一種總管定位焊接夾具及焊接變形控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種總管定位焊接夾具及焊接變形控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]燃油總管作為航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部件，其制造質(zhì)量會(huì)直接影響到加力燃燒室的性能和工作穩(wěn)定性，而一套高品質(zhì)的燃油總管可以為加力燃燒室提供優(yōu)良的燃油濃度分布場(chǎng)。
[0003]隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的不斷提升，燃油總管的結(jié)構(gòu)也日趨復(fù)雜，總管內(nèi)零件數(shù)目也在不斷增多，個(gè)別型號(hào)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油總管的零件數(shù)目接近200個(gè)，導(dǎo)致總管上焊縫山ο
[0004]由于燃油總管是由若干零件焊接而成，其中零件主要包括環(huán)管、耳座、噴桿、堵頭及噴桿安裝座，而焊接又是一種局部不均勻加熱與冷卻的過(guò)程，且組成總管的若干零件均為薄壁結(jié)構(gòu)件，因此，在焊接過(guò)程中及焊后極易出現(xiàn)焊接變形、焊接應(yīng)力集中、焊接收縮及變形量大的問(wèn)題，且焊后總管的尺寸和位置度不易保證。由于焊接變形較大，導(dǎo)致總管流量及方向試驗(yàn)狀態(tài)不穩(wěn)定，在總管裝配過(guò)程中，還會(huì)與發(fā)動(dòng)機(jī)的其他部件相互干涉，因此需要對(duì)總管進(jìn)行反復(fù)校正，這嚴(yán)重影響了總管的質(zhì)量可靠性，還不可避免的延長(zhǎng)了總管的生產(chǎn)周期。因此，總管的焊接變形控制問(wèn)題亟待解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種總管定位焊接夾具及焊接變形控制方法，能夠?qū)⒆冃瘟靠刂圃谖磪⑴c裝配的環(huán)管上，使總管的焊接變形得到有效控制，能夠保證焊后總管的尺寸和位置度，有效提高總管的質(zhì)量可靠性和生產(chǎn)效率。
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種總管定位焊接夾具，分為I型夾具和II型夾具，所述I型夾具包括底座、環(huán)管定位插銷(xiāo)座、環(huán)管限位座、噴桿安裝座定位插銷(xiāo)座及噴桿定位插銷(xiāo)座，所述環(huán)管定位插銷(xiāo)座、環(huán)管限位座、噴桿安裝座定位插銷(xiāo)座及噴桿定位插銷(xiāo)座均設(shè)置在底座上；所述II型夾具包括底座、環(huán)管限位座、噴桿安裝座安裝板定位座及耳座定位座，所述環(huán)管限位座、噴桿安裝座安裝板定位座及耳座定位座均設(shè)置在底座上；
[0007]所述環(huán)管定位插銷(xiāo)座包括基座、第一定位插銷(xiāo)及鎖緊螺釘，所述第一定位插銷(xiāo)設(shè)置在基座內(nèi)，在第一定位插銷(xiāo)與基座之間設(shè)置鎖緊螺釘，環(huán)管通過(guò)第一定位插銷(xiāo)進(jìn)行管口定位;
[0008]所述環(huán)管限位座包括基座、環(huán)管內(nèi)圈限位柱及環(huán)管外圈限位柱，所述環(huán)管內(nèi)圈限位柱及環(huán)管外圈限位柱豎直設(shè)置在基座上部，環(huán)管位于環(huán)管內(nèi)圈限位柱及環(huán)管外圈限位柱之間進(jìn)行管體定位；
[0009]所述噴桿安裝座定位插銷(xiāo)座包括基座、第二定位插銷(xiāo)及鎖緊螺釘，第二定位插銷(xiāo)設(shè)置在基座內(nèi)，在第二定位插銷(xiāo)與基座之間設(shè)置鎖緊螺釘，噴桿安裝座通過(guò)第二定位插銷(xiāo)進(jìn)行定位;
[0010]所述噴桿定位插銷(xiāo)座包括基座、第三定位插銷(xiāo)及鎖緊螺釘，第三定位插銷(xiāo)設(shè)置在基座內(nèi)，在第三定位插銷(xiāo)與基座之間設(shè)置鎖緊螺釘，噴桿通過(guò)第三定位插銷(xiāo)進(jìn)行定位；
[0011]所述噴桿安裝座安裝板定位座包括基座及回轉(zhuǎn)定位板，回轉(zhuǎn)定位板設(shè)置在基座上部，回轉(zhuǎn)定位板一端鉸接在基座上，回轉(zhuǎn)定位板另一端設(shè)置有緊固螺栓，噴桿安裝座安裝板通過(guò)緊固螺栓定位連接在回轉(zhuǎn)定位板上；
[0012]所述耳座定位座包括基座、第四定位插銷(xiāo)及鎖緊螺釘，第四定位插銷(xiāo)設(shè)置在基座內(nèi)，在第四定位插銷(xiāo)與基座之間設(shè)置鎖緊螺釘，耳座通過(guò)第四定位插銷(xiāo)進(jìn)行定位。
[0013]在所述環(huán)管限位座上方設(shè)置有壓板，環(huán)管通過(guò)壓板進(jìn)行壓緊。
[0014]所述環(huán)管內(nèi)圈限位柱外表面具有削扁平面，削扁平面作為焊后檢驗(yàn)基準(zhǔn)使用。
[0015]—種總管焊接變形控制方法，采用了所述的總管定位焊接夾具，包括如下步驟:
[0016]步驟一:總管焊接前，先將噴桿安裝座、噴桿及堵頭焊接在一起形成初級(jí)組合件，該初級(jí)組合件為試驗(yàn)用件；測(cè)量初級(jí)組合件的反變形量，即測(cè)量初級(jí)組合件的焊前及焊后長(zhǎng)度，最終確定初級(jí)組合件的焊縫平均收縮量；
[0017]步驟二:以總管的1/4段為整體，焊接加工次級(jí)組合件，該次級(jí)組合件為試驗(yàn)用件；次級(jí)組合件一次加工若干套，分別測(cè)量若干套次級(jí)組合件的焊前及焊后的徑向收縮量和周向收縮量，最后取若干套次級(jí)組合件的徑向收縮量和周向收縮量的平均值，再根據(jù)所獲得的次級(jí)組合件的徑向收縮量和周向收縮量數(shù)據(jù)，確定由4段次級(jí)組合件焊接形成總管后的總管的徑向收縮量和周向收縮量；
[0018]步驟三:正式焊接前，首先制備環(huán)管，每個(gè)環(huán)管預(yù)留收縮量和端面修整余量，然后進(jìn)行環(huán)管的端面修整，經(jīng)過(guò)端面修整后的環(huán)管等待焊接；
[0019]步驟四:正式焊接加工初級(jí)組合件，采用一面兩孔的定位方式，即以噴桿安裝座的內(nèi)孔、噴桿安裝座安裝板的平面及噴桿安裝座安裝板的安裝孔為基準(zhǔn)進(jìn)行定位，噴桿的噴嘴采用對(duì)稱(chēng)焊接；堵頭的外圓型面、定位孔及定位扁在焊后進(jìn)行組合加工；
[0020]步驟五:正式焊接加工次級(jí)組合件，將步驟三中加工好的環(huán)管與步驟四中加工好的初級(jí)組合件分別裝夾到I型夾具內(nèi)，I型夾具的左半部設(shè)為焊接A區(qū)，I型夾具的右半部設(shè)為焊接B區(qū)；在次級(jí)組合件焊接前的裝夾階段，需要在I型夾具的焊接A區(qū)及焊接B區(qū)內(nèi)均預(yù)留反變形量；每次焊接初級(jí)組合件的噴桿安裝座與環(huán)管時(shí)，當(dāng)焊接噴桿安裝座的左端焊縫時(shí)，選擇在焊接B區(qū)定位，當(dāng)焊接噴桿安裝座的右端焊縫時(shí)，選擇在焊接A區(qū)定位；當(dāng)次級(jí)組合件加工完成后，需要對(duì)次級(jí)組合件進(jìn)行校正；
[0021]步驟六:通過(guò)4段次級(jí)組合件進(jìn)行總管的焊接加工，將步驟五中加工好的次級(jí)組合件裝夾到II型夾具內(nèi)，在總管焊接前的裝夾階段，需要在II型夾具內(nèi)預(yù)留反變形量，總管焊接時(shí)采用對(duì)稱(chēng)焊接，直至總管全部焊接完成。
[0022]在焊接A區(qū)進(jìn)行焊接時(shí)，以噴桿安裝座定位插銷(xiāo)座定位初級(jí)組合件的徑向位置，以噴桿定位插銷(xiāo)座定位初級(jí)組合件的角向及角度位置，并預(yù)留出反變形量，以環(huán)管限位座定位環(huán)管的徑向位置，通過(guò)若干環(huán)管限位座配合定位環(huán)管的高度，以耳座定位座定位耳座的位置度和平行度，以噴桿安裝座安裝板定位座定位噴桿安裝座安裝板的位置度和平行度。
[0023]對(duì)初級(jí)組合件、次級(jí)組合件及總管進(jìn)行焊接時(shí)，將焊接電流控制在40?50A。
[0024]本發(fā)明的有益效果:
[0025]本發(fā)明優(yōu)化并改進(jìn)了傳統(tǒng)總管焊接工藝，首先采用了分階段焊接方式，將總管焊接過(guò)程分為三個(gè)階段，分別為初級(jí)組合件焊接階段、次級(jí)組合件焊接階段及總管焊接階段；在正式焊接前，本發(fā)明通過(guò)加工初級(jí)組合件和次級(jí)組合件的試驗(yàn)用件，獲取了詳細(xì)的總管反變形量的數(shù)據(jù)，根據(jù)該反變形量數(shù)據(jù)，為正式焊接總管提供了有效的預(yù)留反變形量依據(jù)；本發(fā)明通過(guò)全新設(shè)計(jì)的總管定位焊接夾具，為有效控制正式焊接總管過(guò)程中的變形量提供了可能；通過(guò)本發(fā)明還有效將變形量控制在未參與裝配的環(huán)管上，有效保證了焊接后的總管尺寸和位置度，提高了總管的質(zhì)量可靠性和生產(chǎn)效率，實(shí)際應(yīng)用中將總管的校正量降低了 50%，裝配周期縮短了 40%。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為某型航空發(fā)動(dòng)機(jī)燃油總管的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2為總管定位焊接夾具的I型夾具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖3為總管定位焊接夾具的II型夾具結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖4為環(huán)管定位插銷(xiāo)座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖5為環(huán)管限位座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖6為噴桿安裝座定位插銷(xiāo)座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖7為噴桿定位插銷(xiāo)座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖8噴桿安裝座安裝板定位座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖9耳座定位座的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖中，I一底座，2—環(huán)管定位插銷(xiāo)座，3—環(huán)管限位座，4一噴桿安裝座定位插銷(xiāo)座，5—噴桿定位插銷(xiāo)座，6—噴桿安裝座安裝板定位座，7—耳座定位座，8—第一定位插銷(xiāo)，9一環(huán)管內(nèi)圈限位柱，10—環(huán)管外圈限位柱，11 一第二定位插銷(xiāo)，12—第三定位插銷(xiāo)，13—回轉(zhuǎn)定位板，14—緊固螺栓，15—第四定位插銷(xiāo)，16—環(huán)管，17—噴桿安裝座，18—噴桿，19—噴桿安裝座安裝板，20一耳座，21一堵頭，22一壓板，23一削扁平面。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0037]如圖2?9所示，一種總管定位焊接夾具，分為I型夾具和II型夾具，所述I型夾具包括底座1、環(huán)管定位插銷(xiāo)座2、環(huán)管限位座3、噴桿安裝座定位插銷(xiāo)座4及噴桿定位插銷(xiāo)座5，所述環(huán)管定位插銷(xiāo)座2、環(huán)管限位座3、噴桿安裝座定位插銷(xiāo)座4及噴桿定位插銷(xiāo)座5均設(shè)置在底座I上；所述II型夾具包括底座1、環(huán)管限位座3、噴桿安裝座安裝板定位座6及耳座定位座7，所述環(huán)管限位座3、噴桿安裝座安裝板定位座6及耳座定位座7均設(shè)置在底座I上；
[0038]所述環(huán)管定位插銷(xiāo)座2包括基座、第一定位插銷(xiāo)8及鎖緊螺釘，所述第一定位插銷(xiāo)8設(shè)置在基座內(nèi)，在第一定位插銷(xiāo)8與基座之間設(shè)置鎖緊螺釘，環(huán)管16通過(guò)第一定位插銷(xiāo)8進(jìn)行管口定位；
[0039]所述環(huán)管限位座3包括基座、環(huán)管內(nèi)圈限位柱9及環(huán)管外圈限位柱10，所述環(huán)管內(nèi)圈限位柱9及環(huán)管外圈限位柱10豎直設(shè)置在基座上部，環(huán)管16位于環(huán)管內(nèi)圈限位柱9及環(huán)管外圈限位柱10之間進(jìn)行管體定位；
[0040]所述噴桿安裝座定位插銷(xiāo)座4包括基座、第二定位插銷(xiāo)11及鎖緊螺釘，第二定位插銷(xiāo)11設(shè)置在基座內(nèi)，在第二定位插銷(xiāo)11與基座之間設(shè)置鎖緊螺釘，噴桿安裝座17通過(guò)第二定位插銷(xiāo)11進(jìn)行定位；
[0041]所述噴桿定位插銷(xiāo)座5包括基座、第三定位插銷(xiāo)12及鎖緊螺釘，第三定位插銷(xiāo)12設(shè)置在基座內(nèi)，在第三定位插銷(xiāo)12與基座之間設(shè)置鎖緊螺釘，噴桿18通過(guò)第三定位插銷(xiāo)12進(jìn)行定位;
[0042]所述噴桿安裝座安裝板定位座6包括基座及回轉(zhuǎn)定位板13，回轉(zhuǎn)定位板13設(shè)置在基座上部，回轉(zhuǎn)定位板13 —端鉸接