CN220112444U - 一种飞机发动机唇口整体成形装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于发动机唇口制造技术领域，具体是涉及到一种飞机发动机唇口整体成形装置，包括旋转工作台、设置于旋转工作台上的装夹机构以及成形机构，装夹机构包括可更换的压紧组件一和压紧组件二，压紧组件一用于压紧板坯边缘，压紧组件二包括模具、分别设置于模具内外两侧且可拆卸的压环二和压环三，压环二和压环三用于分别压紧唇尖固定于模具；成形机构包括若干可在三维坐标系中调节位置的工具头，通过本飞机发动机唇口整体成形装置，可以整体成形加工制造圆环状和多个不同半径的圆弧段组成的唇口，提高了唇口轮廓的精度、壁厚的均匀性、机械强度和装配精度，同时简化了加工工艺，提高了生产效率。

Description

一种飞机发动机唇口整体成形装置

技术领域

本实用新型属于发动机唇口制造技术领域，具体是涉及到一种飞机发动机唇口整体成形装置。

背景技术

飞机发动机唇口在飞行过程中，受到高速、高压气流的影响，发动机唇口长期处于超高强度的复杂载荷工作环境。因此对唇口零件的装配精度、壁厚均匀性和性能提出了较高的要求。由于飞机发动机唇口直径较大，在传统的唇口成形工艺是通过分瓣-焊接工艺实现。然而传统的制造工艺不仅会导致零件贴膜度和厚度分布较差，装配精度不高。而且通过分瓣焊接的方式容易在焊缝产生微观缺陷，不利于整体性能的提升。而较高的壁厚均匀性可以有效提高唇口服役寿命也能显著提高装配精度，减少唇口的焊接工艺或者实现唇口的整体成形有利于整体性能的提升并实现轻量化发展，这对飞机的安全性与经济性是十分重要的。

目前，大多数发动机唇口的成形方式，需要大型的专门模具进行大吨位冲压成形，当薄板零件进行大塑性变形时，对厚度偏差十分敏感，加上成形时变形不均匀。不免会产生唇口的壁厚不均匀、唇口的轮廓精度难以保证且难成形。壁厚不均匀原因在于发动机唇口冲压比较高，在成形大直径的同时，还需要保证唇口需要有一定的高度，若是使用常规的冲压成形则必然超过冲压成形极限而被迫多次冲压，最后则会导致加工成本急剧上升，而且壁厚不均匀性问题也没有完全解决，此类问题仍然会影响到发动机唇口的使用寿命、飞行质量和装配的精度。而且，当成形过程中材料达到塑性极限时，容易产生褶皱乃至材料破裂问题。

目前也有一些采用旋压成形的方法制造飞机唇口，需要将板坯的边缘压紧固定，环形模具位移板坯的下方，加工时，板坯和环形模具同步转动，通过位于板坯上方的工具头将板坯逐步贴合于模具，形成飞机发动机唇口，虽然对唇口壁厚均匀性，产生褶皱及材料破裂的问题有一定的改善。但是，在成形的过程中，需要从模具的两侧旋压板坯，材料会产生塑性形变，唇尖(加工时位于模具顶部)会因为位于模具两侧材料塑性形变不一致，而产生不可预知的变形，从而还需要对唇尖进行再次塑形，否则会影响唇口的轮廓精度。还有，目前的旋压成形设备，通常只适用于环形唇口的制造，对于弧度有变化的唇口难以整体加工成形。

实用新型内容

本实用新型提供一种飞机发动机唇口整体成形装置，解决了现有的旋压成形设备制造唇口时，唇尖处容易变形的问题。

基于上述目的本实用新型提供的一种飞机发动机唇口整体成形装置，包括：

旋转工作台；

设置于旋转工作台上的装夹机构，所述装夹机构包括可更换的压紧组件一和压紧组件二，所述压紧组件一用于压紧板坯边缘，所述压紧组件二包括模具、分别设置于模具内外两侧且可拆卸的压环二和压环三，所述压环二和压环三用于分别压紧唇尖固定于模具；以及

成形机构，所述成形机构包括若干可在三维坐标系中调节位置的工具头。

可选地，所述压紧组件一包括若干支架一和压环一，所述压环一刚性设置于支架一上。

可选地，所述支架一为环形架或弧形架。

可选地，所述支架一为弧形架时，两个所述支架一对称设置于旋转工作台的旋转轴的两侧。

可选地，所述装夹机构还包括若干卡爪，所述卡爪用于分别夹持固定压紧组件一和压紧组件二。

可选地，所述压环二和压环三设有与唇尖相贴合的弧形面。

可选地，所述模具为圆环形件或多个圆弧段组成的闭环件。

可选地，所述压紧组件二还包括若干支架二，所述压环二和压环三可拆卸安装于支架二上。

可选地，所述旋转工作台上设置有若干直线驱动件一、若干直线驱动件二和若干组安装孔，所述直线驱动件二驱动直线驱动件一移动，所述直线驱动件一驱动装夹机构用于调整模具相对于旋转工作台的旋转轴的位置，每组安装孔用于固定装夹机构。

可选地，直线驱动件一与直线驱动件二的驱动方向相互垂直，所述直线驱动件二固定安装在旋转工作台上，所述直线驱动件一的底部与旋转工作台嵌入式滑动连接。

可选地，所述成形机构还包括三轴桁架和设置于三轴桁架上的机械手，工具头可更换的安装在机械手上。

可选地，工具头为旋轮。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的飞机发动机唇口整体成形装置，通过开启旋转工作台和工具头预旋压出唇口的外唇和唇尖后，拆下压紧组件一，换上压紧组件二，将预旋压的板坯翻转，通过压环二和模具相互配合压紧固定板坯，工具头在模具的内侧，通过开启旋转工作台和工具头预旋压出唇口的内唇，可将工具头更换为刀具，切割掉板坯内圈多余部分，再进行内唇的旋压，逐渐形成内圈，拆除压环二，压环三安装在模具的内侧，工具头调整到模具的外侧，进行外唇的渐变成形，最终完成唇口的整体成形，由于压环二和压环三分别将唇尖压紧，故在加工内唇的时候，位于模具外侧部分的板坯及唇尖不易被带动发生形变，在加工外唇的时候，内唇和唇尖不易被带动发生形变，故避免了多次加工唇尖，也提高了唇口的轮廓精度。

还有，通过本整体成形装置，可以整体成形加工制造圆环状和多个不同半径的圆弧段组成的唇口，提高了壁厚的均匀性、机械强度和装配精度，同时简化了加工工艺，提高了生产效率。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的整体成形装置预旋压出外唇和唇尖的示意图；

图2为本实用新型实施例提供的整体成形装置预旋压出内唇的示意图；

图3为本实用新型实施例提供的整体成形装置对内唇贴模旋压的示意图；

图4为本实用新型实施例提供的整体成形装置对外唇贴模旋压的示意图；

图5为本实用新型实施例提供的整体成形装置的其中一种结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的旋转工作台的俯视结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的圆环形模具的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的具有多个圆弧段组成的模具的结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的具有多个弧度的模具的圆心所在位置示意图。

图中：10、旋转工作台；11、安装孔；20、装夹机构；21、压紧组件一；211、支架一；212、压环一；22、压紧组件二；221、模具；222、压环二；223、压环三；224、支架二；23、夹爪；31、工具头；32、三轴桁架；33、机械手；40、板坯；50、直线驱动件一；60、直线驱动件二。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。

如图1-4所示，本实用新型提供了一种飞机发动机唇口整体成形装置，包括：旋转工作台10、设置于旋转工作台10上的装夹机构20以及成形机构，装夹机构20包括可更换的压紧组件一21和压紧组件二22，压紧组件一21用于压紧板坯40边缘，压紧组件二22包括模具221、分别设置于模具221内外两侧且可拆卸的压环二222和压环三223，压环二222和压环三223用于分别压紧唇尖固定于模具221；成形机构包括若干可在三维坐标系中调节位置的工具头31。

与现有技术相比，本实用新型实施例提供的飞机发动机唇口整体成形装置，通过开启旋转工作台10和工具头31预旋压出唇口的外唇和唇尖后，拆下压紧组件一21，换上压紧组件二22，将预旋压的板坯40翻转，通过压环二222和模具221相互配合压紧固定板坯40，工具头31在模具221的内侧，通过开启旋转工作台10和工具头31预旋压出唇口的内唇，可将工具头31更换为刀具，切割掉板坯40内圈多余部分，再进行内唇的旋压，逐渐形成内圈，拆除压环二222，压环三223安装在模具221的内侧，工具头31调整到模具221的外侧，进行外唇的渐变成形，最终完成唇口的整体成形，由于压环二222和压环三223分别将唇尖压紧，故在加工内唇的时候，位于模具221外侧部分的板坯40及唇尖不易被带动发生形变，在加工外唇的时候，内唇和唇尖不易被带动发生形变，故避免了多次加工唇尖，也提高了唇口的轮廓精度。

需要说明的是本实施例中的附图1-5对称省略了另一半结构，其中的虚线为对称线，也为旋转工作台10的旋转轴。

本实施例中，压紧组件一21包括若干支架一211和压环一212，压环一212刚性设置于支架一211上。

具体地，若支架一211为环形架，则支架一211的数量为一个，通过紧固部件安装在旋转工作台10上，压环一212固定在支架一211的顶部并靠近外侧，通常情况，压环一212为圆环结构，并与旋转工作台10的旋转轴同轴设置，在压紧板坯40的时候，确保板坯40的旋转轴与旋转工作台10的旋转轴同轴；若支架一211为弧形架，则支架一211的数量至少为两个，两个支架一211可以合围成完整的圆弧形结构，两个支架一211之间也可以有间隔，优选地，两个支架一211对称设置于旋转工作台10的旋转轴的两侧，便于安装，保证受力更加平衡。压环一212可在支架一211上进行上下移动，来松开或压紧板坯40，压环一212具有液压缸或电缸。

在一个实施例中，若支架二224为环形架，则支架二224的数量为一个，即可足够支承模具221，确保模具221的不发生过度的弯曲变形，通过紧固部件安装在旋转工作台10上，压环二222固定在支架二224的顶部并靠近外侧，压环三223固定在支架二224的顶部并靠近内侧，压环二222和压环三223不同时使用，通常情况，压环二222和压环三223为圆环结构，并与旋转工作台10的旋转轴同轴设置，在压紧板坯40的时候，确保板坯40的旋转轴与旋转工作台10的旋转轴同轴；若支架二224为弧形架，则支架二224的数量至少为两个，两个或以上的支架二224可以合围成完整的圆弧形结构，当然模具221的刚度足够大，支架二224之间也可以有间隔，优选地，两个支架二224对称设置于旋转工作台10的旋转轴的两侧，便于安装，保证受力更加平衡，也有利于后期调整模具221的位置。压环二222和压环三223可在支架二224上进行上下移动，来松开或压紧板坯40，压环二222或压环三223具有液压缸或电缸。

本实施例中，装夹机构20还包括若干卡爪，卡爪用于分别夹持固定压紧组件一21和压紧组件二22。

具体地，卡爪为机床中常用的紧固件，在这里用作固定支架一211和支架二224，如此，便于支架一211和支架二224快速拆卸和安装。卡爪可以与旋转工作台10脱离之后调整位置。

本实施例中，为了降低压环二222和压环三223使用时对唇尖轮廓的影响，压环二222和压环三223设有与唇尖相贴合的弧形面。

本实施例中，请参阅图7-图9，模具221为圆环形件或多个圆弧段组成的闭环件。

需要说明的是，模具221的侧边和顶部轮廓与唇口的轮廓一致，大多数的唇口的形状为圆环状，对应地模具221为圆环形件；也有少数的唇口是由不同半径的圆弧段组成的，这种唇口通常需要分开制造多个圆弧段，然后焊接在一起，是通过分瓣-焊接工艺实现的，通常难以整体成形，通过本飞机发动机唇口整体成形装置配上专门设计的模具221，可以实现这种唇口整体成形，模具221具有两个对称设置的圆弧段L₁、位于两个圆弧段L₁两端并与圆弧段L₁相切的圆弧段L₂和圆弧段L₃，圆弧段L₃为半圆弧段，圆弧段L₁、圆弧段L₂和圆弧段L₃的圆心分别为O'、O”和O”'；圆弧段L₁、圆弧段L₃和圆弧段L₂的半径依次增大。

本实施例中，请参阅图5和图6，旋转工作台10上设置有若干直线驱动件一50、若干直线驱动件二60和若干组安装孔11，直线驱动件二60驱动直线驱动件一50移动，直线驱动件一50驱动装夹机构20用于调整模具221相对于旋转工作台10的旋转轴的位置，每组安装孔11用于固定装夹机构20。

具体地，直线驱动件一50与直线驱动件二60的驱动方向相互垂直，直线驱动件二60固定安装在旋转工作台10上，直线驱动件一50的底部与旋转工作台10嵌入式滑动连接；优选地，两个直线驱动件一50对称设置，每个直线驱动件一50与一个直线驱动件二60的输出端连接；当两个直线驱动件一50相对，且正对旋转工作台10的旋转轴，控制单元耦合两个直线驱动件一50同步同向驱动支架二224，使多个圆弧段组成的模具221的两个圆心O'分别与旋转工作台10的旋转轴重合，启动旋转工作台10和工具头31，旋转工作台10往复旋转角不超过圆弧段L₁的弧度，即可进行圆弧段L₁处的外唇旋压成形；直线驱动件二60驱动直线驱动件一50，带动夹爪23和支架二224平移，使多个圆弧段组成的模具221的圆心O”与旋转工作台10的旋转轴重合，启动旋转工作台10和工具头31，旋转工作台10往复旋转角不超过圆弧段L₂的弧度，即可进行圆弧段L₂处的外唇旋压成形；同理，通过直线驱动件一50与直线驱动件二60的作用，使多个圆弧段组成的模具221的两个圆心O”'与旋转工作台10的旋转轴重合，启动旋转工作台10和工具头31，旋转工作台10往复旋转角不超过圆弧段L₃的弧度，即可进行圆弧段L₃处的外唇旋压成形。

需要说明的是，夹爪23通过螺栓固定于安装孔11，拆下螺栓，夹爪23可通过直线驱动件一50与直线驱动件二60的驱动在旋转工作平台上移动至下一组安装孔11。为了减少摩擦可以在夹爪23的底部涂抹润滑油。

本实施例中，进行多个不同半径的圆弧段组成的唇口成形时，要先加工较大半径的圆弧段，以使得相接处平滑过渡；当然必要时，也可以调整顺序。

在进行与旋压内唇和唇尖时，可以通过调整工具头31与旋转工作台10的旋转轴的垂直距离，实现多个不同半径的圆弧段组成的唇口的唇尖的成形，进行内唇贴模旋压时，调节模具221与旋转工作台10的旋转轴的相对位置与进行外唇旋压成形时的调节方式相同，故不再赘述。

本实施例中，成形机构还包括三轴桁架32和设置于三轴桁架32上的机械手33，工具头31可更换的安装在机械手33上，如此，可以对工具头31进行三维坐标调整位置。

进一步地，工具头31为旋轮，旋轮可以在板坯40表面滚动。高自由度的旋轮可以在旋轮轨迹方面上提高贴合精度，满足各种产品的加工需求，并且还可以降低大变形加工时因壁厚不均匀导致的工件表面出现裂纹和褶皱的情况；强旋压过程中的壁厚减薄可以有效压碎材料的粗大的、脆硬性晶粒，达到细化晶粒的作用，有效提高产品的机械性能，从而提高加工后产品的服役寿命和产品质量。具有多种加工形式，旋轮可更换为各式加工刀具，可以实现一台设备，即旋压曲面成形，又可以车削加工，减少装夹次数的同时完成多工序加工，保证了工件的加工精度。

使用时，将板坯40固定在压紧组件一21上，启动旋转工作台10和工具头31，对板坯40进行无模预旋，加工出外唇和唇尖，增加了板坯40与后续模具221的接触面积，之后暂停旋转工作台10和工具头31；

将压紧组件一21替换为压紧组件二22，将模具221固定在压紧组件二22上，预旋的板坯40先翻转后再通过压环二222和模具221压紧固定，压环二222位于外唇一侧，并与唇尖贴合，启动旋转工作台10和工具头31进行内唇预旋，完成后暂停旋转工作台10和工具头31；

内唇预旋后将工具头31更换为刀具切除板芯；

完成切割后，换上工具头31，启动旋转工作台10和工具头31，对切割后的工件进行内唇贴膜旋压，旋压完成后暂停旋转工作台10和旋轮；

将压环二222取下，安装上压环三223，所述压环三223位于内唇的一侧，并与唇尖贴合，启动旋转工作台10和工具头31进行外唇贴膜旋压，完成唇口的整体成形；

对完成成形的唇口进行退火处理，消除内应力。

通过本飞机发动机唇口整体成形装置，可以整体成形加工制造圆环状和多个不同半径的圆弧段组成的唇口，提高了唇口轮廓的精度、壁厚的均匀性、机械强度和装配精度，同时简化了加工工艺，提高了生产效率。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本申请的保护范围限于这些例子；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请中一个或多个实施例的不同方面的许多其他变化，为了简明它们没有在细节中提供。

本申请中一个或多个实施例旨在涵盖落入本申请的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本申请中一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种飞机发动机唇口整体成形装置，其特征在于，包括：

旋转工作台(10)；

设置于旋转工作台(10)上的装夹机构(20)，所述装夹机构(20)包括可更换的压紧组件一(21)和压紧组件二(22)，所述压紧组件一(21)用于压紧板坯(40)边缘，所述压紧组件二(22)包括模具(221)、分别设置于模具(221)内外两侧且可拆卸的压环二(222)和压环三(223)，所述压环二(222)和压环三(223)用于分别压紧唇尖固定于模具(221)；以及

成形机构，所述成形机构包括若干可在三维坐标系中调节位置的工具头(31)。

2.根据权利要求1所述的飞机发动机唇口整体成形装置，其特征在于，所述压紧组件一(21)包括若干支架一(211)和压环一(212)，所述压环一(212)刚性设置于支架一(211)上。

3.根据权利要求2所述的飞机发动机唇口整体成形装置，其特征在于，所述支架一(211)为环形架或弧形架。

4.根据权利要求3所述的飞机发动机唇口整体成形装置，其特征在于，所述支架一(211)为弧形架时，两个所述支架一(211)对称设置于旋转工作台(10)的旋转轴的两侧。

5.根据权利要求1所述的飞机发动机唇口整体成形装置，其特征在于，所述装夹机构(20)还包括若干卡爪，所述卡爪用于分别夹持固定压紧组件一(21)和压紧组件二(22)。

6.根据权利要求1所述的飞机发动机唇口整体成形装置，其特征在于，所述压环二(222)和压环三(223)设有与唇尖相贴合的弧形面。

7.根据权利要求1所述的飞机发动机唇口整体成形装置，其特征在于，所述模具(221)为圆环形件或多个圆弧段组成的闭环件。

8.根据权利要求1所述的飞机发动机唇口整体成形装置，其特征在于，所述压紧组件二(22)还包括若干支架二(224)，所述压环二(222)和压环三(223)可拆卸安装于支架二(224)上。

9.根据权利要求1-8任一项所述的飞机发动机唇口整体成形装置，其特征在于，所述旋转工作台(10)上设置有若干直线驱动件一(50)、若干直线驱动件二(60)和若干组安装孔(11)，所述直线驱动件二(60)驱动直线驱动件一(50)移动，所述直线驱动件一(50)驱动装夹机构(20)用于调整模具(221)相对于旋转工作台(10)的旋转轴的位置，每组安装孔(11)用于固定装夹机构(20)。

10.根据权利要求9所述的飞机发动机唇口整体成形装置，其特征在于，所述成形机构还包括三轴桁架和设置于三轴桁架上的机械手，工具头安装在机械手上。