[发明专利]一种用于多级整体叶盘电子束焊接的夹具

说明书

本发明公开的一种用于多级整体叶盘电子束焊接的夹具是由底座、固定立柱、下固定隔块、上固定隔块、盖板、压紧螺帽和吊装耳环组成，固定立柱、下固定隔块、上固定隔块、盖板、压紧螺帽依次由下向上与待焊接的1号、2号和3号整体叶盘交错装配在底座上，吊装耳环固连于固定立柱的上端面。本发明夹具结构简单，操作使用方便、可靠性高，不仅可以一次实现多级整体叶盘的焊接，提高焊接生产效率，还能解决多级整体叶盘中直径较大的辐板焊接不易控制，极易带来的不均匀变形的问题，减少废品率，降低生产成本。

技术领域

本发明属于航空发动机转动件制造工具技术领域，具体涉及一种用于多级整体叶盘电子束焊接的夹具。

背景技术

三级整体叶盘作为航空发动机中的转动件，对其动平衡和静平衡都有着非常严格的要求，如果因焊接加工过程中导致的任何不均匀变形都会严重影响零件整体平衡。由于三级整体叶盘是由单个的1号整体叶盘、2号整体叶盘和3号整体叶盘组成，使用前需要将1号叶盘与2号叶盘中部、2号叶盘和3号叶盘中部通过电子束焊接来完成3个整体叶盘的连接。

当用电子束焊接时，由于一方面焊接形成的熔池在焊接部位正反面的宽度不均匀会导致零件会发生焊接变形，另一方面在焊接过程中，因焊接电流需要在某一区域增加到稳定值，然后维持在某一稳定值时完成所在位置的焊接，其后电流又需要在另一区域降低至0，因而就会导致焊接热输入在周向上分布不均匀，这种热输入的不均匀也会造成零件变形的不均匀。而且这种不均匀变形不仅会出现在第1级辐板、第2级辐板和第3级辐板上，还会出现在它们所围合形成的区域M-N和区域P-Q中，见图1。一般而言，当留有加工余量的情况下，在第1级辐板、第2级辐板和第3级辐板外侧上出现的不均匀变形还可以通过焊接后进行机械加工来得以消除，但是其围合所形成的区域M-N和区域P-Q在焊接后因机械加工的可达性差，加工时具有非常高的难度，零件报废的风险将大幅增加。况且，这些叶盘在电子束焊接前通常已加工至最终状态，也就是说基本没有剩余加工余量。当区域M-N和区域P-Q焊接后发生较大变形时，因对平衡的影响将导致零件不能满足使用要求，就只能作报废处理了。

从图1可见，2号整体叶盘的辐板直径较下侧1号整体叶盘的辐板和上侧3号整体叶盘的辐板直径大，这样就使得第2级辐板内凹至上、下两个辐板之间。如果焊接时采用焊接夹具通过对辐板进行约束来消除这种焊接的不均匀变形时，也会因2号整体叶盘的辐板这种内凹结构使得其很难被充分约束，从而导致该辐板及其附近的M-N、P-Q区域的变形将更加难以控制。虽然也可以采用普通定位环来对2号整体叶盘的辐板进行约束，控制其附近区域变形，但电子束焊接后定位环必须采用机械方法予以去除，而机械方法去除定位环的过程中极易伤到相邻叶盘的辐板表面，导致辐板尺寸超差零件报废。

发明内容

本发明的目的是针对现有三级整体叶盘在电子束焊接中出现的变形大，无法满足使用要求的问题，提供一种用于多级整体叶盘电子束焊接的夹具。

本发明提供的一种用于多级整体叶盘电子束焊接的夹具，其特征在于该夹具是由底座、固定立柱、下固定隔块、上固定隔块、盖板、压紧螺帽和吊装耳环组成，固定立柱、下固定隔块、上固定隔块、盖板、压紧螺帽依次由下向上与待焊接的1号、2号和3号整体叶盘交错装配在底座上，吊装耳环固连于固定立柱的上端面。

以上夹具中所述的底座为圆形盘，其上表面有一同轴限位凸台，凸台的直径与待焊接的1号整体叶盘下端面盘孔内径匹配，其上开有销孔。

以上夹具中所述的固定立柱为一圆柱体，柱体直径与待焊接的1号和3号整体叶盘辐板内径匹配，其上端部壁面开有螺纹，下端部壁面水平外凸形成二级台阶，第一级台阶上开有销孔，并通过销钉与底座相连，安装时第二级台阶上端面与待焊接的1号整体叶盘辐板的下端面匹配接触相连；上端部顶面开有一螺纹孔。