CN116140904A - 一种泵壳与薄壁支架的焊接工装及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种泵壳与薄壁支架的焊接工装及其使用方法，该焊接工装包含：支撑座，其包含底座和与其沿横向连接的支撑柱，底座开设有第二通孔，支撑柱开设有第三通孔，第二通孔和第三通孔的中心轴线与水平线之间呈α角度，支撑柱的一端用于支撑待焊接泵壳；连接架，其包含底架和杆体，杆体的中心轴线与水平线之间呈α角度，杆体远离底架的一端设置有锁紧结构，杆体可依次穿过第二通孔、第三通孔和第一通孔，并通过锁紧结构将泵壳、支撑座和连接架锁紧；可拆分固定块，其包含第四通孔和第五通孔，两通孔的侧壁均由至少两个块体形成。其优点是：该焊接工装保证了泵壳与薄壁支架的装配精度、控制了焊接变形、提高了焊接质量稳定性和生产效率。

Description

一种泵壳与薄壁支架的焊接工装及其使用方法

技术领域

本发明涉及工装设计领域，尤其涉及一种超小尺寸泵壳与薄壁支架的焊接工装及其使用方法。

背景技术

在进行某些零件的制造过程中，遇到了超小尺寸的泵壳与薄壁支架的连接问题。泵壳与薄壁支架的焊接具有整体结构尺寸小、形状不规则、且壁厚较薄等特点，其中整个零件总长仅为19.8mm，薄壁支架壁厚不到0.3mm，泵壳呈半椭球半球形且泵壳通孔位置非零件中轴线(一般与中心轴线呈15°角度)，给工件装配和焊接带来了极大难度。因此，如何对泵壳与薄壁支架进行装配固定是焊接前面临的重大挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种泵壳与薄壁支架的焊接工装及其使用方法，该焊接工装将支撑座、连接架和可拆分固定块等相结合，满足了泵壳与薄壁支架在长度方向的装配尺寸要求，实现了泵壳与薄壁支架接触面的良好贴合，该焊接工装保证了泵壳与薄壁支架的装配精度、控制了焊接变形、提高了焊接质量稳定性和生产效率。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种泵壳与薄壁支架的焊接工装，所述泵壳开设有第一通孔，所述第一通孔的中心轴线与泵壳的中心轴线之间呈α角度，所述焊接工装包含：

支撑座，其包含底座和与其沿横向连接的支撑柱，所述底座开设有第二通孔，所述支撑柱开设有第三通孔，所述第二通孔和第三通孔的中心轴线与水平线之间呈α角度，所述支撑柱的外径与薄壁支架的内径相适配，所述支撑柱远离底座的一端支撑待焊接泵壳；

连接架，其包含底架和与其沿横向连接的杆体，所述杆体的中心轴线与水平线之间呈α角度，所述底架的最大长度大于第二通孔的内径，所述杆体远离底架的一端设置有锁紧结构，所述杆体可依次穿过第二通孔、第三通孔和第一通孔，并通过锁紧结构将泵壳、支撑座和连接架锁紧；

可拆分固定块，其由至少两个块体连接形成，所述可拆分固定块包含第四通孔和第五通孔，所述第四通孔和第五通孔的侧壁均由至少两个块体形成，所述第四通孔的内径大于所述支撑柱的外径，所述第五通孔的内径与杆体的部分区域的外径相适配。

可选的，所述杆体包含相互连接的第一杆体和第二杆体，所述第一杆体与所述底架连接，所述第一杆体的外径与所述第二通孔的内径相适配，所述第二杆体的外径与所述第三通孔的内径相适配，所述第五通孔的内径与所述第二杆体的外径相适配。

可选的，所述第二杆体的外径小于所述第一杆体的外径；

和/或，所述第一杆体和所述第二通孔间隙配合，两者之间的间隙小于或等于0.05mm；

和/或，所述支撑柱的外径小于或等于薄壁支架的内径。

可选的，所述锁紧结构包含所述杆体远离底架的一端开设的螺纹孔和与所述螺纹孔螺纹连接的螺栓结构，所述螺栓结构的最大长度大于所述第一通孔的内径。

可选的，α的范围为0°～30°；

或，α的范围为1°～30°；

或，α＝15°。

可选的，所述底座为侧放的圆柱体结构，所述支撑柱与所述底座的平面连接；

和/或，所述支撑柱为侧放的圆柱体结构；

和/或，所述底架为侧放的圆柱体结构，所述杆体与所述底架的平面连接；

和/或，所述可拆分固定块为正方体结构或长方体结构；

和/或，所述泵壳与支撑柱的接触面的边缘位于可拆分固定块的第四通孔内。

可选的，所述支撑柱远离底座的一端为其第二端，所述第二端的端面结构与其所支撑的泵壳部位的结构相适配，所述支撑柱的第一端与所述底座连接。

可选的，所述第二端的端面结构为半球型凹槽结构。

可选的，所述可拆分固定块包含第一块体和第二块体；

和/或，所述可拆分固定块的各个块体之间通过机械紧固装置连接。

可选的，一种前述的泵壳与薄壁支架的焊接工装的使用方法，该方法包含：

将薄壁支架套在支撑柱上；

将杆体依次穿过底座的第二通孔、支撑柱的第三通孔和泵壳的第一通孔，并通过锁紧结构将泵壳、支撑座和连接架锁紧；

安装可拆分固定块的各个块体，使杆体的一部分位于第五通孔内，使套在支撑柱上的薄壁支架位于第四通孔内，装配完成后，将各个块体连接锁紧。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

本发明的一种泵壳与薄壁支架的焊接工装及其使用方法，该焊接工装通过将支撑座、连接架和可拆分固定块等相结合，满足了泵壳与薄壁支架在长度方向的装配尺寸要求，实现了泵壳与薄壁支架接触面的良好贴合，该焊接工装保证了泵壳与薄壁支架的装配精度、控制了焊接变形、提高了焊接质量稳定性和生产效率。

附图说明

图1为本发明的一种泵壳结构示意图；

图2为本发明的一种薄壁支架结构示意图；

图3为本发明的一种泵壳与薄壁支架组装示意图；

图4为本发明的一种泵壳与薄壁支架的焊接工装结构示意图；

图5为本发明的一种泵壳与薄壁支架的焊接工装剖面示意图；

图6为本发明的一种泵壳与薄壁支架的焊接工装中可拆分固定块部分装配示意图；

图7为本发明的一种支撑座结构示意图；

图8为本发明的一种连接架结构示意图；

图9为本发明的一种可拆分固定块结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。

由前述可知，泵壳与薄壁支架的焊接具有整体结构尺寸小、形状不规则、且壁厚较薄等特点，若不设计专用工装将泵壳与薄壁支架进行装配固定，仅仅使用压板进行固定，一方面容易导致泵壳受力向外滑出，焊接结构的精度无法保证且容易发生变形；另一方面无法保证泵壳与薄壁支架接触端紧密相贴，缝隙过大时会严重影响焊接效果。

基于上述，本发明提出了一种泵壳1与薄壁支架2的焊接工装，该焊接工装可保证泵壳1和薄壁支架2的装配精度、控制焊接变形、提高焊接质量的稳定性和生产效率。

如图1至图3结合所示，在本实施例中，泵壳1为半椭球半球形的实心结构，其包含半椭球部和半球部，所述半椭球部的一端设有第一通孔11，并贯穿整个泵壳1。一般的，所述第一通孔11的中心轴线与泵壳1的中心轴线之间成15°夹角，该夹角即为图3中泵壳1的第一通孔11的中心轴线与水平线的夹角α。所述薄壁支架2包含圆环结构21，所述圆环结构21上设有多个支腿22。通过将所述支腿22焊接在所述泵壳1上，可实现泵壳1与薄壁支架2的固定连接。在本实施例中，所述支腿22的数量为四个，四个支腿22沿周向均匀分布在圆环结构21上，即相邻两个支腿22间成90°夹角。在本实施例中，四个支腿22包围形成的环形的外径小于圆环结构21的外径。可以理解的是，所述薄壁支架2的支腿22数量和分布情况不仅限于上述，泵壳1的第一通孔11的中心轴线与泵壳1中心轴线的夹角α也不仅限于15°，在其他实施例中，还可以为其他数值或分布情况，本发明对此不加以限制。

如图4至图6结合所示，为本发明的一种泵壳1与薄壁支架2的焊接工装，该焊接工装尤其适用于超小尺寸的泵壳1和薄壁支架2的焊接工作。

具体地，该焊接工装包含：支撑座3、连接架4和可拆分固定块5。其中，所述支撑座3包含底座31和与其沿横向连接的支撑柱32(请参见图7)，所述底座31开设有第二通孔33以便连接架4的杆体42插入，所述支撑柱32开设有第三通孔34以便连接架4的杆体42插入，所述第二通孔33和第三通孔34为横向趋势的通孔，两者的中心轴线与水平线之间均呈α角度，所述支撑柱32的外径与薄壁支架2的内径相适配，所述支撑柱32远离底座31的一端支撑待焊接泵壳1。所述连接架4包含底架41和与其沿横向连接的杆体42(请参见图8)，所述杆体42的中心轴线与水平线之间呈α角度，所述底架41的最大长度大于第二通孔33的内径以实现对底架41的限位，所述杆体42的不同区域的外径分别与第二通孔33和第三通孔34的内径相适配，所述杆体42远离底架41的一端设置有锁紧结构(请见图5的46+47)，所述杆体42可依次穿过第二通孔33、第三通孔34和第一通孔11，并通过锁紧结构将泵壳1、支撑座3和连接架4锁紧。该焊接工装通过支撑座3和连接架4保证了泵壳1与薄壁支架2在长度方向满足装配要求。所述可拆分固定块5由至少两个块体(51、52)连接形成(请参见图9)，所述可拆分固定块5包含第四通孔53和第五通孔54，所述第四通孔53和第五通孔54的侧壁均由至少两个块体形成，所述第四通孔53的内径大于所述支撑柱32的外径，该第四通孔53的内径与薄壁支架2的部分区域的外径相适配，所述第五通孔54的中心轴线与水平线之间呈α角度，所述第五通孔54的内径与杆体42的部分区域的外径相适配。该焊接工装可实现对泵壳和薄壁支架的稳定装配固定，使其满足焊接要求。需要说明的是，上述“横向”不限定为水平横向，也可为与水平线有一定夹角的横向；可选的，“相适配”为两者形状和/或尺寸相匹配，可意为柱体与通孔间隙配合或可正好插入，本发明对此不加以限制。

各个通孔的中心轴线与水平线的夹角和泵壳1的第一通孔11的中心轴线与泵壳1中心轴线之间的夹角相同，以便对泵壳1和薄壁支架2的定位与焊接。在本实施例中，α＝15°。需要说明的是，本发明对α的取值范围不加以限制，示例地，α的范围为0°～30°，或α的范围为1°～30°。当α为0°时，第二通孔33和第三通孔34直接贯通，第四通孔53和第五通孔54重合，其适用于第一通孔11的中心轴线与泵壳1中心轴线平行的泵壳1与薄壁支架2的焊接。由上述可知，本发明的焊接工装不仅适用于通孔与泵壳1中心轴线平行的泵壳1与薄壁支架2的焊接，还适用于通孔与泵壳1中心轴线不平行的泵壳1与薄壁支架2的焊接，其适用范围较广。

如图5和图7结合所示，在本实施例中，所述支撑座3的底座31为侧放的圆柱体结构(正常的柱体翻转90°)，所述支撑柱32为侧放的圆柱体结构，所述支撑柱32与所述底座31的平面连接。可选的，所述支撑柱32的外径小于或等于薄壁支架2的内径，以便工作时薄壁支架2套在支撑柱32上。进一步的，所述支撑柱32远离底座31的一端为其第二端，所述第二端的端面结构与其所支撑的泵壳1部位的结构相吻合，所述支撑柱32的第一端与所述底座31的平面连接。由前述可知，在本实施例中，泵壳1包含半椭球部和半球部，因此，所述支撑柱32的第二端的端面结构为半球型凹槽结构，以便装配时该第二端与泵壳1端部良好贴合。

如图5、图6和图8结合所示，在本实施例中，所述连接架4的底架41为侧放的圆柱体结构，所述杆体42与所述底架41的平面连接，所述底架41使用时贴合到底座31的底部即一侧边，用于装配时的长度方向定位。所述杆体42包含相互连接的第一杆体44和第二杆体45，所述第一杆体44与所述底架41的平面连接，所述第一杆体44和第二杆体45均为圆柱体结构，所述第一杆体44的外径与所述第二通孔33的内径相适配，所述第二杆体45的外径与所述第三通孔34的内径相适配，所述第五通孔54的内径与所述第二杆体45的外径相适配。进一步的，所述第二杆体45的外径小于所述第一杆体44的外径，所述第二通孔33的内径大于所述第三通孔34的内径。可选的，所述第一杆体44和所述第二通孔33间隙配合，两者之间的间隙小于或等于0.05mm。进一步的，在本实施例中，所述锁紧结构包含所述杆体42远离底架41的一端开设的螺纹孔46和与所述螺纹孔46螺纹连接的螺栓结构47，该螺纹孔46开设于第二杆体45的端部，所述螺栓结构47的最大长度大于所述第一通孔11的内径，以实现第一通孔11对螺栓结构47的限位，即螺栓结构47通过限位作用将泵壳1锁紧固定在支撑柱32上。可以理解的是，锁紧结构不仅限为上述结构，其还可以为其他结构，本发明对此不加以限制，只要可实现相应功能均可。

进一步的，所述可拆分固定块5的各个块体之间通过机械紧固装置连接，示例地，所述机械紧固装置为螺栓组件。如图9所示，在本实施例中，所述可拆分固定块5为正方体结构，其包含第一块体51和第二块体52，第一块体51和第二块体52的相向面分别包含第四通孔53和第五通孔54的部分侧壁，第一块体51和第二块体52连接组合形成包含第四通孔53和第五通孔54的可拆分固定块5，第五通孔54的一端开口贯穿第四通孔53的侧壁(请参见图5)。可以理解的是，所述可拆分固定块5的结构不仅限于上述，其还可以为其他形状，且其还可以由两块以上块体组合形成，本发明对此不加以限制，示例地，在另一实施例中，所述可拆分固定块5为长方体结构。进一步的，所述泵壳1与支撑柱32第二端的接触面大部分位于可拆分固定块5的第四通孔53内，以便可拆分固定块5和支撑座3对泵壳1的位置固定，保证了泵壳1在焊接过程中的稳定性。

基于同一发明构思，本申请还提供了一种前述的泵壳1与薄壁支架2的焊接工装的使用方法，该方法包含：将薄壁支架2套在支撑柱32上；将杆体42依次穿过底座31的第二通孔33、支撑柱32的第三通孔34和泵壳1的第一通孔11，并通过锁紧结构将泵壳1、支撑座3和连接架4锁紧；安装可拆分固定块5的各个块体，使杆体42的一部分位于第五通孔54内，使套在支撑柱32上的薄壁支架2位于第四通孔53内，装配完成后，将各个块体连接锁紧。

可选的，装配过程中通过变位器夹持支撑座3，以满足焊接顺序、焊接位置等要求。装配时，将第二杆体45的端头依次穿过底座31的第二通孔33和支撑柱32的第三通孔34，再将第二杆体45沿着泵壳1的第一通孔11装入，而后在泵壳1的另一侧使用螺栓结构47与第二杆体45的螺纹孔46拧紧，以将泵壳1、支撑座3和连接架4锁紧，保证了泵壳1放置的稳定性，装配后的整体效果如图4所示。将泵壳1、支撑座3和连接架4锁紧后，进行可拆分固定块5的装配，使支撑柱32位于第四通孔53内，第二杆体45位于第五通孔54内。将可拆分固定块5、连接架4和薄壁支架2等装配妥当后，采用螺丝拧紧可拆分固定块5的各个块体，保证薄壁支架2与泵壳1表面完美贴合。

由上述可知，本发明基于泵壳1和薄壁支架2的焊接问题进行工装设计开发，该泵壳1与薄壁支架2的焊接工装有效实现了泵壳1与薄壁支架2的装配固定、控制了焊接变形、提高了焊接质量和生产效率，该焊接工装尤其适用于超小尺寸的泵壳1和薄壁支架2的焊接，实际应用性较高。

综上所述，本发明提供了一种泵壳1与薄壁支架2的焊接工装及其使用方法，该焊接工装通过将支撑座3、连接架4和可拆分固定块5等相结合，满足了泵壳1与薄壁支架2在长度方向的装配尺寸要求，实现了泵壳1与薄壁支架2接触面的良好贴合，该焊接工装提升了泵壳1与薄壁支架2的装配精度，可控制焊接变形，提高了焊接质量稳定性和生产效率。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种泵壳与薄壁支架的焊接工装，其特征在于，所述泵壳开设有第一通孔，所述第一通孔的中心轴线与泵壳的中心轴线之间呈α角度，所述焊接工装包含：

支撑座，其包含底座和与其沿横向连接的支撑柱，所述底座开设有第二通孔，所述支撑柱开设有第三通孔，所述第二通孔和第三通孔的中心轴线与水平线之间呈α角度，所述支撑柱的外径与薄壁支架的内径相适配，所述支撑柱远离底座的一端支撑待焊接泵壳；

连接架，其包含底架和与其沿横向连接的杆体，所述杆体的中心轴线与水平线之间呈α角度，所述底架的最大长度大于第二通孔的内径，所述杆体远离底架的一端设置有锁紧结构，所述杆体可依次穿过第二通孔、第三通孔和第一通孔，并通过锁紧结构将泵壳、支撑座和连接架锁紧；

可拆分固定块，其由至少两个块体连接形成，所述可拆分固定块包含第四通孔和第五通孔，所述第四通孔和第五通孔的侧壁均由至少两个块体形成，所述第四通孔的内径大于所述支撑柱的外径，所述第五通孔的内径与杆体的部分区域的外径相适配。

2.如权利要求1所述的泵壳与薄壁支架的焊接工装，其特征在于，所述杆体包含相互连接的第一杆体和第二杆体，所述第一杆体与所述底架连接，所述第一杆体的外径与所述第二通孔的内径相适配，所述第二杆体的外径与所述第三通孔的内径相适配，所述第五通孔的内径与所述第二杆体的外径相适配。

3.如权利要求2所述的泵壳与薄壁支架的焊接工装，其特征在于，所述第二杆体的外径小于所述第一杆体的外径；

和/或，所述第一杆体和所述第二通孔间隙配合，两者之间的间隙小于或等于0.05mm；

和/或，所述支撑柱的外径小于或等于薄壁支架的内径。

4.如权利要求1所述的泵壳与薄壁支架的焊接工装，其特征在于，所述锁紧结构包含所述杆体远离底架的一端开设的螺纹孔和与所述螺纹孔螺纹连接的螺栓结构，所述螺栓结构的最大长度大于所述第一通孔的内径。

5.如权利要求1所述的泵壳与薄壁支架的焊接工装，其特征在于，

α的范围为0°～30°；

或，α的范围为1°～30°；

或，α＝15°。

6.如权利要求1所述的泵壳与薄壁支架的焊接工装，其特征在于，

所述底座为侧放的圆柱体结构，所述支撑柱与所述底座的平面连接；

和/或，所述支撑柱为侧放的圆柱体结构；

和/或，所述底架为侧放的圆柱体结构，所述杆体与所述底架的平面连接；

和/或，所述可拆分固定块为正方体结构或长方体结构；

和/或，所述泵壳与支撑柱的接触面的边缘位于可拆分固定块的第四通孔内。

7.如权利要求1所述的泵壳与薄壁支架的焊接工装，其特征在于，

所述支撑柱远离底座的一端为其第二端，所述第二端的端面结构与其所支撑的泵壳部位的结构相适配，所述支撑柱的第一端与所述底座连接。

8.如权利要求7所述的泵壳与薄壁支架的焊接工装，其特征在于，

所述第二端的端面结构为半球型凹槽结构。

9.如权利要求1所述的泵壳与薄壁支架的焊接工装，其特征在于，

所述可拆分固定块包含第一块体和第二块体；

和/或，所述可拆分固定块的各个块体之间通过机械紧固装置连接。

10.一种如权利要求1～9任一项所述的泵壳与薄壁支架的焊接工装的使用方法，其特征在于，包含：

将薄壁支架套在支撑柱上；

将杆体依次穿过底座的第二通孔、支撑柱的第三通孔和泵壳的第一通孔，并通过锁紧结构将泵壳、支撑座和连接架锁紧；

安装可拆分固定块的各个块体，使杆体的一部分位于第五通孔内，使套在支撑柱上的薄壁支架位于第四通孔内，装配完成后，将各个块体连接锁紧。

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