发动机支承机匣真空热校形模具及方法技术

本发明专利技术公开了一种发动机支承机匣真空热校形模具及方法，真空热校形模具包括轴组件、校形型胎、上端面校形环、上安装边校形环及楔形块。校形时将焊接后的支承机匣安装在轴组件上，机匣壳体下安装边的外安装边放置在下圆盘的凸台外侧的圆环上表面，机匣壳体下安装边的内外安装边内表面应位于轴组件的下圆盘、下安装边内校形环的外侧，机匣壳体中安装边位于机匣壳体中安装边校形环外侧，将校形型胎插入外圆环和内圆环形成的环槽内，将楔形块穿过校形型胎和轴组件上的槽口，敲打楔形块到不能移动为止，最后分别安装上端面校形环、上安装边校形环。本发明专利技术有效解决了包含多处焊缝的支承机匣多层薄壁复杂结构焊接后变形的问题，保证了后续加工尺寸精度及位置精度的要求。后续加工尺寸精度及位置精度的要求。后续加工尺寸精度及位置精度的要求。

【技术实现步骤摘要】
发动机支承机匣真空热校形模具及方法


[0001]本专利技术属于航空发动机加工及焊接热处理校形
，特别是一种钛合金发动机支承机匣焊后真空热校形模具及方法。

技术介绍

[0002]涡扇发动机支承机匣为多层薄壁件组合焊接而成的环形组件(图1、图2)，支承机匣由60多件零部件焊接组成，其结构复杂，有多达104条不同形状、不同位置的焊缝，涉及到的材料主要为TA15、TC2等。由于焊缝多、结构复杂，支承机匣焊后变形严重，无法满足后续内外安装尺寸公差及位置度的要求。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在提出一种支承机匣焊后真空热校形模具及方法，通过对焊后零件进行热处理校形，有效控制支承机匣的多层薄壁复杂结构焊接变形的问题。
[0004]本专利技术利用钛合金高温软化的特性，根据材料热胀冷缩的原理，提出了一种焊后真空热校形模具及使用方法，有效控制支承机匣多层复杂结构的焊接变形，保证零件的后续加工要求。
[0005]本专利技术的技术方案如下：
[0006]发动机支承机匣真空热校形模具，包括轴组件、校形型胎、上端面校形环、上安装边校形环及楔形块；
[0007]所述轴组件为盘类焊接组件，且包括中心轴、下圆盘、机匣壳体下安装边内校形环、机匣壳体中安装边校形环、外圆环和内圆环；
[0008]下圆盘为带凸台的圆环，且下圆盘位于中心轴的下端，下圆盘的凸台位于机匣壳体下安装边的外安装边内表面，尺寸为机匣壳体下安装边的外安装边内径的a1倍；
[0009]机匣壳体下安装边内校形环在下圆盘上方，且机匣壳体下安装边内校形环外径位于机匣壳体下安装边的内安装边内表面，尺寸为机匣壳体下安装边的内安装边内径的a2倍；
[0010]机匣壳体中安装边校形环焊接在机匣壳体下安装边内校形环上方，机匣壳体中安装边校形环外径位于机匣壳体中安装边内表面，尺寸为机匣壳体中安装边内径的a3倍；
[0011]外圆环和内圆环为下圆盘外侧的两个环形零件，在外圆环和内圆环上开有多处均布的用于楔形块穿过的第一槽口；
[0012]校形型胎为锥筒形零件，锥筒外形与前安装边内型面一致，尺寸为前安装边内型面的a4倍，在校形型胎下表面有多处均布的用于支板的躲避槽，校形型胎下端插入外圆环和内圆环形成的环槽内，在校形型胎下表面开有用于楔形块穿过的第二槽口，楔形块穿过外圆环、内圆环和校形型胎；
[0013]上端面校形环为环形零件，在上端面校形环的下端面设置有机匣壳体上安装边校形凸台和用于分流器的安装边校形凸台，分别位于机匣壳体上安装边内侧和分流器的安装
边内侧，尺寸分别为机匣壳体上安装边和分流器的安装边内径的a5倍；
[0014]上安装边校形环为轴类零件，上安装边校形环内径大于等于轴组件的中心轴的外径，上安装边校形环外径位于上安装边的内侧，尺寸为上安装边内径的a6倍；
[0015]其中a1、a2、a3、a4、a5、a6为缩放系数，是根据模具材料和钛合金在校形温度时的材料线膨胀系数计算的缩放系数。
[0016]进一步，所述轴组件、校形型胎、上端面校形环和上安装边校形环的材料均为1Cr18N9Ti。
[0017]进一步，所述校形型胎上端安装有吊环螺栓，所述上端面校形环上表面安装有吊环螺栓。
[0018]发动机支承机匣真空热校形方法，采用前述的真空热校形模具，包括以下步骤：
[0019]步骤一，将焊接后的支承机匣安装在轴组件上，机匣壳体下安装边的外安装边放置在下圆盘的凸台外侧的圆环上表面，机匣壳体下安装边的外安装边内表面应位于轴组件的下圆盘的凸台外侧，机匣壳体下安装边的内安装边内表面应位于轴组件的内校形环外侧，机匣壳体中安装边位于机匣壳体中安装边校形环外侧；将校形型胎插入外圆环和内圆环形成的环槽内，将楔形块穿过校形型胎的第二槽口和轴组件的第一槽口，向内敲打楔形块直到不能移动为止；沿着轴组件的轴向分别安装上端面校形环和上安装边校形环；
[0020]步骤二，将安装好的零件和模具一起放进真空炉，确认零件放置妥当且零件及炉膛表面无污染物后关闭炉门；
[0021]步骤三，抽真空，当真空度小于设定值时开始加热，加热到设定温度时保温一段时间，然后随炉冷却，出炉；
[0022]步骤四，零件和模具完全冷却后，拆下上端面校形环、上安装边校形环及校形型胎，取出零件。
[0023]作为一种选择，所述步骤三中，真空度＜1.33Pa时开始加热，加热温度为565
±
15℃，保温150～180min，随炉冷却至400℃以下时，充入氩气至150℃出炉冷却
[0024]与现有技术相比，本专利技术提出了一种支承机匣焊后真空热校形的模具及方法，通过模具对支承机匣内外多处安装边在真空热处理时的控制，有效解决了该类多层薄壁复杂结构焊接零件焊后变形的问题，保证了后续加工尺寸精度及位置精度的要求。
附图说明
[0025]图1是支承机匣结构示意图；
[0026]图2是图1的俯视图；
[0027]图3是本专利技术真空热校形模具结构意图；
[0028]图4是本专利技术的轴组件结构意图；
[0029]图5是分流器组件的结构示意图。
具体实施方式
[0030]下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但不应就此理解为本专利技术所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本专利技术上述技术思想情况下，凡根据本领域普通技术知识和惯用手段做出的各种修改、替换和变更，均包括在本专利技术的范围内。
[0031]本实施例中所需校形的支承机匣结构如图1，图2所示：支承机匣主要由机匣壳体1、上安装边2、前安装边3、支板4、转接管5和分流器6组成。支承机匣壳体1为有下安装边的薄壁锥筒形零件，下安装边有内外两个安装边，上安装边2通过焊接的方式焊于支承机匣壳体1上端面，前安装边3是由上下安装边与薄壁锥筒焊接的组件，位于支承机匣壳体1的外环；10处支板4为流线形空心焊接结构，支板4穿过前安装边3和支承机匣壳体1的锥面分别与前安装边3和支承机匣壳体1焊接成组件，10处支板4沿周向均布，按顺时针方向编号为A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8、A9、A10支板，A1、A4、A5、A9支板内侧封闭，A2、A3、A6、A7、A8、A10支板内腔有转接管5，转接管5为带管接头管子，贯穿支板左右端面并与左右端面通过焊接方式连接；如图2和图5，分流器6为焊接件，由截面为V字形的薄壁环形件与分流器安装边焊接构成，分流器6下端面有切开的10处均布的槽口，插在10处支板4上，并与支板4通过焊接的方式连接。
[0032]用于支承机匣焊后热校形的模具见图3、图4，主要由轴组件7、校形型胎8、上端面校形环9、上安装边校形环10及楔形块11组成。
[0033]轴组件7为盘类焊接组件，材料选用1Cr18N9Ti,轴组件7主要由中心轴7a、下圆盘7b、机匣壳体下安装边内校形环7c、机匣壳体中安装边校形环7d、外圆环7e和内圆环7f组成。下圆盘7b为带凸台的圆环，位于中心轴7a的下端面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.发动机支承机匣真空热校形模具，其特征在于：包括轴组件(7)、校形型胎(8)、上端面校形环(9)、上安装边校形环(10)及楔形块(11)；所述轴组件(7)为盘类焊接组件，且包括中心轴(7a)、下圆盘(7b)、机匣壳体下安装边内校形环(7c)、机匣壳体中安装边校形环(7d)、外圆环(7e)和内圆环(7f)；下圆盘(7b)为带凸台的圆环，且下圆盘(7b)位于中心轴(7a)的下端，下圆盘(7b)的凸台位于机匣壳体(1)下安装边的外安装边内表面，尺寸为机匣壳体(1)下安装边的外安装边内径的a1倍；机匣壳体下安装边内校形环(7c)在下圆盘(7b)上方，且机匣壳体下安装边内校形环(7c)外径位于机匣壳体(1)下安装边的内安装边内表面，尺寸为机匣壳体(1)下安装边的内安装边内径的a2倍；机匣壳体中安装边校形环(7d)焊接在机匣壳体下安装边内校形环(7c)上方，机匣壳体中安装边校形环(7d)外径位于机匣壳体(1)中安装边内表面，尺寸为机匣壳体(1)中安装边内径的a3倍；外圆环(7e)和内圆环(7f)为下圆盘(7b)外侧的两个环形零件，在外圆环(7e)和内圆环(7f)上开有多处均布的用于楔形块(11)穿过的第一槽口；校形型胎(8)为锥筒形零件，锥筒外形与前安装边(3)内型面一致，尺寸为前安装边(3)内型面的a4倍，在校形型胎(8)下表面有多处均布的用于支板(4)的躲避槽，校形型胎(8)下端插入外圆环(7e)和内圆环(7f)形成的环槽内，在校形型胎(8)下表面开有用于楔形块(11)穿过的第二槽口，楔形块(11)穿过外圆环(7e)、内圆环(7f)和校形型胎(8)；上端面校形环(9)为环形零件，在上端面校形环(9)的下端面设置有机匣壳体(1)上安装边校形凸台和用于分流器(6)的安装边校形凸台，分别位于机匣壳体(1)上安装边内侧和分流器(6)的安装边内侧，尺寸分别为机匣壳体(1)上安装边和分流器(6)的安装边内径的a5倍；上安装边校形环(10)为轴类零件，上安装边校形环(10)内径大于等于轴组件(7)的中心轴(7a)的外径，上安装边校形环(10)外径位于...

【专利技术属性】
技术研发人员：李英，涂泉，邱树彬，王绪坚，唐文仲，
申请(专利权)人：中国航发贵州黎阳航空动力有限公司，
类型：发明
国别省市：