还设有垫片15，用于加强连接。当涨块2与钣金零件B内型面处于撑紧状态时，拧紧锁紧螺钉14，使其通过垫片15压紧涨块2，使涨块2不在移动，处于锁紧状态。

压盖9上设置有起吊衬套8、吊环螺钉19和起吊螺钉20，组成了起吊环，用于夹具的吊装。

一种燃气轮机组合件装配方法，采用燃气轮机组合件装配焊接工装，包括以下步骤：

S1，安装机加零件A于环形底盘基体1的止口中，并利用压板组件17压紧机加零件A；

S2，调整螺母6和涨块2处于松开状态，安装钣金零件B；

S3，调整螺母6和涨块2处于张开状态，撑开钣金零件B，即调节螺母6，螺母6带动锥环7向下运动，锥环7推动八个涨块2逐渐将钣金零件B撑圆

S4，使用压盖9和压盖螺母22装配机加零件C，完成零件的组装；

S5，利用塞尺进型装配检查，并根据实际情况按以上步骤进行重复调整，直至符合装配要求，即机加零件A与钣金零件B的配合间隙、机加零件C与钣金零件B的配合间隙均小于或者等于0.05mm，钣金零件B的基体径向凸出机加零件A或机加零件C的长度均小于0.3mm。

一种燃气轮机组合件装配焊接方法，采用燃气轮机组合件装配方法，包括以下步骤：

S1，预装机加零件A、钣金零件B和机加零件C，并分别清理抛光机加零件A、钣金零件B和机加零件C的焊接头内外表面10mm范围；

将机加零件A、钣金零件B和机加零件C在自由状态下预装，参照图1，以观察判断零件的初始状态。

清洗时，保证待焊接头内外表面10mm范围内清理抛光。

S2，将钣金零件B在250℃~300℃下热处理0.5h~1h，获得热处理钣金零件B。钣金零件B的材料GH3039，依据其膨胀系数，将钣金零件B放入加热炉，按300℃加热0.5h~1h，此目的是将钣金零件B加热膨胀便于与机加零件A、机加零件C顺利装配。

S3，组装机加零件A、热处理钣金零件B和机加零件C，形成装配组合体；装配时，保证零件间端面对接间隙不大于0.05mm，钣金零件B与机加零件C的高度差小于或者等于0.3mm。

S4，在装配组合体的配合间隙处进行多点定位焊接，形成定位焊接体；具体操作为：沿两条电子束焊缝圆周，每隔50～100mm氩弧焊定位点焊，焊点直径Ф2～3mm。定位焊既要考虑定位牢固，又要调整控制钣金件与机加件的配合间隙在整周均匀。

S5，采用电子束焊接对定位焊接体进行完全焊接。按照组件尺寸、工艺要求进行测点，并将修正值输入程序内，采用0.2-0.5mA小束流验证焊接程序，其中，机加零件A与钣金零件B的焊缝起点与机加零件C与钣金零件B的焊缝起点错开设置，错开角度为180°。

以上所述的仅仅是本发明的较佳实施例，并不用以对本发明的技术方案进行任何限制，本领域技术人员应当理解的是，在不脱离本发明精神和原则的前提下，该技术方案还可以进行若干简单的修改和替换，这些修改和替换也均属于权利要求书所涵盖的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种燃气轮机组合件装配焊接工装，其特征在于，包括环形底盘基体(1)、定心轴装置、涨心装置和压板组件(17)，所述环形底盘基体(1)上设有止口，用于安装机加零件A；

所述定心轴装置包括心轴(5)、螺母(6)和锥环(7)，所述心轴(5)固定于环形底盘基体(1)上，所述心轴(5)与环形底盘基体(1)同轴设置；所述螺母(6)螺纹连接于心轴(5)上；所述锥环(7)连接于螺母(6)下方，所述锥环(7)套设于心轴(5)上；

所述心轴(5)上还套设有压盖和压盖螺母(22)，所述压盖用于压紧机加零件C，所述压盖螺母(22)位于压盖上方，所述压盖螺母(22)螺纹连接于心轴(5)上；

所述涨心装置用于安装钣金零件B，所述涨心装置包括拉簧(16)、防护板(4)、多个锁紧螺钉(14)、多个涨块(2)和多个导板(3)，所述涨块(2)以心轴(5)为中心均匀环设于环形底盘基体(1)上，所述涨块(2)与导板(3)一一对应，所述导板(3)与环形底盘基体(1)连接，所述导板(3)的长度方向平行于环形底盘基体(1)的径向，所述涨块(2)与锥环(7)的锥型面接触；所述涨块(2)通过锥环(7)的上下运动滑动设置于导板(3)上，多个涨块(2)连接于拉簧(16)上，所述拉簧(16)与心轴(5)同心设置；所述防护板(4)与环形底盘基体(1)连接，所述锁紧螺钉用于限制涨块(2)的位置，所述锁紧螺钉(14)与涨块(2)一一对应，所述锁紧螺钉贯穿涨块(2)与环形底盘基体(1)连接；

所述压板组件(17)包括压紧板和压紧螺栓，所述压紧螺栓贯穿压紧板的一端与环形底盘基体(1)的边缘连接，另一端悬空，用于压紧机加零件A。

2.根据权利要求1所述的燃气轮机组合件装配焊接工装，其特征在于，所述心轴(5)呈台阶状。

3.根据权利要求1所述的燃气轮机组合件装配焊接工装，其特征在于，所述锥环(7)上设有配合槽，所述螺母(6)上设有配合凸台，所述配合凸台嵌合于配合槽中。

4.根据权利要求1所述的燃气轮机组合件装配焊接工装，其特征在于，所述锥环(7)的内孔与心轴(5)配合，配合间隙小于或者等于0.03mm。

5.根据权利要求1所述的燃气轮机组合件装配焊接工装，其特征在于，所述涨块(2)靠近锥环(7)的一侧设有锥环配合台，所述锥环配合台的锥度与锥环(7)的锥型面的锥度相同。

6.根据权利要求1所述的燃气轮机组合件装配焊接工装，其特征在于，所述涨块(2)上开有腰型让位槽，所述腰型让位槽的长度方向与涨块(2)的滑动方向一致，所述锁紧螺钉(14)滑动于让位槽中，所述锁紧螺钉(14)贯穿让位槽与环形底盘基体(1)螺纹连接。

7.根据权利要求6所述的燃气轮机组合件装配焊接工装，其特征在于，所述螺钉与涨块(2)之间设有垫片(15)。

8.一种燃气轮机组合件装配方法，采用如权利要求1~7任一项所述的燃气轮机组合件装配焊接工装，其特征在于，包括以下步骤：

S1，安装机加零件A于环形底盘基体(1)的止口中，并利用压板组件(17)压紧机加零件A；

S2，调整螺母(6)和涨块(2)处于松开状态，安装钣金零件B；

S3，调整螺母(6)和涨块(2)处于张开状态，撑开钣金零件B；

S4，使用压盖和压盖螺母(22)装配机加零件C，完成零件的组装；

S5，装配检查，机加零件A与钣金零件B的配合间隙、机加零件C与钣金零件B的配合间隙均小于或者等于0.05mm，钣金零件B的基体径向凸出机加零件A或机加零件C的长度均小于0.3mm。

9.一种燃气轮机组合件装配焊接方法，采用如权利要求8所述的燃气轮机组合件装配方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，预装机加零件A、钣金零件B和机加零件C，并分别清理抛光机加零件A、钣金零件B和机加零件C的焊接头内外表面10mm范围；

S2，将钣金零件B在250℃~300℃下热处理0.5h~1h，获得热处理钣金零件B；

S3，组装机加零件A、热处理钣金零件B和机加零件C，形成装配组合体；

S4，在装配组合体的配合间隙处进行多点定位焊接，形成定位焊接体；

S5，采用电子束焊接对定位焊接体进行完全焊接。

10.根据权利要求9所述的燃气轮机组合件装配焊接方法，其特征在于：在S3中，机加零件A与钣金零件B的焊缝起点与机加零件C与钣金零件B的焊缝起点错开设置，错开角度为180°。