【摘 要】
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压气机静子组件的预装配精度决定了组件能否顺利装入机匣完成静子的制造。静子组件预装配包括夹具定位和点焊两个步骤。当夹具卸载后组件会产生回弹变形,难以保证静子组件的预装配精度。为了减少静子组件预装配回弹变形,本文通过仿真与实验结合的方法进行夹具结构改进及预装配工艺参数控制。(1)建立静子组件预装配仿真模型,改进夹具结构,控制预装配工艺参数减少回弹变形。根据预装配夹具结构,对夹紧力进行计算和实验验证,确
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压气机静子组件的预装配精度决定了组件能否顺利装入机匣完成静子的制造。静子组件预装配包括夹具定位和点焊两个步骤。当夹具卸载后组件会产生回弹变形,难以保证静子组件的预装配精度。为了减少静子组件预装配回弹变形,本文通过仿真与实验结合的方法进行夹具结构改进及预装配工艺参数控制。(1)建立静子组件预装配仿真模型,改进夹具结构,控制预装配工艺参数减少回弹变形。根据预装配夹具结构,对夹紧力进行计算和实验验证,确定仿真载荷参数。基于无制造偏差模型和初始应力法,以耦合节点的方法模拟点焊连接,建立静子组件预装配回弹变形仿真模型。结果显示静子组件中间回弹变形较小,两端回弹变形较大,最大为0.061mm。按照外环挡板中部加厚、内环推杆压头相连且中间镂空的方式对夹具进行改进,并对改进的夹具进行仿真分析,仿真结果显示回弹变形量减少84.5%-88.9%。研究夹具夹紧力大小、边条焊接位置、焊点数量对回弹变形的影响,最终确定了有利于减少回弹变形的预装配工艺参数。(2)建立静子组件点焊仿真模型,分析点焊热应力对回弹变形的影响。通过研究点焊电流、点焊压力、点焊时间对焊点变形的影响,用控制变量法确定点焊工艺参数使焊点处变形较小。使用超景深显微镜观察焊点,确定焊点质量较好,符合点焊要求。利用已确定的点焊工艺参数进行仿真获得静子组件点焊热应力,对点焊热应力和装夹应力的大小进行比较,结果表明点焊热应力远小于装夹应力,因此在基于初始应力法的回弹变形模拟中可以忽略点焊热应力。(3)设计实验测量平台,完成组件预装配,进行回弹变形测量实验。实验平台包括测量夹具、压力控制模块及三坐标测量仪。设计测量夹具,避免预装配夹具卸载后静子组件整体移动对组件回弹变形产生影响。通过薄膜压力传感器控制夹具夹紧力大小,使用三坐标测量仪进行组件特征点测量,处理测量数据得出回弹变形量。用改进前的夹具及预装配工艺参数进行组件装配,完成回弹变形测量实验,测量结果与仿真结果的回弹变形趋势一致,说明建立的回弹变形仿真模型具有可参考性。使用改进后的夹具结构及预装配工艺参数进行组件装配,完成回弹变形测量实验,实验结果表明与改进前相比回弹变形量减少84%-90%,验证改进后夹具及预装配工艺参数有利于回弹变形的减少。
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