阅读说明：本技术 一种用于航空发动机钛合金薄壁钣焊大机匣的焊接夹具 (Welding fixture for large titanium alloy thin-wall metal plate welding case of aircraft engine ) 是由 袁术林 左治建 李雪梅 张晓华 谭小波 陈海筠 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于航空发动机钛合金薄壁钣焊大机匣的焊接夹具,包括底座、轴向设置在底座上的轴线支柱、设置在轴线支柱底端且位于筒体内的大端筒体装配涨紧机构、设置在轴线支柱顶端且位于筒体内的小端筒体装配涨紧机构、设置在筒体外侧且与所述大端筒体装配涨紧机构相对应的大端吸热刚性箍紧环组件以及设置在筒体外侧且与小端筒体装配涨紧机构相对应的小端吸热刚性箍紧环组件；其结构可靠,有效的解决了航空发动机钛合金薄壁钣焊大机匣焊接中材料和结构造成的焊接变形,通过增加热传递和刚性固定方案消除了安装边和筒体由于导热和刚性差异导致的变形,焊接后安装边和筒体错边满足要求,减少了零件废品率,大大降低生产成本,提高经济效益。(The invention discloses a welding fixture for a titanium alloy thin-wall metal plate welding large case of an aero-engine, which comprises a base, an axial strut axially arranged on the base, a large-end barrel assembling tensioning mechanism arranged at the bottom end of the axial strut and positioned in a barrel, a small-end barrel assembling tensioning mechanism arranged at the top end of the axial strut and positioned in the barrel, a large-end heat-absorbing rigid hoop component arranged outside the barrel and corresponding to the large-end barrel assembling tensioning mechanism, and a small-end heat-absorbing rigid hoop component arranged outside the barrel and corresponding to the small-end barrel assembling tensioning mechanism, wherein the large-end barrel assembling tensioning mechanism is provided with a large-end barrel assembling tensioning mechanism; the welding device has a reliable structure, effectively solves the welding deformation caused by materials and structures in the welding process of a large cartridge receiver for the titanium alloy thin-wall plate welding of an aero-engine, eliminates the deformation of the installation edge and the cylinder body due to the difference of heat conduction and rigidity by increasing the heat transfer and the rigid fixing scheme, meets the requirements of the installation edge and the cylinder body misalignment after welding, reduces the rejection rate of parts, greatly reduces the production cost and improves the economic benefit.)

一种用于航空发动机钛合金薄壁钣焊大机匣的焊接夹具

技术领域

本发明涉及航空发动机技术领域，具体涉及一种用于航空发动机钛合金薄壁钣焊大机匣的焊接夹具。

背景技术

钛合金薄壁钣焊大机匣类零件为航空发动机上的零组件，是发动机重要的外部机匣件。钛合金薄壁钣焊大机匣类零件由钛合金锻件安装边和热成型钣金件焊接组成。钛合金由于热导率小(导热性差)和线膨胀系数小，由于安装边厚度大和导热小，安装边变形小；钣金件壁厚薄致使导热差和刚性差，筒体变形大，筒体和安装边变形不一致，致使焊接后错边大，焊接应力大，降低零件的强度和寿命。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于航空发动机钛合金薄壁钣焊大机匣的焊接夹具。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种用于航空发动机钛合金薄壁钣焊大机匣的焊接夹具，包括底座、轴向设置在底座上的轴线支柱、设置在轴线支柱底端且位于筒体内的大端筒体装配涨紧机构、设置在轴线支柱顶端且位于筒体内的小端筒体装配涨紧机构、设置在筒体外侧且与所述大端筒体装配涨紧机构相对应的大端吸热刚性箍紧环组件以及设置在筒体外侧且与小端筒体装配涨紧机构相对应的小端吸热刚性箍紧环组件。

进一步地，大端筒体装配涨紧机构包括设置在底座上且用于将大端筒体和安装边涨紧的大端筒体涨块、大端锥形涨块以及与大端锥形涨块连接的大端锥形涨块拉杆，大端锥形涨块拉杆远离大端锥形涨块的端部设置有大端压紧件，通过大端锥形涨块拉杆分别带动大端锥形涨块轴向运动和大端筒体涨块径向运动，通过大端压紧件将大端锥形涨块进行定位。

进一步地，小端筒体装配涨紧机构包括设置在筒体上端且用于对零件进行轴向限位的小端安装边盖板、小端筒体涨块、用于带动小端筒体涨块径向运动的小端锥形涨块以及用于对小端锥形涨块进行定位的小端压紧件。

进一步地，大端吸热刚性箍紧环组件和所述小端吸热刚性箍紧环组件均包括呈半圆形结构的第一吸热刚性半箍紧环、第二吸热刚性半箍紧环以及分别设置在所述第一吸热刚性半箍紧环和第二吸热刚性半箍紧环两端的固定组件，第一吸热刚性半箍紧环、第二吸热刚性半箍紧环分别贴合在筒体外壁，并通过固定组件紧固形成贴合在筒体外壁的环状结构。

进一步地，筒体与安装面相接位置处设置有保护管，通过保护管将保护气体输送至焊缝背面。

进一步地，小端筒体涨块和大端筒体涨块均包括涨块本体、与涨块本体连接的涨块杆体以及设置在涨块杆体上且与涨块本体间隔的固定块，涨块本体的两端与固定块的两端之间分别设置有弹簧杆。

进一步地，固定组件包括螺柱以及配合连接在所述螺柱上的螺帽，螺柱分别贯穿第一吸热刚性半箍紧环和第二吸热刚性半箍紧环的两端并通过螺帽锁紧。

进一步地，大端压紧件和所述小端压紧件均采用压紧螺母。

本发明具有以下有益效果：本发明所提供的一种用于航空发动机钛合金薄壁钣焊大机匣的焊接夹具，其结构可靠，操作方便、省力省时，有效的解决了航空发动机钛合金薄壁钣焊大机匣焊接中材料和结构造成的焊接变形，通过增加热传递和刚性固定方案消除了安装边和筒体由于导热和刚性差异导致的变形，焊接后安装边和筒体错边满足要求，减少了零件废品率，大大降低生产成本，提高经济效益。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为图1中A-A向示意图；

图3为图2中B处结构放大示意图；

图4为本发明中吸热刚性箍紧环组件结构示意图；

图5为本发明中小端筒体涨块或大端筒体涨块结构示意图；

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1至图3所示，一种用于航空发动机钛合金薄壁钣焊大机匣的焊接夹具，包括底座1、轴向设置在底座1上的轴线支柱2、设置在轴线支柱2底端且位于筒体内的大端筒体装配涨紧机构3、设置在轴线支柱2顶端且位于筒体内的小端筒体装配涨紧机构4、设置在筒体外侧且与大端筒体装配涨紧机构3相对应的大端吸热刚性箍紧环组件5以及设置在筒体外侧且与小端筒体装配涨紧机构4相对应的小端吸热刚性箍紧环组件6。

底座1是焊接夹具的主体，用于整个夹具其他部件的安装，大端筒体装配涨紧机构3和小端筒体装配涨紧机构4用于将将安装边和筒体撑涨至理论位置，保证零件与夹具贴合。在筒体侧增加吸热刚性箍紧组件，由于钛合金变形较大，此装置在焊接过程中刚性约束筒体，防止零件的变形通过大端吸热刚性箍紧环组件5和小端吸热刚性箍紧环组件6与筒体外壁的紧密贴合，可以吸收筒体侧的热量，减少热量堆积造成的变形，同时将筒体刚性约束在焊接夹具和箍紧环之间，焊接过程中筒体不能变形，并且筒体、焊接夹具和吸热刚性箍紧组件三者紧密贴合，增加筒体侧的热量传递速度，减小变形和内应。有效的解决了航空发动机钛合金薄壁钣焊大机匣焊接中材料和结构造成的焊接变形，通过增加热传递和刚性固定方案消除了安装边和筒体由于导热和刚性差异导致的变形，焊接后安装边和筒体错边满足要求，减少了零件废品率，大大降低生产成本，提高经济效益。

大端筒体装配涨紧机构3包括设置在底座1上且用于将大端筒体和安装边涨紧的大端筒体涨块30、大端锥形涨块31以及与大端锥形涨块31连接的大端锥形涨块拉杆32，大端锥形涨块拉杆32远离大端锥形涨块31的端部设置有大端压紧件33，通过大端锥形涨块拉杆32分别带动大端锥形涨块31轴向运动和大端筒体涨块30径向运动，通过大端压紧件33将大端锥形涨块31进行定位。大端筒体涨块30将大端筒体和安装边涨至理论位置，采用主从动原理，可以增大筒体和安装边的散热，刚性固定减小零件的收缩变形。大端锥形涨块拉杆32带动大端锥形涨块31轴向运动。大端锥形涨块拉杆32带动大端筒体涨块30径向运动，方便零件的装卸。大端压紧件33采用压紧螺母。

小端筒体装配涨紧机构4包括设置在筒体上端且用于对零件进行轴向限位的小端安装边盖板40、小端筒体涨块41、用于带动小端筒体涨块41径向运动的小端锥形涨块42以及用于对小端锥形涨块42进行定位的小端压紧件43。小端筒体涨块41将小端筒体和安装边涨至理论位置，采用主从动原理，可以增小筒体和安装边的散热，刚性固定减小零件的收缩变形。小端安装边盖板40压紧零件，将零件装配到理论位置，防止零件轴线方向的运动。小端锥形涨块42带动小端筒体涨块41径向运动，方便零件的装卸。小端压紧件43将小端锥形涨块42固定在需要的位置。小端压紧件43采用压紧螺母。

如图4所示，大端吸热刚性箍紧环组件5和小端吸热刚性箍紧环组件6均包括呈半圆形结构的第一吸热刚性半箍紧环44、第二吸热刚性半箍紧环45以及分别设置在第一吸热刚性半箍紧环44和第二吸热刚性半箍紧环45两端的固定组件46，第一吸热刚性半箍紧环44、第二吸热刚性半箍紧环45分别贴合在筒体外壁，并通过固定组件46紧固形成贴合在筒体外壁的环状结构。固定组件46包括螺柱以及配合连接在螺柱上的螺帽，螺柱分别贯穿第一吸热刚性半箍紧环44和第二吸热刚性半箍紧环45的两端并通过螺帽锁紧。螺柱的长度可以适应零件尺寸的变化，保证每个零件的筒体与吸热刚性箍紧环装置精密贴合。螺帽与螺柱配合调整，保证每个零件的筒体与吸热刚性箍紧环组件的精密贴合。

筒体与安装面相接位置处设置有保护管7，通过保护管7将保护气体输送至焊缝背面。通过保护管7将惰性气体Ar输送至焊缝背面，防止零件焊接过程中氧化。

如图5所示，小端筒体涨块41和大端筒体涨块30均包括涨块本体410、与涨块本体410连接的涨块杆体411以及设置在涨块杆体411上且与涨块本体410间隔的固定块412，涨块本体410的两端与固定块412的两端之间分别设置有弹簧杆413。通过弹簧杆413的弹性作用，对涨块本体410的位置进行调整，提高使用性能。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。