[发明专利]一种航空发动机低压涡轮轴-盘组件的装配装置

说明书

本发明公开了一种航空发动机低压涡轮轴‑盘组件的装配装置，包括涡轮夹具、涡轮轴调姿对接系统、转位式拧紧系统和床身。所述的涡轮夹具实现涡轮单元体的轴线水平安装；所述的涡轮轴调姿对接系统实现涡轮轴相对连接盘的接触端面平行校准运动和同心校准运动，并实现涡轮轴相对连接盘的进给对接运动；所述的转位式拧紧系统实现拧紧轴转位至对应圆周分布螺栓的拧紧工位。本发明采用低压涡轮轴‑盘轴线水平的安装方式，实现涡轮轴相对连接盘的对心定位校准和端面正确紧密贴合，提高对接装配精度。本发明采用转位式拧紧系统，应用拧紧轴可有效控制螺栓预紧力偏差，确保拧紧质量；采用龙门式移动台，解决了拧紧系统进给过程中运动干涉问题。

技术领域

本发明属于自动化装配技术领域，特别涉及一种航空发动机低压涡轮轴-盘组件的装配装置。

背景技术

在航空发动机中，低压涡轮轴通过前端法兰结构与低压涡轮单元体端部连接盘相装配，实现低压涡轮转子的动力传递。由于低压涡轮转子所受外载大，轴-盘组件承受高达数十吨的轴向力和数万牛米的传动扭矩，而其连接部分属于截面突变关键易损位置，因此轴-盘组件的装配性能是发动机运行可靠性的重要影响因素。

在低压涡轮轴-盘组件装配过程中，低压涡轮轴-盘需进行相对位姿调整和校准，二者对正后沿轴向进行对接配合，最终通过周向均布螺栓拧紧方式进行紧固。目前国内主要采用夹具、吊具、运动辅具和手持工具等简单机械机构，配合人工操作的方式进行装配作业，主要应用设备及装配过程如下：通过夹具将体积重量较大的低压涡轮单元体进行轴线沿竖直方向的立式安装，采用吊具装运的方式将涡轮轴移动至对中位置，在竖直方向上完成相对连接盘的对接，应用力矩扳手等拧紧器具对沿轴线圆周均布的螺栓组进行拧紧。上述装配过程中大量依靠人工作业方法，未使用自动化专用装配装置，存在以下不足：(1)组件对接精度低：长度为约2m规格的涡轮轴轴向尺寸过大，利用吊具吊装的形式造成其微距位移对准困难，影响组件对心精度；处于立式的涡轮轴难以通过机械机构实现其姿态调整，无法实现适应配对接触面型面误差的柔性装配要求，难以保证连接接触面正确紧密贴合；(2)手工操作力矩扳手方式拧紧质量不稳定，螺栓预紧力偏差高至25％-50％，导致工况下薄弱连接部位螺栓易松脱；应用数控拧紧轴可有效控制预紧力偏差至10％以下，但因拧紧作业空间限制，拧紧轴轴向进给机构易与吊具、夹具等结构发生干涉，而应用机械臂作为拧紧轴侧向进给机构的方式存在成本高、刚度低和效率低等问题；(3)现有装配设备大量依赖人工操作，作业效率低，装配一致性差；应用现有设备的立式装配方式导致工人观察和操作困难，对工人技能要求高，劳动强度大。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种航空发动机低压涡轮轴-盘组件的装配装置，满足涡轮轴-盘组件高精度对接和螺栓一致性拧紧要求，具有工作效率高和操作方便的特点，实现航空发动机低压涡轮轴-盘高性能装配。

本发明的技术方案是：一种航空发动机低压涡轮轴-盘组件的装配装置，包括涡轮夹具、涡轮轴调姿对接系统、转位式拧紧系统和床身。

所述的涡轮夹具位于床身端部，实现涡轮单元体的轴线为水平方向的固定安装。