CN105108442A - 一种用于筒状结构的焊接夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种筒状结构的焊接用夹具。包括中心芯轴、内层筒外撑机构以及焊接件定位和压紧机构，中心芯轴与变位机连在一起，以带动焊接夹具和筒状结构一起旋转变位；内层筒外撑机构包括手柄、支撑杆以及支撑板，支撑杆和所述支撑板沿所述中心芯轴周向均匀分布；旋转手柄能够带动所述支撑杆沿径向伸缩，从而控制所述支撑板的扩张与收缩，使所述支撑板与所述筒状结构的内壁接触贴紧，所述焊接件定位和压紧机构包括导轨、定位块和压紧块，通过所述定位块将所述焊接件定位在所述导轨上，并通过所述压紧块将所述焊接件压紧，使其与所述筒状结构的筒外壁紧密贴合。本发明用于激光焊接。能够保证筒状结构的同轴度和圆度，并能够实现焊接件的精确定位。

Description

一种用于筒状结构的焊接夹具
技术领域
本发明涉及焊接用夹具。尤其涉及一种用于筒状结构的焊接夹具。
背景技术
需要焊接的筒状结构主要为内层筒上均匀分布的N个Ω型加强框。根据该筒状结构的结构特点，尤其在薄壁圆筒壁上进行焊接时，由于薄壁，所以容易变形，而不能保证其圆度，从而不能进行精确定位。因此其焊接要求为：1、控制筒形件的同轴度和圆度；2、N个Ω型加强框在内层筒外壁上的精确定位；3、Ω型加强框两边触角与内层筒外壁之间的紧密贴合；4、夹具轻量化设计，通过中心芯轴连接转台，带动工件整体一起旋转。目前所有的焊接用夹具，均不能很好满足上述的焊接要求。
发明内容
本发明提供了一种筒状结构的焊接夹具，能够实现筒与均匀分布的N个Ω型加强框的筒状结构的焊接，保证筒形件的同轴度和圆度的同时，能够实现N个Ω型加强框在内层筒外壁上的精确定位。
本发明的用于筒状结构的焊接夹具设计包括中心芯轴、内层筒外撑机构以及焊接件定位和压紧机构，所述中心芯轴与变位机连在一起，以带动焊接夹具和筒状结构一起旋转变位；所述内层筒外撑机构包括手柄、支撑杆以及支撑板，所述支撑杆和所述支撑板沿所述中心芯轴周向均匀分布；所述旋转手柄能够带动所述支撑杆沿径向伸缩，从而控制所述支撑板的扩张与收缩，使所述支撑板与所述筒状结构的内壁接触贴紧，所述焊接件定位和压紧机构包括导轨、定位块和压紧块，通过所述定位块将所述焊接件定位在所述导轨上，并通过所述压紧块将所述焊接件压紧，使其与所述筒状结构的筒外壁紧密贴合。
优选所述焊接件为Ω型件，所述定位块外型面与Ω型件内型面相配合，并预置微间隙，所述压紧块固定并下压Ω型件到定位块上，并使其两侧折边与圆筒外壁贴合。所述导轨通过螺钉与圆筒轴向和周向定位，定位块通过螺钉与导轨定位，压紧块通过螺钉与定位块定位。
优选所述支撑板的圆度与内层筒的圆度相同。
优选所述旋转手柄通过螺纹传动带动所述支撑杆沿径向伸缩，从而控制所述支撑板扩张或收缩。
优选所述导轨依靠沉头螺钉定位，通过定位螺栓固定所述定位块。
本发明的有益效果在于：焊接夹具通过芯轴与变位机连接在一起，通过控制变位机旋转带动焊接夹具和工件一起旋转变位。所述内层筒外撑机构，包括三个可伸缩的支撑杆和相对应的三个圆弧状支撑板，支撑板的圆度与内层筒的圆度相同。旋转手柄可以带动支撑杆沿径向伸缩，从而控制支撑板扩张或收缩。并且，在工件对内层筒夹紧时使其与内壁接触贴紧，保证内筒的圆度和半径尺寸，同时可以固定内筒，使其在旋转过程中不发生位移。
所述Ω型件定位和压紧机构，包括导轨、定位块和定位螺栓，导轨依靠沉头螺钉定位，依靠定位螺栓固定定位块，使Ω型件与导轨紧密结合，将被焊接Ω型件放置在待焊接位置，依靠压紧块和压紧螺栓对其固定，实现了Ω型件的快速准确定位。本发明的优点在于保证了内层筒的同轴度和圆度，并能够实现Ω型加强框的精确定位。本发明适用于具有内层结构以及连接件的筒状结构的焊接。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2是内层筒与加强框装夹后示意图。
图3是Ω型件定位和压紧机构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图具体阐述本发明的实施方式。
参照图1至图3，本实施方式的用于筒状结构的焊接夹具包括中心芯轴1、内层筒外撑机构2以及Ω型件定位和压紧机构3。
装夹工件时，夹具通过中心芯轴1与变位机连在一起，带动夹具以及筒状结构一起旋转变位。内层筒外撑机构2包括手柄2-1、支撑杆2-2以及支撑板2-3，支撑杆2-2及支撑板2-3沿中心芯轴1周向均匀分布。旋转手柄2-1带动支撑杆2-2沿径向伸缩，从而控制支撑板2-3的扩张与收缩，支撑板外型面与圆筒内壁面形状一致，旋转手柄通过芯轴上的螺纹进行轴向运动，并利用支撑杆将旋转手柄的轴向运动变换为支撑板的径向运动，使其与内壁接触贴紧，保证内筒的圆度和半径尺寸，同时可以固定内筒，使其在旋转过程中不发生位移。Ω型件定位和压紧机构包括导轨3-1、定位块3-2、压紧块3-3及定位螺栓，通过定位块3-2将Ω型件定位在导轨3-1上并通过压紧块3-3将Ω型件压紧，使其与内套筒外壁紧密贴合，实现了Ω型件的快速准确定位。然后分别对Ω型件两侧连接位置施焊，至此完成了该处Ω型件的焊接，之后依次取下压紧及定位装置，移至下处Ω型件待焊接位置依次进行焊接，完成全部Ω型件在内套筒壁上的焊接。
如图1所示，支撑板2-3的圆度与内层筒的圆度相同。旋转手柄2-1通过螺纹传动带动支撑杆2-2沿径向伸缩，从而控制支撑板2-3扩张或收缩。如此设置，实现了内层筒外撑结构与内层筒内壁的接触贴紧，从而保证了内层筒的圆度与半径尺寸，并对内层筒进行固定，使其在旋转过程中不发生位移。
如图3所示，导轨3-1依靠沉头螺钉在圆筒上定位，通过定位螺栓固定定位块3-2在导轨上，依靠压紧块3-3将Ω型件固定并压紧在定位块和圆筒外壁上。导轨3-1为配合所述Ω型件的条形杆，定位块3-2为与导轨3-1形状配合，并能使Ω型件卡在其上的异型板，定位块与Ω型件型件之间预置微间隙，压紧块3-3能够卡压Ω型件，以使Ω型件的两侧折边与内层筒的外壁之间紧密贴合如此设置，能够实现Ω型件的精确定位以及固定，保证Ω型加强框两边触角与内层筒外壁之间的紧密贴合。
工作过程
结合附图具体介绍筒状结构的焊接流程。
首先进行焊前准备阶段，包括焊前清洗以及焊前检测。
焊前采用丙酮溶液去除产品表面的各种油污和杂质，清洗完成后的产品搬运过程中操作人员均需戴干净的手套操作。焊前对内筒体和Ω型件的外形尺寸进行测量，根据图纸和协议中规定的焊前尺寸进行验收。同时对产品的外观质量，包括磕碰、划伤等缺陷进行检查。
之后进行夹具的定位，将焊接夹具与变位机三爪卡盘连接在一起，保证中心芯轴1与卡盘中心轴的重合。
之后对内层筒进行定位与夹紧。旋转手柄2-1可以带动支撑杆2-2沿径向伸缩，从而控制支撑板2-3扩张或收缩。安装内层筒时使支撑板2-3扩张，使其与内层筒内壁接触贴紧，保证内筒的圆度和半径尺寸，同时可以固定内筒，使其在旋转过程中不发生位移。
完成对内层筒的定位与夹紧后，进行Ω型件的定位与焊接，导轨2-1依靠沉头螺钉定位，依靠定位螺栓固定定位块2-2，使Ω型件与导轨2-1紧密结合，将被焊接Ω型件放置在待焊接位置，依靠压紧块2-3和压紧螺栓对其固定，使之与内套筒外壁紧密贴合，然后分别对Ω型件两侧连接位置施焊，至此完成了该处Ω型件的焊接。焊接夹具可以一次夹紧一组(2个)同一轴向位置的Ω型件，保证Ω型件左右触角与内筒外壁紧密贴合，贴合间隙要求小于0.2mm。如果贴合间隙过大则需要重新修调Ω型件。焊接完成一组Ω型件后，拆卸压紧机构，调用旋转程序将筒体旋转一定角度，再次安装压紧机构定位和压紧另一组Ω型件后，重复上述焊接过程进行焊接，直到N个Ω型件全部焊接完成。N个Ω型件的焊接顺序采用对称和交替焊接的方式，以最大程度减少焊接变形。
至此完成整个筒状结构的焊接。

Claims (5)

1.一种用于筒状结构的焊接夹具设计，其特征在于：包括中心芯轴、内层筒外撑机构以及焊接件定位和压紧机构，
所述中心芯轴与变位机连在一起，以带动焊接夹具和筒状结构一起旋转变位；所述内层筒外撑机构包括手柄、支撑杆以及支撑板，所述支撑杆和所述支撑板沿所述中心芯轴周向均匀分布；所述旋转手柄能够带动所述支撑杆沿径向伸缩，从而控制所述支撑板的扩张与收缩，使所述支撑板与所述筒状结构的内壁接触贴紧，所述焊接件定位和压紧机构包括导轨、定位块和压紧块，通过所述定位块将所述焊接件定位在所述导轨上，并通过所述压紧块将所述焊接件压紧，使其与所述筒状结构的筒外壁紧密贴合。
2.根据权利要求1所述的用于筒状结构的焊接夹具，其特征在于：所述焊接件为Ω型件，所述定位块外型面与Ω型件内型面相配合，并预置微间隙，所述压紧块固定并下压Ω型件到定位块上，并使其两侧折边与圆筒外壁贴合，所述导轨通过螺钉与圆筒轴向和周向定位，定位块通过螺钉与导轨定位，压紧块通过螺钉与定位块定位。
3.根据权利要求1所述的用于筒状结构的焊接夹具，其特征在于：所述支撑板的圆度与内层筒的圆度相同。
4.根据权利要求1所述的用于筒状结构的焊接夹具，其特征在于：所述旋转手柄通过螺纹传动带动所述支撑杆沿径向伸缩，从而控制所述支撑板扩张或收缩。
5.根据权利要求1所述的用于筒状结构的焊接夹具，其特征在于；所述导轨依靠沉头螺钉定位，通过定位螺栓固定所述定位块。
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