CN113977203B - 一种长喷杆组件的加工工艺 - Google Patents
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Abstract
一种长喷杆组件的加工工艺，包括工序S1：加工喷杆上的大端外圆、小端外圆，在靠近孔口处的大端外圆上预留台阶圆形成工艺卡台；加工堵头，并将堵头焊接在喷杆小端端部的孔口上；工序S2：密封试验：密封试验夹具对所述工艺卡台形成轴向压紧力将所述长喷杆粗加工组件压紧在所述密封试验夹具上；将密封试验夹具与试验器连接，通过密封试验夹具向喷杆内腔供压力油，保压并观察检查焊缝处是否渗漏；工序S3：对密封试验中未发生渗漏的长喷杆粗加工组件进行精加工，去除工艺卡台。密封试验夹具对所述工艺卡台形成轴向压紧力，改善了传统密封试验安装方式中受力点与喷杆轴线不共线、装夹喷杆变形问题。
Description
技术领域
本发明涉及航空发动机加力燃烧室制造技术领域，尤其涉及一种长喷杆组件的加工工艺。
背景技术
如图1所示是某型航空发动机加力燃烧室的长喷杆组件。该长喷杆组件呈细长回转体，外型为台阶圆，内腔为台阶盲孔，符合等强度原则。喷杆大、小外圆不同长度的径向有微细喷油孔。工作时，向喷杆组件内腔供给压力燃油，经喷油孔喷出雾化，与空气混合燃烧，形成发动机加力工作状态的动力源。如果喷杆设计为一体结构，内腔孔的深径比为30～35，属于特别深孔，机加工艺性很差，加工难于保证壁厚及壁厚均匀性，因此喷杆组件设计为分体结构，喷杆为通孔，内腔分别从两头钻、扩对接，之后小端采用堵头焊接封堵；为了保证、满足喷杆功能，设计要求焊接对焊缝进行X光检查，之后还须采用高压燃油进行密封试验，检查焊缝的强度。
在长喷杆组件加工过程中，密封试验时，行业内通常采用“C型”密封夹具，在“C型”夹具的一侧布置密封腔、密封胶圈，在另一侧设置顶杆，沿喷杆轴向施力，“C型”密封夹具存在以下不足：首先是喷杆细长，压紧端和支撑端的受力点不易与喷杆轴线共线，甚至平行都难于做到，压紧后密封处容易泄漏，其次是密封试验压力高，容易在供油接口处，即喷杆孔口处产生泄漏，为了避免泄漏，需要增大压紧力，增加密封胶圈变形而达到密封效果，这又容易导致喷杆弯曲变形，第三是安装不便。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种长喷杆组件的加工工艺，旨在解决上述技术问题。
为实现上述目的，本发明提出一种长喷杆组件的加工工艺，包括以下工序：
工序S1：粗加工：加工喷杆上的大端外圆、小端外圆，在靠近孔口处的大端外圆上预留台阶圆形成工艺卡台；加工堵头，并将堵头焊接在喷杆小端端部的孔口上；得到长喷杆粗加工组件；
工序S2：密封试验：将长喷杆粗加工组件安装在密封试验夹具上，密封试验夹具对所述工艺卡台形成轴向压紧力将所述长喷杆粗加工组件压紧在所述密封试验夹具上；将密封试验夹具与试验器连接，通过密封试验夹具向喷杆内腔供压力油，保压并观察检查焊缝处是否渗漏；
工序S3：精加工：密封试验结束后，将长喷杆粗加工组件从密封试验夹具上拆下，对密封试验中未发生渗漏的长喷杆粗加工组件进行精加工，去除工艺卡台。
优选的，在工序S2中，所述密封试验夹具包括：夹具体、芯轴、螺母以及密封胶圈；在夹具体内设置有阶梯孔，所述芯轴设置在夹具体的阶梯孔内；在芯轴的轴心上设置有通孔；在所述芯轴的中部设置有芯轴台阶圆，所述芯轴台阶圆右端面抵靠在夹具体阶梯孔的台阶面上；所述喷杆的右端插入夹具体的阶梯孔内，所述芯轴的左端外圆插入喷杆大端内孔中；所述密封胶圈套在芯轴的上并位于喷杆的右端面与芯轴台阶圆左端面之间；
所述螺母套设喷杆的大端外圆上，所述螺母与所述夹具体连接；拧紧螺母时，螺母向右推动工艺卡台并压紧所述密封胶圈。
优选的，所述夹具体的外周面左端设置有用于与螺母连接的第一外螺纹、右端设置有用于与试验器连接的第二外螺纹；所述夹具体的外周面中部设置有外六方。
优选的，所述螺母的外周面为六方形状。
优选的，所述夹具体的阶梯孔包括左端的第一孔段、右端的第二孔段、以及第一孔段和第二孔段之间的过渡孔；所述喷杆右端的工艺卡台插在第一孔段内，所述芯轴的左端及芯轴台阶圆设置在第一孔段内，所述芯轴的右端插在过渡孔。
优选的，所述第二孔段的孔口为锥面形状。
优选的，所述工艺卡台单边厚度为1.3mm；所述第一孔段与工艺卡台的外圆采用间隙配合，单边间隙为0.05mm；所述芯轴的左端外圆与喷杆大端内孔采用间隙配合，单边间隙为0.05mm；所述螺母与喷杆大端外圆采用间隙配合，单边间隙为0.05mm；所述密封胶圈的外圆直径与所述第一孔段的直径相同，所述密封胶圈的内孔与芯轴的左端外圆采用间隙配合，单边间隙为0.05mm。
优选的，在工序S1粗加工中，喷杆的小端外圆加工到位，大端外圆直径预留精加工余量；堵头的外圆预留精加工余量。
优选的，工序S3精加工还包括：对堵头的外圆进行精加工，去除工艺卡台后对喷杆的大端外圆进行精加工；喷杆的大端外圆精加工完成后，加工出喷油孔。
优选的，在工序S1中，所述堵头焊接完成后，对焊缝进行X光检查；所述工序S2中，油压为14.7Mpa，保压时间≥5min。
本发明所达到的有益效果如下：
(1)本发明在粗加工时，对喷杆大端外圆靠近孔口端预留台阶圆形成工艺卡台，密封试验夹具对所述工艺卡台形成轴向压紧力将所述长喷杆粗加工组件压紧在所述密封试验夹具上，改善了传统密封试验安装方式中受力点与喷杆轴线不共线、装夹喷杆变形问题。
(2)本发明中采用螺母与夹具体的螺纹副旋合压紧方式实现喷杆的压紧，缩短了压紧点与支撑点的距离，密封可靠性高，解决了喷杆在大压力密封试验容易泄漏的难题；密封试验夹具结构简单，制造容易，操作方便。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为某型航空发动机加力燃烧室的长喷杆组件结构示意图；
图2为本发明中增设工艺卡台后的长喷杆粗加工组件结构示意图；
图3为本发明中长喷杆粗加工组件安装在密封试验夹具上时的主视图；
图4为本发明中长喷杆粗加工组件安装在密封试验夹具上时的右视图；
图5为本发明中夹具体的结构示意图；
图6为本发明中芯轴的结构示意图；
图7为本发明中密封胶圈的结构示意图；
图8为本发明中螺母的主视图；
图9为本发明中螺母的右视图；
附图标号说明：1-夹具体；101-第一外螺纹；102-第二外螺纹；103-外六方；104-第一孔段；105-第二孔段；106-过渡孔；2-芯轴；201-芯轴台阶圆；3-螺母；4-密封胶圈；5-喷杆；501-工艺卡台；502-喷油孔；6-堵头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
如图1所示为某型航空发动机加力燃烧室的长喷杆组件结构示意图，该长喷杆组件包括喷杆5和堵头6，喷杆5的外圆为阶梯状的外圆，其左半段为小端、右半段为大端，在喷杆5内部设置有阶梯状的油孔，在喷杆5上设置有多个径向喷油孔502连通至喷杆5内的油孔，堵头6焊接喷杆5小端口部。喷杆5大端外圆的直径以φd表示，大端内孔直径以φD表示。
一种长喷杆组件的加工工艺，包括以下工序：
工序S1：粗加工：加工喷杆5上的大端外圆、小端外圆，其中小端外圆直接加工到位，大端外圆直径预留精加工余量0.15mm；在靠近孔口处的大端外圆上预留台阶圆形成工艺卡台501；加工堵头6，堵头的外圆直径预留余量0.1mm，并将堵头6焊接在喷杆5小端端部的孔口上，采用氩弧焊焊接，堵头6焊接完成后，对焊缝进行X光检查；得到长喷杆粗加工组件；
工序S2：密封试验：将长喷杆粗加工组件安装在密封试验夹具上，密封试验夹具对所述工艺卡台501形成轴向压紧力将所述长喷杆粗加工组件压紧在所述密封试验夹具上；将密封试验夹具与试验器连接，通过密封试验夹具向喷杆内腔供压力油，油压为14.7Mpa，保压5min，并观察检查焊缝处是否渗漏；
工序S3：精加工：密封试验结束后，将长喷杆粗加工组件从密封试验夹具上拆下，对密封试验中未发生渗漏的长喷杆粗加工组件进行精加工，去除工艺卡台501，同时对堵头6的外圆进行精加工，加工至堵头6的外圆与喷杆5小端外圆直径相等，去除工艺卡台(501)后对喷杆(5)的大端外圆进行精加工；喷杆5的大端外圆精加工完成后，加工出喷油孔502。
在本实施例中，如图3所示，在工序S2中，所述密封试验夹具包括：夹具体1、芯轴2、螺母3以及密封胶圈4；在夹具体1内设置有阶梯孔，所述芯轴2设置在夹具体1的阶梯孔内；在芯轴2的轴心上设置有通孔；在所述芯轴2的中部设置有芯轴台阶圆201，所述芯轴台阶圆201右端面抵靠在夹具体1阶梯孔的台阶面上；所述喷杆5的右端插入夹具体1的阶梯孔内，所述芯轴2的左端外圆插入喷杆5大端内孔中；所述密封胶圈4套在芯轴2的上并位于喷杆5的右端面与芯轴台阶圆201左端面之间；所述螺母3套设喷杆5的大端外圆上，所述螺母3与所述夹具体1连接；拧紧螺母3时，螺母3向右推动工艺卡台501并压紧所述密封胶圈4。
在本实施例中，如图4、图5所示，所述夹具体1的外周面左端设置有用于与螺母3连接的第一外螺纹101、右端设置有用于与试验器连接的第二外螺纹102；所述夹具体1的外周面中部设置有外六方103，设置外六方103是为了采用方便扳手进行拧紧。所述夹具体1的阶梯孔包括左端的第一孔段104、右端的第二孔段105、以及第一孔段104和第二孔段105之间的过渡孔106；所述喷杆5右端的工艺卡台501插在第一孔段104内，所述芯轴2的左端及芯轴台阶圆201设置在第一孔段104内，所述芯轴2的右端插在过渡孔106。所述第二孔段105的孔口为锥面形状。
在本实施例中，第一孔段104的孔径以φD1表示；第二孔段105的孔径以φD2表示；过渡孔106的孔径以φD3表示；芯轴2两端的外圆直径以φd1表示；芯轴2上芯轴台阶圆201的外圆直径以φd2表示；密封胶圈4的外径以φd3表示、外径以φD4表示。
在本实施例中，如图8、图9所示，在螺母3上设置有内螺纹M，螺母3上设置有用于与所示喷杆5配合的通孔，该通孔的直径以φD5表示，所述螺母3的外周面为六方形状。
在本实施例中，工艺卡台501的单边厚度为1.3mm，长度为10mm，由于喷杆5的大端外圆直径留有余量0.15mm，所以工艺卡台501的直径为：φd+0.15+1.3×2，即φd+2.75。
所述第一孔段104与工艺卡台501的外圆采用间隙配合，单边间隙为0.05mm，第一孔段104的孔径φD1等于工艺卡台501的直径加上2倍单边间隙，即φD1＝
φd+2.75+2×0.05＝φd+2.85；
芯轴2的左端外圆与喷杆5大端内孔采用间隙配合，单边间隙为0.05mm，因此，芯轴2左端外圆直径φd1等于喷杆5大端内孔直径φD减去2倍单边间隙，即φd1＝φD-2×0.05＝φD-0.1；
芯轴2的左端外圆直径φd1与过渡孔106的孔径φD3相等，即φD3＝φd1，
所述螺母3与喷杆5大端外圆采用间隙配合，单边间隙为0.05mm，螺母3上通孔的直径φD5等于喷杆5大端外圆直径φd加上直径余量0.15mm、再加上2倍单边间隙，即φD5＝φd+0.15+2×0.05＝φd+0.25。
所述密封胶圈4的外圆直径与所述第一孔段104的直径相同，即φd3＝φD1；所述密封胶圈4的内孔与芯轴2的左端外圆采用间隙配合，单边间隙为0.05mm；密封胶圈的厚度为3mm。
本实施例中，所述尺寸单位均为毫米。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (9)
1.一种长喷杆组件的加工工艺，其特征在于，包括以下工序：
工序S1：粗加工：加工喷杆(5)上的大端外圆、小端外圆，在靠近孔口处的大端外圆上预留台阶圆形成工艺卡台(501)；加工堵头(6)，并将堵头(6)焊接在喷杆(5)小端端部的孔口上；得到长喷杆粗加工组件；
工序S2：密封试验：将长喷杆粗加工组件安装在密封试验夹具上，密封试验夹具对所述工艺卡台(501)形成轴向压紧力将所述长喷杆粗加工组件压紧在所述密封试验夹具上；将密封试验夹具与试验器连接，通过密封试验夹具向喷杆内腔供压力油，保压并观察检查焊缝处是否渗漏；
工序S3：精加工：密封试验结束后，将长喷杆粗加工组件从密封试验夹具上拆下，对密封试验中未发生渗漏的长喷杆粗加工组件进行精加工，去除工艺卡台(501)；
在工序S2中，所述密封试验夹具包括：夹具体(1)、芯轴(2)、螺母(3)以及密封胶圈(4)；在夹具体(1)内设置有阶梯孔，所述芯轴(2)设置在夹具体(1)的阶梯孔内；在芯轴(2)的轴心上设置有通孔；在所述芯轴(2)的中部设置有芯轴台阶圆(201)，所述芯轴台阶圆(201)右端面抵靠在夹具体(1)阶梯孔的台阶面上；所述喷杆(5)的右端插入夹具体(1)的阶梯孔内，所述芯轴(2)的左端外圆插入喷杆(5)大端内孔中；所述密封胶圈(4)套在芯轴(2)的上并位于喷杆(5)的右端面与芯轴台阶圆(201)左端面之间；
所述螺母(3)套设喷杆(5)的大端外圆上，所述螺母(3)与所述夹具体(1)连接；拧紧螺母(3)时，螺母(3)向右推动工艺卡台(501)并压紧所述密封胶圈(4)。
2.如权利要求1所述的一种长喷杆组件的加工工艺，其特征在于：所述夹具体(1)的外周面左端设置有用于与螺母(3)连接的第一外螺纹(101)、右端设置有用于与试验器连接的第二外螺纹(102)；所述夹具体(1)的外周面中部设置有外六方(103)。
3.如权利要求1所述的一种长喷杆组件的加工工艺，其特征在于：所述螺母(3)的外周面为六方形状。
4.如权利要求1所述的一种长喷杆组件的加工工艺，其特征在于：所述夹具体(1)的阶梯孔包括左端的第一孔段(104)、右端的第二孔段(105)、以及第一孔段(104)和第二孔段(105)之间的过渡孔(106)；所述喷杆(5)右端的工艺卡台(501)插在第一孔段(104)内，所述芯轴(2)的左端及芯轴台阶圆(201)设置在第一孔段(104)内，所述芯轴(2)的右端插在过渡孔(106)。
5.如权利要求4所述的一种长喷杆组件的加工工艺，其特征在于：所述第二孔段(105)的孔口为锥面形状。
6.如权利要求4所述的一种长喷杆组件的加工工艺，其特征在于：所述工艺卡台(501)单边厚度为1.3mm；
所述第一孔段(104)与工艺卡台(501)的外圆采用间隙配合，单边间隙为0.05mm；所述芯轴(2)的左端外圆与喷杆(5)大端内孔采用间隙配合，单边间隙为0.05mm；所述螺母(3)与喷杆(5)大端外圆采用间隙配合，单边间隙为0.05mm；所述密封胶圈(4)的外圆直径与所述第一孔段(104)的直径相同，所述密封胶圈(4)的内孔与芯轴(2)的左端外圆采用间隙配合，单边间隙为0.05mm。
7.如权利要求1所述的一种长喷杆组件的加工工艺，其特征在于：在工序S1粗加工中，喷杆(5)的小端外圆加工到位，大端外圆直径预留精加工余量；堵头(6)的外圆预留精加工余量。
8.如权利要求6所述的一种长喷杆组件的加工工艺，其特征在于：工序S3精加工还包括：对堵头(6)的外圆进行精加工，去除工艺卡台(501)后对喷杆(5)的大端外圆进行精加工；喷杆(5)的大端外圆精加工完成后，加工出喷油孔(502)。
9.如权利要求1所述的一种长喷杆组件的加工工艺，其特征在于：在工序S1中，所述堵头(6)焊接完成后，对焊缝进行X光检查；所述工序S2中，油压为14.7Mpa，保压时间≥5min。
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- 2021-11-11 CN CN202111334801.8A patent/CN113977203B/zh active Active
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