[发明专利]一种航空发动机盲腔紧固件液压拧紧装配系统及方法

说明书

本发明公开了一种航空发动机盲腔紧固件液压拧紧装配系统及方法，涉及发动机装配技术与装备领域。系统包括螺母拧紧机构、送螺母机构以及安装于机架上的第一支架和显示屏；送螺母机构用于从多级轮盘的一端沿涡轮轴孔伸入，将螺母送入从多级轮盘另一端伸入的螺母拧紧机构的工作头上；螺母拧紧机构具有由4个转动轴和1个移动轴构成的5个自由度，包括定位座、伸缩臂、中摆臂、上摆臂和工作头。在使用时，将涡轮叶片固定后，利用送螺母机构和螺母拧紧机构相互协同工作，并通过液压系统和控制系统，实现盲腔紧固件的拧紧和精准力矩控制。本发明具有实现涡轮叶片盲腔内液压拧紧且精准控制拧紧力矩，并进行实时监控拧紧过程的功能。

技术领域

本发明涉及发动机装配技术与装备领域，具体是一种航空发动机盲腔紧固件液压拧紧装配系统及方法。

背景技术

在航空发动机装配过程中，某些型号的涡轮航空发动机中的三级轮盘之间需要通过12颗螺钉相连接，然而螺钉处在三级轮盘之间狭小的盲腔内。盲腔为狭小扁圆柱空间，位于涡轮轴孔内部，其半径约137mm，最大高度约59mm，周向分布12颗螺钉，螺钉轴线距盲腔内壁10mm，需要将12颗螺母与螺钉相拧紧，拧紧力矩25N·m。但是盲腔位于涡轮轴孔的内部，工作空间极其狭小，普通的机械臂无法伸入盲腔内部，同时也无法提供足够的扭矩拧紧螺钉。目前的操作方法为手工拧紧螺钉螺母，操作极为不便且费力，同时也无法保证提供扭矩，这在航空发动机装配过程留下了很大的安全隐患。如何方便快速对航空发动机盲腔内紧固件进行相应的拧紧，并且保证足够的扭矩，领域内缺乏相应的装配系统。

发明内容

针对现有技术的不足之处，本发明的目的在于设计开发一套盲腔紧固件装配系统，该系统可实现狭小盲腔内12颗螺钉与螺母的拧紧，同时具备拧紧力矩控制系统，可保证满足所需力矩。该系统还带有盲腔内部可视等功能，最大限度地提高了盲腔紧固件装配效率。

本发明所采用的具体技术方案如下：

第一方面，本发明提供了一种航空发动机盲腔紧固件液压拧紧装配系统，包括螺母拧紧机构、送螺母机构以及安装于机架上的第一支架和显示屏；所述第一支架位于机架顶部的工作台面上，用于固定待装配的多级轮盘，使多级轮盘呈涡轮轴孔水平且盲孔竖直的状态；所述送螺母机构用于从多级轮盘的一端沿涡轮轴孔伸入，将螺母送入从多级轮盘另一端伸入的螺母拧紧机构的工作头上；

所述螺母拧紧机构具有由4个转动轴和1个移动轴构成的5个自由度，包括定位座、伸缩臂、中摆臂、上摆臂和工作头；所述定位座上设有能使螺母拧紧机构整体绕X轴转动的手轮，内端部设有与涡轮轴孔尺寸相匹配的轴孔定位件；所述伸缩臂滑动连接于定位座上，通过固定于定位座上的液压缸驱动实现X轴向平移，伸缩臂的内端部转动连接有中摆臂；所述中摆臂与伸缩臂相连的一端通过第一液压摆动缸驱动实现绕Y轴的转动，另一端转动连接有上摆臂；所述上摆臂与中摆臂相连的一端通过第二液压摆动缸驱动实现绕Y轴的转动，另一端设有用于绕X轴转动以将螺母拧紧的工作头；所述工作头处设有带光源的微型摄像头，微型摄像头获取的盲腔内部影像能实时反应在显示屏上。

作为优选，所述送螺母机构包括推杆座、轴孔定位座、推杆、定位销和螺母弹性夹头；所述推杆座上固定有与涡轮轴孔尺寸相匹配的轴孔定位座，一端设有用于夹持螺母的螺母弹性夹头和用于与螺母拧紧机构定位装配的定位销；所述推杆座上设有能沿轴向移动的推杆；所述推杆的一端滑动连接于推杆座上，另一端与螺母弹性夹头处于同一水平面，通过移动推杆能将夹持于螺母弹性夹头上的螺母推出并进入螺母拧紧机构的工作头。

进一步的，所述工作头上开设有与所述定位销匹配的销孔。

作为优选，所述工作头处设有棘轮机构，通过第三液压摆动缸驱动棘轮实现工作头的单方向旋转与拧紧。

作为优选，所述机架上还设有控制系统和液压系统；所述控制系统与显示屏相连，液压系统与液压缸、第一液压摆动缸、第二液压摆动缸和第三液压摆动缸相连以提供液压驱动力，控制系统通过液压系统能调整螺母拧紧机构五个自由度的运动情况。