CN104907687B - 一种大口径薄壁圆筒对接焊接装配夹紧装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大口径薄壁圆筒对接焊接装配夹紧装置，包括二组刚性外圈和一个组合式内垫，每组刚性外圈的内径与大口径薄壁圆筒的外径相匹配，每组刚性外圈由至少二组刚性半外圈通过螺栓连接组成，每组刚性外圈的一侧设有斜坡，电磁铁沿焊缝两侧固定在刚性外圈内，组合式内垫由若干段圆弧板通过设在圆弧板两端的销孔和在销孔内设有固定销首尾依次相接组成。本发明在对大口径薄壁圆筒搅拌摩擦对接焊装，特别是半封闭圆筒环形焊装时，无需复杂内撑工装，内撑工装装卸简化，可以轻巧、精确的对薄壁圆筒对接处进行固定及定位，装配调整简单易行，同时提高大型筒体装配精度，保证焊接质量。

Description

一种大口径薄壁圆筒对接焊接装配夹紧装置
技术领域
本发明专利涉及一种用于大型铝合金薄壁圆筒磁力内撑搅拌摩擦焊装配定位的装置，特别是用于该类圆筒进行对接焊接装配时固定及定位装置。
背景技术
在航天工业领域中，大型铝合金薄壁圆筒类构件在大型火箭筒段与贮箱中广泛应用，该类构件一般由若干段的圆筒对接焊装而成，实现高质量、高可靠性和高效焊装是目前业界亟待突破的关键技术之一。目前，搅拌摩擦焊是火箭筒段与贮箱焊接的首选焊接工艺，但实现稳定焊装的前提是对两段圆筒的精准定位与可靠夹紧，以避免焊接时受力与高温循环导致的工件焊接变形，这就需要庞大复杂笨拙的内撑工装，而工件通常为柔性薄壁半封闭构件，特别是对需要多段对接焊接装配而成的筒体和罐体，内撑工装存在结构复杂，受筒内与空口孔间限制，装卸调整困难，工艺柔性差，可靠性低，工作效率低，周期长等问题，难以满足当前航天技术快速发展的需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种容易实施、简便操作、能有效提高大口径薄壁筒环形焊装精度、可靠性与效率的大口径薄壁圆筒对接焊接装配夹紧装置。
为了解决上述问题，本发明提供的大口径薄壁圆筒对接焊接装配夹紧装置，包括二组刚性外圈和一个组合式内垫，每组所述的刚性外圈的内径与大口径薄壁圆筒的外径相匹配，每组所述的刚性外圈由至少二组刚性半外圈通过螺栓连接组成，每组所述的刚性外圈的一侧设有斜坡，二组所述的刚性外圈的斜坡沿大口径薄壁圆筒的焊缝两侧相对连续分布，电磁铁沿焊缝两侧固定在所述的刚性外圈内，所述的组合式内垫由若干段圆弧板通过设在所述的圆弧板两端的销孔和在销孔内设有固定销首尾依次相接组成一个外径与大口径薄壁圆筒的内径相匹配的环，所述的圆弧板由具有导磁特性与良好刚性的材料制成。
所述的刚性外圈由导磁性与刚性好的材料制成。
作为本发明专利的进一步改进，所述组合式内垫上设置有若干磁性体。
作为本发明专利的进一步改进，所述组合式内垫增加配置有支撑滚轮。
作为本发明专利的进一步改进，所述的刚性外圈的所述的电磁铁或组合式内垫的磁性体为磁性可以调整的磁性体。
采用上述技术方案的大口径薄壁圆筒对接焊接装配夹紧装置，包括刚性外圈、组合式内垫及电磁铁，刚性外圈一侧设有斜坡，斜坡沿焊缝两侧连续分布，刚性外圈材料为导磁性与刚性好的材料。电磁铁沿焊缝两侧固定在刚性外圈内。组合式内垫由若干段圆弧板组成，圆弧板材料具有导磁特性与良好刚性。圆弧板两端设有销孔，在销孔内有固定销将圆弧板首尾依次相接，组合式内垫横跨焊缝，同时与焊缝两侧电磁铁吸合，形成闭合磁路。电磁铁磁力线透过铝合金筒壁，强力吸附组合式内垫，形成搅拌摩擦焊工艺所要求的，对焊底的连续支撑。
本发明的优点在于，在对大口径薄壁圆筒搅拌摩擦对接焊装，特别是半封闭圆筒环形焊装时，无需复杂内撑工装，内撑工装装卸简化，可以轻巧、精确的对薄壁圆筒对接处进行固定及定位，装配调整简单易行，同时提高大型筒体装配精度，保证焊接质量。
综上所述，本发明所要解决的技术问题是提供一种容易实施、简便操作、能有效提高大口径薄壁筒环形焊装精度、可靠性与效率的大口径薄壁圆筒对接焊接装配夹紧装置。
附图说明
图1是大型薄壁圆筒对接搅拌摩擦焊工装的主视图。
图2是大型薄壁圆筒对接搅拌摩擦焊焊工装的局部放大视图。
图3是大型薄壁圆筒对接搅拌摩擦焊焊工装的侧视图。
图4是大型薄壁圆筒对接搅拌摩擦焊焊工装刚性外圈连接处的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明专利进行进一步的说明。
参见图1、图2、图3和图4，大口径薄壁圆筒对接焊接装配夹紧装置，包括二组刚性外圈1和一个组合式内垫3，每组刚性外圈1的内径与大口径薄壁圆筒4的外径相匹配，每组刚性外圈1由至少二组刚性半外圈通过螺栓6连接组成，每组刚性外圈1的一侧设有斜坡9，二组刚性外圈1的斜坡9沿大口径薄壁圆筒4的焊缝两侧相对连续分布，电磁铁2沿焊缝两侧固定在刚性外圈1内，组合式内垫3由若干段圆弧板7通过设在圆弧板7两端的销孔和在销孔内设有固定销8首尾依次相接组成一个外径与大口径薄壁圆筒4的内径相匹配的环，圆弧板7由具有导磁特性与良好刚性的材料制成。
刚性外圈1由导磁性与刚性好的材料制成。
作为本发明专利的进一步改进，组合式内垫3上设置有若干磁性体，提供与刚性外圈1的磁性体互相吸引的力，可以进一步提高刚性外圈1和组合式内垫3结合的力量，使固定及定位更可靠。
作为本发明专利的进一步改进，组合式内垫3增加配置有支撑滚轮。组合式内垫3配置在大口径薄壁圆筒4连接处并与刚性外圈1吸合压紧大口径薄壁圆筒4，支撑滚轮置于刚性外圈1和组合式内垫3之间与大口径薄壁圆筒4连接处贴合。可以承受装配时作用大口径薄壁圆筒4连接处的压力，减少装配后的大口径薄壁圆筒4变形。
作为本发明专利的进一步改进，刚性外圈1或组合式内垫3的磁性体为磁性可以调整的电磁铁，可以根据装配所需实时调整磁性的强弱。而且更便于内外圈的位置调整与拆卸。
参见图1、图2、图3和图4，电磁铁2的磁力线透过大口径薄壁圆筒4的铝合金筒壁，强力吸附组合式内垫3，形成搅拌摩擦焊工艺所要求的对焊底的连续支撑。
装配过程中刚性内圈1中间位置与大口径薄壁圆筒4的焊缝对齐，刚性外圈1在焊缝两侧对称分布，两侧刚性外圈1之间留足够空间可以容纳焊头5活动，通过可控电磁铁2来不断调整刚性外圈1和组合式内垫3的位置以保证最佳工装。
参见图1、图2、图3和图4，本发明专利在使用时，首先将内径与大口径薄壁圆筒4外径匹配的若干个刚性外圈1分别套入待对接装配的两段大口径薄壁圆筒4上，并靠近大口径薄壁圆筒4的待对接处且沿对接处两侧放置，刚性外圈1的斜坡9朝向大口径薄壁圆筒4对接处。然后将组合式内垫3在大口径薄壁圆筒4内放置在刚性外圈1的径向内侧，通过设置在刚性外圈1两侧的电磁铁2与刚性外圈1的磁性引力引导可调组合式内垫3与大口径薄壁圆筒4内侧贴合并固定，使两段大口径薄壁圆筒4径向与轴向紧密结合为一体。从而在进一步装配加工前消除了大口径薄壁圆筒4对接处轴向窜动以及径向错位和变形，并且为装配加工时提供可靠地支撑。装配完成后，首先卸下电磁铁2，从而可以轻易的卸下装置的刚性外圈1和组合式内垫3。

Claims (5)

1.一种大口径薄壁圆筒对接焊接装配夹紧装置，其特征在于：包括二组刚性外圈(1)和一个组合式内垫(3)，每组所述的刚性外圈(1)的内径与大口径薄壁圆筒的外径相匹配，每组所述的刚性外圈(1)由至少二组刚性半外圈通过螺栓(6)连接组成，每组所述的刚性外圈(1)的一侧设有斜坡(9)，二组所述的刚性外圈(1)的斜坡(9)沿大口径薄壁圆筒的焊缝两侧相对连续分布，电磁铁(2)沿焊缝两侧固定在所述的刚性外圈(1)内，所述的组合式内垫(3)由若干段圆弧板(7)通过设在所述的圆弧板(7)两端的销孔和在销孔内设有固定销(8)首尾依次相接组成一个外径与大口径薄壁圆筒的内径相匹配的环，所述的圆弧板(7)由具有导磁特性与良好刚性的材料制成。
2.根据权利要求1所述的大口径薄壁圆筒对接焊接装配夹紧装置，其特征在于：所述的刚性外圈(1)由导磁性与刚性好的材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的大口径薄壁圆筒对接焊接装配夹紧装置，其特征在于：所述组合式内垫(3)上设置有若干磁性体。
4.根据权利要求1或2所述的大口径薄壁圆筒对接焊接装配夹紧装置，其特征在于：所述组合式内垫(3)增加配置有支撑滚轮。
5.根据权利要求1或2所述的大口径薄壁圆筒对接焊接装配夹紧装置，其特征在于：所述的刚性外圈(1)的所述的电磁铁(2)或组合式内垫(3)的磁性体为磁性可以调整的磁性体。
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