CN203509330U - 一种薄壁对接环缝真空电子束焊接工装 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种薄壁对接环缝真空电子束焊接工装,涨套由若干个一端环形拼接的涨瓣构成,涨瓣另一端在弹簧作用下能够自由收缩,顶锥是一个中空圆台结构,圆台的小端面嵌套在涨套内,将顶锥的轴向运动转化为涨套的径向运动,从而挤压零件内壁,形成零件的内孔定位;芯轴穿过两个相对的涨紧机构;调节轴套通过芯轴上螺纹调整调节帽位置,使得调节轴套位置发生变化,带动涨紧机构位置发生相应变化。本实用新型提能够满足在真空电子束焊接条件下,焊前接头装配质量要求高,减小杂散电磁场干扰影响等要求,一次装配和一次完成焊接过程实施,为真空电子束焊接进一步广泛应用提供了技术基础,降低了成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种在真空电子束焊接条件下使用的焊接工装。
背景技术
焊接工装就是将零件准确的定位和可靠夹紧,便于零件进行装配和焊接、保证零件结构精度方面要求的工艺装备。
在现代焊接生产中积极推广和使用与产品结构相适应的焊接工装,对提高产品质量,减轻工人劳动强度,加速焊接生产实现机械化、自动化进程等方面起着非常重要作用。大多数焊接工装是为某种产品的装配焊接工艺而专门设计,属于非标准装置,往往需要根据产品结构特点、生产条件和设计需要自行设计制造。
一般情况下,根据自身产品结构不同,但是进行设计时,遵循基本原则如下:
(1)焊接工装应具备足够的强度和刚度。焊接工装在生产中投入使用时要承受多种力度的作用,所以应具备足够的强度和刚度。
(2)加紧的可靠性。焊接工装加紧时不能破坏工件的定位位置和保证产品形状、尺寸符合图样要求。既不能允许工件松动滑移,又不是工件的拘束度过大而产生较大的拘束应力。
(3)操作的灵活性。使用夹具生产时应保证足够装操空间,使操作人员有良好的视野和操作环境,使焊接生产全过程处于稳定的工作状态。
(4)便于焊件装卸。操作时应考虑产品在装配定位焊或焊接后能顺利地从夹具中取出,同时在产品翻转或吊运使其不受伤害。
(5)良好工艺性。设计的夹具应便于制造、安装和操作,便于检验、维修和更换易损零件。设计时还要考虑生产现场具备的加紧动力源、吊装能力、安装场地等因素,降低夹具制造成本。
由于焊接工装依据产品结构特点、单位生产条件和设计需要自行设计制造,造成了焊接工装结构、功能区别较大,种类繁多,不能相互通用。同时真空电子束焊接设备比较复杂,投资大,费用比较昂贵,焊前要求接头位置准确,间隙小而且均匀,电子束易受杂散电磁场的干扰等特点,选用单位较少。
根据互联网上检索结果,未查到相关在真空电子束焊接条件下使用的焊接工装资料,同时在行业相关单位进行了解,各单位都是根据自身产品设计、制造符合自身使用要求焊接工装,各不相同,类比性不强。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明提供一种薄壁对接环缝焊接工装,能够满足在真空电子束焊接条件下,焊前接头装配质量要求高,减小杂散电磁场干扰影响等要求,一次装配和一次完成焊接过程实施,为真空电子束焊接进一步广泛应用提供了技术基础,降低了成本。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:包括芯轴、涨紧机构、调节机构和压紧机构,
所述的芯轴通过两端面的顶尖孔装卡在设备上,由设备主轴带动旋转;
所述的涨紧机构包括弹簧、涨套、顶锥和压紧帽,涨套由若干个一端环形拼接的涨瓣构成,涨瓣另一端在弹簧作用下能够自由收缩,顶锥是一个中空圆台结构,圆台的小端面嵌套在涨套内,将顶锥的轴向运动转化为涨套的径向运动,从而挤压零件内壁,形成零件的内孔定位;芯轴穿过两个相对的涨紧机构;
所述的调节机构包括调节轴套和调节帽,通过芯轴的外螺纹调整调节帽位置,使得调节轴套的轴向位置发生变化,带动涨紧机构位置调节并实现轴向定位;芯轴旋转时,带动调节轴套及涨紧机构同步旋转;
所述的压紧机构采用压紧帽,套接在芯轴上,安装在顶锥的大端面,通过沿芯轴外螺纹旋转,推动两个顶锥轴向运动;所述的压紧机构外侧通过螺母轴向推动压盖,压盖作用在零件两端。
所述的涨瓣围成的内孔与芯轴呈15°。
所述的涨瓣外侧装配紫铜衬垫。
所述的涨瓣选用0Cr18Ni9Ti不锈钢材料。
本发明的有益效果是:
1)适用范围广、结构统一、降低成本
涨胎式工装结构能够满足壁厚不大于2.5mm,直径φ60mm~φ500mm范围内对接平口环形焊缝的装配需要。工装结构采用了统一涨瓣结构,将顶锥的轴向运动转化为径向运动,实现内孔定位,降低了设计加工、成本。
2)装配效果佳、焊缝质量稳定
焊前装配错位满足不大于被焊零件壁厚10%,装配间隙不大于0.05mm,焊前装配效果能够满足真空电子束焊接的要求。同时在焊接实施过程中,有效保持了零件装配时状态,保证了产品焊缝成型,避免了形成“失流”现象产生,降低了焊接缺陷产生的机率,提高了焊缝强度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图;
图2是本发明的零件示意图;
图3是涨瓣的结构示意图,其中,(a)为剖视图,(b)为侧视图;
图4是满足φ内350mm以上,壁厚2~2.5mm的工装示意图;
图5是满足φ内100mm以下,壁厚0.5~1.5mm的零件焊前装配示意图;
图6是满足待焊零件中有1个零件一端封闭的工装示意图;
图7是满足待焊零件中有1个零件一端存在小孔的工装示意图;
图中,A-芯轴,B-压紧机构,C-调节机构,D-涨紧机构,E传动机构,1-螺母Ⅰ,2-压盖Ⅰ,3-调节帽Ⅰ,4-调节轴套Ⅰ,5-压紧帽Ⅰ,6-平键,7-顶锥Ⅰ,8-涨瓣Ⅰ,9-涨瓣Ⅱ,10-顶锥Ⅱ,11-调节轴套Ⅱ,12-调节帽Ⅱ,13-调节帽Ⅱ,14-压盖Ⅱ,15-螺母Ⅱ。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明,本发明包括但不仅限于下述实施例。
本项发明能够满足零件几何尺寸壁厚不大于2.5mm,直径φ60mm~φ500mm范围内对接平口环形焊缝的装配需要。
本发明在遵循基本要求的同时采用了统一涨胎式结构。焊前装配质量能够达到QJ972-86和GJB1817A-2005相关要求,有效减小电磁场干扰,在多个产品对接平口环缝真空电子束焊接生产中得到了应用,效果良好。
图1所示为一种薄壁对接环缝焊接工装结构,能够实现焊缝位置一定范围调节,达到焊前装配错位高度不大于10%壁厚、对接间隙不大于0.05mm,满足一次装配和一次完成真空电子束焊接过程实施,主要组成包括:芯轴、涨紧机构、调节机构、压紧机构、传动机构,五个部分,主要三部分组成、功能如下:
(1)芯轴
芯轴是重要零部件之一,图1中芯轴由前段、中段、后段三部分组焊成一个整体后加工成型,两端面各有1个顶尖孔。芯轴上安装有调节机构、压紧机构、传动机构,并将待焊零件与焊接工装组成一个整体,使用时将芯轴两端一夹一顶装卡在设备上,设备主轴带动整体旋转,实现焊接过程。
(2)涨紧机构
图1中涨紧机构由弹簧、涨套、顶锥、压紧帽4种零件构成。涨套通常是一个部件,它将紫铜材料的衬垫用一定数量铆钉固定在本体上,按照一定角度分割为若干个涨瓣,一般数量为3或6。弹簧使涨套能够自由收缩。顶锥将轴向运动转化为涨套的径向运动。压紧帽实现轴向定位。
(3)调节机构
图1中调节机构由调节轴套、调节帽构成。调节轴套通过芯轴上螺纹调整调节帽位置,使得调节轴套位置发生变化,带动涨紧机构位置发生相应变化,实现一定范围调节功能。调节实现轴向定位。芯轴旋转时,带动调节轴套及涨紧机构同步旋转,保证零件转动同步,无相对运动。
为了清晰表述此种结构焊接工装工作原理,图2中将零件进行了编号,即1~15。
结合图2,将平键6安装在芯轴上,根据焊缝所处位置,旋转螺纹,调节调节帽Ⅰ3、调节帽Ⅱ13的位置,施加作用力F2,改变调节轴套Ⅰ4、调节轴套Ⅱ11位置,同时压紧帽Ⅰ5、压紧帽Ⅱ12、顶锥Ⅰ7、涨瓣Ⅰ8、涨瓣Ⅱ9和顶锥Ⅱ10位置发生变化,调节涨瓣Ⅰ8、涨瓣Ⅱ9至合适位置,同时保证平键6在调节轴套Ⅰ4、调节轴套Ⅱ11的键槽内,焊缝在涨瓣Ⅰ8、涨瓣Ⅱ9的紫铜衬垫中间位置。
旋转螺纹,使得压紧帽Ⅰ5、压紧帽Ⅱ12轴向运动,施加作用力F1,推动顶锥Ⅰ7、顶锥Ⅱ10轴向运动,顶锥Ⅰ7、顶锥Ⅱ10将轴向运动轴转变为涨瓣Ⅰ8、涨瓣Ⅱ9的多个涨瓣径向运动,运动至一定位置,涨瓣Ⅰ8、涨瓣Ⅱ9受到零件内壁限制,受到一个相反作用力,无法继续径向运动,实现三个零件焊前装配的内孔定位。
旋转螺纹,使得螺母Ⅰ1、螺母Ⅱ15轴向运动,推动压盖Ⅰ2、压盖Ⅱ14轴向运动,施加作用力F3,消除或减小焊缝处对接间隙。
综上所述,装配完成后,焊接工装完全限制了三个零件X、Y、Z三个方向自由度,以及各自之间的相对运动,仅能以芯轴中心为轴线,进行旋转运动,属于不完全定位。
图3所示,本发明焊接工装涨紧机构都使用涨瓣实现了产品内孔定位,涨瓣主要技术要求如下:
a)涨瓣本体在被分割之前是整体进行加工的,定位面尺寸精度高,易于加工;
b)涨瓣在分割过程中,分割面有一部分被去除,在弹簧和顶锥的作用下,能够自由的收缩和涨紧;
c)涨瓣内孔按15°圆锥面设计,涨紧和收缩同步运动实现过程中无卡滞;
d)涨瓣外圆面事先预留了紫铜衬垫的装配槽,在焊接过程中能够使产品更易获得单面焊双面成型优质焊缝外观;
e)涨瓣通常选用磁性较小0Cr18Ni9Ti不锈钢材料,减小了焊接过程中磁场对电子束不利影响。
图1所示为一种典型焊接工装结构,根据产品几何尺寸、形状不同,涨胎结构在其它产品上也得到应用,工作原理依然相同。下面列举4种不同产品焊接工装,根据产品结构不同,进行一些变化和调整,依次见图4~图7。
图4所示焊接工装能够满足φ内350mm以上,壁厚(2~2.5)mm。
图5能够满足φ内100mm以下,壁厚(0.5~1.5)mm的零件焊前装配及焊接过程。
图6、图7分别所示焊接工装能够满足待焊零件中有1个零件一端封闭或存在小孔,即无法实现从外部施加传动力使得涨紧机构工作的零件。
Claims (4)
1.一种薄壁对接环缝真空电子束焊接工装,包括芯轴、涨紧机构、调节机构和压紧机构,其特征在于:
所述的芯轴通过两端面的顶尖孔装卡在设备上,由设备主轴带动旋转;
所述的涨紧机构包括弹簧、涨套、顶锥和压紧帽,涨套由若干个一端环形拼接的涨瓣构成,涨瓣另一端在弹簧作用下能够自由收缩,顶锥是一个中空圆台结构,圆台的小端面嵌套在涨套内,将顶锥的轴向运动转化为涨套的径向运动,从而挤压零件内壁,形成零件的内孔定位;芯轴穿过两个相对的涨紧机构;
所述的调节机构包括调节轴套和调节帽,通过芯轴的外螺纹调整调节帽位置,使得调节轴套的轴向位置发生变化,带动涨紧机构位置调节并实现轴向定位;芯轴旋转时,带动调节轴套及涨紧机构同步旋转;
所述的压紧机构采用压紧帽,套接在芯轴上,安装在顶锥的大端面,通过沿芯轴外螺纹旋转,推动两个顶锥轴向运动;所述的压紧机构外侧通过螺母轴向推动压盖,压盖作用在零件两端。
2.根据权利要求1所述的薄壁对接环缝真空电子束焊接工装,其特征在于:所述的涨瓣围成的内孔与芯轴呈15°。
3.根据权利要求1所述的薄壁对接环缝真空电子束焊接工装,其特征在于:所述的涨瓣外侧装配紫铜衬垫。
4.根据权利要求1所述的薄壁对接环缝真空电子束焊接工装,其特征在于:所述的涨瓣选用0Cr18Ni9Ti不锈钢材料。
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