CN103831571A - 一种薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接夹具 - Google Patents

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Abstract

一种薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接夹具，它涉及一种焊接夹具。本发明为解决目前没有薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接的专用夹具，导致焊接变形大，焊缝精度不能满足焊接要求的问题。内压盘位于内压盘座的上端面上，第一圆形中心凹槽与第二圆形中心凹槽上下对应设置，内压盘座外沿的上端面上沿圆周方向加工有第一环形坡口；外压盘内环的下端面上沿圆周方向加工有第二环形坡口，外压盘的第二环形坡口压合在第一环形坡口，外压盘与内压盘之间留有环形间隙，多个铰接座沿圆周方向均布固装在下圆盘的外沿上，每个螺杆的下端与相应的一个铰接座铰接，每个螺杆的上端穿过外压盘的外沿与一个第二螺母螺纹连接。本发明用于焊接薄壁铝合金封头法兰盘。

Description

一种薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接夹具
技术领域
本发明涉及一种法兰盘环缝激光焊接夹具，具体涉及一种适用于薄壁铝合金封头法兰盘的环缝激光焊接夹具。
背景技术
随着经济与科学技术的不断发展，我国的航空航天领域发展迅速，其对关键部件的性能要求也更加严格。用于航天的铝合金封头法兰盘作为被火箭、导弹、飞机上燃料箱的关键部件，其性能对所服役的装置具有重要的意义。
现有的封头法兰盘焊接通常采用手工TIG焊接，生产效率低，焊接质量也和焊接工人的技术水平有直接关系，不能保证焊缝质量的稳定性，存在严重的安全隐患。激光焊接技术作为一种新兴的焊接技术，由于其焊接速度快、精度高、变形小、柔性高等优点使得其近年来被广泛应用。
在针对薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接时，需要封头和法兰盘保持精确紧密的配合，同时满足激光到工件表面的距离不能改变，否则会严重影响环缝的质量和性能；由于封头和法兰盘的壁厚较薄，需要严格控制其焊接变形，否则会严重影响环缝的焊接精度。
综上，目前没有针对薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接的专用夹具，导致焊接变形大，焊缝精度不能满足焊接要求。
发明内容
本发明为解决目前没有针对薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接的专用夹具，导致焊接变形大，焊缝精度不能满足焊接要求的问题，进而提供一种薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接夹具。
本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：
本发明的薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接夹具包括底胎盘、外压盘、内压盘、第一螺母、多个螺杆、多个第二螺母和多个铰接座；底胎盘包括下圆盘、圆筒和内压盘座，圆盘上加工有第一中心通孔，圆盘固套在圆筒外侧壁的中部，内压盘座固装在圆筒的上端面上，下圆盘、圆筒和内压盘座同轴设置且三者制成一体，内压盘座上端面上加工有第一圆形中心凹槽，第一圆形中心凹槽的上端面竖直固装有中心螺柱，内压盘下端面上加工有第二圆形中心凹槽，内压盘位于内压盘座的上端面上，第一圆形中心凹槽与第二圆形中心凹槽上下对应设置，第一螺母与中心螺柱螺纹连接，内压盘座外沿的上端面上沿圆周方向加工有第一环形坡口；外压盘为环形压盘，外压盘内环的下端面上沿圆周方向加工有第二环形坡口，外压盘的第二环形坡口压合在第一环形坡口上，外压盘与内压盘之间留有环形间隙，多个铰接座沿圆周方向均布固装在下圆盘的外沿上，每个螺杆的下端与相应的一个铰接座铰接，每个螺杆的上端穿过外压盘的外沿与一个第二螺母螺纹连接，下圆盘的外沿上沿圆周方向加工有多个定位“U”形槽，相邻的两个铰接座中间加工有一个定位“U”形槽。
本发明的有益效果是：
本发明的薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接夹具可以对封头和法兰盘多重定位，通过多重定位的相互配合实现了封头和法兰盘始终保持精确的配合，并且保证了激光到工件表面的距离不会改变，从而实现了激光焊接时的离焦量等焊接参数的稳定，使得焊接过程稳定；与现有的手工TIG焊接相比，内压盘和外压盘双重均匀的紧固作用，使得焊接过程中的焊接变形可以得到有效的控制，焊接变形小，使焊缝精度满足焊接要求；
本发明的薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接夹具在使用时可以安装在旋转焊接变位机上，使本发明的焊接夹具旋转实现环缝的焊接，还可以运动激光器来实现环缝的焊接，即本发明可以适应不同焊接环境条件下的焊接要求；
本发明的薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接夹具还具有结构简单、制造成本低以及操作简便的优点，同时为量产薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接提供装备支撑。
附图说明
图1是本发明的薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接夹具的主剖视图，图2是图1的俯视图，图3是本发明的薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接夹具的立体图（斜45°俯视），图4是本发明的薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接夹具的立体图（斜45°仰视）。
具体实施方式
具体实施方式一：如图1～4所示，本实施方式的薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接夹具包括底胎盘1、外压盘2、内压盘3、第一螺母6、多个螺杆4、多个第二螺母5和多个铰接座7；底胎盘1包括下圆盘1-1、圆筒1-2和内压盘座1-3，圆盘1-1上加工有第一中心通孔1-1-1，圆盘1-1固套在圆筒1-2外侧壁的中部，内压盘座1-3固装在圆筒1-2的上端面上，下圆盘1-1、圆筒1-2和内压盘座1-3同轴设置且三者制成一体，内压盘座1-3上端面上加工有第一圆形中心凹槽1-3-1，第一圆形中心凹槽1-3-1的上端面竖直固装有中心螺柱1-3-2，内压盘3下端面上加工有第二圆形中心凹槽3-1，内压盘3位于内压盘座1-3的上端面上，第一圆形中心凹槽1-3-1与第二圆形中心凹槽3-1上下对应设置，第一螺母6与中心螺柱1-3-2螺纹连接，内压盘座1-3外沿的上端面上沿圆周方向加工有第一环形坡口1-3-3；外压盘2为环形压盘，外压盘2内环的下端面上沿圆周方向加工有第二环形坡口2-1，外压盘2的第二环形坡口2-1压合在第一环形坡口1-3-3上，外压盘2与内压盘3之间留有环形间隙9，多个铰接座7沿圆周方向均布固装在下圆盘1-1的外沿上，每个螺杆4的下端与相应的一个铰接座7铰接，每个螺杆4的上端穿过外压盘2的外沿与一个第二螺母5螺纹连接，下圆盘1-1的外沿上沿圆周方向加工有多个定位“U”形槽1-1-2，相邻的两个铰接座7中间加工有一个定位“U”形槽1-1-2。
本实施方式内压盘座1-3外沿的上端面上沿圆周方向加工有第一环形坡口1-3-3，外压盘2内环的下端面上沿圆周方向加工有第二环形坡口2-1，外压盘2的第二环形坡口2-1压合在第一环形坡口1-3-3上，如此设计，是为了和封头的弧形结构相对应，压紧效果更佳，控制封头的定位精度。
具体实施方式二：如图2～4所示，本实施方式螺杆4、第二螺母5和铰接座7的数量均为六个。如此设计，螺杆4、第二螺母5和铰接座7的数量为六个，每个第二螺母5作用力大小一致，使封头受力均匀，可以控制封头法兰盘环缝的焊接变形。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：如图1和图3所示，本实施方式内压盘座1-3上沿圆周方向加工有环形凹槽1-3-4，环形凹槽1-3-4位于环形间隙9处。如此设计，是为了防止焊缝严重下塌产生焊漏现象的发生，从而保证了焊缝成形。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：如图1和图3所示，本实施方式内压盘3的外沿上沿圆周方向加工有倒棱3-2。如此设计，可以增大焊缝9上方的焊接空间。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：如图3所示，本实施方式的外压盘2的外沿沿圆周方向加工有多个锁紧“U”形槽2-2，每个螺杆4的上端穿过对应的一个锁紧“U”形槽2-2与一个第二螺母5螺纹连接。如此设计，拆卸安装方便。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或四相同。
具体实施方式六：如图1和图3所示，本实施方式所述激光焊接夹具还包括多个垫片8，第二螺母5通过垫片8固定在外压盘2的上端面上。如此设计，可以增大被连接件与外压盘2的接触面积，分散每平方面积上的压力，这样可以进一步保证封头受力均匀和焊缝精度。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：如图1和图3所示，本实施方式垫片8的数量为六个。
如此设计，为了与螺杆4、第二螺母5的数量相对应。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。
工作过程：
首先，将封头放在下圆盘1-1的上端面上，通过定位“U”形槽1-1-2进行第一次定位，即调整封头的位置，使封头的轴线与底胎盘1的轴线重合；
其次，将法兰盘放置在内压盘座1-3的上端面上，保证法兰盘与封头的焊接处紧密配合，并通过中心螺柱1-3-2对法兰盘进行二次定位，从而实现对封头的二次定位；
然后，将内压盘3通过第一螺母6紧固在法兰盘的上端面上，即对法兰盘进行紧固，保证已经定位好的法兰盘不再进行移动；紧接着采用外压盘2对封头进行定位，即通过螺杆4、第二螺母5和铰接座7对封头进行定位，同时保证第二螺母5旋转相同的螺纹圈数，使得封头受压部受力均匀，从而保证了焊接过程中焊接应力和变形的均匀性；并且内压盘座1-3的第一环形坡口1-3-3与外压盘2的第二环形坡口2-1均可以保证与封头紧密接触配合，进一步保证了焊接夹具与封头接触的紧密性。
在装卡完毕后，把本装置安装在三爪或者四爪卡盘的焊接变位机上，调节卡盘的位置使得卡盘与底胎盘1的下端面紧密接触，依靠二者之间的摩擦力保证本发明激光焊接夹具稳定；然后利用水平测量仪保证焊接装置上表面处在同一个水平面上，保证离焦量等参数的稳定就可以实施焊接。

Claims (7)

1.一种薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接夹具，其特征在于：所述激光焊接夹具包括底胎盘（1）、外压盘（2）、内压盘（3）、第一螺母（6）、多个螺杆（4）、多个第二螺母（5）和多个铰接座（7）；底胎盘1包括下圆盘（1-1）、圆筒（1-2）和内压盘座（1-3），圆盘（1-1）上加工有第一中心通孔（1-1-1），圆盘（1-1）固套在圆筒（1-2）外侧壁的中部，内压盘座（1-3）固装在圆筒（1-2）的上端面上，下圆盘（1-1）、圆筒（1-2）和内压盘座（1-3）同轴设置且三者制成一体，内压盘座（1-3）上端面上加工有第一圆形中心凹槽（1-3-1），第一圆形中心凹槽（1-3-1）的上端面竖直固装有中心螺柱（1-3-2），内压盘（3）下端面上加工有第二圆形中心凹槽（3-1），内压盘（3）位于内压盘座（1-3）的上端面上，第一圆形中心凹槽（1-3-1）与第二圆形中心凹槽（3-1）上下对应设置，第一螺母（6）与中心螺柱（1-3-2）螺纹连接，内压盘座（1-3）外沿的上端面上沿圆周方向加工有第一环形坡口（1-3-3）；外压盘（2）为环形压盘，外压盘（2）内环的下端面上沿圆周方向加工有第二环形坡口（2-1），外压盘（2）的第二环形坡口（2-1）压合在第一环形坡口（1-3-3）上，外压盘（2）与内压盘（3）之间留有环形间隙（9），多个铰接座（7）沿圆周方向均布固装在下圆盘（1-1）的外沿上，每个螺杆（4）的下端与相应的一个铰接座（7）铰接，每个螺杆（4）的上端穿过外压盘（2）的外沿与一个第二螺母（5）螺纹连接，下圆盘（1-1）的外沿上沿圆周方向加工有多个定位“U”形槽（1-1-2），相邻的两个铰接座（7）中间加工有一个定位“U”形槽（1-1-2）。
2.根据权利要求1所述的薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接夹具，其特征在于：螺杆（4）、第二螺母（5）和铰接座（7）的数量均为六个。
3.根据权利要求1或2所述的薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接夹具，其特征在于：内压盘座（1-3）上沿圆周方向加工有环形凹槽（1-3-4），环形凹槽（1-3-4）位于环形间隙（9）处。
4.根据权利要求3所述的薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接夹具，其特征在于：内压盘（3）的外沿上沿圆周方向加工有倒棱（3-2）。
5.根据权利要求1、2或4所述的薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接夹具，其特征在于：外压盘（2）的外沿沿圆周方向加工有多个锁紧“U”形槽（2-2），每个螺杆（4）的上端穿过对应的一个锁紧“U”形槽（2-2）与一个第二螺母（5）螺纹连接。
6.根据权利要求5所述的薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接夹具，其特征在于：所述激光焊接夹具还包括多个垫片（8），第二螺母（5）通过垫片（8）固定在外压盘（2）的上端面上。
7.根据权利要求6所述的薄壁铝合金封头法兰盘环缝激光焊接夹具，其特征在于：垫片（8）的数量为六个。
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