CN111633373B - 一种用于超长导管多环缝焊接的装焊工装及方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于超长导管多环缝焊接的装焊工装，其特征在于：包括底座，底座包括头部横梁、横梁；底座上安装有直线导轨组件及齿条，而在底座的左右两端分别安装头座和尾座，其中头座与底座固定；在底座中间布置若干组辅助托架；还包括旋转中心座，旋转中心座安装在底座上，旋转中心座包括底板、两组中心支座、减速电机、齿轮，其中中心支座和减速电机安装在底板上，减速电机下端安装齿轮；中心支座配备回转轴承、法兰盘及两组卡盘；所需要焊接的超长导管，包括头部导管、第一段直管、第二段直管、最后一段直管、尾部导管。

Description

一种用于超长导管多环缝焊接的装焊工装及方法
技术领域
本发明属于装焊工装领域，具体涉及一种用于超长导管多环缝焊接的装焊工装及方法。
背景技术
为了减少管路接头数量，提高导管质量可靠性，导管由原有的中间法兰连接结构改为整体焊接结构。导管为超长(18米多)铝制薄壁管路，焊缝多(13 条)，焊接变形大，焊后直线度不易保证。工艺技术要求导管焊后中间直管(不含两端法兰盘)全长直线度3mm，两侧法兰外端面平行度0.3，两端法兰同轴度不大于2mm，导管长度±2mm,形位尺寸要求苛刻。另外铝制管路焊接收缩量较大，尤其是超长管路焊缝数量众多，更是会造成焊后长度缩短，需要通过大量工艺试验摸索，研究相应厚度规格的管材焊接变形规律。
发明内容
本发明的目的在于：为了减少导管的焊接变形，提高环缝的焊接质量一致性，保证导管的形位尺寸要求，为此需要设计一套导管环缝装焊工装来满足管路的焊接工艺技术需求。
本发明的技术方案如下：一种用于超长导管多环缝焊接的装焊工装，其特征在于：包括底座，底座包括头部横梁、横梁；
底座上安装有直线导轨组件及齿条，而在底座的左右两端分别安装头座和尾座，其中头座与底座固定；在底座中间布置若干组辅助托架；
还包括旋转中心座，旋转中心座安装在底座上，旋转中心座包括底板、两组中心支座、减速电机、齿轮，其中中心支座和减速电机安装在底板上，减速电机下端安装齿轮；中心支座配备回转轴承、法兰盘及两组卡盘；
所需要焊接的超长导管，包括头部导管、第一段直管、第二段直管、最后一段直管、尾部导管。
所述头部横梁、横梁均通过垫铁调平最终达到整体调平的要求，通过螺柱与地基连接。
所述头座上有头座卡盘，头座卡盘用于定位并撑紧头部导管，它随动于卡盘转动；尾座上有头尾座卡盘，尾座卡盘用于定位并撑紧尾部导管，它同样随动于卡盘转动。
所述其中横梁共分为三段，头部横梁、横梁上均安装有垫铁及螺柱；
辅助托架在底座上面滑动锁紧。
卡盘通过管箍夹持管件。
还包括伺服电机，对接时伺服电机通过联轴器带动齿轮轴同步驱动卡盘旋转。
旋转中心座在底座上由减速电机驱动齿轮和齿条啮合。
一种用于超长导管多环缝焊接的方法，包括以下步骤：
S1：将需要焊接的超长导管的头部导管安装在头座的头座卡盘上，将旋转中心座运动到头部导管右端，调整左侧中心支座上的卡盘定位并夹紧头部导管，将第一段直管左端穿入旋转中心座，右端放在辅助托架上，调整右侧中心支座上的卡盘，定位并夹紧第一段直管左端，伺服电机驱动旋转中心座两个卡盘同步旋转，进行头部导管和第一段直管的环缝焊接；
S2：焊接完头部导管和第一段直管后，将旋转中心座向右运动到第一段直管右端，定位并夹紧第一段直管的右端部，将第二段直管左端穿入旋转中心座，右端放在辅助托架上，调整右侧中心支座上的卡盘，定位并夹紧第二段直管左端，伺服电机驱动旋转中心座两个卡盘同步旋转，进行第一段直管与第二段直管环缝焊接；
S3：按照S1、S2的方式继续其余直管环缝焊接；
S4：将旋转中心座运动到最后一段直管右端，定位并夹紧端部，将尾部导管左端穿入旋转中心座，右端安装在尾座上，调整右侧中心支座上的卡盘定位并夹紧尾部导管左端，伺服电机驱动旋转中心座两个卡盘同步旋转，进行最后一段直管和尾部导管环缝焊接。
还包括S5：完成全部焊接后，将尾座移至底座最右端，将旋转中心座运动至底座右端，将超长导管吊装卸下。
本发明的显著效果在于：
(1)工装结构简单，便于加工制造，易于装配维护，生产周期短，节约制造成本。
(2)工装充分考虑人体工程和产品生产工艺流程，结构布局合理紧凑，操作使用简单。
(3)工装头座、旋转中心座、辅助托架及尾座均安装在同一底座上，各部件之间位置精度高，不仅保证了产品的形位和尺寸精度，而且降低了装配难度，提高了生产效率。
(4)环缝两侧导管同步旋转完全由工装实现，减少了人工参与，焊缝质量的稳定性和一致性好。
附图说明
图1为本发明所述的用于超长导管多环缝焊接的装焊工装示意图；
图2为本发明所述的用于超长导管多环缝焊接的装焊工装侧视图；
图3为本发明所述的用于超长导管多环缝焊接的装焊工装中心支座示意图；
图4为本发明所述的用于超长导管多环缝焊接的装焊工装齿轮轴示意图；
图5为本发明所述的用于超长导管多环缝焊接的装焊头座卡盘示意图；
图6为本发明所述的用于超长导管多环缝焊接的装焊尾座卡盘示意图；
图7为本发明所述的用于超长导管多环缝焊接的装焊导管示意图；
图中：1-头座、2-底座、3-辅助托架、4-旋转中心座、5-尾座、6-管箍、7- 头部横梁、8-直线导轨组件、9-齿条、10-横梁、11-垫铁、12-螺柱、13-底板、 14-中心支座、15-回转轴承、16-法兰盘、17-卡盘、18-减速电机、19-齿轮、20- 伺服电机、21-联轴器、22-齿轮轴、23-头座卡盘、24-尾座卡盘、25-头部导管、 26-第一段直管、27-第二段直管、28-最后一段直管、29-尾部导管
具体实施方式
如图7所示，所需要焊接的超长导管，包括头部导管25、第一段直管26、第二段直管27、最后一段直管28、尾部导管29。
一种用于超长导管多环缝焊接的装焊工装，包括底座2，底座2包括头部横梁7、横梁10，其中横梁10共分为三段，头部横梁7、横梁10上均安装有垫铁 11及螺柱12，头部横梁7、横梁10均通过垫铁11调平最终达到整体调平的要求，通过螺柱12与地基连接；
底座2上安装有直线导轨组件及齿条9，而在底座2的左右两端分别安装头座1和尾座5，其中头座1与底座2固定，尾座5在底座2上面能够滑动和精确定位；在底座2中间布置多组辅助托架3，辅助托架3可以在底座2上面滑动锁紧，用于工件焊缝以外管件的准确支托。
还包括旋转中心座4，旋转中心座4安装在底座2上，旋转中心座4包括底板13、两组中心支座14、减速电机18、齿轮19，其中中心支座14和减速电机 18安装在底板13上，减速电机18下端安装齿轮19；中心支座14配备高精度回转轴承15、法兰盘16及两组卡盘17，卡盘17通过管箍6夹持管件。还包括伺服电机20，管管对接时伺服电机20通过联轴器21带动齿轮轴22同步驱动卡盘17旋转；旋转中心座4在底座2上由减速电机18驱动齿轮19和齿条9啮合，保证沿纵向自动移动以适应不同位置焊缝的焊接需求。
头座1上有头座卡盘23，头座卡盘23用于定位并撑紧头部导管25，并提供精确定位产品形位和尺寸精度的基准,它随动于卡盘17转动；尾座5上有头尾座卡盘24，尾座卡盘24用于定位并撑紧尾部导管28，并提供产品的形位和尺寸精度，它同样随动于卡盘17转动。
一种用于超长导管多环缝焊接的装焊方法，包括以下步骤：
S1：将需要焊接的超长导管的头部导管25安装在头座1的头座卡盘23上，将旋转中心座4运动到头部导管25右端，调整左侧中心支座14上的卡盘17定位并夹紧头部导管25，将第一段直管26左端穿入旋转中心座4，右端放在辅助托架3上，调整右侧中心支座14上的卡盘17，定位并夹紧第一段直管26左端，伺服电机20驱动旋转中心座4两个卡盘17同步旋转，进行头部导管25和第一段直管26的环缝焊接；
S2：焊接完头部导管25和第一段直管26后，将旋转中心座4向右运动到第一段直管26右端，定位并夹紧第一段直管26的右端部，将第二段直管27左端穿入旋转中心座4，右端放在辅助托架3上，调整右侧中心支座14上的卡盘 17，定位并夹紧第二段直管27左端，伺服电机20驱动旋转中心座4两个卡盘 17同步旋转，进行第一段直管26与第二段直管27环缝焊接；
S3：按照S1、S2的方式继续其余直管环缝焊接；
S4：将旋转中心座4运动到最后一段直管28右端，定位并夹紧端部，将尾部导管29左端穿入旋转中心座4，右端安装在尾座5上，调整右侧中心支座14 上的卡盘17定位并夹紧尾部导管29左端，伺服电机20驱动旋转中心座4两个卡盘17同步旋转，进行最后一段直管28和尾部导管29环缝焊接。
S5：完成全部焊接后，将尾座5移至底座2最右端，将旋转中心座4运动至底座2右端，将超长导管吊装卸下。
本发明的显著效果在于：
(1)工装结构简单，便于加工制造，易于装配维护，生产周期短，节约制造成本。
(2)工装充分考虑人体工程和产品生产工艺流程，结构布局合理紧凑，操作使用简单。
(3)工装头座、旋转中心座、辅助托架及尾座均安装在同一底座上，各部件之间位置精度高，不仅保证了产品的形位和尺寸精度，而且降低了装配难度，提高了生产效率。
(4)环缝两侧导管同步旋转完全由工装实现，减少了人工参与，焊缝质量的稳定性和一致性好。

Claims (10)

1.一种用于超长导管多环缝焊接的装焊工装，其特征在于：包括底座(2)，底座(2)包括头部横梁(7)、横梁(10)；
底座(2)上安装有直线导轨组件及齿条(9)，而在底座(2)的左右两端分别安装头座(1)和尾座(5)，其中头座(1)与底座(2)固定；在底座(2)中间布置若干组辅助托架(3)；
还包括旋转中心座(4)，旋转中心座(4)安装在底座(2)上，旋转中心座(4)包括底板(13)、两组中心支座(14)、减速电机(18)、齿轮(19)，其中中心支座(14)和减速电机(18)安装在底板(13)上，减速电机(18)下端安装齿轮(19)；中心支座(14)配备回转轴承(15)、法兰盘(16)及两组卡盘(17)；
所需要焊接的超长导管，包括头部导管(25)、第一段直管(26)、第二段直管(27)、最后一段直管(28)、尾部导管(29)。
2.根据权利要求1所述的一种用于超长导管多环缝焊接的装焊工装，其特征在于：所述头部横梁(7)、横梁(10)均通过垫铁(11)调平最终达到整体调平的要求，通过螺柱(12)与地基连接。
3.根据权利要求2所述的一种用于超长导管多环缝焊接的装焊工装，其特征在于：所述头座(1)上有头座卡盘(23)，头座卡盘(23)用于定位并撑紧头部导管(25)，它随动于卡盘(17)转动；尾座(5)上有头尾座卡盘(24)，尾座卡盘(24)用于定位并撑紧尾部导管(29)，它同样随动于卡盘(17)转动。
4.根据权利要求1所述的一种用于超长导管多环缝焊接的装焊工装，其特征在于：所述其中横梁(10)共分为三段，头部横梁(7)、横梁(10)上均安装有垫铁(11)及螺柱(12)。
5.根据权利要求3所述的一种用于超长导管多环缝焊接的装焊工装，其特征在于：辅助托架(3)在底座(2)上面滑动锁紧。
6.根据权利要求5所述的一种用于超长导管多环缝焊接的装焊工装，其特征在于：卡盘(17)通过管箍(6)夹持管件。
7.根据权利要求6所述的一种用于超长导管多环缝焊接的装焊工装，其特征在于：还包括伺服电机(20)，对接时伺服电机(20)通过联轴器(21)带动齿轮轴(22)同步驱动卡盘(17)旋转。
8.根据权利要求7所述的一种用于超长导管多环缝焊接的装焊工装，其特征在于：旋转中心座(4)在底座(2)上由减速电机(18)驱动齿轮(19)和齿条(9)啮合。
9.一种应用如权利要求8所述的一种用于超长导管多环缝焊接的装焊工装的焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将需要焊接的超长导管的头部导管(25)安装在头座(1)的头座卡盘(23)上，将旋转中心座(4)运动到头部导管(25)右端，调整左侧中心支座(14)上的卡盘(17)定位并夹紧头部导管(25)，将第一段直管(26)左端穿入旋转中心座(4)，右端放在辅助托架(3)上，调整右侧中心支座(14)上的卡盘(17)，定位并夹紧第一段直管(26)左端，伺服电机(20)驱动旋转中心座(4)两个卡盘(17)同步旋转，进行头部导管(25)和第一段直管(26)的环缝焊接；
S2：焊接完头部导管(25)和第一段直管(26)后，将旋转中心座(4)向右运动到第一段直管(26)右端，定位并夹紧第一段直管(26)的右端部，将第二段直管(27)左端穿入旋转中心座(4)，右端放在辅助托架(3)上，调整右侧中心支座(14)上的卡盘(17)，定位并夹紧第二段直管(27)左端，伺服电机(20)驱动旋转中心座(4)两个卡盘(17)同步旋转，进行第一段直管(26)与第二段直管(27)环缝焊接；
S3：按照S1、S2的方式继续其余直管环缝焊接；
S4：将旋转中心座(4)运动到最后一段直管(28)右端，定位并夹紧端部，将尾部导管(29)左端穿入旋转中心座(4)，右端安装在尾座(5)上，调整右侧中心支座(14) 上的卡盘(17)定位并夹紧尾部导管(29)左端，伺服电机(20)驱动旋转中心座(4)两个卡盘(17)同步旋转，进行最后一段直管(28)和尾部导管(29)环缝焊接。
10.根据权利要求9所述的一种用于超长导管多环缝焊接方法，其特征在于：还包括S5：完成全部焊接后，将尾座(5)移至底座(2)最右端，将旋转中心座(4)运动至底座(2)右端，将超长导管吊装卸下。
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