本發(fā)明屬于航空發(fā)動機制造技術(shù)領(lǐng)域，特別提供一種用于糾正輪輻式機匣變形的工藝裝備。

背景技術(shù)：

輪輻式焊接結(jié)構(gòu)機匣由內(nèi)、外環(huán)和葉片連接而成，以往的類似機匣，設(shè)計要求并不嚴格，隨著渦輪扇發(fā)動機設(shè)計壽命的不斷增加，其設(shè)計精度在不斷提高，對內(nèi)、外環(huán)的形狀及位置要求不斷提高。而作為焊接結(jié)構(gòu)機匣，其焊接變形可控制在一定的量值范圍內(nèi)，但很難徹底消除，特別是補焊后的機匣，其變形會繼續(xù)增加，所以需要一種消除或修正焊接變形的方法。對于單層結(jié)構(gòu)的環(huán)形件目前國內(nèi)已經(jīng)掌握其熱處理校形的方法，而對于雙層結(jié)構(gòu)并有同軸要求的機匣，目前主要還是在研究在焊接過程中控制其變形量，沒有一種好的能消除焊接變形的工藝方法及工藝裝備。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對輪輻式機匣焊接變形，提供了可在熱處理過程中控制和修正焊接并行的工藝裝備。該工藝裝備采用了兩組定型結(jié)構(gòu)，外環(huán)校形采用了整環(huán)結(jié)構(gòu)，利用了工裝與零件材料線膨脹系數(shù)的差異進行校形；內(nèi)環(huán)校形采用了多瓣式的脹形結(jié)構(gòu)，利用頂出螺栓將內(nèi)環(huán)頂出產(chǎn)生彈性變形，該變形在熱處理過程中通過應力釋放實現(xiàn)校形的目的。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種用于糾正輪輻式機匣變形的工藝裝備，所述輪輻式機匣包括內(nèi)環(huán)101、外環(huán)102和葉片103，所述工藝裝備包括：底盤1、脹瓣2、限位環(huán)3、支撐環(huán)4、內(nèi)壓環(huán)5、外壓環(huán)6、鎖緊柱Ⅰ7、鎖緊柱Ⅱ8、斜楔Ⅱ9、斜楔Ⅰ10、頂出螺栓11、拉桿12、螺栓Ⅰ13、螺栓Ⅱ14；

所述底盤1為圓環(huán)狀，外側(cè)上端設(shè)有止口Ⅰ，內(nèi)側(cè)設(shè)有兩個臺階狀止口Ⅱ，所述底盤1上設(shè)有與葉片103對應的溝槽1a；所述外壓環(huán)6設(shè)于底盤1上并壓緊外環(huán)102的下端法蘭邊102a，通過鎖緊柱Ⅰ7和與其配合的斜楔Ⅰ10進行鎖緊；所述支撐環(huán)4設(shè)于底盤1內(nèi)部，所述支撐環(huán)4內(nèi)側(cè)與底盤1緊靠并通過螺栓Ⅱ14與底盤1固定，所述限位環(huán)3通過支撐環(huán)4內(nèi)徑進行定位并通過螺栓Ⅰ13與支撐環(huán)4固定；所述限位環(huán)3下部設(shè)有止口Ⅲ，所述脹瓣2數(shù)量為多瓣，所述脹瓣2設(shè)有與臺階狀止口Ⅱ及止口Ⅲ配合的凸肩Ⅰ2a和凸肩Ⅱ2b，所述脹瓣2設(shè)于底盤1、限位環(huán)3和支撐環(huán)4形成的半封閉凹槽內(nèi)并可徑向滑動；所述內(nèi)壓環(huán)5套設(shè)于限位環(huán)3外部并壓緊內(nèi)環(huán)101，通過鎖緊柱Ⅱ8和與其配合的斜楔Ⅱ9進行鎖緊；所述支撐環(huán)4上設(shè)有與脹瓣2數(shù)量相同的多組光孔和螺紋孔，所述脹瓣2內(nèi)側(cè)通過光孔連接有拉桿12，所述螺紋孔固定有頂出螺栓11。

優(yōu)選的，所述脹瓣2數(shù)量為6-8瓣。

本發(fā)明具有以下有益的效果：

本發(fā)明可以同時控制內(nèi)、外環(huán)的形面輪廓，控制由于焊接變形對內(nèi)外環(huán)相對位置的影響，提高零件的整體精度，滿足設(shè)計圖和后續(xù)機械加工的要求。

附圖說明

圖1為輪輻式機匣的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中底盤的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明中脹瓣的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明中限位環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中支撐環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明中內(nèi)壓環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明中外壓環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明中鎖緊柱Ⅰ和鎖緊柱Ⅱ的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明中斜楔Ⅱ和斜楔Ⅰ的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖11為本發(fā)明中拉桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、底盤；1a、溝槽；1b、止口Ⅰ圓柱面；1c、止口Ⅰ端面；1d、上端止口Ⅱ的下端面；1e、下端止口Ⅱ的圓柱面；2、脹瓣；2a、凸肩Ⅰ；2b、凸肩Ⅱ；3、限位環(huán)；4、支撐環(huán)；5、內(nèi)壓環(huán)；6、外壓環(huán)；7、鎖緊柱Ⅰ；8、鎖緊柱Ⅱ；9、斜楔Ⅱ；10、斜楔Ⅰ；11、頂出螺栓；12、拉桿；13、螺栓Ⅰ；14、螺栓Ⅱ；101、內(nèi)環(huán)；102、外環(huán)；103、葉片；102a、下端法蘭邊。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細描述。

輪輻式焊接機匣結(jié)構(gòu)如圖1所示，由內(nèi)環(huán)101、外環(huán)102和幾十到100多個葉片103組成，內(nèi)環(huán)101為開口向內(nèi)的U形截面環(huán)形件，外環(huán)102為開口向外U形截面環(huán)形件，葉片103與外環(huán)102采用焊接方式連接，葉片103與內(nèi)環(huán)之間為插接結(jié)構(gòu)，葉片103的數(shù)量決定了外環(huán)102的焊縫數(shù)量，由于焊縫多，焊接應力產(chǎn)生的變形無法消除，所以需要在焊后對機匣進行校形，

本發(fā)明主要針對帶有內(nèi)、外環(huán)的輪輻式焊接機匣的焊后變形問題，在焊后熱處理過程中通過工藝裝備對變形部位進行校正，消除或糾正其焊接過程對內(nèi)、外環(huán)的形面、尺寸和相對位置的破壞，達到滿足設(shè)計意圖，實現(xiàn)合格交付的目的。

為解決機匣焊接和焊后熱處理變形，在工藝和工裝上采取一定技術(shù)措施，對變形量加以修正，具體措施如下：

1、工藝方面

在機匣工藝設(shè)計過程中，對機匣內(nèi)環(huán)101制造留有一定的校形余量，即在內(nèi)環(huán)101的制造過程中，其直徑要小于設(shè)計圖的最終尺寸，在后期的熱處理過程中通過熱校形將內(nèi)環(huán)尺寸脹大到設(shè)計圖的最終尺寸，其它零件按設(shè)計圖的最終尺寸加工焊接。

2、工藝裝備結(jié)構(gòu)

本工藝裝備對獲得最終結(jié)果意義重大，工裝結(jié)構(gòu)中采用了兩組定型結(jié)構(gòu)，兩種結(jié)構(gòu)設(shè)計到同一底盤上，用以控制機匣內(nèi)、外環(huán)的相對位置，外環(huán)校形結(jié)構(gòu)與底盤設(shè)計為一體，內(nèi)環(huán)校形結(jié)構(gòu)設(shè)計為多脹瓣的脹形結(jié)構(gòu)，脹形結(jié)構(gòu)通過三個環(huán)形件固定在底盤上，并通過一個限位環(huán)控制其脹形量。零件在常溫下裝入工裝內(nèi)，將內(nèi)脹瓣脹出到計算的脹形位置上，然后將夾具連同零件一同送入真空爐內(nèi)進行校形，其原理主要是：其外環(huán)利用工裝材料線膨脹系數(shù)大于零件線膨脹系數(shù)的特點，在熱過程中對內(nèi)外環(huán)膨脹施力，在給定合理脹形量的情況下，獲得需要的最終尺寸擴形狀；內(nèi)環(huán)校形結(jié)構(gòu)采用脹瓣結(jié)構(gòu)，利用頂出螺栓的頂出力對內(nèi)環(huán)施力，將直徑脹形到計算的位置，即限位環(huán)的位置，然后利用與外環(huán)相同的原理對內(nèi)環(huán)進行校形。

采用該方法和工裝可在一套夾具在一次熱處理過程中對機匣進行內(nèi)外環(huán)同時校形，保證內(nèi)、外環(huán)直徑和形狀的同時可控制其相對位置。

一種用于糾正輪輻式機匣變形的工藝裝備，如圖2-11所示，包括：底盤1、脹瓣2、限位環(huán)3、支撐環(huán)4、內(nèi)壓環(huán)5、外壓環(huán)6、鎖緊柱Ⅰ7、鎖緊柱Ⅱ8、斜楔Ⅱ9、斜楔Ⅰ10、頂出螺栓11、拉桿12、螺栓Ⅰ13、螺栓Ⅱ14；

底盤1為圓環(huán)狀，底盤1中將用于機匣外環(huán)102校形的結(jié)構(gòu)設(shè)計為一體，即底盤1外側(cè)上端的止口Ⅰ，止口Ⅰ圓柱面1b用于對外環(huán)102進行校形，止口Ⅰ端面1c用于控制機匣外環(huán)102軸向高度；底盤1內(nèi)側(cè)設(shè)有兩個臺階狀止口Ⅱ，上端止口Ⅱ的下端面1d用于限制機匣內(nèi)環(huán)101的軸向高度，下端止口Ⅱ的圓柱面1e用于控制脹瓣2的的直徑尺寸和軸向位置，底盤1上開有與葉片103數(shù)量相同的溝槽1a用于躲開機匣上的葉片103。

脹瓣2的作用主要是對內(nèi)環(huán)101進行脹形和校形，為分瓣結(jié)構(gòu)，一般設(shè)計為6～8瓣或更多。脹瓣2在底盤1、限位環(huán)3和支撐環(huán)4構(gòu)成的半封閉凹槽內(nèi)可徑向滑動，目的主要是在機匣裝入工裝前必須先躲開機匣內(nèi)環(huán)101本身存在的向內(nèi)的翻邊。

限位環(huán)3的作用是與底盤1的兩個臺階狀止口Ⅱ共同控制脹瓣2的工作狀態(tài)，即當脹瓣2向外脹出到最外側(cè)時，脹瓣2的兩個凸肩Ⅰ2a和凸肩Ⅱ2b必須同時與底盤1的兩個臺階狀止口Ⅱ和限位環(huán)的止口Ⅲ接觸，保證脹瓣2在設(shè)計的理論位置上。

支撐環(huán)4的作用包括：通過其內(nèi)徑對限位環(huán)3定位，控制限位環(huán)3的止口Ⅲ與底盤各止口同軸；支撐環(huán)4上設(shè)有與脹瓣2數(shù)量相同的多組光孔和螺紋孔，光孔用于拉桿12穿過，用于脹瓣2的回退，螺紋孔用于頂出螺栓11的固定，頂出螺栓11通過螺紋孔對脹瓣2施力脹形和校形。

內(nèi)壓環(huán)5用于壓緊機匣內(nèi)環(huán)101，避免在熱處理過程中內(nèi)環(huán)101軸向串動和避免翻邊翹起。

外壓環(huán)6用于壓緊機匣外環(huán)102的下端法蘭邊102a，控制其軸向變形。

鎖緊柱Ⅰ7和鎖緊柱Ⅱ8為中間帶楔形孔的圓柱，分別固定在底盤1和限位環(huán)3上，用于固定壓緊外壓環(huán)6、內(nèi)壓環(huán)5的斜楔。

斜楔Ⅱ9和斜楔Ⅰ10分別用于壓緊內(nèi)壓環(huán)5和外壓環(huán)6，采用斜楔壓緊便于拆裝，可避免螺栓壓緊在熱處理后無法分解的問題。

頂出螺栓11通過螺紋固定在支撐環(huán)4上，作用是將脹瓣2沿徑向頂出。

拉桿12通過螺紋連接方式固定在脹瓣2上，用于脹瓣2的徑向回退.

具體操作過程如下：

1、取下斜楔Ⅱ9和斜楔Ⅰ10及內(nèi)壓環(huán)5和外壓環(huán)6，利用拉桿12將脹瓣2向內(nèi)側(cè)拉回使脹瓣2內(nèi)徑與支撐環(huán)4外徑接觸。

2、裝入圖1所示零件，葉片103應落入底盤1上對應溝槽1a。

3、利用頂出螺栓11將脹瓣2頂出使脹瓣2兩個凸肩Ⅰ2a和凸肩Ⅱ2b與底盤1的兩個臺階狀止口Ⅱ和限位環(huán)的止口Ⅲ貼合，裝入內(nèi)壓環(huán)5并在其上端將斜楔Ⅱ9穿入鎖緊柱Ⅱ8的楔形孔內(nèi)，楔緊。

4、裝入外壓環(huán)6，在鎖緊柱Ⅰ7內(nèi)穿入斜楔Ⅰ10，楔緊完成外壓環(huán)6的壓緊。

按上述步驟完成零件裝夾后，將機匣連同工裝一起裝入真空熱處理爐，通過加熱利用工裝與零件線膨脹系數(shù)差異對機匣進行校形。

上述實施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。