一种火焰筒结构及其内、外环毛坯尺寸的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种火焰筒结构及其内、外环毛坯尺寸的设计方法，其火焰筒结构包括火焰筒外环和火焰筒内环，所述火焰筒外环和火焰筒内环通过焊缝一进行连接，所述焊缝一与火焰筒外环的尾端内边缘平面隔有一端距离L，所述火焰筒内环通过焊缝二连接内环后段，焊缝二的位置根据火焰筒内环的壁厚和内环后段的尺寸进行设计，其火焰筒结构内、外环毛坯尺寸的设计方法中火焰筒内、外环毛坯均采用厚板冲压的加工方式；综上所述，本发明专利技术焊缝一和焊缝二的位置设置合理，零件装夹时支撑稳定、可靠，有效控制焊接变形，保证焊后零件尺寸精度，另外，火焰筒内、外环毛坯采用厚板冲压毛坯的加工方式，其加工余量少且余量均匀，加工的效率高且材料利用率高。用率高。用率高。

【技术实现步骤摘要】
一种火焰筒结构及其内、外环毛坯尺寸的设计方法


[0001]本专利技术涉及火焰筒加工
，特别是涉及一种火焰筒结构及其内、外环毛坯尺寸的设计方法。

技术介绍

[0002]现有的火焰筒主体结构由火焰筒外环、头部及火焰筒内环三个单件通过焊缝连接而成，如图3所示，并且现有火焰筒的火焰筒外环、头部、火焰筒内环通常都采用锻件毛坯加工，材料利用率低、且高温合金材料机械加工效率低、刀具消耗量大。因此零件成本较高。
[0003]此外，现有火焰筒的焊缝在焊接时需要进行支撑以减小焊接变形。由于焊接后会产生收缩变形，焊接时只能从内部支撑以控制焊接变形，因火焰筒外环出口直径小于头部直径，焊接时为方便零件焊前装配及焊后取出，焊接夹具必须用活动支撑块，焊接夹具支承环面必须在一定宽度的环形平面内，现有火焰筒的支承面小或几乎没有，后续零件装配均较复杂、困难，焊接变形控制比较困难。
[0004]公开号CN203980349U公开了的一种用于航空发动机燃烧室的火焰筒及航空发动机，其火焰筒包括火焰筒头部段(1)、火焰筒外环前段(2)、火焰筒外环后段(3)以及火焰筒内环段(4)，所述火焰筒外环后段(3)与所述火焰筒外环前段(2)连接，所述火焰筒外环前段(2)与所述火焰筒头部段(1)的第一端连接，所述火焰筒内环段(4)与所述火焰筒头部段(1)的第二端连接，此火焰筒的外环、头部及内环的连接处的焊缝在焊接时需要进行支撑以减小焊接变形，焊接时为方便零件焊前装配及焊后取出，焊接夹具必须用活动支撑块，焊接夹具支承环面必须在一定宽度的环形平面内，支承面小，后续零件装配均较复杂、困难，焊接变形控制比较困难，除此之外，火焰筒外环、头部、内环采用锻件毛坯加工，材料利用率低，零件成本较高。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提出一种火焰筒结构及其内、外环毛坯尺寸的设计方法，以解决上述技术问题。
[0006]本专利技术采用以下具体的技术方案：
[0007]本专利技术设计了一种火焰筒结构，所述火焰筒结构包括火焰筒外环、火焰筒内环和内环后段，所述火焰筒外环和火焰筒内环通过焊缝一进行连接，所述焊缝一与火焰筒外环的尾端内边缘平面隔有一端距离L，所述火焰筒内环通过焊缝二连接内环后段，焊缝一和焊缝二均采用电子束焊连接而成。
[0008]进一步地，所述火焰筒内环采用厚板冲压毛坯的加工方式，所述内环后段采用环形锻件毛坯的加工方式。
[0009]进一步地，所述距离L为6～8mm。
[0010]进一步地，所述焊缝二的位置根据火焰筒内环的壁厚和内环后段的尺寸进行设计。
[0011]本专利技术提供了一种与上述火焰筒结构匹配的火焰筒结构内、外环毛坯尺寸的设计方法，所述火焰筒结构内、外环毛坯尺寸的设计方法包括以下步骤：
[0012]S1：建立火焰筒结构中内环毛坯和外环毛坯的CAD图，判断决定内、外环毛坯板料厚度的部位，并将其用字符标记，外环毛坯板料内壁标记至少A、B、C、D四点，外表面轮廓高点标记为E，内环毛坯板料外壁标记至少F、G及M三点，外表面轮廓高点标记为N；
[0013]S2：在外环毛坯CAD图上，将外环毛坯板料内壁A、B、C、D四点及与底面垂直方向创建样条曲线，在内环毛坯板料CAD图上，通过内环毛坯板料外壁F、G及M三点与底面垂直方向创建样条曲线，再用CAD中偏置方法通过外表面轮廓高点N和E分别确定内、外环毛坯板料的内外表面包络线；
[0014]S3：将包络线偏置机加所需余量e，根据内、外环毛坯实际情况需要调整毛坯圆角R，调整后的外环毛坯圆角取为成形圆角R11，内环毛坯圆角取为内圆角R12，再初步得到取整后内、外环毛坯材料厚度t；
[0015]S4：分别根据内圆角R12和成形圆角R11变形特点及板公差修正内、外环毛坯材料厚度；
[0016]S5：根据内、外环毛坯后续机加工艺需要增加安装边余量确定内、外环毛坯高度和底部尺寸，火焰筒内环为典型拉深零件，可一次拉深，内环毛坯进行加工时，考虑圆角半径较小，首次拉深采用大圆角，固溶后整形，同时考虑到整形后圆角部位硬化严重，整形后再次固溶消除应力，根据尺寸精度情况确定是否再校形；而火焰筒外环零件由于开口小，需要拉深后进行收口，外环毛坯进行加工时，根据其拉深系数可以确定一次拉深完全可行，考虑到毛坯圆角半径较小，首次拉深采用大圆角，固溶后预收口整形，之后再进行二次收口，再次固溶后整形，消除应力。
[0017]进一步地，所述步骤S3中包络线偏置机加所需余量e为1.5。
[0018]进一步地，所述火焰筒内、外环毛坯均采用厚板冲压的加工方式。
[0019]进一步地，所述步骤S5中确定尺寸的内、外环毛坯分别通过内、外环冲压模具制备成形为火焰筒的内、外环零件。
[0020]进一步地，所述确定尺寸的内环毛坯采用内环冲压模具制备成形的工艺过程包括：拉深、固溶、整形；将确定尺寸的外环毛坯制备成形的工艺过程，是在内环毛坯的制备成形的工艺过程的基础上增加了预收口整形及中间收口工序，外环毛坯制备成形的工艺过程包括：拉深、切边、固溶、收口整形、二序收口、固溶以及最终整形。
[0021]进一步地，所述火焰筒结构的内、外环采用上述火焰筒结构内、外环毛坯尺寸的设计方法进行设计。
[0022]本专利技术的火焰筒结构中，焊缝一与火焰筒外环的后部内边缘平面隔有一端约为7mm距离L，火焰筒内环通过焊缝二连接内环后段，焊缝二的位置根据火焰筒内环的壁厚和内环后段的尺寸进行设计，其火焰筒结构内、外环毛坯尺寸的设计方法中火焰筒内、外环毛坯均采用厚板冲压的加工方式。
[0023]综上所述，本专利技术的有益效果在于：
[0024](1)该方案将火焰筒头部拆分到内外环上，并将火焰筒内环拆分成火焰筒内环及火焰筒内环后段，将内外环组合焊缝一的位于直径ΦD处，与火焰筒外环后部内边缘有L的距离。本专利技术中焊缝一设置合理，焊缝一与火焰筒外环的后部内边缘平面隔有一端约为7mm
距离L，方便采用环形支撑块，同时支撑内、外环焊缝部位，外环可以支撑的宽度为L减去装配间隙，且支撑部位焊缝下面支撑块还可以开槽，用于焊缝一通气保护，从内、外环外端面则可以通过焊接夹具压紧内、外环，从而防止焊接变形，本专利技术零件装夹时支撑稳定、可靠，有效控制焊接变形，更容易保证焊后零件尺寸精度，焊缝二的位置以保证合适的冲压毛坯壁厚为前提，兼顾内环后段毛坯尺寸及其加工、焊接工艺性。
[0025](2)本专利技术中火焰筒内、外环毛坯的尺寸确定均采用最小包络线原理，加工方式为采用厚板冲压毛坯的加工方式，其加工余量少且余量均匀，加工的效率高且材料利用率高，采用厚板冲压毛坯加工火焰筒可节约刀具成本一半以上。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本专利技术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专利技术的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
[0027]图1为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种火焰筒结构，其特征在于，所述火焰筒结构包括火焰筒外环、火焰筒内环和内环后段，所述火焰筒外环和火焰筒内环通过焊缝一进行连接，所述焊缝一与火焰筒外环的尾端内边缘平面隔有一端距离L，所述火焰筒内环通过焊缝二连接所述内环后段。2.根据权利要求1所述的一种火焰筒结构，其特征在于，所述内环后段采用环形锻件毛坯的加工方式。3.根据权利要求1所述的一种火焰筒结构，其特征在于，所述距离L为6～8mm。4.根据权利要求1所述的一种火焰筒结构，其特征在于，所述焊缝二的位置根据火焰筒内环的壁厚和内环后段的尺寸进行设计。5.一种火焰筒结构内、外环毛坯尺寸的设计方法，其特征在于：所述火焰筒结构内、外环毛坯尺寸设计方法包括以下步骤：S1：建立火焰筒结构中内环毛坯和外环毛坯的CAD图，判断决定内、外环毛坯板料厚度的部位，并将其用字符标记，外环毛坯板料内壁标记至少A、B、C、D四点，外表面轮廓高点标记为E，内环毛坯板料外壁标记至少F、G及M三点，外表面轮廓高点标记为N；S2：在外环毛坯CAD图上，将外环毛坯板料内壁标记的点及与底面垂直方向创建样条曲线，在内环毛坯板料CAD图上，通过内环毛坯板料外壁标记的点与底面垂直方向创建样条曲线，再用CAD中偏置方法通过外表面轮廓高点N和E分别确定内、外环毛坯板料的内外表面包络线；S3：将包络线偏置机加所需余量e，根据内、外环毛坯实际情况需要调...

【专利技术属性】
技术研发人员：李又春，范新宇，邓春珍，郭坤，李建军，陈鹏，
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：