一种航空发动机盲腔内螺母装配装置

技术领域

本发明涉及一种螺母装配装置，尤其涉及一种航空发动机盲腔内螺母装配装置。

背景技术

航空发动机的轴端螺母是将航空发动机的压气机和涡轮机转子进行装配的关键零部件，且轴端螺母上的锁紧槽和挡圈槽分别安装挡圈和卡簧，以防止轴端螺母的转动和轴向窜动。在航空发动机的低涡轴的轴端螺母的装配过程中，这些螺母的拧紧、松开过程中扭矩、保护等要求非常严格，同时还需保证锁圈上的“外凸耳”与压紧螺母的“防转槽”配合，“内凸耳”与涡轮轴上的“防转槽”配合，从而起到放松的作用，保证转子安全运行。

现有的大部分为螺母辅助拧紧工具，通过力矩放大器和电动拧紧枪对涡轮轴螺母进行拧紧，需要人工手动安装螺母至接触位，然后用工具拧紧，对于螺母与涡轮轴的防转卡槽是否对齐无法判断，需要反复调整，无法实现一次性安装，并且卡簧和挡圈则通过另外的工装设备安装，即工装不具备通用性，对于不同型号的螺母需要配备不同型号的工装设备，装配成本较高。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种能够实现一次性安装、无需反复调整且通用性高的航空发动机盲腔内螺母装配装置。

技术方案：本发明所述的一种航空发动机盲腔内螺母装配装置，包括机械臂，还包括伸入盲腔内部用于拧紧螺母部件的拧紧组件，所述机械臂上设有用于移动拧紧组件的滑轨，所述滑轨的滑块上固定有连接块，所述连接块与拧紧组件配合连接并调节拧紧组件的相位角。

进一步的，所述拧紧组件包括用于提供拧紧动力的动力轴、用于转动螺母部件的固定扭转轴、设置在动力轴和固定扭转轴之间的用于传动的传动件、用于推动卡紧螺母部件的浮动扭转轴、用于承受安装螺母部件产生的反扭矩的抗扭固定轴、设置在抗扭固定轴内部用于观察螺母部件装配状态的视觉件，所述浮动扭转轴与固定扭转轴相对滑动且与之可拆卸连接，所述抗扭固定轴贯穿浮动扭转轴的内部后与传动件可拆卸连接，所述抗扭固定轴上设有与视觉件匹配的观察口，且观察口的数量及位置与涡轮轴端部的凸起对应。

进一步的，所述浮动扭转轴的前端设置有与待装配的螺母部件适配的凸起，便于装配螺母，所述抗扭固定轴的左端设置均设置有与涡轮轴端部适配的凸起，便于在装配螺母的过程中固定涡轮轴，抵抗装配过程中的反扭矩力。

进一步的，所述拧紧组件还包括用于装配挡圈和卡簧的安装模块，所述安装模块的两端结构与待装配的螺母部件的端部槽口一致，且安装模块的外周设有防止挡圈脱落的弹簧片，所述安装模块内部设有推环，推环的前端与卡簧接触、后端与抗扭固定轴接触，在装配螺母后，无需更换工具，且不必反复调整寻找槽位，即可一次性完成挡圈和卡簧的安装。

进一步的，所述传动件包括齿轮箱、固定安装在齿轮箱内部的固定盘，所述固定盘上通过轴承转动安装有多组行星齿轮，且固定盘的右侧转动安装有中心齿轮，所述中心齿轮位于多组行星齿轮的中心位置并与多组行星齿轮啮合连接，所述动力轴的输出轴与中心齿轮固定连接。

进一步的，所述齿轮箱的外部固定有局部蜗轮，且局部涡轮的两侧均设置有导向块，所述连接块上安装有蜗杆，所述蜗杆与局部蜗轮啮合连接，所述连接块的内壁设有导向滑槽，所述导向块延伸至导向滑槽内并与滑动连接。

进一步的，所述固定扭转轴通过轴承与齿轮箱转动连接，所述固定扭转轴的后端设有第一齿轮，所述第一齿轮位于固定盘的左侧并与行星齿轮啮合连接，所述固定扭转轴的内壁设有第一内花键，所述浮动扭转轴的外壁设置有与第一内花键配合的第一外花键。

进一步的，所述固定扭转轴的内部设有环绕在浮动扭转轴外周的预紧弹簧，且预紧弹簧与第一外花键的端面抵紧，所述固定扭转轴的内部还设有引导浮动扭转轴滑动的滑动轴承套，所述浮动扭转轴的外周固定有防脱块，所述固定扭转轴的左端口处螺纹连接有阻挡防脱块的防脱挡圈。

进一步的，所述浮动扭转轴的端口处通过螺钉连接有铜套，所述铜套的外周设置有台阶，且台阶处套设有防止螺母部件松脱的弹片，弹片凸起结构和数量与待装配的螺母部件一致并与螺母部件尾部的卡槽卡接适配。

进一步的，所述抗扭固定轴的后端设有第二外花键，所述固定盘的内部设置有与第二外花键适配的第二内花键，所述抗扭固定轴的外部还设有与固定盘拆卸连接的安装块。

进一步的，所述视觉件包括可伸缩移动的带光源相机和安装主体，且带光源相机在安装主体的内部滑动，所述安装主体与固定盘螺纹连接。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明可实现螺母一次深入腔体安装到位，避免人工预装螺母和反复调整寻找槽位的工序；本发明在装配不同型号螺母时，只需更换浮动扭转轴和抗扭固定轴即可，不必更换整套装配工装，通用性高；本发明通过安装模块的设置也可以实现挡圈和卡簧的一次性安装，不必反复调整寻找槽位；本发明在装配过程中可抵抗涡轮轴的反扭矩力，提高装配时的精度。

附图说明

图1为本发明的主视图。

图2为本发明的连接块的结构示意图。

图3为本发明的连接块的另一结构示意图。

图4为本发明的拧紧组件的结构示意图。

图5为本发明的图4的拆分状态下的结构示意图。

图6为本发明的动力轴、固定扭转轴和传动件的结构示意图。

图7为本发明的固定盘的结构示意图。

图8为本发明的固定盘的剖视图。

图9为本发明的固定扭转轴的剖视图。

图10为本发明的浮动扭转轴的结构示意图。

图11为本发明的浮动扭转轴的另一结构示意图。

图12为本发明的抗扭转轴的结构示意图。

图13为本发明的视觉件的结构示意图。

图14为本发明的安装模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图所示，一种航空发动机盲腔内螺母装配装置，包括机械臂1，还包括伸入盲腔内部用于拧紧螺母部件的拧紧组件2、设置在机械臂1上用于移动拧紧组件2的滑轨3，滑轨3的固定部固定安装在机械臂1上，滑轨3的滑块上固定有连接块4，滑轨3启动后通过连接块4驱动拧紧组件2移动，连接块4与拧紧组件2配合连接并调节拧紧组件2的相位角；对于某些特殊型号的发动机，安装深度与孔径比例达到10:1，深度接近1米，人手已经无法深入对螺母进行预安装，拧紧组件2和滑轨3的配合使用，则可直接深入盲腔内部，无需人工手动深入盲腔进行预安装。

齿轮箱231的外部固定有局部蜗轮235，且局部蜗轮235的两侧均设置有导向块236，连接块4上安装有蜗杆41，蜗杆41与局部蜗轮235啮合连接，连接块4的内壁设有导向滑槽42，导向块236延伸至导向滑槽42内并与滑动连接，调节拧紧组件2的相位角时，转动蜗杆41，蜗杆41带动局部蜗轮235转动，也即带动齿轮箱231转动。

拧紧组件2包括动力轴21、固定扭转轴22、传动件23、浮动扭转轴24、抗扭固定轴25和视觉件26，其中动力轴21选用伺服拧紧轴，在安装螺母部件时提供拧紧动力；固定扭转轴22通过传动件23与动力轴21转动连接，传动件23包括齿轮箱231、固定安装在齿轮箱231内部的固定盘232，固定盘232上通过轴承转动安装有多组行星齿轮233，且固定盘232的右侧转动安装有中心齿轮234，中心齿轮234位于多组行星齿轮233的中心位置并与多组行星齿轮233啮合连接，动力轴21的输出轴与中心齿轮234固定连接，固定扭转轴22通过轴承与齿轮箱231转动连接，固定扭转轴22的后端设有第一齿轮221，第一齿轮221位于固定盘232的左侧并与行星齿轮233啮合连接，且第一齿轮221位于多组行星齿轮233的中心位置处，动力轴21驱动中心齿轮234转动，中心齿轮234带动与之啮合连接的行星齿轮233转动，行星齿轮233则带动第一齿轮221转动，也即带动固定扭转轴22。

浮动扭转轴24与固定扭转轴22相对滑动且与之可拆卸连接，浮动扭转轴24贯穿固定扭转轴22，浮动扭转轴24的右端位于固定扭转轴22的内部，且浮动扭转轴24的左端延伸至固定扭转轴22的外部；固定扭转轴22的内壁设有第一内花键222，浮动扭转轴24的外壁设置有与第一内花键222配合的第一外花键241，第一内花键222与第一外花键241的设置使得浮动扭转轴24和固定扭转轴22同步转动的同时，浮动扭转轴24可相对固定扭转轴22转动，固定扭转轴22的内部设有环绕在浮动扭转轴24外周的预紧弹簧223，且预紧弹簧223与第一外花键241的端面抵紧，预紧弹簧223的设置使得浮动扭转轴24在固定扭转轴22的内部滑动，能够在安装时推动卡紧螺母部件，固定扭转轴22的内部还设有引导浮动扭转轴24滑动的滑动轴承套224，浮动扭转轴24的外周固定有防脱块242，固定扭转轴22的左端口处螺纹连接有阻挡防脱块242的防脱挡圈225，防脱挡圈225和防脱块242的设置，可避免浮动扭转轴24从固定扭转轴22的内部滑出掉落，也即浮动扭转轴24通过防脱挡圈225与固定扭转轴22可拆卸连接。

其中，浮动扭转轴24的前端设置有与待装配的螺母部件适配的凸起，浮动扭转轴24的端口处通过螺钉连接有铜套243，铜套243的两侧设置有一致的凸起，铜套243的外周设置有台阶，且台阶处套设有防止螺母部件松脱的弹片244，弹片244凸起结构和数量与待装配的螺母部件一致并与螺母部件尾部的卡槽卡接适配，安装时弹片244正好卡入待安装螺母的尾部卡槽内，防止螺母松脱。

抗扭固定轴25的左端有与涡轮轴端部适配的凸起，安装时抗扭固定轴25的左端与涡轮轴卡接，抗扭固定轴25贯穿浮动扭转轴24的内部，抗扭固定轴25的后端设有第二外花键252，固定盘232的内部设置有与第二外花键252适配的第二内花键237，抗扭固定轴25用于承受安装螺母部件时产生的反扭矩力，安装螺母部件时，固定盘232位置保持不动，第二外花键252和第二内花键237的设置，使得抗扭固定轴25无法发生相对转动；抗扭固定轴25的外部还设有与固定盘232拆卸连接的安装块253，在安装不同型号的螺母时，只需更换对应的抗扭固定轴25和浮动扭转轴24，无需更换其他部件。

抗扭固定轴25的内部设有用于观察螺母部件装配状态的视觉件26，且抗扭固定轴25上设有与视觉件26匹配的观察口251，观察口251的位置及数量与涡轮轴端部凸起对应，视觉件26包括可伸缩移动的带光源相机261和安装主体262，且带光源相机261在安装主体262的内部滑动，带光源相机261的伸缩移动可通过气缸或其他伸缩件实现，安装主体262与固定盘232螺纹连接，且固定盘232设有用于安装视觉件26的电缆和气管的穿线孔。浮动扭转轴24带动铜套243转动时，视觉件26通过观察口251监控铜套243尾部的凸起位置，从而间接的得到螺母端部凸起的空间位置，从而可以判断螺母凸起与涡轮轴凸起是否有重合槽位。

其中，拧紧组件2还包括用于装配挡圈和卡簧的安装模块27，安装模块27的两端结构与待装配的螺母部件的端部槽口一致，且安装模块27的外周设有防止挡圈脱落的弹簧片271，安装模块27内部设有推环272，推环272的前端与卡簧接触、后端与抗扭固定轴25接触。

工作过程：首先调整机械臂1使拧紧组件2与待安装的涡轮轴同轴设置，然后将待安装的螺母安装在浮动扭转轴24的左端，即将弹片244与待安装的螺母卡接，启动滑轨3使得拧紧组件2和待安装的螺母伸入待安装的盲腔内部，通过视觉件26监控浮动扭转轴24和抗扭固定轴25左端的位置，然后转动蜗杆41，调整拧紧组件2的相位角，使抗扭固定轴25与待安装的涡轮轴对应，而后再次启动滑轨3，直至抗扭固定轴25的左端与待安装的涡轮轴卡接，然后开启动力轴21，动力轴21驱动固定扭转轴22转动，浮动扭转轴24因第一内花键222与第一外花键241作用，浮动扭转轴24与固定扭转轴22保持同步转动，螺母安装在浮动扭转轴24端部，使得螺母转动，同时浮动扭转轴24在预紧弹簧223的作用下推动螺母，即螺母部件一边转动一边向前进，完成装配；装配过程中，抗扭固定轴25与固定盘232通过第二外花键252和第二内花键237连接，因此抗扭固定轴25不会发生转动，进而防止涡轮轴转动，承受装配过程中的反力矩，视觉件26通过抗扭固定轴25的观察口251查看浮动扭转轴24的铜套243的凸起位置，从而间接的得到螺母端部凸起的空间位置，进而观察是否拧紧对齐，拧紧对齐后关闭动力轴21，启动滑轨3使拧紧组件2移动至盲腔外部。事先将挡圈和卡簧装入安装模块27，而后将安装模块27安装在浮动扭转轴24的左端，因拧紧组件2是装配螺母后直接退出盲腔，因此无需再次调整其相位角，然后启动滑轨3使安装模块27伸入盲腔，安装模块27的两端结构与待装配的螺母部件的端部槽口一致，在安装模块27深入到位后，安装模块27凸起嵌入螺母后端卡槽，使安装模块27定心防转，挡圈槽口对齐，此时浮动扭转轴24在预紧弹簧223的作用下不产生运动，接触的安装模块27也不产生运动，抗扭固定轴25随拧紧组件2深入时，其轴头推动安装模块27的推环272，推环272带动其接触的卡簧、挡圈一起向螺母方向移动，直至卡簧嵌入安装螺母卡槽内部，安装完成。由于拧紧轴采用的是长细轴设计，抗扭轴设计在内部，所以对发动机转子内尺寸的位置和大小无关，影响其通用性的因素只有待安装螺母与涡轮轴的螺纹大小和卡槽结构。不同型号螺母结构，改变的只是头部凸起键槽的尺寸和数量，以及观察槽口的大小和分布位置，因此装配不同型号螺母时，只需要更换浮动扭转轴24、抗扭固定轴25和安装模块27；具体更换方法如下：首先转动拆除固定扭转轴22左端口处螺纹连接的防脱挡圈225，抽出浮动扭转轴24，然后拆除抗扭固定轴25的安装块253，抽出抗扭固定轴25，再按上述顺序逆行安装新的浮动扭转轴24和抗扭固定轴25；对应型号的安装模块27在装配时直接安装即可。