[发明专利]航空发动机压气机盘组件惯性摩擦焊接装置及方法

权利要求书

1.一种航空发动机压气机盘组件惯性摩擦焊接装置，其特征在于，包括：

用于驱动主轴工件旋转的主轴工件安装系统，所述主轴工件安装系统包括驱动电机、主轴组件、惯性盘和主轴夹具，所述主轴组件包括壳体和转动安装于所述壳体上的主轴，所述主轴与所述驱动电机传动连接，所述惯性盘固定于所述主轴上，所述主轴夹具固定于所述主轴上，所述主轴夹具用于装夹所述主轴工件；

用于驱动尾座工件沿直线靠近或远离所述主轴工件的尾座工件安装系统，所述尾座工件安装系统包括顶锻油缸、尾座和尾座夹具，所述顶锻油缸用于推动所述尾座靠近或远离主轴夹具，所述尾座夹具固定于所述尾座上，所述尾座夹具用于装夹尾座工件；

控制系统，所述控制系统分别与所述驱动电机和所述顶锻油缸电连接；

其中，所述主轴工件包括第一级盘，所述尾座工件包括第二级盘，所述尾座工件安装系统能够使所述第二级盘与所述第一级盘接触，所述第二级盘与所述第一级盘的接触面为航空发动机压气机盘组件中相邻两个级盘的焊接端面。

2.根据权利要求1所述的航空发动机压气机盘组件惯性摩擦焊接装置，其特征在于，还包括空冷机，所述空冷机与所述驱动电机相邻设置，用于冷却所述驱动电机。

3.根据权利要求1所述的航空发动机压气机盘组件惯性摩擦焊接装置，其特征在于，还包括床身和底座，所述驱动电机固定于所述床身上，所述顶锻油缸包括油缸本体和活塞杆，所述活塞杆的伸出端固定于所述底座上，所述底座固定于床身上。

4.根据权利要求3所述的航空发动机压气机盘组件惯性摩擦焊接装置，其特征在于，所述尾座滑动安装于所述床身上。

5.一种航空发动机压气机盘组件惯性摩擦焊接方法，使用如权利要求1-4任意一项所述的航空发动机压气机盘组件惯性摩擦焊接装置，其特征在于，包括如下步骤：

S1、用丙酮擦拭待焊工件，去除主轴工件和尾座工件上油污、氧化物、铁屑和毛刺，将待焊主轴工件装夹在主轴夹具中，将待焊尾座工件装夹在尾座夹具中；

S2、顶锻油缸驱动尾座工件移动，使尾座工件的焊接端面和主轴工件的焊接端面相接触，然后使尾座工件离开主轴工件一段距离，将尾座工件相对于主轴工件进行对中调整；

S3、通过待焊材料的物理、化学以及机械性能确定相应的主轴转速、主轴工件转动惯量、摩擦压力，并输入控制系统中；

S4、顶锻油缸驱动尾座工件移动，使尾座工件的焊接端面和主轴工件的焊接端面相接触，然后使尾座工件离开主轴工件一段距离后停止运动；

S5、驱动电机驱动主轴工件旋转，转速从0升至主轴转速并保持稳定；

S6、驱动电机不再输出动力，顶锻油缸驱动尾座工件移动，使尾座工件的焊接端面和主轴工件的焊接端面相接触，并施加摩擦压力；

S7、主轴工件停止转动，保持摩擦压力一段时间，之后松开主轴夹具和尾座夹具，取下由主轴工件和尾座工件焊接而成的焊接工件。

6.一种航空发动机压气机盘组件惯性摩擦焊接方法，使用如权利要求1-4任意一项所述的航空发动机压气机盘组件惯性摩擦焊接装置，其特征在于，包括如下步骤：

S1、用丙酮擦拭待焊工件，去除主轴工件和尾座工件上油污、氧化物、铁屑和毛刺，将待焊主轴工件装夹在主轴夹具中，将待焊尾座工件装夹在尾座夹具中；

S2、顶锻油缸驱动尾座工件移动，使尾座工件的焊接端面和主轴工件的焊接端面相接触，然后使尾座工件离开主轴工件一段距离，将尾座工件相对于主轴工件进行对中调整；

S3、通过待焊材料的物理、化学以及机械性能确定相应的主轴转速、主轴工件转动惯量、摩擦压力、转换转速和顶锻压力，并输入控制系统中，顶锻压力大于摩擦压力；

S4、顶锻油缸驱动尾座工件移动，使尾座工件的焊接端面和主轴工件的焊接端面相接触，然后使尾座工件离开主轴工件一段距离后停止运动；

S5、驱动电机驱动主轴工件旋转，转速从0升至主轴转速并保持稳定；

S6、驱动电机不再输出动力，顶锻油缸驱动尾座工件移动，使尾座工件的焊接端面和主轴工件的焊接端面相接触，并施加摩擦压力；

S7、主轴工件的转速降至转换转速后，顶锻油缸施加顶锻压力，保持顶锻压力一段时间，之后松开主轴夹具和尾座夹具，取下由主轴工件和尾座工件焊接而成的焊接工件。