CN111451701A - 一种用于焊接锥筒体的无缝涨紧焊接夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于焊接锥筒体的无缝涨紧焊接夹具，它包括底座（1）、主涨块（2）、从涨块（3）和芯轴（4），所述芯轴（4）连接在底座（1）上，在芯轴（4）上套有锥体（6），主涨块（2）和从涨块（3）交替布置在锥体（6）的侧边上形成圆锥筒体，在圆锥筒体的上部外侧连接有压环（16），在芯轴（4）的顶部活动连接盖板（8），在芯轴（4）内设有拉杆轴（5），拉杆轴（5）通过卡块（7）与锥体（6）连接。本发明通过交错分布的主涨块、从涨块以及主涨块和从涨块上分布的环形通气槽形成一个闭环系统，保护气体通入环形通气槽内对焊接过程进行气体保护，主涨块和从涨块集保护与涨紧为一体，有效的提高了零件的焊接质量，取得了很好的使用效果。

Description

一种用于焊接锥筒体的无缝涨紧焊接夹具

技术领域

本发明涉及一种夹具，尤其涉及一种用于焊接锥筒体的无缝涨紧焊接夹具，属于机械加工设备技术领域。

背景技术

在航空、航天领域，加力筒体、燃烧室外壁、壳体等零部件往往 都是通过几段薄壁圆筒焊接或薄壁圆筒和安装边焊接而成。薄壁筒体 环形焊缝焊接是这类零件制造的重要工序。然而，目前对于薄壁环形 筒体类零件的焊接方法通常是用一外形面与工件内型面相似的型胎 撑住两工件环焊处，先点焊固定工件，再沿环向进行氩弧焊。采用这 种方法进行焊接时，为了实现零件装卸，通常使型胎尺寸小于工件尺寸，因此在焊接处往往产生较大的拼缝装配间隙，导致焊接过程不稳 定以及焊缝下凹，另外，这种方法焊缝背面无法实现通氩气充分保护，焊接质量较差，难以满足产品质量要求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种用于焊接锥筒体的无缝涨紧焊接夹具，本发明采用无缝涨紧机构在涨紧状态下，主涨块和从涨块形成封闭圆环，将工件焊缝处有效涨紧，同时在焊缝背面形成封闭环氩气槽，使零件在焊接时做到无缝涨紧状态，提高零件焊接质量，有效的解决了上述存在的问题。

本发明的技术方案为：一种用于焊接锥筒体的无缝涨紧焊接夹具，它包括底座、主涨块、从涨块和芯轴，所述芯轴连接在底座上，在芯轴上套有锥体，主涨块和从涨块交替布置在锥体的侧边上形成圆锥筒体，在圆锥筒体的上部外侧连接有压环，在芯轴的顶部活动连接盖板，在芯轴内设有拉杆轴，拉杆轴通过卡块与锥体连接。

所述底座为圆盘结构，底座的中间设有中心孔，芯轴位于中心孔内并通过连接件三与底座连接，在底座上设有销孔和螺栓孔，底座通过螺栓孔上的连接件连接有导板，在底座上设有凸台环，待焊接的锥筒体下法兰通过压板和连接件一紧贴于底座上的凸台环上。

所述主涨块为左右对称的T型结构，它包括头部扇形圆筒段一、长方体构件一和圆弧锥段一，头部扇形圆筒段一通过长方体构件一与圆弧锥段一固定连接，头部扇形圆筒段一的外侧与待焊接的锥筒体贴合，在头部扇形圆筒段一的外侧顶端和底端分别设有凹槽一和凹槽二，在头部扇形圆筒段一的内侧设气嘴孔一，所述气嘴孔一分别与凹槽一和凹槽二连通，长方体构件一位于导板内可沿径向滑动，圆弧锥段一紧贴于锥体外侧，在圆弧锥段一的外侧设有弹簧槽一，弹簧槽一内有弹簧，气嘴孔一上有气嘴。

所述从涨块为左右对称的T型结构，它包括头部扇形圆筒段二、长方体构件二和圆弧锥段二，头部扇形圆筒段二通过长方体构件二与圆弧锥段二固定连接，头部扇形圆筒段二的外侧与待焊接的锥筒体贴合，在头部扇形圆筒段二的外侧顶端和底端分别设有凹槽三和凹槽四，在头部扇形圆筒段二的内侧设气嘴孔二，所述气嘴孔二分别与凹槽三和凹槽四连通，长方体构件二位于导板内可沿径向滑动，圆弧锥段二紧贴于锥体外侧，在圆弧锥段二的外侧设有弹簧槽二，弹簧位于弹簧槽二内，气嘴孔二上有气嘴。

所述芯轴为筒体状结构，在芯轴的端部设有法兰并通过法兰与底座连接，芯轴的中心有轴孔，拉杆轴位于轴孔内可滑动，在芯轴壁上设有均匀分布的四个长圆孔，卡块位于长圆孔内，在芯轴的另一端外侧设有螺纹并连接有调节螺母，盖板通过调节螺母紧贴于待焊接的锥筒体上法兰上。

所述锥体的中心有芯轴孔，芯轴位于芯轴孔内可相对滑动，锥体的外侧有圆锥面且与圆弧锥段一和圆弧锥段二贴合，在锥体外侧端上设有连接孔一且通过连接件二与卡块连接。

所述拉杆轴上设有卡槽。

所述卡块为T型平板结构，在卡块上设有连接孔二并与锥体连接件二连接，卡块的延伸段位于卡槽内。

所述导板为倒U形结构，在导板的四角上设有螺孔，在导板的中间设有对称的两个定位孔，所述螺孔位于螺栓孔上方，定位孔位于销孔上方，在导板的下方设有滑槽，长方体构件一和长方体构件二均位于滑槽内并可滑动。

所述导板为六块，在底座上呈圆周均匀分布。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，采用本发明的技术方案，使用焊接锥筒无缝涨紧焊接夹具焊接，通过交错分布的主涨块、从涨块以及主涨块和从涨块上分布的环形通气槽形成一个闭环系统，保护气体通入环形通气槽内对焊接过程进行气体保护，主涨块和从涨块集保护与涨紧为一体，有效的提高了零件的焊接质量，取得了很好的使用效果。

附图说明

图1为本发明的立体结构示意图；

图2为本发明的俯视图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为本发明的锥体结构示意图；

图5为本发明的锥体剖视图；

图6为本发明的芯轴结构示意图；

图7为本发明的芯轴剖视图；

图8为本发明的底座结构示意图；

图9为本发明的底座剖视图；

图10为本发明卡块结构示意图；

图11为本发明的主涨块结构示意图；

图12为本发明的主涨块俯视图；

图13为本发明的主涨块剖视图；

图14为本发明的从涨块俯视图；

图15为本发明的从涨块剖视图；

图16为本发明的导板俯视图；

图17为本发明的导板剖视图；

图18为本发明的拉杆轴结构示意图；

图19为本发明的盖板俯视图；

图20为本发明的盖板剖视图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将参照说明书附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。

实施例1：如附图1～3所示，一种用于焊接锥筒体的无缝涨紧焊接夹具，它包括底座1、主涨块2、从涨块3和芯轴4，所述芯轴4连接在底座1上，在芯轴4上套有锥体6，三块主涨块2和三块从涨块3交替布置在锥体6的侧边上形成圆锥筒体，在圆锥筒体的上部外侧连接有压环16，在芯轴4的顶部活动连接盖板8，在芯轴4内设有拉杆轴5，拉杆轴5通过卡块7与锥体6连接。如附图8～9所示，底座1为圆盘结构，底座1的中间设有中心孔101，芯轴4位于中心孔101内并通过连接件三22与底座1连接，在底座1上设有销孔103和螺栓孔102，底座1通过螺栓孔102上的连接件连接有导板11，在底座1上设有凸台环104，待焊接的锥筒体下法兰18通过压板10和连接件一24紧贴于底座1上的凸台环104上。待焊工件法兰端面（即下法兰18）与底座1贴合，内径与凸台环104外径贴合，通过压板10压紧工件下法兰18。如附图11～13所示，主涨块2为左右对称的T型结构，它包括头部扇形圆筒段一205、长方体构件一203和圆弧锥段一201，头部扇形圆筒段一205通过长方体构件一203与圆弧锥段一201固定连接，头部扇形圆筒段一205的外侧与待焊接的锥筒体26贴合，在头部扇形圆筒段一205的外侧顶端和底端分别设有凹槽一207和凹槽二206，在头部扇形圆筒段一205的内侧设气嘴孔一204，所述气嘴孔一204分别与凹槽一207和凹槽二206连通，长方体构件一203位于导板11内可沿径向滑动，圆弧锥段一201紧贴于锥体6外侧，在圆弧锥段一201的外侧设有弹簧槽一202，弹簧槽一202内有弹簧25，气嘴孔一204上有气嘴12。通过气嘴12可以向通气槽（即凹槽一207和凹槽二206）通入保护气体。主涨块2外圆与待焊接的锥筒体26同心，在涨紧状态下，主涨块2与工件内径一致，通气槽（即凹槽一207、凹槽二206、凹槽三305和凹槽四307）位于零件的待焊接焊缝内侧处。如附图14～15所示，从涨块3为左右对称的T型结构，它包括头部扇形圆筒段二306、长方体构件二303和圆弧锥段二301，头部扇形圆筒段二306通过长方体构件二303与圆弧锥段二301固定连接，头部扇形圆筒段二306的外侧与待焊接的锥筒体26贴合，在头部扇形圆筒段二306的外侧顶端和底端分别设有凹槽三305和凹槽四307，在头部扇形圆筒段二205的内侧设气嘴孔二304，所述气嘴孔二304分别与凹槽三305和凹槽四307连通，长方体构件二303位于导板11内可沿径向滑动，圆弧锥段二301紧贴于锥体6外侧，在圆弧锥段二301的外侧设有弹簧槽二302，弹簧25位于弹簧槽二302内，气嘴孔二304上有气嘴12。通过气嘴12可以向通气槽（即凹槽三305和凹槽四307）通入保护气体。如附图6～7所示，芯轴4为筒体状结构，在芯轴4的端部设有法兰401并通过法兰401与底座1连接，芯轴4的中心有轴孔403，拉杆轴5位于轴孔403内可滑动，在芯轴4壁上设有均匀分布的四个长圆孔402，卡块7位于长圆孔402内，在芯轴4的另一端外侧设有螺纹404并连接有调节螺母9，盖板8通过调节螺母9紧贴于待焊接的锥筒体上法兰27上。在拉伸机构的作用下，拉杆轴5通过卡块7与锥体6连接，带动锥体6上下移动，从而可以对主涨块2和从涨块3进行涨开或收集的作用，达到涨紧或松开的目的。如附图4～5所示，锥体6的中心有芯轴孔61，芯轴4位于芯轴孔61内可相对滑动，锥体6的外侧有圆锥面63且与圆弧锥段一201和圆弧锥段二301贴合，在锥体6外侧端上设有连接孔一62且通过连接件二21与卡块7连接。如附图18所示，拉杆轴5上设有卡槽51。端部为两处长方体结构，两处长方体结构上均有一处通孔并连接有拉伸机构。如附图10所示，卡块7为T型平板结构，在卡块7上设有连接孔二72并与锥体6通过连接件二21连接，卡块7的延伸段71位于卡槽51内。如附图16～17所示，导板11为倒U形结构，在导板11的四角上设有螺孔111，在导板11的中间设有对称的两个定位孔110，所述螺孔111位于螺栓孔102上方，定位孔110位于销孔103上方，在导板11的下方设有滑槽112，长方体构件一203和长方体构件二303均位于滑槽112内并可滑动。通过销孔103内的销子19及内六角螺钉20将导板11固定于底座1上。导板11为六块，在底座1上呈圆周均匀分布。如附图19～20所示，盖板8为圆盘结构，盖板8的中心有圆孔82，芯轴4位于圆孔82内，边上设有台阶环81，待焊接工件的上法兰27卡紧在台阶环81处，盖板8用于压紧工件，保证工件的大小法兰边（即下法兰18和上法兰27）的平行度。压环16为圆环状平板结构，通过连接件四17连接到底座1上，压环16的内侧压紧在等焊工件的锥筒体26外侧壁上。

本发明工作原理：主涨块2与从涨块3两两交错分布，主涨块2以及从涨块3均有倾角，在夹具涨紧状态下，主涨块2及从涨块3两两紧贴封闭，通气槽（即凹槽一207、凹槽二206、凹槽三305和凹槽四307）分布于主涨块2和从涨块3上，压板10压紧待焊工件的下法兰18上，气嘴12通入保护气体，主涨块2以及从涨块3上设置有径向拉紧的弹簧25来连接主涨块2和从涨块3。通过旋紧带肩的调节螺母9，在带肩的调节螺母9的推动下，锥体6向下运动，推动主涨块2及从涨块3沿导板11下端的滑槽112内沿径向方向上运动，实现夹具涨紧。在本方案中，待焊工件有大法兰边（即下法兰18）、小法兰边（即上法兰27）和锥桶壁（即锥筒体26），两道环形焊缝位于锥桶壁大端端面及小端端面各一处，采用自动氩弧焊将锥桶壁及大、小法兰焊为一体，工件焊缝处保证错位不大于0.15mm，打压测试及荧光检查均无缺陷，本发明能够保证以上要求并保证焊接质量。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，均涵盖在本发明权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种用于焊接锥筒体的无缝涨紧焊接夹具，其特征在于：包括底座（1）、主涨块（2）、从涨块（3）和芯轴（4），所述芯轴（4）连接在底座（1）上，在芯轴（4）上套有锥体（6），主涨块（2）和从涨块（3）交替布置在锥体（6）的侧边上形成圆锥筒体，在圆锥筒体的上部外侧连接有压环（16），在芯轴（4）的顶部活动连接有盖板（8），在芯轴（4）内设有拉杆轴（5），拉杆轴（5）通过卡块（7）与锥体（6）连接。

2.根据权利要求1所述的用于焊接锥筒体的无缝涨紧焊接夹具，其特征在于：所述底座（1）为圆盘结构，底座（1）的中间设有中心孔（101），芯轴（4）位于中心孔（101）内并通过连接件三（22）与底座（1）连接，在底座（1）上设有销孔（103）和螺栓孔（102），底座（1）通过螺栓孔（102）上的连接件连接有导板（11），在底座（1）上设有凸台环（104），待焊接的锥筒体下法兰（18）通过压板（10）和连接件一（24）紧贴于底座（1）上的凸台环（104）上。

3.根据权利要求1所述的用于焊接锥筒体的无缝涨紧焊接夹具，其特征在于：所述主涨块（2）为左右对称的T型结构，它包括头部扇形圆筒段一（205）、长方体构件一（203）和圆弧锥段一（201），头部扇形圆筒段一（205）通过长方体构件一（203）与圆弧锥段一（201）固定连接，头部扇形圆筒段一（205）的外侧与待焊接的锥筒体（26）贴合，在头部扇形圆筒段一（205）的外侧顶端和底端分别设有凹槽一（207）和凹槽二（206），在头部扇形圆筒段一（205）的内侧设气嘴孔一（204），所述气嘴孔一（204）分别与凹槽一（207）和凹槽二（206）连通，长方体构件一（203）位于导板（11）内可沿径向滑动，圆弧锥段一（201）紧贴于锥体（6）外侧，在圆弧锥段一（201）的外侧设有弹簧槽一（202），弹簧槽一（202）内有弹簧（25），气嘴孔一（204）上有气嘴（12）。

4.根据权利要求1所述的用于焊接锥筒体的无缝涨紧焊接夹具，其特征在于：所述从涨块（3）为左右对称的T型结构，它包括头部扇形圆筒段二（306）、长方体构件二（303）和圆弧锥段二（301），头部扇形圆筒段二（306）通过长方体构件二（303）与圆弧锥段二（301）固定连接，头部扇形圆筒段二（306）的外侧与待焊接的锥筒体（26）贴合，在头部扇形圆筒段二（306）的外侧顶端和底端分别设有凹槽三（305）和凹槽四（307），在头部扇形圆筒段二（205）的内侧设气嘴孔二（304），所述气嘴孔二（304）分别与凹槽三（305）和凹槽四（307）连通，长方体构件二（303）位于导板（11）内可沿径向滑动，圆弧锥段二（301）紧贴于锥体（6）外侧，在圆弧锥段二（301）的外侧设有弹簧槽二（302），弹簧（25）位于弹簧槽二（302）内，气嘴孔二（304）上有气嘴（12）。

5.根据权利要求1所述的用于焊接锥筒体的无缝涨紧焊接夹具，其特征在于：所述芯轴（4）为筒体状结构，在芯轴（4）的端部设有法兰（401）并通过法兰（401）与底座（1）连接，芯轴（4）的中心有轴孔（403），拉杆轴（5）位于轴孔（403）内可滑动，在芯轴（4）壁上设有均匀分布的四个长圆孔（402），卡块（7）位于长圆孔（402）内，在芯轴（4）的另一端外侧设有螺纹（404）并连接有调节螺母（9），盖板（8）通过调节螺母（9）紧贴于待焊接的锥筒体上法兰（27）上。

6.根据权利要求1所述的用于焊接锥筒体的无缝涨紧焊接夹具，其特征在于：所述锥体（6）的中心有芯轴孔（61），芯轴（4）位于芯轴孔（61）内可相对滑动，锥体（6）的外侧有圆锥面（63）且与圆弧锥段一（201）和圆弧锥段二（301）贴合，在锥体（6）外侧端上设有连接孔一（62）且通过连接件二（21）与卡块（7）连接。

7.根据权利要求1所述的用于焊接锥筒体的无缝涨紧焊接夹具，其特征在于：所述拉杆轴（5）上设有卡槽（51）。

8.根据权利要求1所述的用于焊接锥筒体的无缝涨紧焊接夹具，其特征在于：所述卡块（7）为T型平板结构，在卡块（7）上设有连接孔二（72）并与锥体（6）通过连接件二（21）连接，卡块（7）的延伸段（71）位于卡槽（51）内。

9.根据权利要求2、3或4所述的用于焊接锥筒体的无缝涨紧焊接夹具，其特征在于：所述导板（11）为倒U形结构，在导板（11）的四角上设有螺孔（111），在导板（11）的中间设有对称的两个定位孔（110），所述螺孔（111）位于螺栓孔（102）上方，定位孔（110）位于销孔（103）上方，在导板（11）的下方设有滑槽（112），长方体构件一（203）和长方体构件二（303）均位于滑槽（112）内并可滑动。

10.根据权利要求9所述的用于焊接锥筒体的无缝涨紧焊接夹具，其特征在于：所述导板（11）为六块，在底座（1）上呈圆周均匀分布。

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