一种高精度冲压发动机试验模型装置及使用方法与流程

1.本发明涉及冲压发动机试验模型加工制造领域，尤其涉及一种高精度冲压发动机试验模型装置及使用方法。


背景技术：

2.在冲压发动机地面试验研究工作中，为了提高冲压发动机的燃烧性能，试验过程中往往需要更换多种不同构型的发动机试验模型。例如在低马赫数条件下时，总温总压都相对较低，发动机的点火及稳焰比较困难，因此需要将冲压发动机试验模型的构型调整为长深比较小的闭式凹腔，一般会使用深度较大的凹腔作为稳焰装置来开展试验；当马赫数增加总温总压升高，点火和稳焰性能均有所提升，此时便需要考虑热防护等问题，因此又需要将冲压发动机试验模型的构型调整为长深比较大的开式凹腔构型，甚至于取消凹腔作为稳焰装置的发动机模型来开展试验。因此，需要在试验过程中频繁更换不同构型的冲压发动机试验模型，然而冲压发动机试验模型构型更换往往伴随进气道和尾喷管的配套更换，带来了较大的加工需求。综上所述，在保证冲压发动机试验模型加工精度的条件下，降低加工成本迫在眉睫。


技术实现要素：

3.本发明意在提供一种高精度冲压发动机试验模型装置及使用方法，以解决试验过程中需要频繁更换不同构型的冲压发动机试验模型，然而冲压发动机试验模型构型更换往往伴随进气道和尾喷管的配套更换，带来了较大的加工需求问题。
4.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种高精度冲压发动机试验模型装置，包括第一部和第二部，
6.所述第一部包括第一入口限位法兰、第一上壁面板块、第一下壁面板块和第一出口限位法兰；
7.所述第一上壁面板块和第一下壁面板块的上下端头之间设置有四根第一限位柱；所述第一上壁面板块和第一下壁面板块的侧面端头处设置有第一x向定位钉，所述第一x向定位钉通过第一限位柱插入第一上壁面板块和第一下壁面板块的侧面端头内，使得第一限位柱、第一上壁面板块和第一下壁面板块连接，并确保三者在x方向上的相对位置固定不变；所述第一上壁面板块和第一下壁面板块的顶面端头处设置有第一y向定位钉，所述第一y向定位钉通过第一上壁面板块和第二下壁面板块的顶面端头分别插入第一限位柱上下端面内，使得第一限位柱、第一上壁面板块和第一下壁面板块连接，并确保三者在y方向上的相对位置固定不变；所述第一入口限位法兰、第一出口限位法兰的正中存在有方形限位槽，所述第一上壁面板块和第一下壁面板块的前后两端均加工有y向限位插销，所述第一限位柱的侧面加工有z向限位插销，所述y向限位插销和z向限位插销组合后插入所述第一入口限位法兰、第一出口限位法兰的方形限位槽中；
8.所述第二部包括第二入口限位法兰、第二上壁面板块、第二下壁面板块和第二出
口限位法兰；
9.所述第二上壁面板块和第二下壁面板块的上下端头之间设置有四根第二限位柱；所述第二上壁面板块和第二下壁面板块的侧面端头处设置有第二x向定位钉，所述第二x向定位钉通过第二限位柱插入第二上壁面板块和第二下壁面板块的侧面端头内，使得第二限位柱、第二上壁面板块和第二下壁面板块连接，并确保三者在x方向上的相对位置固定不变；所述第二上壁面板块和第二下壁面板块的顶面端头处设置有第二y向定位钉，所述第二y向定位钉通过第二上壁面板块和第二下壁面板块的顶面端头分别插入第二限位柱上下端面内，使得第二限位柱、第二上壁面板块和第二下壁面板块连接，并确保三者在y方向上的相对位置固定不变；所述第二入口限位法兰、第二出口限位法兰的正中存在有方形限位槽，所述第二上壁面板块和第二下壁面板块的前后两端均加工有y向限位插销，所述第二限位柱的侧面加工有z向限位插销，所述y向限位插销和z向限位插销组合后插入所述第二入口限位法兰、第二出口限位法兰的方形限位槽中；所述第一出口限位法兰和第二入口限位法兰螺栓连接。
10.优选地，所述y向限位插销和z向限位插销组合插入法兰的限位槽以后，预留有宽度4mm，深度为2mm的楔形焊缝。
11.本发明的另一目的，在于提供一种高精度冲压发动机试验模型装置的使用方法，包括以下步骤：
12.a、将冲压发动机试验模型装置由整体加工拆解为入口限位法兰、上壁面板块、下壁面板块和出口限位法兰四个主要部分，以及限位柱、x向定位钉和y向定位钉三个次要部分；
13.b、在入口限位法兰和出口限位法兰上根据发动机试验模型的流道尺寸加工方形限位槽，在上壁面板块和下壁面板块前后两端加工y向限位插销，并在y向限位插销上预留焊缝，在侧面端头处和顶面端头处分别预留x向定位钉孔和y向定位钉孔，在限位柱侧面和顶面分别预留x向定位钉孔和y向定位钉孔，在限位柱侧面加工z向限位插销；
14.c、y向限位插销和z向限位插销组合后插入法兰的限位槽中，将x向定位钉和y向定位钉打入预留的定位钉孔，使所有部件全部定位组装完成；
15.d、将预留的焊缝全部焊接，并将销钉孔处全部点焊；
16.e、将多余的焊疤通过铣床铣平整，后续根据需求进行开密封槽、钻传感器孔以及钻螺纹孔等常规操作。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
18.1、使用本方案获得的装置可以分块拆解，将大块材料化整为零，节约了加工制造的材料成本；
19.2、使用本方案获得的装置加工制造方法简便，加工中心的刀具可以顺利抵达冲压发动机试验模型流道内壁面，避免了线切割或3d打印等精度不高的加工手段；
20.3、使用本方案获得的装置通过组装定位后焊接，确保了焊接过程不发生位移或变形，保证流道精度，不出现正/逆向台阶，可得到高精度的冲压发动机试验模型。
附图说明
21.图1为本发明实施例提供的一种高精度冲压发动机试验模型装置的结构示意图；
22.说明书附图中的附图标记包括：1、第一入口限位法兰；2、第一上壁面板块；3、第一下壁面板块；4、y向限位插销；5、z向限位插销；6、第一限位柱；7、第一x向定位钉；8、第一y向定位钉；9、第一出口限位法兰；10、第二入口限位法兰；11、第二上壁面板块；12、第二下壁面板块；13、第二限位柱；14、第二x向定位钉；15、第二y向定位钉；16、第二出口限位法兰。
具体实施方式
23.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“正中”、“入口”、“出口”、“端头”、“端面”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“x向”、“y向”、“z向”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
24.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.下面结合附图对本发明作进一步说明：
26.实施例1
27.如图1所示的，按照本发明的方法加工制造所获得的一种高精度冲压发动机试验模型装置，该冲压发动机试验模型的长、宽、高尺寸为1243mm
×
430mm
×
370mm，流道入口的尺寸为180mm
×
40mm的矩形，出口为180mm
×
66mm的矩形。拆解为：第一入口限位法兰1、第一上壁面板块2、第一下壁面板块3、y向限位插销4、z向限位插销5、第一限位柱6、第一x向定位钉7、第一y向定位钉8、第一出口限位法兰9、第二入口限位法兰10、第二上壁面板块11、第二下壁面板块12、第二限位柱13、第二x向定位钉14、第二y向定位钉15、第二出口限位法兰16。
28.具体的，一种高精度冲压发动机试验模型装置，包括第一部和第二部，第一部包括第一入口限位法兰1、第一上壁面板块2、第一下壁面板块3和第一出口限位法兰9；第二部包括第二入口限位法兰10、第二上壁面板块11、第二下壁面板块12和第二出口限位法兰16。
29.第一上壁面板块2和第一下壁面板块3的上下端头之间设置有四根第一限位柱6；第一上壁面板块2和第一下壁面板块3的侧面端头处设置有第一x向定位钉7，第一x向定位钉7通过第一限位柱6插入第一上壁面板块2和第一下壁面板块3的侧面端头内，使得第一限位柱6、第一上壁面板块2和第一下壁面板块3连接，并确保三者在x方向上的相对位置固定不变；第一上壁面板块2和第一下壁面板块3的顶面端头处设置有第一y向定位钉8，第一y向定位钉8通过第一上壁面板块2和第二下壁面板块12的顶面端头分别插入第一限位柱6上下端面内，使得第一限位柱6、第一上壁面板块2和第一下壁面板块3连接，并确保三者在y方向上的相对位置固定不变；第一入口限位法兰1、第一出口限位法兰9的正中存在有方形限位槽，第一上壁面板块2和第一下壁面板块3的前后两端均加工有y向限位插销4，第一限位柱6
的侧面加工有z向限位插销5，y向限位插销4和z向限位插销5组合后插入第一入口限位法兰1、第一出口限位法兰9的方形限位槽中；
30.第二上壁面板块11和第二下壁面板块12的上下端头之间设置有四根第二限位柱13；第二上壁面板块11和第二下壁面板块12的侧面端头处设置有第二x向定位钉14，第二x向定位钉14通过第二限位柱13插入第二上壁面板块11和第二下壁面板块12的侧面端头内，使得第二限位柱13、第二上壁面板块11和第二下壁面板块12连接，并确保三者在x方向上的相对位置固定不变；第二上壁面板块11和第二下壁面板块12的顶面端头处设置有第二y向定位钉15，第二y向定位钉15通过第二上壁面板块11和第二下壁面板块12的顶面端头分别插入第二限位柱13上下端面内，使得第二限位柱13、第二上壁面板块11和第二下壁面板块12连接，并确保三者在y方向上的相对位置固定不变；第二入口限位法兰10、第二出口限位法兰16的正中存在有方形限位槽，第二上壁面板块11和第二下壁面板块12的前后两端均加工有y向限位插销4，第二限位柱13的侧面加工有z向限位插销5，y向限位插销4和z向限位插销5组合后插入第二入口限位法兰10、第二出口限位法兰16的方形限位槽中；第一出口限位法兰9和第二入口限位法兰10螺栓连接。
31.高精度冲压发动机试验模型装置的使用方法，包括以下步骤：
32.a、将冲压发动机试验模型装置由整体加工拆解为入口限位法兰、上壁面板块、下壁面板块和出口限位法兰四个主要部分，以及限位柱、x向定位钉和y向定位钉三个次要部分；
33.b、在入口限位法兰和出口限位法兰上根据发动机试验模型的流道尺寸加工方形限位槽，在上壁面板块和下壁面板块前后两端加工y向限位插销，并在y向限位插销上预留焊缝，在侧面端头处和顶面端头处分别预留x向定位钉孔和y向定位钉孔，在限位柱侧面和顶面分别预留x向定位钉孔和y向定位钉孔，在限位柱侧面加工z向限位插销；
34.c、y向限位插销和z向限位插销组合后插入法兰的限位槽中，将x向定位钉和y向定位钉打入预留的定位钉孔，使所有部件全部定位组装完成；
35.d、将预留的焊缝全部焊接，并将销钉孔处全部点焊；
36.e、将多余的焊疤通过铣床铣平整，后续根据需求进行开密封槽、钻传感器孔以及钻螺纹孔等常规操作。
37.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：
1.一种高精度冲压发动机试验模型装置，其特征在于：包括第一部和第二部，所述第一部包括第一入口限位法兰(1)、第一上壁面板块(2)、第一下壁面板块(3)和第一出口限位法兰(9)；所述第一上壁面板块(2)和第一下壁面板块(3)的上下端头之间设置有四根第一限位柱(6)；所述第一上壁面板块(2)和第一下壁面板块(3)的侧面端头处设置有第一x向定位钉(7)，所述第一x向定位钉(7)通过第一限位柱(6)插入第一上壁面板块(2)和第一下壁面板块(3)的侧面端头内，使得第一限位柱(6)、第一上壁面板块(2)和第一下壁面板块(3)连接，并确保三者在x方向上的相对位置固定不变；所述第一上壁面板块(2)和第一下壁面板块(3)的顶面端头处设置有第一y向定位钉(8)，所述第一y向定位钉(8)通过第一上壁面板块(2)和第二下壁面板块(3)的顶面端头分别插入第一限位柱(6)上下端面内，使得第一限位柱(6)、第一上壁面板块(2)和第一下壁面板块(3)连接，并确保三者在y方向上的相对位置固定不变；所述第一入口限位法兰(1)、第一出口限位法兰(9)的正中存在有方形限位槽，所述第一上壁面板块(2)和第一下壁面板块(3)的前后两端均加工有y向限位插销(4)，所述限位柱的侧面加工有z向限位插销(5)，所述y向限位插销(4)和z向限位插销(5)组合后插入所述第一入口限位法兰(1)、第一出口限位法兰(9)的方形限位槽中；所述第二部包括第二入口限位法兰(10)、第二上壁面板块(11)、第二下壁面板块(12)和第二出口限位法兰(16)；所述第二上壁面板块(11)和第二下壁面板块(12)的上下端头之间设置有四根第二限位柱(13)；所述第二上壁面板块(11)和第二下壁面板块(12)的侧面端头处设置有第二x向定位钉(14)，所述第二x向定位钉(14)通过第二限位柱(13)插入第二上壁面板块(11)和第二下壁面板块(12)的侧面端头内，使得第二限位柱(13)、第二上壁面板块(11)和第二下壁面板块(12)连接，并确保三者在x方向上的相对位置固定不变；所述第二上壁面板块(11)和第二下壁面板块(12)的顶面端头处设置有第二y向定位钉(15)，所述第二y向定位钉(15)通过第二上壁面板块(11)和第二下壁面板块(12)的顶面端头分别插入第二限位柱(13)上下端面内，使得第二限位柱(13)、第二上壁面板块(11)和第二下壁面板块(12)连接，并确保三者在y方向上的相对位置固定不变；所述第二入口限位法兰(10)、第二出口限位法兰(16)的正中存在有方形限位槽，所述第二上壁面板块(11)和第二下壁面板块(12)的前后两端均加工有y向限位插销(4)，所述限位柱的侧面加工有z向限位插销(5)，所述y向限位插销(4)和z向限位插销(5)组合后插入所述第二入口限位法兰(10)、第二出口限位法兰(16)的方形限位槽中；所述第一出口限位法兰(9)和第二入口限位法兰(10)螺栓连接。2.根据权利要求1所述的高精度冲压发动机试验模型拆解焊接加工装置，其特征在于：所述y向限位插销(4)和z向限位插销(5)组合插入法兰的限位槽以后，预留有宽度4mm，深度为2mm的楔形焊缝。3.根据权利要求1所述的一种高精度冲压发动机试验模型装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：a、将冲压发动机试验模型装置由整体加工拆解为入口限位法兰、上壁面板块、下壁面板块和出口限位法兰四个主要部分，以及限位柱、x向定位钉和y向定位钉三个次要部分；
b、在入口限位法兰和出口限位法兰上根据发动机试验模型的流道尺寸加工方形限位槽，在上壁面板块和下壁面板块前后两端加工y向限位插销，并在y向限位插销上预留焊缝，在侧面端头处和顶面端头处分别预留x向定位钉孔和y向定位钉孔，在限位柱侧面和顶面分别预留x向定位钉孔和y向定位钉孔，在限位柱侧面加工z向限位插销；c、y向限位插销和z向限位插销组合后插入法兰的限位槽中，将x向定位钉和y向定位钉打入预留的定位钉孔，使所有部件全部定位组装完成；d、将预留的焊缝全部焊接，并将销钉孔处全部点焊；e、将多余的焊疤通过铣床铣平整，后续根据需求进行开密封槽、钻传感器孔以及钻螺纹孔等常规操作。

技术总结
本发明公开了一种高精度冲压发动机试验模型装置及使用方法，装置拆解后包括：入口限位法兰、上壁面板块、下壁面板块、y向限位插销，z向限位插销，限位柱，x向定位钉，y向定位钉，出口限位法兰。使用本方法获得的冲压发动机试验模型装置可以在加工制造完成后保证发动机入口和出口的尺寸精度，同时可以在法兰盘焊接过程中确保发动机模型出口和入口不出现正/逆向台阶，并且试验模型的上/下壁面板块可以独立拆解加工，因此，可获得非常高精度的内流道上/下壁面。本装置加工制造的技术难度相对较低，可以分块加工制造，焊接过程的可操作性强，节约了加工材料及成本。约了加工材料及成本。约了加工材料及成本。


技术研发人员：蒋文东 唐强 陈凯
受保护的技术使用者：四川箐梅科技有限公司
技术研发日：2023.03.20
技术公布日：2023/8/5