轴向扩压器焊接工装及其使用方法与流程

专利2025-08-03  24


本发明涉及航空发动机零部件焊接,具体地,涉及一种轴向扩压器焊接工装及其使用方法。


背景技术:

1、扩压器是航空发动机最核心的部件之一,扩压器由轴向扩压器组件、径向扩压器组件及其他部件组成。其中轴向扩压器组件的轴向扩压器如图1所示,其具有壁薄、结构紧凑、形状精度高和尺寸要求高等特点,对空气流道的尺寸要求尤其严格,具体由外环、内环和叶片组装焊接而成,内环、外环均为锥形薄壁环形件,内环和外环壁上均有若干与叶片形面一致的通孔,所有叶片穿过外环与内环并进行焊接,需保证叶片凸出外环外壁尺寸a及外环内壁与内环外壁间隙b。

2、目前针对轴向扩压器的焊接有如下两种焊接方法:

3、方法一:不采用工装,全程需要多人配合,用手固定工件;先安装四个叶片,四个叶片分别位于轴向扩压器周向0°、90°、180°、270°,调整尺寸a的高度,焊接叶片与外环,调节尺寸b的距离,焊接叶片与内环;逐个安装其他叶片并焊接。

4、方法二:采用如图11所示的专用工装辅助,该专用工装由基体、夹紧结构和叶片顶紧结构等组成。基体定位外环外圆,并且用压板压紧外环;夹紧结构中间有定位块,外部有两块可夹紧的结构,可以夹紧内外环,使其贴紧中间的定位块,保证尺寸b;叶片顶紧结构连接到基体,可以顶紧叶片,使其贴紧到外环上。

5、上述方法一的操作需要多人配合,效率低,变形大,尺寸无法保证。方法二则只适用于对尺寸a无要求且工件无干涉的结构简单的扩压器(外环只开小口,叶片不能穿过,因此对尺寸a无要求,只需贴紧;内环无干涉,可以用叶片顶紧轴顶紧),然而这种方法焊接变形仍较大。

6、因此,对前述结构的轴向扩压器进行传统焊接操作时经常会出现因叶片数量过多及内外环叶片孔的加工误差造成安装不方便的情况,叶片焊接时会出现内外环变形问题,最终导致尺寸a、尺寸b调节困难,焊接过程中尺寸a、尺寸b也会因焊接变形产生变化,造成空气流道尺寸不容易合格的局面,进而影响到扩压器的正常运行。

7、公开号为cn116060728a的专利公开一种航空发动机扩压器工装及真空钎焊工艺方法,虽然该专利的技术方案也是针对扩压器内环、外环和叶片的焊接提供辅助工装,但其旨在解决现有技术钎焊过程中由于加工残余应力的影响,导致扩压器真空钎焊时发生较大的变形,最终出现未焊合或圆度误差过大等问题,并未涉及到本发明所提出的需要保证扩压器焊后叶片凸出外环外壁的尺寸a及外环内壁与内环外壁的间隙b两个尺寸问题。


技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题在于针对现有技术的缺陷,提供一种能保证轴向扩压器空气流道尺寸合格的轴向扩压器焊接工装。

2、本发明的目的通过以下技术方案实现:

3、一种轴向扩压器焊接工装,包括基体、内环支撑板、内环压环、外环压环、叶片楔形块、内外环间隙定位轴;

4、基体:用于定位外环和内环支撑板,所述基体从外周向中心依次设有定位台阶和底板,所述外环的安装边贴合所述定位台阶设置;

5、内环支撑板:安装在基体底板上,内环支撑板在底板上的安装位置满足:内环的安装边贴合设置在内环支撑板靠近外环的外周和端面上,此时内环和外环分别处于轴向扩压器组装状态位置;

6、内环压环:用于压紧内环的安装边,并和内环支撑板连接;内环压环朝向轴向扩压器的外周面为第一锥面,第一锥面上开设多个凹槽,凹槽数量和叶片数量相等且一一对应设置,所述凹槽贯通内环压环轴向两个端面;

7、外环压环:套设在外环外周且和所述基体连接成一体,所述外环压环朝向外环的壁面为第二锥面,第二锥面的锥度和外环锥度适配;第二锥面上开设多个供叶片的凸出部分嵌入的叶片槽,所述叶片槽的数量和叶片数量相等,所述叶片槽的槽深c大于a,每个叶片槽上设有一个通孔,所述通孔内安装定位件,所述定位件端部和叶片槽内的叶片抵接,使叶片凸出于外环外壁的尺寸满足要求;

8、叶片楔形块:数量和叶片数量相等,所述叶片楔形块的楔形角大小等于内环锥角大小减去内环压环第一锥面锥角大小,所述叶片楔形块的第一楔角边嵌设于内环压环的凹槽内、第二楔角边和嵌设在内环内的叶片抵接;

9、内外环间隙定位轴:直径与外环和内环之间的间距b相等,多个所述内外环间隙定位轴插设在外环和内环形成的间距空间内,以保证轴向扩压器焊接时内环和外环之间的间距要求。

10、本发明同时提供一种如上所述的轴向扩压器焊接工装的使用方法,包括如下步骤:

11、s1.将支撑板在基体底板上定位后,安装内环至内环支撑板;

12、s2.安装外环至基体;

13、s3.调整内环支撑板高度,使外环和内环呈现轴向扩压器所要求的位置状态,将叶片嵌设至外环和内环之间;

14、s4.安装内环压环,使内环压环压紧内环安装边;

15、s5.安装外环压环,使外环压环压紧外环;

16、s6.安装叶片楔形块,焊接叶片与外环外壁的叶尖和叶尾处;

17、s7.卸下外环压环,焊接叶片与外环外壁的剩余部分;

18、s8.安装外环压环,卸下叶片楔形块,安装内外环间隙定位轴,焊接叶片与内环内壁的叶尖处;

19、s9.卸下内外环间隙定位轴和内环压环,焊接叶片与内环内壁的剩余部分;

20、s10.卸下外环压环,取出轴向扩压器,焊接完成。

21、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

22、焊接工装在内环内侧和外环外侧分别对内环、外环及叶片进行抵接压紧,其中外环外侧为在外环压环上开设叶片槽容纳凸出的叶片部分,同时结合外环压环通孔内的定位件对叶片该凸出部分抵紧,一方面通过外环压环有效限制外环在焊接过程中的变形,另一方面通过定位件限制叶片凸出外环的尺寸a,定位叶片的位置;内环内侧为在内环压环凹槽和叶片间嵌设叶片楔形块,由叶片楔形块固定叶片的位置;再在内环和外环之间插设内外环间隙定位轴,保证焊接过程中内外环之间的间距b满足设计要求。

23、本发明的焊接工装结构相对简单,制造容易,采用本焊接工装进行轴向扩压器的组装焊接,可显著提升焊接效率。



技术特征:

1.一种轴向扩压器焊接工装,其特征在于,包括基体、内环支撑板、内环压环、外环压环、叶片楔形块、内外环间隙定位轴;

2.根据权利要求1所述的轴向扩压器焊接工装,其特征在于,所述底板和定位台阶形成台阶结构。

3.根据权利要求1所述的轴向扩压器焊接工装,其特征在于,所述内环支撑板上设有用于调节内环支撑板和底板之间安装距离的调节孔,所述调节孔内设置紧定螺钉,调节孔孔壁设有螺纹,紧定螺钉上设有外螺纹和圆柱端,外螺纹和调节孔螺纹连接,圆柱端端面和底板抵接。

4.根据权利要求3所述的轴向扩压器焊接工装,其特征在于,所述内环支撑板上还设有对内环支撑板的安装距离调节进行导向的导向孔,导向孔内设置阶形螺钉,所述阶形螺钉末端为螺纹端,所述底板上设有和阶形螺钉螺纹端配合的螺纹孔。

5.根据权利要求1所述的轴向扩压器焊接工装,其特征在于,所述内环压环截面呈7字型结构,7字型结构的竖端高度和内环安装边厚度适配。

6.根据权利要求1所述的轴向扩压器焊接工装,其特征在于,叶片槽上的通孔由螺纹孔和圆柱孔组成,所述圆柱孔靠近外环,所述圆柱孔的长度为d,所述定位件为具有圆柱段和螺纹段的定位螺钉,所述圆柱段的长度为e,e=c+d-a。

7.根据权利要求1所述的轴向扩压器焊接工装,其特征在于,所述外环压环沿自身轴向的上端面低于叶片在外环外壁的凸出上端、下端面高于叶片在外环外壁的凸出下端。

8.根据权利要求1所述的轴向扩压器焊接工装,其特征在于,所述焊接工装还包括叶片胀紧块,所述叶片胀紧块配合内外环间隙定位轴使用,叶片胀紧块为楔形块,叶片胀紧块的楔形角和叶片楔形块的楔形角一致,叶片胀紧块插设于内环压环第一锥面和内环之间。

9.根据权利要求1或8所述的轴向扩压器焊接工装,其特征在于,所述内环压环第一锥面的锥度大于外环的锥角度数。

10.一种如权利要求1~9任意一项所述的轴向扩压器焊接工装的使用方法,其特征在于,包括如下步骤:


技术总结
本发明公开一种轴向扩压器焊接工装及其使用方法,焊接工装包括基体、内环支撑板、内环压环、外环压环、叶片楔形块、内外环间隙定位轴;基体用于定位外环和内环支撑板;内环压环用于压紧内环的安装边;内环压环外周面为设多个凹槽的第一锥面,凹槽和叶片一一对应设置;外环压环套设在外环外周,其具有朝向外环的第二锥面,第二锥面开设多个供叶片凸出部分嵌入的叶片槽,叶片槽槽深C大于叶片凸出尺寸A,叶片槽上设通孔,通孔内安装定位件与叶片抵接;叶片楔形块的第一楔角边嵌设于凹槽内、第二楔角边和叶片抵接;内外环间隙定位轴直径与内外环间距B相等,且插设在内外环间距空间内。本焊接工装可保证轴向扩压器的尺寸A和间距B,提升焊接效率。

技术研发人员:单廷臣,萧玺伯,杨银山,徐念,朱棒,邓毅
受保护的技术使用者:湖南南方通用航空发动机有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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