一种模块化燃烧室壳体热处理吊具的制作方法

本发明属于航天发动机生产加工过程工装，涉及一种发动机壳体热处理吊具。

背景技术：

工装是保证产品的加工质量、使原来无法加工的工艺过程得以实现、提高加工效率的工艺装备。性能良好的工装可以使加工过程方便、安全、高效。

热处理工装是随产品一直在高温状态下使用的，不同于其他常温下使用的工装，在热处理过程中，工装因受热而强度下降，热胀冷缩产生变形。这种物理变化，不仅影响着产品的热处理质量，而且影响着产品和操作人员的安全。

燃烧室壳体作为发动机的关键件，轴向跳动量、直线度、圆度对粘贴绝热层，装药都会产生影响。合理的热处理吊装工装，可以提高热处理吊装过程的本质安全度，保证吊装及热处理过程中工件的竖直状态，对控制燃烧室壳体的变形有积极的作用。

目前常用的燃烧室壳体热处理吊具分为两类：抱环式结构(如图1所示)和焊环式结构(如图2所示)。

一、抱环式结构吊具的缺点：

1.需要在燃烧室壳体外壁预留工艺台阶，超高强度钢热处理后硬度在45～50hrc，热处理后机加车削工艺台阶过程困难，刀具耗损大。

2.工装随产品一起在高温环境下使用，反复加热快冷，工装受应力作用发生变形，使得装卡过程困难，变形使随吊抱环吊起的燃烧室壳体歪斜，无法确保工件竖直入炉，不利于控制燃烧室壳体的热处理变形。

3.吊具的抱环由两部分构成，吊装过程需要多人配合装配吊具，操作过程复杂，且多人同时配合协同工作易产生不安全事故。

4.吊具成本高，据统计抱环式工装在900℃下服役时间为120h。

5.适应性差，一种吊具只适应一种燃烧室壳体外径尺寸。

二、焊环式结构吊具的缺点：

1.吊具采用焊接方式与燃烧室壳体封头段做刚性连接，一壳一环，加工成本大。

2.焊接产生的热影响区对产品力学性能产生影响。

3.吊具成本高，据统计焊环式工装在热加工过程中可使用1～2次(退火、淬火、回火)，约100h。

航天发动机研制企业承担着多种型号发动机的生产制造任务，传统的工装设计理念中一套工装只适用于一种零件装配，这样的结果浪费了极大的人力、物力和财力。燃烧室壳体的很多部件和组件本身就具有许多相似之处，需要充分研究各自的组成和联接结构，转变设计思想，以工装的通用性为目标，设计能实现快速研制，快速定位和快速拆装的工装设备，提高装配质量和效率。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种模块化燃烧室壳体热处理吊具，以少量模块来装配尽可能多的产品，并在满足要求的基础上使产品精度高，性能稳定，结构简单，成本低廉，且模块间的连接关系简单。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种模块化燃烧室壳体热处理吊具，包括挡板、底板和起吊杆，所述的底板同轴安装在起吊杆一端，底板外径小于燃烧室壳体连接件的开口内径；至少两个挡板均布在以起吊杆轴心为圆心的圆周上，挡板通过自身一端的通孔与底板上表面铰接，挡板能够绕铰接轴在底板上表面翻转，当挡板翻转至展开状态时，挡板外径大于连接件开口内径，当挡板翻转至收拢状态时，挡板外径小于连接件开口内径。

所述挡板与连接件内型面接触的一端与连接件内型面贴合。

所述的挡板、底板和起吊杆均采用1cr18ni9ti加工制成。

本发明的有益效果是：

1.同轴设计，使的吊具定位准确、安全牢靠。工装在打开状态下与燃烧室壳体同轴，受力状态下吊具挡板与连接件内型面完全贴合。吊具挡板一旦打开受到工件自重作用，在横竖向都处于锁死状态。

2.受力机构的设计，减小了吊具服役过程重自身的变形，延长吊挂的使用寿命。三瓣式设计在保证了足够的稳定性基础上，减小了吊具与壳体的接触面积，从而减小吊具对工件热处理过程的影响。挡板装配位置使吊具在受力状态下，重心落于底板上，减小了吊具多次使用挡板所产生的变形，以延长吊具的服役期。据统计该工装在900℃下服役时间为450h。

3.基于工装的结构特性，该工装更适合单人操作，将燃烧室壳体竖直放起，连接件一端朝上，将挡板关闭状态的吊具吊入，调整挡板位置，当挡板接触到连接件内型面后，起吊吊具并依靠壳体的重量打开挡板，使挡板和连接件内型面完全贴合。整个吊装过程省力省时，轻巧灵活，操作方便且提高了吊装过程的本质安全度。

4.工装采用模块化设计理念，选用挡板与底板一体化设计方式，在其它类似的燃烧室壳体工装设计中，照需要，可调用通用底板模块，通过与新的挡板组合，可以适用于多种尺寸燃烧室壳体在吊装过程。

附图说明

图1是抱环式结构吊具示意图；

图2是焊环式结构吊具示意图；

图3是本发明的装配示意图；

图4是本发明的展开状态俯视图；

图5是挡板的结构示意图；

图6是定位块的结构示意图；

图7是起吊杆和底板的结构示意图；

图中，1-抱环式结构吊具，2-燃烧室壳体，3-焊环式结构吊具，4-起吊杆，5-底板6-挡板，7-定位块，8-圆销。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明以工装通用性为设计重点，以期节约工作场所装配生产用地，缩短发动机生产制造周期。本发明主要采用模块化设计思想，综合分析燃烧室壳体的结构形式和与工装的连接特点，结合柔性工装装配技术，设计一套燃烧室壳体的通用工装，实现工装的快速定位和装拆，提高工装装配以及吊装过程的本质安全度。

本发明将模块化设计思想和柔性装配技术相结合，极大地促进吊装装配工艺装备的简化。用一套型工装适当调整后满足多种型号装配需求，减少生产线的待线时间，可以充分发挥工装的高效性。当产品的品种需求发生变化时，在满足经济性的前提下，具有及时转换生产的适应能力。

本发明提供的模块化燃烧室壳体热处理吊具采用自顶向下的设计，强调在对燃烧室壳体整体结构分析的基础上，针对类似部件工装设计过程进行分析，通过模块化设计思想来实现工装通用性。在燃烧室壳体的模块化设计里，选用挡板与底板一体化设计方式，通过一个工位保证了工装定位和压紧要求。在其它类似的燃烧室壳体工装设计中，根据需要可采用通用底板模块，通过与新的挡板组合，可以适用于多种尺寸燃烧室壳体在吊装过程中对压紧和定位的双重要求。

本发明解决了现行燃烧室壳体热处理过程中，吊具安装复杂、使用寿命短、柔性使用率低的、影响产品质量、制造成本高等现状。

本发明的实施例提供的模块化燃烧室壳体热处理吊具适合单人操作，将燃烧室壳体竖直放置，连接件一端朝上放置，挡板关闭状态的吊具吊入，调整挡板位置至半开合状态，当挡板接触到连接件斜面后起吊，依靠壳体的重量打开挡板，使挡板和连接件内型面(斜面)完全贴合。整个吊装过程省力省时、轻巧灵活、操作方便。

拆卸过程逆向整个安装过程即可，将燃烧室壳体竖直放置，连接件一端朝上放置，待工件冷透，降低起吊杆高度，使挡板与燃烧室壳体连接件内型面脱离，操作人员将三块挡板向上掰起至完全收起状态。然后将吊具完全吊起至安全区域完成最终拆卸。

在其它类似的燃烧室壳体需要热处理吊具时，按照需要调用底板模块，通过与新的挡板组合，可以适用于多种尺寸燃烧室壳体在吊装过程中对压紧和定位的双重要求。更换时抽出圆销，撤掉定位块，取下挡板，保留底板和起吊杆，将与燃烧室连接件内型面匹配的挡板重新组合，在设计新挡板时应根据贴合型面需要，重新定义挡板厚度及与之配套的定位块。

上述各部件均采用1cr18ni9ti加工，热稳定性相对于45、a3、30crmnsia更优秀，更有益于工装在高温环境下反复使用。