[发明专利]一种飞机发动机排气筒环缝激光焊接夹具和焊接方法

权利要求书

1.一种飞机发动机排气筒环缝激光焊接夹具，其特征在于包含主轴结构、可调支撑、定位盘结构、定位盘驱动机构、气体保护装置，所述主轴结构一端与机床工作转台连接，由机床驱动主轴结构转动，另一端与可调支撑连接；定位盘结构轴向套装在主轴结构上，径向通过滑轨滑块与主轴结构连接；定位盘驱动机构安装在主轴结构上，驱动定位盘结构上的不同直径的定位盘沿径向伸缩；气体保护装置安装在定位盘结构上，并与主轴结构连接，为不同焊缝背部提供惰性气体保护，飞机发动机排气筒套装并定位在定位盘结构上进行焊接；所述的主轴结构包括工装承力轴、端头旋转结构、第一支撑盘、第二支撑盘、第三支撑盘、滑轨、六个无油衬套，端头旋转结构固定工装承力轴一端，第一支撑盘、第二支撑盘、第三支撑盘套装并固定在工装承力轴上，每个支撑盘盘面上均布安装三处滑轨，第一支撑盘盘面上均布三个无油衬套，第二支撑盘盘面上设置有夹角120度的两个无油衬套，第三支撑盘上设置有一个无油衬套，第三支撑盘与机床转台连接，可调支撑与端头旋转结构连接。

2.根据权利要求1所述的一种飞机发动机排气筒环缝激光焊接夹具，其特征在于所述的端头旋转结构包括转轴、旋转体、锁紧装置，转轴与可调支撑连接在一起并可绕自身轴向转动，旋转体为三爪结构，旋转体套装在转轴上，每个爪结构上均装有驱动机构的锁紧装置并开有驱动装置的定位支撑孔。

3.根据权利要求1所述的一种飞机发动机排气筒环缝激光焊接夹具，其特征在于所述的定位盘结构包括第一定位盘、第二定位盘、第三定位盘，每个定位盘均包含大齿轮、导向销、三块扇形盘；大齿轮上开有端面螺旋槽，导向销固定在扇形盘上，并可在端面螺旋槽中滑动，每个定位盘上的三块扇形盘分别与对应的支撑盘上的滑轨连接在一起，并可沿支撑盘的径向移动，大齿轮旋转驱动每个扇形定位盘沿径向伸缩移动，每个定位盘上的3个扇形定位盘可同时沿径向伸缩实现支撑盘直径的缩放，第二定位盘、第三定位盘外径中部开有保护气体通过槽，槽底部开有保护气体的通气孔，第一定位盘、第二定位盘、第三定位盘的外径与飞机发动机排气筒内径配合。

4.根据权利要求1所述的一种飞机发动机排气筒环缝激光焊接夹具，其特征在于所述的定位盘驱动机构，包括三个手轮、第一驱动转轴、第二驱动转轴、第三驱动转轴、三个小齿轮，第一驱动转轴依次穿过第一支撑盘、第二支撑盘、第三支撑盘上的无油衬套，第二驱动转轴依次穿过第一支撑盘、第二支撑盘上的无油衬套，第三驱动转轴穿过第一支撑盘上的无油衬套，每根驱动转轴一端安装手轮，另一端安装小齿轮，小齿轮分别与第一支撑盘、第二支撑盘、第三支撑盘上的大齿轮啮合。

5.根据权利要求1所述的一种飞机发动机排气筒环缝激光焊接夹具，其特征在于所述的气体保护装置，包括通气管路和气体管路接头；气体管路接头与第二支撑盘、第三支撑盘上的保护气体通过孔连接，通气管路一端气体管路接头连接，另一端与保护气体外接气源连接。

6.根据权利要求1所述的一种飞机发动机排气筒环缝激光焊接夹具，其特征在于所述的可调支撑，包括底座、支撑轴、滚轮安装座、四个滚轮；底座安装在机床台面上，支撑轴一端与底座连接，另一端与滚轮安装座连接为一个整体，四个滚轮安装在滚轮安装座上，并与主轴结构上的端头旋转结构连接。

7.使用权利要求1所述的一种飞机发动机排气筒环缝激光焊接夹具进行焊接的方法，其特征在于包括如下步骤：

7－1.激光焊接前，通过逆时针旋转定位盘驱动机构上的手轮分别驱动第一驱动转轴、第二驱动转轴、第三驱动转轴带动其上的小齿轮转动，小齿轮带动第一定位盘、第二定位盘、第三定位盘上的大齿轮转动，驱动三个定位盘直径缩小；三个定位盘直径均缩小后，飞机发动机排气筒套装在三个定位盘上；

7－2.飞机发动机排气筒安装完成后，通过顺时针旋转定位盘驱动机构上的手轮驱动第一驱动转轴、第二驱动转轴、第三驱动转轴带动小齿轮转动，小齿轮带动第一定位盘、第二定位盘、第三定位盘上的大齿轮转动，大齿轮驱动三个定位盘直径放大，直至与飞机发动机排气筒内径贴合；三个定位盘直径均与飞机发动机排气筒内径精确贴合后，实现飞机发动机排气筒的精确定位，保证同轴度和对接间隙；

7－3.激光焊接过程中，激光束始终保持在第一定位盘所对焊缝正上方，通过机床转台旋转所述装置和飞机发动机排气筒一同旋转360°完成整个飞机发动机排气筒第一定位盘所对焊缝的焊接，焊接完成后，激光束平移至第二定位盘所对焊缝正上方，再次通过机床转台旋转所述装置和飞机发动机排气筒一同旋转360°完成整个飞机发动机排气筒第二定位盘所对焊缝的焊接；

7－4.激光焊接完成后，通过逆时针旋转定位盘驱动机构上的手轮驱动第一驱动转轴、第二驱动转轴、第三驱动转轴带动小齿轮转动，小齿轮带动第一定位盘、第二定位盘、第三定位盘上的大齿轮转动，大齿轮驱动三个定位盘直径缩小；三个定位盘直径均缩小后，将焊接完成后的飞机发动机排气筒从焊接夹具上拆除。