CN112192133B - 球形容器及球形封头的上滚轮架自动焊接转动工装及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种球形容器及球形封头的上滚轮架自动焊接转动工装及加工方法，包括一底座、两套V型支架和两转动筒体；通过将半球形或其它规则曲面工件置于底座的数块筋板上，再在其上对扣另一个半球形封头，通过数根球头调节螺栓调整工件的方位角度，使得其产品焊缝坡口处于水平位置；通过转动V型支架的螺柱和球头调节螺杆，调整转动筒体的水平位置和高度位置，使得两转动筒体轴线与底座上的工件中心重合，以便实施装焊，并利于转动筒体随封头在滚轮架自动转动过程的精度控制；本发明对工件参数的限制少、调整方便、定位精度高，从而提高装配精度和焊缝的成型质量，并缩短加工周期，可扩大适用范围。

Description

球形容器及球形封头的上滚轮架自动焊接转动工装及加工 方法

技术领域

本发明涉及一种用于球形容器或球形封头的上滚轮架自动焊接转动工装及加工方法。

背景技术

大型球体类压力容器（如大型高压气罐、气瓶等），由于球体无法直接冲压成型，需采用两个半球形封头对扣焊接成型或两个球缺形封头与筒节焊接成型。大型压力容器的球缺封头（见图13）或半球形封头（见图14），大多采用拼板经焊接、冲压成型，由于原始焊接拼缝37的机械性能偏低，仅用于工况要求不高的容器；对于机械性能要求高的压力容器，按技术协议要求需换掉冲压前的连接拼缝。目前这种带连接拼缝的球体类压力容器实现自动焊的简易工装及加工情况如下：

1.针对半球形封头：直接在两个半球形封头的端面加工成产品焊缝坡口，在一个半球形封头顶部区域通过卧式装配一节辅助筒体后，将另一半球形封头利用拉筋板装焊固定在装配平台，配合行车将两个半球形封头对扣成球体，再上滚轮架实现产品焊缝的自动焊，对于机械性能要求高的压力容器，再去除钢板的连接拼缝，重复上述加工过程，获得球形容器；由于半球形封头对扣成球体后的整体尺寸及吨位限制，导致变位器的安全性及承载能力超限，无法实现整个球体上变位器利用工装固定后再自动焊接，因此该方式仅适用于轻小型球体，并且辅助筒体的长度较长且对辅助筒体的配重要求高，同时辅助筒体与球体装配时的装配精度较差，对产品焊缝自动焊的成型质量存在较大影响；

2.针对球缺封头：在得到上述球体类容器基础上，先通过机加方式沿原钢板的连接拼缝两侧的余量线切割球体，得到两个球缺封头，同样存在对产品焊缝自动焊的成形质量影响大的问题；两个球缺封头再分别上变位器利用工装固定后自动焊；此类方式存在单个球缺封头上变位器的工装设计要求高及工装装焊周期长等不足。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的上述不足，提供一种球形容器及球形封头的上滚轮架自动焊接转动工装及加工方法，它对工件参数的限制少、调整方便、定位精度高，从而提高装配精度和焊缝的成型质量，并缩短加工周期，可扩大适用范围。

为了达到上述目的，本发明的一种球形容器及球形封头的上滚轮架自动焊接转动工装，其特征在于：包括一底座、两套V型支架和两转动筒体；底座包括底板、固联于底板上的圆筒、固联于圆筒外侧径向设置的数块筋板、固设于圆筒外侧的三个以上的支架、固联于每个支架上的螺纹底板、与各自螺纹底板相联的球头调节螺栓，每块筋板与圆筒相邻一侧的上端均设有倒角，球头调节螺栓围绕圆筒设置；每套V型支架均包括两平行并设有V型槽的立板、设于每块立板下方两组以上的支座，每组支座均包括两支撑筒、固联于每个支撑筒上端的轴承座、通过轴承设于各自轴承座中纵向的螺柱、穿过各自的螺柱及轴承座的螺杆，螺杆与各自的螺柱通过螺纹相联，同组支座的两螺杆与一支撑板固联，每块立板置于其下方各组支座的支撑板上；每块立板两端均固联有螺纹底座，螺纹底座均联有与立板平行的球头调节螺杆，转动筒体均置于各自一套V型支架两立板的V型槽内；

使用时，将半球形或其它规则曲面工件置于底座的数块筋板上，再在其上对扣另一个半球形封头，通过数根球头调节螺栓调整工件的方位角度，使得其产品焊缝坡口处于水平位置；通过转动V型支架的螺柱和球头调节螺杆，调整转动筒体的水平位置和高度位置，使得两转动筒体轴线与底座上的工件中心重合，以便实施装焊；本自动焊接转动工装对工件及筒体的整体尺寸及吨位几无限制，对工件参数的限制少，且球头调节螺栓及球头调节螺杆调整方便、定位精度高，从而提高装配精度；

作为本发明的进一步改进，所述螺纹底板固联有螺纹垫板，球头调节螺栓与螺纹垫板通过螺纹相联；增加与球头调节螺栓的螺纹配合长度，从而增加球头调节螺栓的支撑强度；

作为本发明的进一步改进，所述螺柱均联有手柄；便于转动螺柱；

作为本发明的进一步改进，每块立板的两侧均固联有数块加强筋板；可增加的立板的承载力；

作为本发明的进一步改进，每组支座的两支撑筒下段均穿过槽钢并与槽钢固联；可提高支撑筒承载的稳固性；

作为本发明的进一步改进，每组支座的两支撑筒相对两侧均设有一段纵向限位槽，支撑筒内的螺杆均固联横向的限位杆，两支撑筒内的限位杆轴线相互垂直，限位杆两端置于各自的限位槽内；可对支撑板的升降进行限位，并保证支撑板的水平；

本发明使用如上述上滚轮架自动焊接转动工装的球形容器及球形封头的加工方法，其特征在于包括以下步骤：A）将底座固定在装配平台上，将一个半球形封头置于底座的所有筋板上，将另一半球形封头对扣于该半球形封头上、成为球体，通过底座的球头调节螺栓调整球体的方位角度，使得两个半球形封头的产品焊缝坡口处于水平位置，并在坡口外壁的周圈装焊连接两个半球形封头的数块拉筋板，在两个半球形封头上装焊起吊吊耳；B）通过起吊吊耳将球体翻转90°，使两个半球形封头的产品焊缝坡口处于竖直位置；C）将两套V型支架和两转动筒体分别置于球体两侧的装配平台上，通过转动V型支架的螺柱和球头调节螺杆，调整转动筒体的水平位置和高度位置，使得两转动筒体轴线与球体中心重合，在两转动筒体圆周上均装焊连接球体与转动筒体的数块拉筋板；D）将两转动筒体转移至各自的焊接滚轮架上；E) 在焊接滚轮架上转动球体和两转动筒体，在产品焊缝坡口内进行手工打底焊，拆除产品焊缝坡口外壁的拉筋板；F）在焊接滚轮架上转动球体和两转动筒体，采用自动焊完成产品焊缝的填充焊接，拆除连接球体与转动筒体的数块拉筋板，得到球形容器；

本发明将精确定位的两半球形工件及两转动筒体与球体通过数块拉筋板装焊固定，使两个半球形封头的产品焊缝坡口处于竖直位置，再整体转移至两焊接滚轮架上先进行手工打底焊，拆除产品焊缝坡口外壁的拉筋板，再通过自动焊完成产品焊缝的填充焊接，中间无需重新装配，利于转动筒体随封头在滚轮架自动转动过程的精度控制，可提高装配精度和焊缝的成型质量，并缩短加工周期，对工件参数的限制少，可扩大适用范围；

作为本发明的进一步改进，两个半球形封头均设有连接拼缝，在步骤B后，两个半球形封头的连接拼缝均处于球体的赤道线，在步骤F后，将球形容器转移至底座上，沿赤道线的连接拼缝切割球体，得到两半球形封头；去掉连接拼缝，两半球形封头可用于制造机械性能要求高的球形压力容器；

作为本发明的进一步改进，两个半球形封头均设有连接拼缝，在步骤B后，两个半球形封头的连接拼缝均处于球体的赤道线，在步骤F后，将球形容器转移至底座上，沿连接拼缝两侧的余量线切割球体，得到两球缺形封头；两个球缺形封头与筒节焊接成型，可制造机械性能要求高的球缺形压力容器；

作为本发明的进一步改进，在步骤A中，在至少一个半球形封头开设排气孔；可将焊接过程中受热、膨胀的气体排出，进一步提高装配精度和焊缝的成形质量；

综上所述，本发明它对工件参数的限制少、调整方便、定位精度高，从而提高装配精度和焊缝的成型质量，并缩短加工周期，可扩大适用范围。

附图说明

图1本发明实施例中底座的主视图。

图2为图1的俯视图。

图3本发明实施例中一套V型支架和一转动筒体的主视图。

图4为图3的右视图。

图5为图4中立板及V型支架的放大图。

图6为图5的A-A剖视图。

图7为图6的B处放大图。

图8为加工方法实施例中步骤A的状态图。

图9为加工方法实施例中步骤B的状态图。

图10为加工方法实施例中步骤C的状态图。

图11为加工方法实施例中步骤D的状态图。

图12为加工方法实施例中步骤E的状态图。

图13为现有球缺封头的主视图。

图14为现有半球形封头的主视图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图7所示，该实施例的球形容器及球形封头的上滚轮架自动焊接转动工装，包括一底座1、两套V型支架2和两转动筒体3；底座1包括底板4、焊接固联于底板4上的圆筒5、固联于圆筒外侧并径向设置的数块筋板6、固设于圆筒外侧的四个支架7、固联于每个支架7上的螺纹底板8、与螺纹底板8固联的螺纹垫板9、与各自螺纹底板8及螺纹垫板9均通过螺纹相联的球头调节螺栓10，每块筋板6与圆筒4相邻一侧的上端均设有倒角，四根球头调节螺栓10围绕圆筒4设置；

每套V型支架2均包括两平行并设有V型槽的立板11、设于每块立板11下方的三组支座12，每块立板11的两侧均焊接固联有数块加强筋板20，每组支座12均包括两支撑筒13、焊接固联于每个支撑筒13上端的轴承座14、通过轴承15设于各自轴承座14中纵向的螺柱16、穿过各自的螺柱16及14的螺杆17，螺杆17与各自的螺柱16通过螺纹相联，螺柱16均联有手柄18，每组支座12的两支撑筒13相对两侧均设有一段纵向限位槽21，支撑筒13内的螺杆17均固联横向的限位杆22，两支撑筒13内的限位杆22轴线相互垂直，限位杆22两端置于各自的限位槽21内；同组支座的两螺杆17与一支撑板19固联，每块立板11置于其下方三组支座12的支撑板19上；每组支座12的两支撑筒13下段均穿过槽钢23并与槽钢焊接固联；每块立板11两端均固联有螺纹底座24，螺纹底座24均通过螺纹联有与立板11平行的球头调节螺杆26，转动筒体3均置于各自一套V型支架2的两立板11的V型槽内；

本发明使用上述上滚轮架自动焊接转动工装的球形容器的加工方法，包括以下步骤：A）如图8所示，将底座1通过点焊固定在装配平台27上，将一个半球形封头28置于底座1的所有筋板6上，将另一半球形封头29对扣于半球形封头28上、成为球体，半球形封头28、29均由拼板经焊接、冲压成型并设有连接焊缝30，其中半球形封头28开设一个排气孔31，通过底座1的四根球头调节螺栓10调整球体的方位角度（四根球头调节螺栓10的球头端处于同一圆周上），使得两个半球形封头28、29的产品焊缝坡口32处于水平位置，并在坡口外壁的周圈装焊连接两个半球形封头28、29的数块拉筋板33，在两个半球形封头28、29上装焊起吊吊耳34；B）如图9所示，通过起吊吊耳34、配合行车等设备将球体翻转90°，使两个半球形封头28、29的产品焊缝坡口32处于竖直位置；C）如图10所示，将两套V型支架2和两转动筒体3分别置于球体两侧的装配平台27上，通过转动V型支架2的螺柱和球头调节螺杆，调整转动筒体3的水平位置和高度位置，使得两转动筒体3轴线与球体中心重合，在两转动筒体3圆周上均装焊连接球体与转动筒体3的数块拉筋板35；D）如图11所示，将两转动筒体3转移至各自的焊接滚轮架36上；E）如图12所示，在焊接滚轮架36上转动两转动筒体3及球体，在产品焊缝坡口32内进行手工打底焊，拆除产品焊缝坡口外壁的拉筋板；F）在焊接滚轮架上转动球体和两转动筒体，采用自动焊完成产品焊缝的填充焊接，拆除连接球体与转动筒体的数块拉筋板35，两转动筒体与球体分离，得到球形容器；

本加工方法通过球头调节螺栓10可实现两个半球形封头28、29的精确定位，通过转动V型支架2的螺柱16和球头调节螺杆26，实现两转动筒体3与球体的精确定位，再通过数块拉筋板33、35装焊固定，并使产品焊缝坡口32处于竖直位置，再整体转移至两焊接滚轮架36上先进行手工打底焊，拆除产品焊缝坡口外壁的拉筋板33，再通过自动焊完成产品焊缝的填充焊接，中间无需重新装配，利于转动筒体随封头在滚轮架自动转动过程的精度控制，可提高装配精度和焊缝的成型质量，并缩短加工周期，自动焊接转动工装对两个半球形封头28、29及筒体3的整体尺寸及吨位几无限制，对工件参数的限制少，可扩大适用范围，且球头调节螺,10及球头调节螺杆26调整方便、定位精度高，加上排气孔31可将焊接过程中受热、膨胀的气体排出，进一步提高装配精度和焊缝的成型质量；得到球形容器后可对排气孔31进行补焊；

本发明不限于上述实施方式，如要得到机械性能要求高的两半球形封头，可将球形容器转移至底座上，沿赤道线的连接拼缝切割球体即可；如要得到机械性能要求高的两球缺形封头，将球形容器转移至底座上，沿连接拼缝两侧的余量线切割球体，得到两球缺形封头，此种工况还可将排气孔设于连接拼缝两侧的余量线内，无需补焊排气孔；如要得到机械性能要求高的球形容器，可将切割球体得到的两半球形封头重复实施例的加工方法即可。

Claims (10)

1.一种球形容器及球形封头的上滚轮架自动焊接转动工装，其特征在于：包括一底座、两套V型支架和两转动筒体；底座包括底板、固联于底板上的圆筒、固联于圆筒外侧径向设置的数块筋板、固设于圆筒外侧的三个以上的支架、固联于每个支架上的螺纹底板、与各自螺纹底板相联的球头调节螺栓，每块筋板与圆筒相邻一侧的上端均设有倒角；每套V型支架均包括两平行并设有V型槽的立板、设于每块立板下方两组以上的支座，每组支座均包括两支撑筒、固联于每个支撑筒上端的轴承座、通过轴承设于各自轴承座中纵向的螺柱、穿过各自的螺柱及轴承座的螺杆，螺杆与各自的螺柱通过螺纹相联，同组支座的两螺杆与一支撑板固联，每块立板置于其下方各组支座的支撑板上；每块立板两端均固联有螺纹底座，螺纹底座均联有与立板平行的球头调节螺杆，转动筒体均置于各自一套V型支架两立板的V型槽内。

2.根据权利要求1所述的球形容器及球形封头的上滚轮架自动焊接转动工装，其特征在于：所述螺纹底板固联有螺纹垫板，球头调节螺栓与螺纹垫板通过螺纹相联。

3.根据权利要求1或2所述的球形容器及球形封头的上滚轮架自动焊接转动工装，其特征在于：所述螺柱均联有手柄。

4.根据权利要求3所述的球形容器及球形封头的上滚轮架自动焊接转动工装，其特征在于：每块立板的两侧均固联有数块加强筋板。

5.根据权利要求4所述的球形容器及球形封头的上滚轮架自动焊接转动工装，其特征在于：每组支座的两支撑筒下段均穿过槽钢并与槽钢固联。

6.根据权利要求5所述的球形容器及球形封头的上滚轮架自动焊接转动工装，其特征在于：每组支座的两支撑筒相对两侧均设有一段纵向限位槽，支撑筒内的螺杆均固联横向的限位杆，两支撑筒内的限位杆轴线相互垂直，限位杆两端置于各自的限位槽内。

7.使用如权利要求1所述上滚轮架自动焊接转动工装的球形容器及球形封头的加工方法，其特征在于包括以下步骤：A）将底座固定在装配平台上，将一个半球形封头置于底座的所有筋板上，将另一半球形封头对扣于该半球形封头上、成为球体，通过底座的球头调节螺栓调整球体的方位角度，使得两个半球形封头的产品焊缝坡口处于水平位置，并在坡口外壁的周圈装焊连接两个半球形封头的数块拉筋板，在两个半球形封头上装焊起吊吊耳；B）通过起吊吊耳将球体翻转90°，使两个半球形封头的产品焊缝坡口处于竖直位置；C）将两套V型支架和两转动筒体分别置于球体两侧的装配平台上，通过转动V型支架的螺柱和球头调节螺杆，调整转动筒体的水平位置和高度位置，使得两转动筒体轴线与球体中心重合，在两转动筒体圆周上均装焊连接球体与转动筒体的数块拉筋板；D）将两转动筒体转移至各自的焊接滚轮架上；E) 在焊接滚轮架上转动球体和两转动筒体，在产品焊缝坡口内进行手工打底焊，拆除产品焊缝坡口外壁的拉筋板；F）在焊接滚轮架上转动球体和两转动筒体，采用自动焊完成产品焊缝的填充焊接，拆除连接球体与转动筒体的数块拉筋板，得到球形容器。

8.如权利要求7所述的球形容器及球形封头的加工方法，其特征在于：两个半球形封头均设有连接拼缝，在步骤B后，两个半球形封头的连接拼缝均处于球体的赤道线，在步骤F后，将球形容器转移至底座上，沿赤道线的连接拼缝切割球体，得到两半球形封头。

9.如权利要求7所述的球形容器及球形封头的加工方法，其特征在于：两个半球形封头均设有连接拼缝，在步骤B后，两个半球形封头的连接拼缝均处于球体的赤道线，在步骤F后，将球形容器转移至底座上，沿连接拼缝两侧的余量线切割球体，得到两球缺形封头。

10.如权利要求7至9任一所述的球形容器及球形封头的加工方法，其特征在于：在步骤A中，在至少一个半球形封头开设排气孔。

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