CN102873494B - 一种细长圆筒形工件环向焊接用伞形内撑夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小直径圆筒形工件环向焊接用伞形内撑夹具。该夹具解决了焊缝位于细长圆筒形工件中心或离工件两端较远处的工件焊接直线度差、加工效率较低的问题。使用时承力螺母和前堵头控制套筒II和套筒I相对主轴前后移动，套筒II和套筒I控制基座II和基座I前后移动，使支腿I和支腿II带动支腿III和支腿IV动作撑紧撑紧组件，从而使工件焊缝部位被撑紧、撑圆。焊接时不取下该伞形内撑从而节约了焊接时间，由于焊接时有该伞形内撑夹具的撑紧力，工件受到拘束而不易变形，从而提高了工件焊接后直线度，减少了局部焊接下塌变形。该内撑夹具具有操作方便，生产效率高，零件焊后精度高，适用范围广等特点，应用效果良好。

Description

一种细长圆筒形工件环向焊接用伞形内撑夹具

技术领域

本发明涉及一种焊接设备的辅助部件，特别涉及一种小直径圆筒形工件环向焊接用内撑夹具。

背景技术

焊缝位于细长圆筒形工件中心或离工件两端较远处的工件，国内一般采用外卡箍装配、定位焊、拆除外卡箍、进行焊接的工序。外卡箍装配、定位焊后拆除外卡箍进行焊接，存在工件直线度差、加工效率较低等问题。为了解决这些问题，我们设计了环缝焊接用伞形内撑夹具，该夹具操作简单，适用范围广，应用效果良好。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：提供一种细长圆筒形工件环向焊接用内撑夹具，用于装配、定位焊、焊接焊缝位于细长圆筒形工件中心，或离工件两端较远处的工件。解决目前焊缝位于细长圆筒形工件中心或离工件两端较远处的工件，焊接精度差和焊接效率低的问题。

本发明所采用的技术方案：一种细长圆筒形工件环向焊接用伞形内撑夹具，包括主轴、前端锁紧装置、焊缝撑紧装置、后端压紧装置，主轴将三大装置连成一体。

所述前端锁紧装置包括前端盖、前堵头、拉紧环I、承力圈I、套筒I、承力螺母、拉紧环II、承力圈II以及套筒II，其中拉紧环I套在承力圈I上，与前堵头成一体。承力圈I与套筒I焊固接；拉紧环II套在承力圈II上，与承力螺母焊接；承力圈II与套筒II焊接；套筒I套在套筒II上，前堵头拧在套筒II的螺纹上；套筒I套在主轴上，承力螺母再拧在主轴的螺纹上。所述缝撑紧装置包括基座I、支腿I、若干撑紧组件、支腿III、基座III、基座II、支腿II、支腿IV、基座IV。基座I与套筒I焊固接，并与支腿I连接，支腿I与撑紧组件连接；基座III与主轴焊接，并与支腿III连接，支腿III与支腿I连 接的撑紧组件连接，这样就可以通过拧动前堵头相对套筒II运动，使撑紧组件撑紧焊缝内侧；套筒II与基座II焊接，并与支腿II连接，支腿II与撑紧组件连接；基座IV与主轴焊接，并与支腿IV连接，支腿IV与支腿II连接的撑紧组件连接，这样就可以通过拧动承力螺母，使套筒II相对主轴运动，使撑紧组件撑紧焊缝内侧。所述后端压紧装置包括后端盖和连接件，后端盖通过连接件与主轴可拆卸连接，工作时压紧工件。

所述撑紧组件是采用线切割或铣切将整圈圆切成16等分制成，切开间隙保证1mm使撑紧组件之间能够相对运动。 

所述撑紧组件包括支撑盘、连接件和铜垫板，由铜垫板砸入支撑盘方槽内，用连接件固定铜垫板在支撑盘上。

在铜垫板上车深0.5mm焊漏槽。

所述基座III与基座IV与主轴焊接时应错开相应的角度，该角度由伞形内撑夹具撑紧组件的数目决定。

前堵盖内径要大于承力螺母最大外经，并与工件前端靠紧。

撑紧组件、支腿I、支腿II、支腿III、支腿IV的具体件数由筒形工件最大开口端直径决定，当撑紧组件在套筒I、套筒II作用下前后挪动错位后，收缩至最小直径时能够从最大开口端取出为宜。

主轴采用高碳钢淬火处理后加工成形或低碳钢直接加工成形。

基座III、基座IV要求与主轴材料一致，或与主轴具有可焊性，其余零部件除铜垫板采用碳钢或铝合金制造。

本发明还提供一种上述伞形内撑夹具的使用方法，其具体步骤为：调节承力螺母使撑紧组件错位分离，直径缩小；将圆形工件前段放在V形架上，该伞形内撑夹具从工件焊缝处插入工件前段，承力螺母和前堵头穿出工件前段前开口；调节承力螺母和前堵头使撑紧组件稍撑紧焊缝内侧，将工件后段放造V形架上，并套在该伞形内撑夹具上，慢慢将其推入与工件前段对齐；拧紧承力螺母，当拧紧承力螺母时需适当反向调节前堵头，使撑紧组件铜垫板彻底撑紧焊缝；将后端盖与主轴连接就将筒形零件固定，将前端盖与前堵头连接，使该伞形内撑夹具与工件成为一个刚性体；该工件进行手工或自动焊接；焊接结束后松开相应的连接件，取出前端盖和后端盖，调节前堵头和承力螺母松开撑紧组件，使撑紧组件回缩至最小直径处，在主轴前端套上一管子，人工或利用天车从筒形零件的大开口处抬出该伞形内撑夹具。

本发明的显著特点是：特别适合细长筒形零件，由于16件撑紧组件的均匀支撑，满足了细长筒形零件焊缝位置的错边要求。定位焊后不取下该伞形内撑夹具，焊接时工件呈刚形体，从而减少了焊接变形，满足筒形零件的直线度要求。

本发明的有益效果：

本发明的特点是操作方便，生产效率高，零件焊接精度高，特别适合于真空电子束焊接、机器人焊接等特种焊接场合使用。

附图说明

图1是一种细长圆筒形工件环向焊接用伞形内撑夹具总装示意图，包括主轴1、前端盖2、前堵头3、螺栓4、拉紧环I5、承力圈I6、套筒I7、承力螺母8、拉紧环II9、承力圈II10、套筒II11、基座I12、铆钉13、支腿I14、基座II15、支腿II16、支撑盘17、螺钉19、铜垫板18、支腿III20、基座III21、支腿IV22、基座IV23、后端盖24、螺母25。

图2是本发明伞形内撑夹具的横截图。

图3是前端锁紧装置结构图。

图4是焊缝撑紧装置结构图。

图5是撑紧组件剖切示意图。

图6是撑紧组件侧视图。

图7是撑紧组件剖视图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：

如图1所示，本焊接用伞形内撑夹具，由主轴1、前端锁紧装置、焊缝撑紧 装置、后端压紧装置四部分组成，其中主轴1将三大装置连成一体，工件装配后成为一体。该伞形内撑夹具总长度为3162毫米。图1中的用双虚线标注的是待焊接的圆筒形工件。

如图3所示，前端锁紧装置由前端盖2、前堵头3、螺栓4、拉紧环I5、承力圈I6、套筒I7、承力螺母8、拉紧环II9、承力圈II10以及套筒II11组成。其中拉紧环I5套在承力圈I6上，与前堵头3焊接成一体，承力圈I6与套筒I7焊接，套筒I7与基座I12焊接；拉紧环II9套在承力圈II10上，与承力螺母8焊接，承力圈II10与套筒II11焊接；套筒I7套在套筒II11上，前堵头拧在套筒II11的螺纹上；套筒II7套在主轴1上，承力螺母8在拧在主轴1的螺纹上。

如图4所示，焊缝撑紧装置由基座I12、支腿I14、撑紧组件、支腿III20、基座III21铆钉13，套筒II11、基座II15、支腿II16、支撑盘17、螺钉19、铜垫板18、支腿IV22、基座IV23及铆钉13组成。如图2所示，撑紧组件是采用线切割或铣切将整圈圆切成16等分制成，切开间隙保证1mm使撑紧组件之间能够相对运动。如图5-7所示，铜垫板18砸入支撑盘17方槽内，在铜垫板18上车深0.5mm焊漏槽，打M3或M4螺纹孔，用螺钉固定铜垫板18在支撑盘17上组成撑紧组件。图5中还给出了撑紧组件的各个尺寸规格。套筒I7与基座I12焊接牢固，基座I12通过铆钉13与支腿I14连接，支腿I14通过铆钉13与撑紧组件连接；基座III21与主轴1焊接牢固，基座III21通过铆钉13与支腿III20连接，支腿III20通过铆钉13与支腿I14连接的撑紧组件连接，这样就可以通过拧动前堵头3相对套筒II11运动，使撑紧组件撑紧焊缝内侧。套筒II11与基座II15焊接牢固，基座II15通过铆钉13与支腿II16连接，支腿II16通过铆钉13与撑紧组件17、18、19连接；基座IV23与主轴1焊接牢固，通过铆钉13与支腿IV22连接，支腿IV22通过铆钉13与支腿II16连接的撑紧组件连接，这样就可以通过拧动承力螺母8，使套筒II11相对主轴1运动，使撑紧组件撑紧焊缝内侧。基座III21与基座IV23沿轴向应错开22.5°，使相应的撑紧组件能错开均匀分布于焊缝整周。

采用上述内撑夹具装配、焊接小直径细长圆筒形工件环向焊缝及拆除工装的具体步骤如下：将前端锁紧装置从细长工件焊缝处插入工件前段，承力螺母8和前堵头3穿出工件前段前开口。调节承力螺母8和前堵头3使撑紧组件稍撑紧焊缝内侧，将工件后段放造V形架上，并套在该伞形内撑夹具上，慢慢将其推入与工件前段对齐。拧紧承力螺母8，当拧紧承力螺母时需适当反向调节前堵头3，使撑紧组件铜垫板18彻底撑紧焊缝内壁。将后端盖24通过螺母25与主轴1连接拧紧与筒形零件固定，将前端盖2通过螺栓4与前堵头3连接，使该伞形内撑夹具与工件成为一个刚性体。此时可以对工件采用手工焊，或将工件装卡于特定设备上进行自动焊。拆除工件时先拆螺栓4、螺母25，取出前端盖2和后端盖24，调节前堵头3和承力螺母8松开撑紧组件(当拧松承力螺母8时需适当反向调节前堵头3)，使撑紧组件回缩至最小直径处，在主轴1前端套上一管子，两人或天车辅助从筒形零件的大开口处抬出伞形内撑夹具。

上述是对本发明做出的特别描述。对于本领域的技术人员而言，任何不脱离本发明的精神的改进及替代都落入本发明的保护范围内。例如对本发明各组件的材料的更换，连接方式的变化均属于本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以其权利要求所限定。

Claims (10)

1.一种细长圆筒形工件环向焊接用伞形内撑夹具，其特征在于：包括前端锁紧装置、焊缝撑紧装置和后端压紧装置以及连接该三部分的主轴(1)；

所述前端锁紧装置包括前端盖(2)、前堵头(3)、拉紧环I(5)、承力圈I(6)、套筒I(7)、承力螺母(8)、拉紧环II(9)、承力圈II(10)以及套筒II(11)，其中拉紧环I(5)套在承力圈I(6)上，与前堵头(3)成一体；承力圈I(6)与套筒I(7)固接；拉紧环II(9)套在承力圈II(10)上，与承力螺母(8)固接；承力圈II(10)与套筒II(11)固接；套筒I(7)套在套筒II(11)上，前堵头(3)拧在套筒II(11)的螺纹上；套筒I(7)套在主轴(1)上，承力螺母(8)再拧在主轴(1)的螺纹上；

所述缝撑紧装置包括基座I(12)、支腿I(14)、若干撑紧组件、支腿III(20)、基座III(21)、基座II(15)、支腿II(16)、支腿IV(22)、基座IV(23)；基座1(12)与套筒I(7)固接，并与支腿I(14)连接，支腿I(14)与撑紧组件连接；基座III(21)与主轴(1)固接，并与支腿III(20)连接，支腿III(20)与支腿I(14)连接的撑紧组件连接，这样就可以通过拧动前堵头相对套筒II(11)运动，使撑紧组件撑紧焊缝内侧；套筒II(11)与基座II(15)固接，并与支腿II(16)连接，支腿II(16)与撑紧组件连接；基座IV(23)与主轴(1)固接，并与支腿IV(22)连接，支腿IV(22)与支腿II(16)连接的撑紧组件连接，这样就可以通过拧动承力螺母(8)，使套筒II(11)相对主轴(1)运动，使撑紧组件撑紧焊缝内侧；

所述后端压紧装置包括后端盖(24)和连接件，后端盖(24)通过连接件与主轴(1)可拆卸式连接，工作时压紧工件。

2.根据权利要求1所述的伞形内撑夹具，其特征在于：所述撑紧组件是采 用线切割或铣切将整圈圆切成16等分制成，切开间隙保证1mm使撑紧组件之间能够相对运动。

3.根据权利要求2所述的伞形内撑夹具，其特征在于：所述撑紧组件包括支撑盘(17)、连接件和铜垫板( 18)，由铜垫板( 18)砸入支撑盘(17)方槽内，用连接件固定铜垫板( 18)在支撑盘(17)上。

4.根据权利要求3所述的伞形内撑夹具，其特征在于：在铜垫板( 18)上车深0.5mm焊漏槽。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的伞形内撑夹具，其特征在于：所述基座III(21)与基座IV(23)与主轴(1)焊接时应错开相应的角度，该角度由伞形内撑夹具撑紧组件的数目决定。

6.根据权利要求1或2或3或4所述的伞形内撑夹具，其特征在于：前端盖(2)内径要大于承力螺母(8)最大外径，并与工件前端靠紧。

7.根据权利要求1所述的伞形内撑夹具，其特征在于：撑紧组件、支腿I(14)、支腿II(16)、支腿III(20)、支腿IV(22)的具体件数由筒形工件最大开口端直径决定，当撑紧组件在套筒I(7)、套筒II(11)作用下前后挪动错位后，收缩至最小直径时能够从最大开口端取出为宜。

8.根据权利要求1所述的伞形内撑夹具，其特征在于：主轴(1)采用高碳钢淬火处理后加工成形或低碳钢直接加工成形。

9.根据权利要求1所述的伞形内撑夹具，其特征在于：基座III(21)、基座IV(23)要求与主轴(1)材料一致，或与主轴(1)具有可焊性，其余零部件除铜垫板(18)采用碳钢或铝合金制造。

10.一种根据权利要求1-9任一所述的伞形内撑夹具的使用方法，其具体 步骤为：调节承力螺母(8)使撑紧组件错位分离，直径缩小；将圆形工件前段放在V形架上，该伞形内撑夹具从工件焊缝处插入工件前段，承力螺母(8)和前堵头(3)穿出工件前段前开口；调节承力螺母(8)和前堵头(3)使撑紧组件稍撑紧焊缝内侧，将工件后段放在V形架上，并套在该伞形内撑夹具上，慢慢将其推入与工件前段对齐；拧紧承力螺母(8)，当拧紧承力螺母(8)时需适当反向调节前堵头(3)，使撑紧组件铜垫板( 18)彻底撑紧焊缝；将后端盖(24)与主轴(1)连接就将筒形零件固定，将前端盖(2)与前堵头(3)连接，使该伞形内撑夹具与工件成为一个刚性体；该工件进行手工或自动焊接；焊接结束后松开相应的连接件，取出前端盖(2)和后端盖(24)，调节前堵头(3)和承力螺母(8)松开撑紧组件，使撑紧组件回缩至最小直径处，在主轴(1)前端套上一管子，人工或利用天车从筒形零件的大开口处抬出该伞形内撑夹具。