CN110328485A - 大型风机焊接定位工装及焊接定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种大型风机焊接定位工装及相对应的焊接定位方法，工装包括一工装平台、用于实现对风机外壳进行撑圆定位的外壳定位组件以及用于对法兰进行放置定位的法兰定位组件，所述外壳定位组件以及所述法兰定位组件均设置于所述工装平台上，所述外壳定位组件设置于所述工装平台的中心位置处，所述法兰定位组件可活动地设置于所述外壳定位组件的外周侧。本发明有效地实现了在大型风机焊接过程中对风机外壳与法兰的尺寸及变形程度的控制，降低了风机外壳与法兰间因焊接不准而导致的产品误差，显著减少了风机外壳与法兰的同心度问题及扭曲变形问题，提升了加工企业的生产效率及产品的合格率。

Description

大型风机焊接定位工装及焊接定位方法

技术领域

本发明涉及一种辅助定位工装及相应的定位方法，具体而言，涉及一种在大型风机焊接组装过程中使用的大型风机焊接定位工装及焊接定位方法，属于机械加工领域。

背景技术

随着我国城市化进程的不断发展、国家基础建设投资加快，城市中的各类基础设施也正处于高速建设的过程中，特别是各城市中的轨道交通（地铁）项目，纷纷进入了密集建设期。

在这样的发展背景下，出现了众多以生产与轨道交通项目相关联产品为主营业务的企业，各类与轨道交通项目相关联的产品也层出不穷。为了满足与日俱增的设备项目及数量的需要，各加工企业也开始了规模化、自动化生产的各种尝试，加工过程中的自动化生产、模块化制造的力度也逐步增大。

以轨道交通项目中不可或缺的风机为例，由于轨道交通项目中所使用的风机尺寸十分巨大，人工操作存在一定的不便，加之自动化的生产需要，因此在进行风机外壳与法兰之间的焊接过程中，需要采用机械控制的自动焊接设备来完成相应操作。但由于风机外壳和法兰二者的尺寸难以控制，风机外壳重量过大且主体呈圆柱体，因此若直接进行焊接加工，生产出的产品将无法达到相应的工艺尺寸的要求。

在目前的加工操作过程中，针对上述问题，主要通过人工手动定位的方式来解决。但是可以预见的，这样的操作方式不仅费时费力，而且也很容易造成法兰上下尺寸不一，不仅影响了风机外壳的整体外观，严重的还会导致风机整体无法正常使用、造成设备损坏，同时极易发生安全事故。

综上所述，针对上述现有技术中所存在的不足，如何提供一种在大型风机焊接组装过程中使用的大型风机焊接定位工装及相对应的焊接定位方法，有效地保证焊接质量，也就成为了目前行业内技术人员的共同追求。

发明内容

鉴于现有技术存在上述缺陷，本发明的目的是提出一种在大型风机焊接组装过程中使用的大型风机焊接定位工装及焊接定位方法，具体如下。

一种大型风机焊接定位工装，包括一工装平台，还包括用于实现对风机外壳进行撑圆定位的外壳定位组件以及用于对法兰进行放置定位的法兰定位组件，所述外壳定位组件以及所述法兰定位组件均设置于所述工装平台上，所述外壳定位组件设置于所述工装平台的中心位置处，所述法兰定位组件可活动地设置于所述外壳定位组件的外周侧；

所述外壳定位组件包括一设置于所述工装平台中心位置处的垂直驱动气缸，所述垂直驱动气缸的下端与所述工装平台的上端面固定连接，所述垂直驱动气缸的上端设置有一可活动的气缸轴，所述垂直驱动气缸上气缸轴的运动方向与所述工装平台上端面所在平面相垂直。

优选地，所述垂直驱动气缸的气缸轴顶端固定连接有一组件平台，所述组件平台的上端面均布有多个外壳定位液压缸，多个所述外壳定位液压缸在所述组件平台的上端面呈放射状排布，多个所述外壳定位液压缸气缸轴运动方向延长线的交点在所述组件平台上的投影即为所述组件平台的中心点。

优选地，所述组件平台的上端面均布有八个外壳定位液压缸，八个所述外壳定位液压缸在所述组件平台的上端面呈放射状排布。

优选地，每个所述外壳定位液压缸的气缸轴顶端均固定连接有一根用于与风机外壳内侧壁相触接的支撑杆，所述支撑杆的中心轴线与所述外壳定位液压缸的气缸轴的中心轴线二者相垂直。

优选地，所述组件平台上固定设置有一安装支架，所述安装支架上固定设置有一液压驱动泵，每个所述外壳定位液压缸均与所述液压驱动泵管路连接并由其控制驱动，多个所述外壳定位液压缸在所述液压驱动泵的驱动下同步运动，多个所述外壳定位液压缸的运动行程均保持一致。

优选地，所述法兰定位组件包括多根法兰定位柱，所述工装平台上设置有多条移动滑轨，多条所述移动滑轨呈放射状设置于所述工装平台上，多条所述移动滑轨延长线的交点即为所述组件平台的中心点，所述移动滑轨的数量与所述法兰定位柱数量相同，每根所述法兰定位柱的下端部均借助一条所述移动滑轨可活动地设置于所述工装平台上，多根所述法兰定位柱相配合、共同完成对法兰的承托定位。

优选地，所述法兰定位组件包括四根法兰定位柱，所述工装平台上设置有四条移动滑轨，四条所述移动滑轨呈放射状设置于所述工装平台上，相邻两条所述移动滑轨的中心轴线相垂直，相对两条所述移动滑轨的中心轴线相重合。

优选地，每根所述法兰定位柱上均等距设置有多个定位挂钩，所述法兰定位柱上所述定位挂钩的设置方向朝向所述组件平台的中心点方向，多根所述法兰定位柱上定位挂钩的数量、位置以及尺寸一一匹配对应。

优选地，所述定位挂钩上设置有可拆卸的定位块，所述定位块的一端与所述定位挂钩相连接、所述定位块的另一端与法兰相连接，在所述定位挂钩与所述定位块二者的配合作用下、所述法兰定位柱与法兰相连接。

一种大型风机焊接定位方法，使用如上所述的大型风机焊接定位工装，包括如下步骤：

S1、依据加工工艺要求移动法兰定位柱，将多个定位挂钩逐一设置于所述法兰定位柱上，随后借助所述定位挂钩完成法兰的放置及定位，在放置状态下、所述法兰整体所在的平面与水平面相平行；

S2、将未成型的风机外壳放入所述法兰内，调节垂直驱动气缸的高度、使组件平台上端面所在的平面位于所述风机外壳垂直方向的1/3~1/2高度位置处；

S3、启动液压驱动泵，使所述组件平台上的多个外壳定位液压缸同时张紧，配合支撑杆对所述风机外壳进行撑圆扩张，使所述风机外壳的外周侧与所述法兰的内沿相触接，随后按加工工艺要求将所述风机外壳与所述法兰进行焊接成型、使二者结合成为风筒主体；

S4、焊接完成后，所述液压驱动泵驱动多个所述外壳定位液压缸复位，移动所述法兰定位柱至所述风筒主体的未干涉处，最后利用吊车将已完成焊接的风筒主体转移至下道工序或指定位置处。

与现有技术相比，本发明的优点主要体现在以下几个方面：

本发明所提出的一种大型风机焊接定位工装及相对应的焊接定位方法，有效地实现了在大型风机焊接过程中对风机外壳与法兰的尺寸及变形程度的控制，降低了风机外壳与法兰间因焊接不准而导致的产品误差，显著减少了风机外壳与法兰的同心度问题及扭曲变形问题，使得加工产品一次成型，提升了加工企业的生产效率及产品的合格率。

同时，本发明免去了现有技术中需要人工定位的环节，避免因人工操作不当而导致的机壳碰撞变形、破坏表面镀锌层质量等问题，避免了后续修补、整形以及返工的麻烦，不仅节约了加工企业的人力及时间资源，同时也提高了加工过程中的安全性，满足了安全生产的需要。

此外，本发明也为同领域内的其他相关问题提供了参考，可以以此为依据进行拓展延伸，运用于同领域内其他定位工装的技术方案中，具有十分广阔的应用前景。

以下便结合实施例附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详述，以使本发明技术方案更易于理解、掌握。

附图说明

图1为本发明工装的整体结构示意图；

图2为本发明工装使用状态下的整体结构示意图；

图3为本发明工装另一使用状态下的整体结构示意图。

其中：1、工装平台；2、垂直驱动气缸；3、组件平台；4、外壳定位液压缸；5、支撑杆；6、安装支架；7、液压驱动泵；8、法兰定位柱；9、移动滑轨；10、定位挂钩；11、定位块。

具体实施方式

本发明揭示了一种在大型风机焊接组装过程中使用的大型风机焊接定位工装及焊接定位方法，具体如下。

如图1~图3所示，一种大型风机焊接定位工装，包括一工装平台1，还包括用于实现对风机外壳进行撑圆定位的外壳定位组件以及用于对法兰进行放置定位的法兰定位组件，所述外壳定位组件以及所述法兰定位组件均设置于所述工装平台1上，所述外壳定位组件设置于所述工装平台1的中心位置处，所述法兰定位组件可活动地设置于所述外壳定位组件的外周侧。

所述外壳定位组件包括一设置于所述工装平台1中心位置处的垂直驱动气缸2，所述垂直驱动气缸2的下端与所述工装平台1的上端面固定连接，所述垂直驱动气缸2的上端设置有一可活动的气缸轴，所述垂直驱动气缸2上气缸轴的运动方向与所述工装平台1上端面所在平面相垂直。

在本实施例中，所述垂直驱动气缸2的气缸轴顶端固定连接有一组件平台3，所述组件平台3的上端面均布有多个外壳定位液压缸4，多个所述外壳定位液压缸4在所述组件平台3的上端面呈放射状排布，多个所述外壳定位液压缸4气缸轴运动方向延长线的交点在所述组件平台3上的投影即为所述组件平台3的中心点。

在本实施例中，所述组件平台3的上端面均布有八个外壳定位液压缸4，八个所述外壳定位液压缸4在所述组件平台3的上端面呈放射状排布。

每个所述外壳定位液压缸4的气缸轴顶端均固定连接有一根用于与风机外壳内侧壁相触接的支撑杆5，所述支撑杆5的中心轴线与所述外壳定位液压缸4的气缸轴的中心轴线二者相垂直。

所述组件平台3上固定设置有一安装支架6，所述安装支架6上固定设置有一液压驱动泵7，每个所述外壳定位液压缸4均与所述液压驱动泵7管路连接并由其控制驱动，多个所述外壳定位液压缸4在所述液压驱动泵7的驱动下同步运动。由于多个所述外壳定位液压缸4间的摩擦系数略有不同，因此在其实际的应用过程中，每个所述外壳定位液压缸4的运行速度存在的一定的差别。但由于其最终都是通过所述液压驱动泵7进行的驱动，所述液压驱动泵7施加给每个所述外壳定位液压缸4的作用力是一致的，多个所述外壳定位液压缸4的运动行程均保持一致，从而确保了定位及后续装配过程中风机外壳的圆度。

所述法兰定位组件包括多根法兰定位柱8，所述工装平台1上设置有多条移动滑轨9，多条所述移动滑轨9呈放射状设置于所述工装平台1上，多条所述移动滑轨9延长线的交点即为所述组件平台3的中心点，所述移动滑轨9的数量与所述法兰定位柱8数量相同，每根所述法兰定位柱8的下端部均借助一条所述移动滑轨9可活动地设置于所述工装平台1上，多根所述法兰定位柱8相配合、共同完成对法兰的承托定位。

在本实施例中，所述法兰定位组件包括四根法兰定位柱8，所述工装平台1上固定设置有四条移动滑轨9，四条所述移动滑轨9呈放射状设置于所述工装平台1上，相邻两条所述移动滑轨9的中心轴线相垂直，相对两条所述移动滑轨9的中心轴线相重合。

每根所述法兰定位柱8上均等距设置有多个定位挂钩10，所述法兰定位柱8上所述定位挂钩10的设置方向朝向所述组件平台3的中心点方向，多根所述法兰定位柱8上定位挂钩10的数量、位置以及尺寸一一匹配对应。

所述定位挂钩10上设置有可拆卸的定位块11，所述定位块11的一端与所述定位挂钩相连接、所述定位块11的另一端与法兰相连接，在所述定位挂钩10与所述定位块11二者的配合作用下、所述法兰定位柱8与法兰相连接。

本发明还提供了一种大型风机焊接定位方法，使用如上所述的大型风机焊接定位工装，包括如下步骤：

S1、依据加工工艺要求移动法兰定位柱8，将多个定位挂钩10逐一设置于所述法兰定位柱8上，随后借助所述定位挂钩10完成法兰的放置及定位，在放置状态下、所述法兰整体所在的平面与水平面相平行；

S2、将未成型的风机外壳放入所述法兰内，调节垂直驱动气缸2的高度、使组件平台3上端面所在的平面位于所述风机外壳垂直方向的1/3~1/2高度位置处；

S3、启动液压驱动泵7，使所述组件平台3上的多个外壳定位液压缸4同时张紧，利用等角分布的圆形特征、配合支撑杆5对所述风机外壳进行撑圆扩张，由于此处采用的是同步液压结构，多个所述外壳定位液压缸4同气相连，作用力一致，从而确保所述风机外壳的圆度均匀，使所述风机外壳的外周侧与所述法兰的内沿相触接，随后按加工工艺要求将所述风机外壳与所述法兰进行焊接成型、使二者结合成为风筒主体；

S4、焊接完成后，所述液压驱动泵7驱动多个所述外壳定位液压缸4复位，移动所述法兰定位柱8至所述风筒主体的未干涉处，最后利用吊车将已完成焊接的风筒主体转移至下道工序或指定位置处。

本发明所提出的一种大型风机焊接定位工装及相对应的焊接定位方法，有效地实现了在大型风机焊接过程中对风机外壳与法兰的尺寸及变形程度的控制，降低了风机外壳与法兰间因焊接不准而导致的产品误差，显著减少了风机外壳与法兰的同心度问题及扭曲变形问题，使得加工产品一次成型，提升了加工企业的生产效率及产品的合格率。

同时，本发明免去了现有技术中需要人工定位的环节，避免因人工操作不当而导致的机壳碰撞变形、破坏表面镀锌层质量等问题，避免了后续修补、整形以及返工的麻烦，不仅节约了加工企业的人力及时间资源，同时也提高了加工过程中的安全性，满足了安全生产的需要。

此外，本发明也为同领域内的其他相关问题提供了参考，可以以此为依据进行拓展延伸，运用于同领域内其他定位工装的技术方案中，具有十分广阔的应用前景。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种大型风机焊接定位工装，包括一工装平台（1），其特征在于：还包括用于实现对风机外壳进行撑圆定位的外壳定位组件以及用于对法兰进行放置定位的法兰定位组件，所述外壳定位组件以及所述法兰定位组件均设置于所述工装平台（1）上，所述外壳定位组件设置于所述工装平台（1）的中心位置处，所述法兰定位组件可活动地设置于所述外壳定位组件的外周侧；

所述外壳定位组件包括一设置于所述工装平台（1）中心位置处的垂直驱动气缸（2），所述垂直驱动气缸（2）的下端与所述工装平台（1）的上端面固定连接，所述垂直驱动气缸（2）的上端设置有一可活动的气缸轴，所述垂直驱动气缸（2）上气缸轴的运动方向与所述工装平台（1）上端面所在平面相垂直。

2.根据权利要求1所述的大型风机焊接定位工装，其特征在于：所述垂直驱动气缸（2）的气缸轴顶端固定连接有一组件平台（3），所述组件平台（3）的上端面均布有多个外壳定位液压缸（4），多个所述外壳定位液压缸（4）在所述组件平台（3）的上端面呈放射状排布，多个所述外壳定位液压缸（4）气缸轴运动方向延长线的交点在所述组件平台（3）上的投影即为所述组件平台（3）的中心点。

3.根据权利要求2所述的大型风机焊接定位工装，其特征在于：所述组件平台（3）的上端面均布有八个外壳定位液压缸（4），八个所述外壳定位液压缸（4）在所述组件平台（3）的上端面呈放射状排布。

4.根据权利要求2所述的大型风机焊接定位工装，其特征在于：每个所述外壳定位液压缸（4）的气缸轴顶端均固定连接有一根用于与风机外壳内侧壁相触接的支撑杆（5），所述支撑杆（5）的中心轴线与所述外壳定位液压缸（4）的气缸轴的中心轴线二者相垂直。

5.根据权利要求2所述的大型风机焊接定位工装，其特征在于：所述组件平台（3）上固定设置有一安装支架（6），所述安装支架（6）上固定设置有一液压驱动泵（7），每个所述外壳定位液压缸（4）均与所述液压驱动泵（7）管路连接并由其控制驱动，多个所述外壳定位液压缸（4）在所述液压驱动泵（7）的驱动下同步运动，多个所述外壳定位液压缸（4）的运动行程均保持一致。

6.根据权利要求1所述的大型风机焊接定位工装，其特征在于：所述法兰定位组件包括多根法兰定位柱（8），所述工装平台（1）上设置有多条移动滑轨（9），多条所述移动滑轨（9）呈放射状设置于所述工装平台（1）上，多条所述移动滑轨（9）延长线的交点即为所述组件平台（3）的中心点，所述移动滑轨（9）的数量与所述法兰定位柱（8）数量相同，每根所述法兰定位柱（8）的下端部均借助一条所述移动滑轨（9）可活动地设置于所述工装平台（1）上，多根所述法兰定位柱（8）相配合、共同完成对法兰的承托定位。

7.根据权利要求6所述的大型风机焊接定位工装，其特征在于：所述法兰定位组件包括四根法兰定位柱（8），所述工装平台（1）上设置有四条移动滑轨（9），四条所述移动滑轨（9）呈放射状设置于所述工装平台（1）上，相邻两条所述移动滑轨（9）的中心轴线相垂直，相对两条所述移动滑轨（9）的中心轴线相重合。

8.根据权利要求6所述的大型风机焊接定位工装，其特征在于：每根所述法兰定位柱（8）上均等距设置有多个定位挂钩（10），所述法兰定位柱（8）上所述定位挂钩（10）的设置方向朝向所述组件平台（3）的中心点方向，多根所述法兰定位柱（8）上定位挂钩（10）的数量、位置以及尺寸一一匹配对应。

9.根据权利要求8所述的大型风机焊接定位工装，其特征在于：所述定位挂钩（10）上设置有可拆卸的定位块（11），所述定位块（11）的一端与所述定位挂钩相连接、所述定位块（11）的另一端与法兰相连接，在所述定位挂钩（10）与所述定位块（11）二者的配合作用下、所述法兰定位柱（8）与法兰相连接。

10.一种大型风机焊接定位方法，使用如权利要求1~9任一所述的大型风机焊接定位工装，其特征在于，包括如下步骤：

S1、依据加工工艺要求移动法兰定位柱（8），将多个定位挂钩（10）逐一设置于所述法兰定位柱（8）上，随后借助所述定位挂钩（10）完成法兰的放置及定位，在放置状态下、所述法兰整体所在的平面与水平面相平行；

S2、将未成型的风机外壳放入所述法兰内，调节垂直驱动气缸（2）的高度、使组件平台（3）上端面所在的平面位于所述风机外壳垂直方向的1/3~1/2高度位置处；

S3、启动液压驱动泵（7），使所述组件平台（3）上的多个外壳定位液压缸（4）同时张紧，配合支撑杆（5）对所述风机外壳进行撑圆扩张，使所述风机外壳的外周侧与所述法兰的内沿相触接，随后按加工工艺要求将所述风机外壳与所述法兰进行焊接成型、使二者结合成为风筒主体；

S4、焊接完成后，所述液压驱动泵（7）驱动多个所述外壳定位液压缸（4）复位，移动所述法兰定位柱（8）至所述风筒主体的未干涉处，最后利用吊车将已完成焊接的风筒主体转移至下道工序或指定位置处。