发动机壳体组合吊挂焊接工装设计优化方案

1.功能分析

发动机壳体组合吊挂焊接是发动机壳体加工的关键工序。它是采用电子束搭接焊法将中、后吊挂与薄壁筒体焊为一体，为大厚度差曲面搭接接头式焊接结构。设计要求焊缝强度必须满足中空导弹吊装要求，且不允许焊透发动机筒体，因此焊接难度较大。吊挂焊接时，装配精度、焊接变形的控制程度直接关系到成品合格率。

发动机壳体组合焊接结构如图 4.51 所示，由筒体、前端环、中吊挂、后吊挂等零件组成。其中筒体与前端环采用电子束对接焊缝连接，筒体与中、后吊挂采用电子束搭接焊缝连接，不允许焊透筒体，焊缝强度承载力不低于 5 kN。发动机壳体组合全长912 mm，筒体壁厚0.85 mm，中、后吊挂底部为弧面，距施焊部位最薄处壁厚仅3 mm。

图4.51　壳体组合结构

2.方案设计

根据中、后吊挂装配要求，结合前端环，中、后吊挂焊接顺序，设计了分体式和整体式两种工装方案。

分体式工装方案，因先焊前端环，后焊中、后吊挂，导致壳体组合件内径中间大，两端小，无法使用实体心棒内撑，为防止压紧过程中筒体变形，采用了分体式工装方案，如图4.52所示。

图4.52　分体式工装方案

工装以筒体为定位基准，采用 V 形座的定位方式。V形座上各分布2组卡箍，分别完成对中、后吊挂的定位及压紧。其中两个定位卡箍 V 形座接触面部分做出圆柱形凸台，沉入 V 形座相应孔中，并采用 H7/g6 精密配合，保证中、后吊挂沿筒体圆周方向位置精度。工装右端配有基座，用来确定中、后吊挂沿筒体轴向尺寸精度。(www.xing528.com)

整体式工装方案，为缩短工装制造周期，降低制造成本，考虑在原有工装基础上进行改进，保留原工装底板和V形座，重新设计中、后吊挂及工装定位夹紧结构。如图4.53所示，采用整体式定位板和定位块共同完成对中、后吊挂的定位。因相关尺寸均集中在定位板组件上，可通过组合加工提高定位尺寸精度，减小工装的系统误差。

首先，为使中、后吊挂沿筒体轴向的尺寸只与定位板组件有关，可在定位板一侧靠筒体端面处，安装挡板和基准块，并使挡板内侧和基准块外侧处于同一垂直平面，从而使壳体组合件轴向测量起始点从壳体端面转换到基准块外侧面。其次，基准块高度应与中、后吊挂定位块高度保持一致，并处于工装高点，方便检验员用卡尺准确测量轴向相关尺寸。

同时压紧面移到吊挂凸台平面，在焊接过程中压紧吊挂，控制吊挂的焊接变形。压紧块在自由状态时可取下，方便使用。

图4.53　中、后吊挂定位压紧结构

因对吊挂定位压紧方式改变，原有 V 形座接口无法继续使用。因此，在 V 形座上加装垫板及立板，垫板起转接板作用，左右立板则控制定位板中心平面对 V 形块中心平面重合，且保证定位板底面与壳体接触。立板上做有螺纹孔，可使定位板固紧在立板上。工装定位夹紧装置如图4.54所示。

图4.54　定位夹紧装置

3.资料整理

设计完成后，整理装配图、零件图等相关资料，撰写工装设计说明书。