水冷焊接夹具及制造方法、机匣体夹具及焊接方法技术

本发明专利技术公开了一种水冷焊接夹具及制造方法、机匣体夹具及焊接方法，水冷焊接夹具包括用于凸台件在机匣体的焊接位置处固定定位的定位结构以及用于凸台件水冷焊接至机匣体上时的散热冷却的散热结构，定位结构内设有用于将保护气体输送至凸台件与机匣体围合形成的腔体内的气流通道，定位结构与散热结构之间和/或散热结构内设有用于利用流动的冷却水对焊接部位进行散热冷却的水流通道。本发明专利技术的水冷焊接夹具，在焊接过程利用水流通道内的冷却水不断地将散热结构吸收的热量带走，从而提高了散热结构的散热性能，散热结构能不断地吸收焊缝周围的热量，从而避免了凸台件和机匣体由于温度过高而严重变形。

Water cooled welding jig and manufacturing method, casing clamp and welding method

The invention discloses a water-cooled welding fixture and a manufacturing method, a casing body fixture and a welding method. The water-cooled welding fixture comprises a positioning structure for fixing and positioning a convex part at the welding position of the casing body, and a heat dissipation structure for cooling the convex part when it is water-cooled welded to the casing body. The positioning structure is provided with a useful heat dissipation structure. A water flow channel is provided between the positioning structure and the heat dissipation structure, and/or within the heat dissipation structure for cooling the welding part with the flowing cooling water. The water-cooled welding clamp of the invention continuously takes away the heat absorbed by the heat dissipation structure by the cooling water in the water channel during the welding process, thereby improving the heat dissipation performance of the heat dissipation structure, and the heat dissipation structure can continuously absorb the heat around the weld seam, thereby avoiding the severe deformation of the convex platform and the casing body due to the excessive temperature.

【技术实现步骤摘要】
水冷焊接夹具及制造方法、机匣体夹具及焊接方法
本专利技术涉及焊接
，特别地，涉及一种水冷焊接夹具及制造方法、机匣体夹具及焊接方法。
技术介绍
航空发动机机匣体的外表面需要焊接多个凸台件，凸台件的形状多样，凸台件的轴线上加工有精密孔或螺纹孔，通常用于安装可调叶片、管路、传感器等零件。由于机匣体及凸台件壁厚较厚，焊接所需电流高热量大，焊后残余应力直接造成上下安装边翘曲，凸台件变形严重，机匣体安装边平面度及凸台件位置度无法满足产品要求。现有技术中，通过调整焊接方法并调节焊接参数，增强散热，依靠凸台件夹具和机匣体夹具对机匣体及凸台件进行刚性约束，焊缝周围设置散热铜块增强散热，零件焊接变形得到改善，但由于焊接过程中产生热量非常高，而散热铜块的散热能力有限，导致凸台件和机匣体的变形情况依然严重，难以达到产品要求。
技术实现思路
本专利技术提供了一种水冷焊接夹具及制造方法、机匣体夹具及焊接方法，以解决现有的凸台件和机匣体焊接过程中变形严重的技术问题。根据本专利技术的一个方面，提供一种水冷焊接夹具，用于凸台件水冷焊接至机匣体上时的定位和散热冷却，包括用于凸台件在机匣体的焊接位置处固定定位的定位结构以及用于凸台件水冷焊接至机匣体上时的散热冷却的散热结构，散热结构的第一端套设于定位结构的凸台固定端，散热结构的第二端与机匣体贴合以吸收焊接时产生的热量，定位结构内设有用于将保护气体输送至凸台件与机匣体围合形成的腔体内的气流通道，定位结构与散热结构之间和/或散热结构内设有用于利用流动的冷却水对焊接部位进行散热冷却的水流通道，定位结构设有用于输送冷却水的进水通道以及用于排出冷却水的排水通道，进水通道和排水通道分别与水流通道连通。定位结构的凸台固定端的外壁面为外台阶面，散热结构的内壁面为与外台阶面配合套接的内台阶面，外台阶面与内台阶面密封套接并在外台阶面与内台阶面之间构成水流通道。水流通道内设有用于分隔水流通道的挡块，挡块将进水通道输出端的水流通道与排水通道输入端的水流通道分隔以使冷却水从进水通道进入后沿水流通道流动吸收散热结构的热量后从排水通道排出。散热结构与机匣体之间的贴合面设有排气槽，排气槽用于将凸台件与机匣体焊接部位的空气排出并置换成保护气体以实现焊缝的气体保护。凸台件为内孔呈螺纹孔的长凸台，定位结构包括用于凸台件定位的定位座、沿轴向插入定位座中并与凸台件螺纹连接的拉杆、设于定位座与拉杆之间用于引导拉杆插入的衬套以及用于水冷焊接夹具固定定位在机匣体夹具上的挡板；定位座内腔沿轴线向机匣体方向依次设为第一内孔、第二内孔以及第三内孔，衬套与第一内孔的内壁面相贴合，凸台件从第三内孔伸入至与凸台件顶端相配合的第二内孔中并与衬套的端面相贴合；气流通道包括沿拉杆轴向设于拉杆中的轴向通道、沿拉杆的径向设于拉杆中并与轴向通道连通的第一径向通道、沿衬套径向设于衬套中并与第一径向通道连通的第二径向通道、沿衬套的径向设于衬套外表面的第一轴向通气槽以及沿定位座的轴向设于第二内孔内壁面并与第一轴向通气槽连通的第二轴向通气槽。定位结构包括用于凸台件定位的定位座、沿轴向插入定位座中并与凸台件螺纹连接的拉杆以及用于水冷焊接夹具固定定位在机匣体夹具上的挡板；定位座内腔沿轴线向机匣体方向依次设为第一内孔、第二内孔以及与凸台件顶端相配合的第三内孔，凸台件插入第三内孔中并与第二内孔的端面相贴合；气流通道包括沿拉杆轴向设于拉杆中的轴向通道、沿拉杆径向设于拉杆中与轴向通道连通的径向通道、设于第一内孔与第二内孔之间并与径向通道连通的环形槽以及设于环形槽底部沿第二内孔的周向分布的多个轴向通气孔，保护气体经过轴向通气孔后进入凸台件与机匣体围合形成的腔体内。凸台件为精密内孔凸台，凸台件顶端的端面处设有两个分别位于精密内孔两侧的螺纹孔，定位结构包括用于凸台件定位的定位座、沿轴向插接于定位座第一端用于使定位座内部形成气流内腔的堵套、穿过堵套并与气流内腔连通的进气管、沿轴向伸入定位座中并与凸台件顶端螺纹连接的拉杆以及用于水冷焊接夹具固定定位在机匣体夹具上的挡板；定位座包括设于定位座第二端并与凸台件顶端相配合的定位槽以及设于定位槽四周并与气流内腔连通的多个通气孔，保护气体经过通气孔后进入凸台件与机匣体围合形成的腔体内。根据本专利技术的另一方面，提供一种水冷焊接夹具的制造方法，用于制造上述水冷焊接夹具，包括以下步骤：将定位结构的凸台固定端的外壁面加工为外台阶面，散热结构的内壁面加工为与外台阶面配合套接的内台阶面，并在定位结构的外台阶面或散热结构的内台阶面处保留一个凸块用于分隔水流通道；将定位结构的外台阶面与散热结构的内台阶面套接,并在内外台阶结合面沿周进行堆焊密封；进行密封试验检验内台阶面与外台阶面之间的水流通道的密封效果。根据本专利技术的另一方面，提供一种机匣体夹具，用于固定机匣体和安装上述水冷焊接夹具，机匣体夹具包括用于支撑机匣体小端的下安装板、固定于下安装板上用于将机匣体小端的边缘板压紧固定于下安装板上的压环、用于固定机匣体大端的上安装板、布设于下安装板上用于固定上安装板的多个立柱、以及根据凸台件的焊接位置设于下安装板上的多个用于定位固定水冷焊接夹具的安装板。根据本专利技术的另一方面，提供一种多凸台与机匣体的焊接方法，采用多个上述水冷焊接夹具分别定位固定多个凸台件，采用上述机匣体夹具分别固定机匣体和多个水冷焊接夹具，包括以下步骤：将机匣体固定于机匣体夹具上；将多个凸台件分别固定于多个相匹配的水冷焊接夹具的定位机构上；将固定有凸台件的水冷焊接夹具分别固定于机匣体夹具相对应的安装板上；将水冷焊接夹具的气流通道与进气管路连接，将水冷焊接夹具的进水通道和排水通道分别与进水管路和出水管路连接；开通进气管路使保护气体以使凸台件周围的空气完全置换成保护气体，开通进水管路以及出水管路使冷却水以使进水通道、水流通道和排水通道内的空气完全置换成冷却水；使用焊接设备将凸台件分别焊接于机匣体相对应的位置处，并利用保护气体和冷却水持续散热冷却；直至机匣体冷却后关闭进气管路和进水管路。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的水冷焊接夹具，通过在定位结构与散热结构之间和/或散热结构内增设水流通道，定位结构设有与水流通道连通的用于输送冷却水的进水通道和用于排出冷却水的排水通道，在焊接过程利用水流通道内的冷却水不断地将散热结构吸收的热量带走，从而提高了散热结构的散热性能，散热结构能不断地吸收焊缝周围的热量，从而避免了凸台件和机匣体由于温度过高而严重变形；用于输送提高焊缝质量的保护气体的气流通道设于定位机构内，而水流通道设于定位结构与散热结构之间和/或散热结构内，以实现气流通道与水流通道的严格分离，确保焊接时水流通道内的冷却水以及冷却水吸收散热结构的热量时产生的水蒸汽均被定位机构阻挡，而不会进入气流通道和凸台件周围对焊缝造成污染。本专利技术的水冷焊接夹具的制造方法，通过将定位结构的凸台固定端的外壁面加工为外台阶面，将散热结构的内壁面加工为与外台阶面配合套接的内台阶面，并在定位结构的外台阶面或散热结构的内台阶面处保留一个凸块用于分隔水流通道，均在对面处进行加工，易于操作；通过在内台阶面与外台阶面的结合面沿周进行堆焊密封，实现定位结构与散热结构的密封套接，使内台阶面与外台阶面之间形成密闭的水流通道；通过密封试验检验水流通道的密封性，确保水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水冷焊接夹具，用于凸台件水冷焊接至机匣体(3)上时的定位和散热冷却，包括用于凸台件在机匣体(3)的焊接位置处固定定位的定位结构(1)以及用于凸台件水冷焊接至机匣体(3)上时的散热冷却的散热结构(2)，所述散热结构(2)的第一端套设于所述定位结构(1)的凸台固定端，所述散热结构(2)的第二端与机匣体(3)贴合以吸收焊接时产生的热量，其特征在于，所述定位结构(1)内设有用于将保护气体输送至凸台件与机匣体(3)围合形成的腔体内的气流通道(4)，所述定位结构(1)与所述散热结构(2)之间和/或所述散热结构(2)内设有用于利用流动的冷却水对焊接部位进行散热冷却的水流通道(5)，所述定位结构(1)设有用于输送冷却水的进水通道(6)以及用于排出冷却水的排水通道(7)，所述进水通道(6)和所述排水通道(7)分别与所述水流通道(5)连通。

【技术特征摘要】
1.一种水冷焊接夹具，用于凸台件水冷焊接至机匣体(3)上时的定位和散热冷却，包括用于凸台件在机匣体(3)的焊接位置处固定定位的定位结构(1)以及用于凸台件水冷焊接至机匣体(3)上时的散热冷却的散热结构(2)，所述散热结构(2)的第一端套设于所述定位结构(1)的凸台固定端，所述散热结构(2)的第二端与机匣体(3)贴合以吸收焊接时产生的热量，其特征在于，所述定位结构(1)内设有用于将保护气体输送至凸台件与机匣体(3)围合形成的腔体内的气流通道(4)，所述定位结构(1)与所述散热结构(2)之间和/或所述散热结构(2)内设有用于利用流动的冷却水对焊接部位进行散热冷却的水流通道(5)，所述定位结构(1)设有用于输送冷却水的进水通道(6)以及用于排出冷却水的排水通道(7)，所述进水通道(6)和所述排水通道(7)分别与所述水流通道(5)连通。2.根据权利要求1所述的水冷焊接夹具，其特征在于，所述定位结构(1)的凸台固定端的外壁面为外台阶面，所述散热结构(2)的内壁面为与外台阶面配合套接的内台阶面，所述外台阶面与所述内台阶面密封套接并在所述外台阶面与所述内台阶面之间构成水流通道(5)。3.根据权利要求1所述的水冷焊接夹具，其特征在于，所述水流通道(5)内设有用于分隔所述水流通道(5)的挡块(8)，所述挡块(8)将所述进水通道(6)输出端的所述水流通道(5)与所述排水通道(7)输入端的所述水流通道(5)分隔以使冷却水从所述进水通道(6)进入后沿所述水流通道(5)流动吸收所述散热结构(2)的热量后从所述排水通道(7)排出。4.根据权利要求1所述的水冷焊接夹具，其特征在于，所述散热结构(2)与机匣体(3)之间的贴合面设有排气槽，所述排气槽用于将凸台件与机匣体(3)焊接部位的空气排出并置换成保护气体以实现焊缝的气体保护。5.根据权利要求1所述的水冷焊接夹具，其特征在于，凸台件为内孔呈螺纹孔的长凸台(300)，所述定位结构(1)包括用于凸台件定位的定位座(10)、沿轴向插入所述定位座(10)中并与凸台件螺纹连接的拉杆(11)、设于所述定位座(10)与所述拉杆(11)之间用于引导拉杆(11)插入的衬套(13)以及用于所述水冷焊接夹具(100)固定定位在机匣体夹具(200)上的挡板(12)；所述定位座(10)内腔沿轴线向机匣体(3)方向依次设为第一内孔(101)、第二内孔(102)以及第三内孔(103)，所述衬套(13)与所述第一内孔(101)的内壁面相贴合，凸台件从所述第三内孔(103)伸入至与凸台件顶端相配合的所述第二内孔(102)中并与所述衬套(13)的端面相贴合；所述气流通道(4)包括沿所述拉杆(11)轴向设于所述拉杆(11)中的轴向通道、沿所述拉杆(11)的径向设于所述拉杆(11)中并与所述轴向通道连通的第一径向通道、沿所述衬套(13)径向设于所述衬套(13)中并与第一径向通道连通的第二径向通道、沿所述衬套(13)的径向设于所述衬套(13)外表面的第一轴向通气槽以及沿所述定位座(10)的轴向设于所述第二内孔(102)内壁面并与所述第一轴向通气槽连通的第二轴向通气槽(108)。6.根据权利要求1所述的水冷焊接夹具，其特征在于，凸台件为内孔呈螺纹孔的短凸台(400)，所述定位结构(1)包括用于凸台件定位的定位座(10)、沿轴向插入所述定位座(10)中并与凸台件螺纹连接的拉杆(11)以及用于所述水冷焊接夹具固定定位在机匣体夹具(200)上的挡板(12)；所述定位座(10)内腔沿轴线向机匣体(3)方向依次设为第一内孔(101)、第二内孔(102)以及与凸台件顶端相配合的第三内孔(103)，凸台件插入所述第三内孔(103)中并与...

【专利技术属性】
技术研发人员：金齐齐，范雪莉，谢俊强，周红梅，袁良清，
申请(专利权)人：中国航发南方工业有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43