CN204934977U - 一种叶轮拼装焊接用夹具 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种叶轮拼装焊接用夹具，包括中心定位轴以及依次套设在中心定位轴上的底定位盘、叶片定位座和定位板，所述定位板与中心定位轴之间为可拆卸式连接，所述底定位盘上设有用于固定叶轮前盘的前盘定位组件，所述叶片定位座上设有用于固定叶轮叶片的叶片定位组件，所述定位板上设有用于固定叶轮后盘的后盘定位组件，所述底定位盘和定位板之间设有定位圆周旋转组件。与现有技术相比，本实用新型具有提高拼装精度、提高拼装效率、提供产品质量稳定性、降低生产成本等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种夹具，尤其是涉及一种叶轮拼装焊接用夹具。
背景技术
叶轮工件由叶轮前盘、叶轮后盘和叶轮叶片拼装焊接而成，材质均为铝板材，厚度为1.8mm。现场的叶轮拼装焊接用夹具为简易型的，依靠两个定位盘来定位叶轮前盘与叶轮后盘的同心。而叶轮叶片则无工装夹具来进行定位和夹紧，靠叶轮前盘与叶轮后盘的孔来进行定位。因焊接工艺为TIG，用于定位叶轮叶片的叶轮前盘和叶轮后盘上的孔与叶轮叶片之间的间隙不能太大也不能太小。过大的间隙会使得焊接时易焊穿，有明显的气孔缺陷；过小的间隙会导致叶轮叶片拼装时很难安装到位。受焊接工艺的影响，现场的拼装因叶轮前盘和叶轮后盘上的孔与叶轮叶片之的间隙较小，拼装过程相当费力，拼装一件叶轮需15分钟左右，效率较低。同时这种拼装用的定位方式，能保证叶轮前盘和叶轮后盘的同轴，但叶轮前盘和叶轮后盘的沿轴向旋转方向无法定位，会导致叶轮叶片不正，直接影响叶轮工件的动平衡试验。如果动平衡试验失败，叶轮工件直接成为废品。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种叶轮拼装焊接用夹具，具有提高拼装精度、提高拼装效率、提供产品质量稳定性、降低生产成本等优点。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种叶轮拼装焊接用夹具，包括中心定位轴以及依次套设在中心定位轴上的底定位盘、叶片定位座和定位板，所述定位板与中心定位轴之间为可拆卸式连接，所述底定位盘上设有用于固定叶轮前盘的前盘定位组件，所述叶片定位座上设有用于固定叶轮叶片的叶片定位组件，所述定位板上设有用于固定叶轮后盘的后盘定位组件，所述底定位盘和定位板之间设有定位圆周旋转组件。
所述叶片定位座上设有多个凸起，每个凸起上设有用于固定叶轮叶片的凹槽，所述叶片定位组件为多组，每个凹槽内对应设置一组叶片定位组件。
每组叶片定位组件均包括相对设置于凹槽内的叶片定位用螺钉和叶片夹紧用弹簧柱塞，所述叶片定位用螺钉和叶片夹紧用弹簧柱塞配合夹紧叶轮叶片。
所述前盘定位组件包括分别设于底定位盘上的平面定位块、前盘定位中心块、前盘定位销、前盘防错销和第一快速夹钳，所述平面定位块定位叶轮前盘的平面，所述前盘定位中心块定位叶轮前盘的圆周中心，所述前盘定位销和前盘防错销定位叶轮前盘的圆周方向，所述第一快速夹钳夹紧叶轮前盘。
所述后盘定位组件包括设于定位板上的后盘定位销、后盘防错销和第二快速夹钳，所述后盘定位销和后盘防错销定位叶轮后盘的圆周方向，所述第二快速夹钳夹紧叶轮后盘。
所述定位板通过夹紧件与中心定位轴可拆卸式连接，所述夹紧件包括支撑块、夹紧螺杆和开口压板，所述开口压板通过支撑块将定位板固定在中心定位轴上，所述夹紧螺杆的一端与中心定位轴连接，另一端与开口压板螺纹连接。
所述定位板通过定位环固定叶轮后盘的圆周中心。
所述底定位盘和定位板上均设有镂空。
所述定位圆周旋转组件包括定向支座和定向用弹簧柱塞，定向支座固定在底定位盘上，定向用弹簧柱塞设于与定向支座相对的定位板上，定向支座和定向用弹簧柱塞定位定位板的圆周方向。
所述中心定位轴与变位机相连接。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1)在中心定位轴上依次设置底定位盘、叶片定位座和定位板，采用同一定位基准，提高叶轮前盘与叶轮后盘的同轴精度，同时也提高了产品质量的稳定性。
2)设置叶片定位座和叶片定位组件，增加叶轮叶片的定位，确保叶轮叶片的位置准确度，提高了拼装效率。
3)增加防错装置，包括前盘防错销和后盘防错销，提高了叶轮前盘及叶轮后盘的准确率及拼装效率。
4)通过对叶轮叶片的定位、增加防错装置，整个叶轮工件拼装效率由原来的15分钟/件提高至4分钟/件。
5)现场实践证明，由本实用新型叶轮拼装焊接夹具生产出的工件产品合格率提高了约8％，节约了生产成本。
6)分别在底定位盘和定位板上设置前盘定位组件和后盘定位组件，包括对平面上、圆周中心、圆周方向上的全面定位，使得拼装精度得以保证。
7)底定位盘和定位板上均设有镂空，正好让出焊接操作空间，使得焊接更加方便，同时降低整体夹具的重量。
8)配合变位机使用，利于实现焊接的自动化，应用广泛。
附图说明
图1为一种叶轮拼装焊接用夹具主视图；
图2为图1中的A-A剖视图；
图3为图2中的F-F剖视图；
图4为一种叶轮拼装焊接用夹具俯视图；
图5为图4中的E向视图；
图6为一种叶轮拼装焊接用夹具定位夹紧叶轮时的主视图；
图7为图6中的X-X剖视图；
图8为图7中的Y-Y剖视图。
图中，1、中心定位轴，2、底定位盘，3、定向支座，4、定向用弹簧柱塞，5、定位板，6、支撑块，7、定位环，8、夹紧螺杆，9、开口压板，10、叶片定位座，11-1、第一快速夹钳，11-2、第二快速夹钳，12、平面定位块，13、叶片夹紧用弹簧柱塞，14、前盘定位中心块，15、叶片定位用螺钉，17、后盘定位销，18、后盘防错销，19、前盘定位销，20、前盘防错销，21、叶轮后盘，22、叶轮前盘，23、叶轮叶片。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
如图1～图5所示，一种叶轮拼装焊接用夹具包括中心定位轴1，中心定位轴1的一端用于定位装夹叶轮工件，另一端用于连接在变位机上，定位装夹叶轮工件的一端依次套设有前盘定位机构、叶片定位机构和后盘定位机构，后盘定位机构与中心定位轴1之间为可拆卸连接，前盘定位机构和后盘定位机构之间设置有定位圆周旋转组件。下面以一带6个叶片的叶轮工件为例进行说明：
前盘定位机构用于固定叶轮工件的叶轮前盘22，包括底定位盘2和设于底定位盘2上的前盘定位组件，前盘定位组件包括平面定位块12、前盘定位中心块14、前盘定位销19、前盘防错销20和第一快速夹钳11-1，其中：
1)底定位盘2套设于中心定位轴1上，如图6所示，叶轮前盘侧的叶轮工件上有24个小型长孔需要进行焊接，底定位盘2上设有镂空，该镂空为弧状或腰形，正好让出焊接操作空间，便于焊接；
2)平面定位块12为6个，沿圆周均布在底定位盘2上，用于定位叶轮前盘22的底平面，其中，平面定位块12的个数由叶轮工件的刚性来决定，一般适用的个数为小块定位平面用至少3个，此处为防止叶轮工件焊接有变形，增加至6个平面定位块12夹紧；
3)根据平面内不共线的三点确定一个圆的原理，前盘定位中心块14设置3个，沿圆周均布在底定位盘2上，因为叶轮前盘22为环形，既需要对环形的平面进行定位，又需要对环形的中心进行定位，所以采用前盘定位中心块14定位叶轮前盘22的圆周中心；
4)前盘定位销19设于底定位盘2上，在平面定位块12所确定的平面a内和前盘定位中心块14所确定的圆的轴线b上，叶轮前盘22可以绕着该轴线b在上述平面a旋转，因此需要增加不在该轴线b上的任一点，即前盘定位销19，前盘定位销19定位叶轮前盘22的圆周方向，即可限制叶轮前盘22的6个自由度，叶轮前盘22不能转动，前盘定位销19可采用圆柱定位销；
5)因为叶轮工件上有两个腰形孔，一个孔对应前盘定位销19，用于定圆周方向，且6个叶片的凸台与前盘、后盘上的卡槽相配合交叉，具有方向唯一性，实际使用时，两个腰形孔中的一个孔用于定向，安装时具有不确定性，所以增加前盘防错销20，前盘防错销20设于底定位盘2上，前盘防错销20对叶轮前盘22的安装进行防错，则叶轮工件上两个腰形孔都用上，其位置也是唯一的，前盘防错销20可采用菱形定位销；
6)第一快速夹钳11-1为6个，沿圆周均布在底定位盘2的外侧面的边缘处，用于夹紧叶轮前盘22。其中，根据叶轮工件的刚性来决定第一快速夹钳11-1的个数，一般圆周方向适用的个数为小块定位平面用至少3个。此处为防止工件焊接有变形，增加至6个第一快速夹钳11-1夹紧。第一快速夹钳11-1配合平面定位块12，进一步稳定固定叶轮前盘22的平面。
叶轮工件中，叶轮叶片23上有凸台，通过凸台与叶轮前盘22上的卡槽来进行定位，实际将叶轮叶片23放入叶轮前盘22上的卡槽后，叶轮叶片23可倾倒。因此，需要增加对叶轮叶片23的定位。叶片定位机构用于固定叶轮工件的叶轮叶片23，包括叶片定位座10和叶片定位组件，其中：
1)叶片定位座10套设于中心定位轴1上并位于底定位盘2的外侧，叶片定位座10上设有多个凸起，凸起的个数与叶片的个数相同，该凸起上设有V型凹槽；
2)叶片定位组件包括叶片定位用螺钉15和叶片夹紧用弹簧柱塞13。叶片定位用螺钉15安装在叶片定位座10的凹槽内，用于定位叶轮叶片23；叶片夹紧用弹簧柱塞13安装在叶片定位座10的凹槽内并与叶片定位用螺钉15轴向相对，即叶片夹紧用弹簧柱塞13与叶片定位用螺钉15同轴并在叶片定位用螺钉15的对立侧，用于辅助夹紧叶轮叶片23，使得叶轮叶片23紧贴在叶片定位用螺钉15上。操作时，将叶片夹紧用弹簧柱塞13的位置调整好后，通过叶轮叶片23压住叶片夹紧用弹簧柱塞13的末端，先使叶轮叶片23的凸台与叶轮前盘22的卡槽配合后，再使叶轮叶片23紧贴叶片定位用螺钉15，人工松手后，叶片夹紧用弹簧柱塞13中被压缩的弹簧复位，起到夹紧叶轮叶片23的作用。
后盘定位机构用于固定叶轮工件的叶轮后盘21，包括定位板5和设于定位板5上的后盘定位组件，后盘定位组件包括后盘定位销17、后盘防错销18和第二快速夹钳11-2，定位板5通过夹紧件与中心定向座1可拆卸式连接，其中：
1)定位板5用于定位叶轮后盘21的底平面，定位板5通过夹紧件设于中心定位轴1的端部上并位于叶片定位座10的外侧，即中心定位轴1对定位板5、定位叶轮后盘21的中心进行定位，其中，定位板5通过定位环7固定叶轮后盘21的圆周中心，定位板5可采用铝合金材料，叶轮后盘侧的叶轮工件上有18个小型长孔需要进行焊接，定位板5上也设有弧状或腰形的镂空，正好让出焊接操作空间，便于焊接；
2)后盘定位销17设于定位板5上，在定位板5所确定的平面c内和定位环7所确定的圆的轴线d上，叶轮后盘21可以绕着该轴线d在平面c旋转，因此需要增加不在轴线d上的任一点，即后盘定位销17，后盘定位销17定位叶轮后盘21的圆周方向，即可限制叶轮后盘21的6个自由度，叶轮后盘21不能转动，后盘定位销17可采用圆柱定位销；
3)后盘防错销18设于定位板5上，用于对叶轮后盘21安装进行防错，后盘防错销18可采用菱形定位销；
4)第二快速夹钳11-2为6个，沿圆周均布在定位板5的内侧面的边缘处，用于夹紧叶轮后盘21；
5)夹紧件包括支撑块6、夹紧螺杆8和开口压板9，开口压板9通过支撑块6将定位板5固定在中心定位轴1的端部上，夹紧螺杆8的一端与中心定位轴1连接，另一端与开口压板9螺纹连接，旋转夹紧螺杆8，实现定位板5的安装与拆卸。
叶轮后盘21通过定位板5、后盘定位销17及第二快速夹钳11-2进行定位夹紧后，叶轮后盘21与定位板5形成一个整体X组件。X组件通过支撑块6与中心定位轴1进行定位中心，但X组件在圆周方向未进行定位，可以绕中心定位轴1的中心轴线旋转，因此需要对X组件的圆周旋转进行定位。定位圆周旋转组件用于定位X组件的圆周方向，包括定向支座3和定向用弹簧柱塞4，定向支座3固定在底定位盘2上，定向用弹簧柱塞4设于与定向支座3相对的定位板5上，定向支座3固定定向用弹簧柱塞4的位置，则X组件与中心定位轴1的位置唯一确定。
可以看出，中心定位轴1分为三层，一层与变位机相连，起固定叶轮拼装焊接用夹具用，中间一层主要通过平面定位块12定位叶轮前盘22的平面，第三层主要定位叶轮后盘21的平面，从而确保叶轮前盘22与叶轮后盘21之间的间距尺寸以及叶轮前盘22与叶轮后盘21中心同轴。
工作过程：
1)先将叶轮前盘22放在中心定位轴1上，由平面定位块12、前盘定位中心块14、前盘定位销19、前盘防错销20进行定位，以及由第一快速夹钳11-1进行夹紧；
2)其次，分别放入叶轮叶片23，6个叶轮叶片23沿圆周均布，叶轮叶片23由叶片定位用螺钉15进行定位，以及由叶片夹紧用弹簧柱塞13进行夹紧；
3)接着，将叶轮后盘21放入定位板5上，由定位板5、定位环7、后盘定位销17、后盘防错销18进行定位，以及由第二快速夹钳11-2进行夹紧；
4)最后，将成形的X组件放入中心定位轴1上，该成形的X组件由支撑块6与中心定位轴1进行定位中心，由定向用弹簧柱塞4进行定位圆周方向，以及由开口压板9、夹紧螺杆8进行夹紧。
完成拼接和夹紧叶轮前盘22、叶轮叶片23和叶轮后盘21，如图6～图8所示，配合变位机进行焊接，拼装效率由原来的15分钟/件提高至4分钟/件，通过对叶轮叶片23的定位、增加防错装置，使得生产出的工件产品合格率提高了约8％，节约了生产成本。
Claims (10)
1.一种叶轮拼装焊接用夹具，其特征在于，包括中心定位轴(1)以及依次套设在中心定位轴(1)上的底定位盘(2)、叶片定位座(10)和定位板(5)，所述定位板(5)与中心定位轴(1)之间为可拆卸式连接，所述底定位盘(2)上设有用于固定叶轮前盘(22)的前盘定位组件，所述叶片定位座(10)上设有用于固定叶轮叶片(23)的叶片定位组件，所述定位板(5)上设有用于固定叶轮后盘(21)的后盘定位组件，所述底定位盘(2)和定位板(5)之间设有定位圆周旋转组件。
2.根据权利要求1所述的一种叶轮拼装焊接用夹具，其特征在于，所述叶片定位座(10)上设有多个凸起，每个凸起上设有用于固定叶轮叶片(23)的凹槽，所述叶片定位组件为多组，每个凹槽内对应设置一组叶片定位组件。
3.根据权利要求2所述的一种叶轮拼装焊接用夹具，其特征在于，每组叶片定位组件均包括相对设置于凹槽内的叶片定位用螺钉(15)和叶片夹紧用弹簧柱塞(13)，所述叶片定位用螺钉(15)和叶片夹紧用弹簧柱塞(13)配合夹紧叶轮叶片(23)。
4.根据权利要求1所述的一种叶轮拼装焊接用夹具，其特征在于，所述前盘定位组件包括分别设于底定位盘(2)上的平面定位块(12)、前盘定位中心块(14)、前盘定位销(19)、前盘防错销(20)和第一快速夹钳(11-1)，所述平面定位块(12)定位叶轮前盘(22)的平面，所述前盘定位中心块(14)定位叶轮前盘(22)的圆周中心，所述前盘定位销(19)和前盘防错销(20)定位叶轮前盘(22)的圆周方向，所述第一快速夹钳(11-1)夹紧叶轮前盘(22)。
5.根据权利要求1所述的一种叶轮拼装焊接用夹具，其特征在于，所述后盘定位组件包括设于定位板(5)上的后盘定位销(17)、后盘防错销(18)和第二快速夹钳(11-2)，所述后盘定位销(17)和后盘防错销(18)定位叶轮后盘(21)的圆周方向，所述第二快速夹钳(11-2)夹紧叶轮后盘(21)。
6.根据权利要求1所述的一种叶轮拼装焊接用夹具，其特征在于，所述定位板(5)通过夹紧件与中心定位轴(1)可拆卸式连接，所述夹紧件包括支撑块(6)、夹紧螺杆(8)和开口压板(9)，所述开口压板(9)通过支撑块(6)将定位板(5)固定在中心定位轴(1)上，所述夹紧螺杆(8)的一端与中心定位轴(1)连接，另一端与开口压板(9)螺纹连接。
7.根据权利要求1所述的一种叶轮拼装焊接用夹具，其特征在于，所述定位板(5)通过定位环(7)固定叶轮后盘(21)的圆周中心。
8.根据权利要求1所述的一种叶轮拼装焊接用夹具，其特征在于，所述底定位盘(2)和定位板(5)上均设有镂空。
9.根据权利要求1所述的一种叶轮拼装焊接用夹具，其特征在于，所述定位圆周旋转组件包括定向支座(3)和定向用弹簧柱塞(4)，定向支座(3)固定在底定位盘(2)上，定向用弹簧柱塞(4)设于与定向支座(3)相对的定位板(5)上，定向支座(3)和定向用弹簧柱塞(4)定位定位板(5)的圆周方向。
10.根据权利要求1所述的一种叶轮拼装焊接用夹具，其特征在于，所述中心定位轴(1)与变位机相连接。
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