阅读说明：本技术 一种发动机薄壁喷管壳体焊接装配工艺 (Welding assembly process for thin-wall spray pipe shell of engine ) 是由 郑莉 孟强 张鹏博 刘涛 于 2019-11-27 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种发动机薄壁喷管壳体焊接装配工艺,将待焊工件的对接接口由平口改为止口。所述的待焊工件对接时采用止口对接结构工装,止口对接结构工装包括芯轴、底盘、堵盖和螺母,将芯轴大端朝下垂直立于装配平台上,将收敛段套装在芯轴上,使其与底盘贴紧,将尾管套入芯轴,然后装尾环,最后套上堵盖,拧紧螺母,即可完成装配。本发明能够简化焊接装配工艺,提高生产效率,提高焊前装配精度。(The invention provides a welding assembly process for a thin-wall nozzle shell of an engine, which changes a butt joint interface of a workpiece to be welded from a flat port to a spigot port. The butt joint of the workpieces to be welded adopts a spigot butt joint structure tool, the spigot butt joint structure tool comprises a mandrel, a chassis, a blocking cover and a nut, the large end of the mandrel is downwards and vertically arranged on an assembly platform, a convergent section is sleeved on the mandrel and is tightly attached to the chassis, a tail pipe is sleeved on the mandrel, then a tail ring is installed, the blocking cover is sleeved, and the nut is screwed down, so that the assembly can be completed. The invention can simplify the welding assembly process, improve the production efficiency and improve the assembly precision before welding.)

一种发动机薄壁喷管壳体焊接装配工艺

技术领域

本发明涉及一种航天发动机薄壁喷管壳体焊接装配的改进技术。

背景技术

发动机薄壁喷管壳体由收敛段、尾管和尾环采用真空电子束焊方法组焊成形。壳体壁厚1.5mm左右，焊口采用平口对接方式，必须使用内撑式工装来保证焊缝装配精度，现行工装结构如图1所示。工装结构复杂，由芯轴、挡圈、前涨套、中间套、锥套、后涨套、压紧螺帽和背帽等零件组成。焊接装配过程繁琐耗时，并且随着使用次数增加，与工装芯轴配合的前、后涨套会发生变形，内撑时引起三种零件在轴线方向上不同心，造成零件焊口对接处错位及径向跳动量超差。焊接不合格的产品只能降级使用或报废，会大幅增加经济成本和劳动力成本，严重制约生产效率。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种发动机薄壁喷管壳体焊接装配工艺，通过改变焊口对接形式、调整工装结构的方法来改进焊接装配方式，防止装配错位超差，并提高生产效率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：将待焊工件的对接接口由平口改为止口。

所述的待焊工件依次包括尾环、尾管和收敛段，所述的尾环和收敛段为凹止口，尾管为凸止口。

所述的尾管加工止口时采用尾管车端面工装，将尾管撑起。

所述的尾环、尾管和收敛段利用拉杆式工装完成装配。

所述的待焊工件对接时采用止口对接结构工装，止口对接结构工装包括芯轴、底盘、堵盖和螺母，将芯轴大端朝下垂直立于装配平台上，将收敛段套装在芯轴上，使其与底盘贴紧，将尾管套入芯轴，然后装尾环，最后套上堵盖，拧紧螺母，即可完成装配。

本发明的有益效果是：

1)简化焊接装配工艺，提高生产效率：采用原工装进行装配时，焊前装配错位合格情况下，单发工件装配所需工时0.4h，若装配检验不合格必须重新装调，耗费工时久，最长达到6h，生产效率极低；改成止口对接形式采用拉杆式工装进行装配只需要不到0.15h，生产效率提高了1.7倍；

2)提高焊前装配精度，改善焊后零件径向和端口跳动量，焊缝质量与接头机械性能均能满足设计指标要求，具备生产合格产品的能力。

附图说明

图1是喷管壳体平口对接焊接工装结构示意图；

图2是凸止口(尾管)与凹止口(尾环、收敛段)对接接头示意图；

图3是尾管车端面工装示意图；

图4是改进后的止口对接形式装配示意图；

图中，1-内撑工装芯轴，2-挡圈，3-前涨套，4-中间套，5-锥套，6-后涨套，7-压紧螺帽，8-螺母，9-尾环，10-尾管，11-收敛段，12-尾管车端面芯轴，13-锁紧帽，14-压紧帽，15-小锥套，16-夹簧，17-压圈，18-垫圈，19-背帽，20-平键，21-弹簧，22-拉杆工装芯轴，23-底盘，24-堵盖，25-螺帽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明将待焊工件的对接接口由平口改为止口。尾环和收敛段为凹止口，尾管为凸止口。由于尾管壁薄、尺寸长，因此止口难加工，采用尾管车端面工装，将尾管撑起，可完成尾管的止口加工。对接接口更改后，即可利用拉杆式工装完成收敛段、尾管、尾环间的装配，避免因工装涨瓣和轴不同心引起的装配错位超差问题。止口对接结构工装主要由芯轴、底盘、堵盖和螺母构成。将芯轴大端朝下垂直立于装配平台上，将收敛段套装在芯轴上，使其与底盘贴紧，将尾管套入芯轴，然后装尾环，最后套上堵盖，拧紧螺母，即可完成装配。

使用对接试件对改进后的方法进行了焊接工艺参数确认，并焊接了多发喷管壳体模拟件(全尺寸产品)，焊接参数符合工艺文件规定的参数范围。喷管壳体模拟件焊后收缩量与优化前焊接收缩量基本一致，说明改进后的装配方法对焊接收缩量无明显影响。

焊后按照QJ972-86《电子束焊接技术条件》Ⅰ级焊缝要求对喷管壳体试验件进行焊缝外观质量检验和X射线照相检验，并对其随炉焊接试样进行拉伸试验，焊缝质量和机械性能均满足设计要求，说明改进后的装配方法能够保证焊缝质量和机械性能。

本发明将待焊工件的对接接口由平口改为止口，如图2所示。尾环和收敛段为凹止口，尾管为凸止口。由于尾管壁薄、尺寸长，因此刚度低、易变形，在车床上不好装夹及找正，车端面止口时无法保证形位公差(即端面垂直度)，因此使用尾管车端面工装，如图3所示。具体操作方法为：先依次将四个压圈、三个垫圈和一个背帽套入芯轴，再将尾管套入芯轴，用錾子将背帽上紧；分别装两端的小锥套、夹簧和弹簧，再拧紧压紧帽，最后拧紧锁紧帽，使用该工装可以将尾管撑紧，便于在车床上装夹，且提高刚度，保证了端面止口的加工精度和形位公差尺寸要求。

对接接口更改后，即可利用拉杆式工装完成收敛段、尾管、尾环间的装配，避免因工装涨瓣和轴不同心引起的装配错位超差问题。止口对接结构工装如图4所示，主要由拉杆工装芯轴22、底盘23、堵盖24和螺母25构成。将芯轴大端朝下垂直立于装配平台上，将收敛段套装在芯轴上，使其与底盘贴紧，将尾管套入芯轴，然后装尾环，最后套上堵盖，拧紧螺母，即可完成装配。

使用优化后的对接试件对焊接工艺参数进行了确认，并焊接了四发喷管壳体模拟件(全尺寸产品)，编号为PSY01～PSY04，焊前装配错位量如表1所示，装配质量完全满足工艺要求。

表1喷管壳体模拟件焊前装配错位

焊后按照QJ972-86《电子束焊接技术条件》Ⅰ级焊缝要求对模拟件进行焊缝外观质量检验，焊缝正面和背面质量见表2。焊缝质量满足设计要求与标准要求。

表2喷管壳体模拟件焊缝正面和背面质量