CN113770421B - 一种用于航空发动机双层结构隔热屏外环配钻孔装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于航空发动机双层结构隔热屏外环配钻孔装置及方法，配钻孔装置包括支撑台、避让槽、压块、钻头引导孔、支架和压紧螺栓。配钻时，将支撑台装入搭接段与内环之间，使得支撑台同时与搭接段的内表面以及内环的外表面紧贴；将外环装配至搭接段的外表面上；将压块放置在外环的外表面上，确保钻头引导孔对齐外环上的已加工铆接孔，调整压紧螺栓使得外环和搭接段被压紧在压块和支撑台之间；通过钻床和钻头引导孔在搭接段上配钻铆接孔。本发明防止了搭接段受钻头压力而产生变形及错位，同时起到配钻孔时对钻头的引导作用，提高了配钻孔精度及效率。

Description

一种用于航空发动机双层结构隔热屏外环配钻孔装置及方法
技术领域
本发明属于机械加工配钻孔领域，涉及一种航空发动机双层结构隔热屏外环配钻孔装置及钻孔方法。
背景技术
航空发动机加力燃烧室隔热屏三维示意图如图1和图2所示，该隔热屏为双层结构，主要由内环、外环、搭接段三部分组成。其中，内环与搭接段通过连续点焊进行组合，而外环与搭接段则通过抽芯铆钉进行铆接。加工过程中，在完成搭接段与内环的焊接后，需将外环按图3所示方法与搭接段进行装配，然后通过外环上已经加工的铆接孔，对搭接段进行配钻孔，从而保证两孔同心，满足铆接要求。然而，隔热屏材料较薄，外环、搭接段材料为GH3128，厚度为0.6mm，零件刚性差，在配钻孔时搭接段受钻头压力而产生变形，导致无法钻孔。
在现有的加工方法中由于搭接段及内环之间的悬空位置无支撑，可靠性差，加工过程中经常由于晃动导致零件变形或者错位，导致加工的孔为椭圆孔。此外，由于外环厚度仅有0.6mm，在通过外环上的孔配钻搭接段上的孔时，外环上的孔无引导性，又由于零件结构限制，无法使用钻套，导致外环上的孔被扩大成椭圆孔，影响铆接后的强度。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明旨在提供一种用于航空发动机双层结构隔热屏外环配钻孔装置及方法，设计制造一套适用于该类零件的配钻孔装置，一方面实现在配钻孔时对搭接段的有效支撑及零件相对位置固定，防止搭接段受钻头压力而产生变形及错位；另一方面还可以起到配钻孔时对钻头的引导作用，从而提高配钻孔精度及效率。
为实现上述目的，本发明采用了下述技术方案：
一种用于航空发动机双层结构隔热屏外环配钻孔装置，双层结构隔热屏包括外环、搭接段和内环，内环与搭接段点焊连接，外环与搭接段铆接，且外环上有已加工铆接孔，搭接段与外环上已加工铆接孔对应位置的下方呈悬空状态，配钻孔装置包括，
支撑台，所述支撑台置于搭接段与外环上已加工铆接孔对应位置下方的悬空空间内；
避让槽，所述避让槽位于支撑台上表面；
压块，所述压块置于外环的外表面，使得外环和搭接段的铆接位置处于支撑台和压块之间；
钻头引导孔，所述钻头引导孔开设在压块上，且贯穿压块的上、下表面；
支架，所述支架与支撑台相连，支架的一端延伸至避让槽上方；
压紧螺栓，所述压紧螺栓可移动连接在支架上，且压紧螺栓的移动路径与压块相交。
作为一种选择，所述支撑台包括，
与搭接段内表面贴合的支撑台上表面，支撑台上表面的曲率与搭接段内表面的曲率一致，所述避让槽位于支撑台上表面；
与内环外表面贴合的支撑台下表面，支撑台下表面的曲率与内环外表面的曲率一致。
作为一种选择，所述压块包括与外环接触的压紧面，压紧面的曲率与外环的外表面曲率一致。
作为一种选择，所述支架至少有两个。
作为一种选择，所述压紧螺栓与压块的接触点位于钻头引导孔的左、右两端。
作为一种选择，所述支撑台和压块的长度小于外环或内环的圆周长度。
一种用于航空发动机双层结构隔热屏外环配钻孔方法，采用上述的配钻孔装置，且包括以下步骤，
步骤一，将支撑台装入搭接段与内环之间，使得支撑台同时与搭接段的内表面以及内环的外表面紧贴；
步骤二，将外环装配至搭接段的外表面上；
步骤三，将压块放置在外环的外表面上，确保钻头引导孔对齐外环上的已加工铆接孔，调整压紧螺栓使得外环和搭接段被压紧在压块和支撑台之间；
步骤四，通过钻床和钻头引导孔在搭接段上配钻铆接孔。
与现有技术相比，本发明具备如下特点：
(1)采用支撑台对外环进行支撑，支撑台的高度尺寸与搭接段接内环之间的悬空间隙尺寸匹配性好，支撑稳定性好，钻孔时零件不易产生变形。现有加工方法无支撑，易产生晃动，或者支撑可靠性差，零件易变形。
(2)采用支撑台及压块固定外环及搭接段相对位置，压块、支撑台型面与外环及搭接段型面一致(即曲面曲率一致)，压紧时零件贴合良好，零件不易变形且更不易产生相对移动。现有加工方法采用氩弧焊对外环及搭接段进行定位，而钻孔后需打磨去除焊点，容易损伤零件。
(3)压块上的孔在配钻孔时对钻头具有引导作用，使得钻孔精度高。现有加工方法仅通过操作者手工控制钻头位置，易导致钻头对不准外环上的孔，导致外环上的孔被扩大成椭圆孔，影响零件质量。
附图说明
图1为航空发动机燃烧室双层隔热屏结构示意图；
图2为图1中A区域的局部放大图；
图3为配钻搭接段上铆接孔时的装配示意图；
图4为用于航空发动机双层结构隔热屏外环配钻孔装置示意图；
图5为图4的另一个方向的视图；
图6为采用双层隔热屏外环配钻孔装置进行钻孔时的示意图；
图中，1-支撑台；2-避让槽；3-压块；4-钻头引导孔；5-支架；6-压紧螺栓；7-内环；8-外环；9-搭接段；10-已加工铆接孔；11-抽芯铆钉。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明，但不应就此理解为本发明所述主题的范围仅限于以下的实施例，在不脱离本发明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，均包括在本发明的范围内。
为了在图1和图2所示的双层结构隔热屏搭接段9上配钻铆接孔，本实施例中设计制造了一种用于航空发动机双层结构隔热屏外环配钻孔装置，其结构如图4和图5所示，配钻孔装置主要由支撑台1、避让槽2、支架5(2件)、压紧螺栓6(2件)、压块3和钻头引导孔4组成。
支撑台1是用于卡在搭接段9及内环7之间，起到对搭接段9的支撑作用，填充搭接段9下方的悬空空间，防止搭接段9受钻头压力而产生变形。此外，在支撑台1上开有避让槽2，是为了在配钻孔时避开钻头。
两个支架5通过氩弧焊固定在支撑台1上，两个支架5上分别有一个压紧螺栓6，起到对压块3的压紧及固定作用。压紧螺栓6的位置无特殊要求，通常在压块3长度方向的两端附近，只要保证压紧螺栓6拧紧，钻孔过程中不会发生错位。
压块3则是用于压紧外环8及搭接段9，固定二者相对位置，防止二者在钻孔时受力滑移串位。此外，压块3上开有多个小孔作为钻头引导孔4，起到对钻头的引导作用。
压块3与外环8外表面接触的压紧表面、支撑台1与搭接段9内表面接触的支撑台上表面、支撑台1与内环7外表面接触的支撑台下表面的形状(曲面曲率)一致，实现完全贴合，减少贴合间隙，避免相对滑动和钻孔过程中的变形。
支撑台1与压块3的材质无特殊要求，本发明主要是制作与搭接段9及内环7形状相匹配的支撑结构，从而起到支撑与固定作用，但建议使用铝合金一类较轻的材料。
在进行配钻孔时，按图3和图6进行装配。
首先将支撑台1卡入搭接段9与内环7之间，完成对搭接段9的支撑；然后装配外环8并调整外环8与搭接段9的相对位置；最后将压块3放在外环8上，调整压块3位置，使压块3上的钻头引导孔4与外环8上已加工好的已加工铆接孔10对齐，并拧紧压紧螺栓6，完成固定。开启钻床，通过压块3上的钻头引导孔4完成配钻，配钻完一处后，松开压紧螺栓6，沿周向滑动配钻孔装置至下一钻孔位置，固定后即可继续钻孔。
采用图4和图5的配钻孔装置进行双层结构隔热屏外环配钻孔的方法步骤如下：
步骤一，将支撑台1卡入搭接段9与内环7的间隙之间，使支撑台1贴合内环7及搭接段9；
步骤二，装配外环8，调整外环8位置，使其与搭接段9相对位置正确；
步骤三，安装压块3，并调整压块3位置，使压块3上的钻头引导孔4对齐外环8上的已加工铆接孔10；
步骤四，拧紧压紧螺栓6，使压块3压紧外环8及搭接段9，固定零件位置；
步骤五，通过压块3上的钻头引导孔4完成配钻孔，然后沿周向滑动配钻孔装置至下一钻孔位置，重复步骤三、四和五。

Claims (4)

1.一种用于航空发动机双层结构隔热屏外环配钻孔方法，双层结构隔热屏包括外环(8)、搭接段(9)和内环(7)，内环(7)与搭接段(9)点焊连接，外环(8)与搭接段(9)铆接，且外环(8)上有已加工铆接孔(10)，搭接段(9)与外环(8)上已加工铆接孔(10)对应位置的下方呈悬空状态，其特征在于：采用的配钻孔装置包括，
支撑台(1)，所述支撑台(1)置于搭接段(9)与外环(8)上已加工铆接孔(10)对应位置下方的悬空空间内；所述支撑台(1)包括与搭接段(9)内表面贴合的支撑台上表面，以及与内环(7)外表面贴合的支撑台下表面，支撑台上表面的曲率与搭接段(9)内表面的曲率一致，支撑台下表面的曲率与内环(7)外表面的曲率一致；
避让槽(2)，所述避让槽(2)位于支撑台(1)上表面；
压块(3)，所述压块(3)置于外环(8)的外表面，使得外环(8)和搭接段(9)的铆接位置处于支撑台(1)和压块(3)之间，所述压块(3)包括与外环(8)接触的压紧面，压紧面的曲率与外环(8)的外表面曲率一致；
钻头引导孔(4)，所述钻头引导孔(4)开设在压块(3)上，且贯穿压块(3)的上、下表面；
支架(5)，所述支架(5)与支撑台(1)相连，支架(5)的一端延伸至避让槽(2)上方；
压紧螺栓(6)，所述压紧螺栓(6)可移动连接在支架(5)上，且压紧螺栓(6)的移动路径与压块(3)相交；
配钻孔方法包括以下步骤，
步骤一，将支撑台(1)装入搭接段(9)与内环(7)之间，使得支撑台(1)同时与搭接段(9)的内表面以及内环(7)的外表面紧贴；
步骤二，将外环(8)装配至搭接段(9)的外表面上；
步骤三，将压块(3)放置在外环(8)的外表面上，确保钻头引导孔(4)对齐外环(8)上的已加工铆接孔(10)，调整压紧螺栓(6)使得外环(8)和搭接段(9)被压紧在压块(3)和支撑台(1)之间；
步骤四，通过钻床和钻头引导孔(4)在搭接段(9)上配钻铆接孔，配钻完一处后，松开压紧螺栓(6)，沿周向滑动配钻孔装置至下一钻孔位置，固定后即可继续钻孔。
2.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机双层结构隔热屏外环配钻孔方法，其特征在于：所述支架(5)至少有两个。
3.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机双层结构隔热屏外环配钻孔方法，其特征在于：所述压紧螺栓(6)与压块(3)的接触点位于钻头引导孔(4)的左、右两端。
4.根据权利要求1所述的一种用于航空发动机双层结构隔热屏外环配钻孔方法，其特征在于：所述支撑台(1)和压块(3)的长度小于外环(8)或内环(7)的圆周长度。
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