CN205237418U - 定位夹具及贮箱箱底环缝焊接设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了定位夹具及贮箱箱底环缝焊接设备。其中，定位夹具，包括基座、固定于所述基座上且从内侧定位所述圆环和所述型材框的模胎、从外侧压紧所述圆环的第一压紧组件以及压紧所述型材框的第二压紧组件；所述第一压紧组件包括从外侧套于所述圆环上的第一压环、作用于所述第一压环上的第一压紧机构；所述第二压紧组件包括从外侧套于所述型材框上的第二压环、作用于所述第二压环的第二压紧机构、从外侧向内压紧所述型材框的第三压紧机构；所述第一压紧机构、第二压紧机构和第三压紧机构固定于所述基座上且位于所述模胎外侧。该定位夹具对圆环和型材框的定位效果好，且不影响焊接，为实现较高质量的焊接提供了保证。

Description

定位夹具及贮箱箱底环缝焊接设备

技术领域

本实用新型涉及火箭贮箱焊接自动化领域，尤其涉及一种定位贮箱箱底的圆环和型材框的定位夹具及具有该定位夹具的贮箱箱底环缝焊接设备。

背景技术

运载火箭的箭体结构主要由推进剂贮箱、铆接舱段、整流罩等部分构成。其中，推进剂贮箱（简称贮箱）是一种大尺寸、薄壁高强铝合金焊接结构，作为运载火箭的主承力结构，是箭体结构中最大的结构部件和影响运载火箭安全性和可靠性的关键部件，占火箭总质量的60%、全箭长度的2/3。

贮箱又由贮箱箱底和筒段装焊而成：筒段由壁板拼焊而成；火箭的贮箱箱底由瓜瓣、顶盖、型材框拼焊而成；其中6个瓜瓣通过6个纵缝焊接后形成圆环，圆环的底部与型材框通过环缝焊接，圆环的顶部与顶盖也通过环缝焊接。

由于贮箱箱底为旋转椭球面，共有纵缝6条，环缝2条，材料是2A14铝合金，为大型薄壁构件，与黑色金属相比，2A14铝合金材料热应力大，焊接后容易变形，所以要把箱底各个零件焊接成一整体时，一定要定位可靠、装夹牢固，才能把焊接变形控制在允许范围内，因此焊接工装困难。在焊接过程中要求定位夹具具有良好的刚性，焊缝的焊接边必须可靠固定，准确对齐，不许出现错边及明显变形等现象。然而，目前大型钢结构自动化焊接设备主要包括立缝、横缝、角缝自动焊接操作机，这些设备都无法直接应用于贮箱的焊接。

有鉴于此，有必要对现有的定位夹具及贮箱箱底环缝焊接设备予以改进，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种定位贮箱箱底的圆环和型材框的定位夹具及具有该定位夹具的贮箱箱底环缝焊接设备。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种用于贮箱箱底环缝焊接时定位贮箱箱底的圆环和型材框的定位夹具，包括呈环状的基座、固定于所述基座上且从内侧定位所述圆环和所述型材框的模胎、从圆环外侧压紧所述圆环的第一压紧组件以及从所述型材框外侧压紧所述型材框的第二压紧组件；其特征在于：所述第一压紧组件包括从外侧套于所述圆环上的第一压环、作用于所述第一压环上以使得所述第一压环将所述圆环紧压于所述模胎上的第一压紧机构；所述第二压紧组件包括从外侧套于所述型材框上的第二压环、作用于所述第二压环上以使得所述第二压环将所述型材框紧压于所述模胎上的第二压紧机构、从外侧向内压紧所述型材框的第三压紧机构；所述第一压紧机构、第二压紧机构和第三压紧机构固定于所述基座上且位于所述模胎外侧。

作为本实用新型的进一步改进，所述模胎包括固定于所述基座上用于定位所述型材框的下模胎、位于所述下模胎上方用于定位所述圆环的瓜瓣模胎；所述下模胎与所述瓜瓣模胎之间呈台阶设置，且所述下模胎的顶端直径大于所述瓜瓣模胎底端的直径。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一压环包括可紧密贴合在所述圆环表面的第一卡箍圈、自第一卡箍圈顶端向外凸伸的第一压圈、位于所述第一压圈下方用于向上支撑所述第一压圈的环形的支撑圈、间隔设置于所述第一卡箍圈上以从下侧支撑所述支撑圈的若干支撑块。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一压紧机构包括第一气缸座、固定于所述第一气缸座内的第一气缸、固定于所述第一气缸座上的支撑板、位于所述支撑板背离所述第一气缸座一侧面上的连接块、与所述连接块靠近所述第一气缸的第一气缸杆一侧枢转连接的第一压臂、与所述连接块朝背离所述支撑板的一侧凸伸的凸块枢转连接的连接杆、设于所述连接杆上用于控制所述第一压臂枢转角度的限制块；所述连接杆与所述第一气缸杆连接，所述第一气缸杆可驱动所述连接杆相对所述连接块枢转；所述支撑板固定于所述基座上。

作为本实用新型的进一步改进，所述第一压紧机构包括第一气缸座、固定于所述第一气缸座内的第一气缸、固定于所述第一气缸座上的滑套、固定于所述滑套上的支撑腿、与所述支撑腿远离所述滑套一端连接且朝向所述第一气缸的第一气缸杆延伸的支撑板、位于所述支撑板背离所述支撑腿一侧面上的连接块、与所述连接块靠近所述第一气缸杆的一侧枢转连接的第一压臂、从两侧夹住所述连接块靠近所述第一气缸杆的一侧朝背离所述支撑板的一侧凸伸的三角状的凸块且与所述凸块枢转连接的呈L状的连接杆、设于所述连接杆上用于控制所述第一压臂枢转角度的限制块。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二压环包括可紧密贴合在所述型材框外表面的第二卡箍圈、自第二卡箍圈顶端向外凸伸的第二压圈。

作为本实用新型的进一步改进，所述第二压紧机构包括固定于所述基座上的第二气缸座、位于所述第二气缸座上的第二气缸、枢转连接于所述第二气缸座上的第二压臂；所述第二气缸的第二气缸杆驱动所述第二压臂相对于所述第二气缸座枢转，进而使得所述第二压臂压紧所述第二压环。

作为本实用新型的进一步改进，所述第三压紧机构包括操作杆、由所述操作杆驱动以靠近或远离所述型材框的驱动杆、位于所述驱动杆上可顶压于所述型材框外侧的顶块。

作为本实用新型的进一步改进，所述基座在所述模胎底端的外侧间隔设有若干固定座，每两个相邻的固定座中间形成固定孔，所述第一压紧机构位于所述固定孔处，且所述第一压紧机构固定于形成所述固定孔的相邻两个固定座上；所述第二压紧机构和第三压紧机构设于所述固定座上。

为实现上述实用新型目的，本实用新型还提供了一种用于焊接贮箱箱底的圆环和型材框的贮箱箱底环缝焊接设备，包括定位所述圆环和所述型材框的定位夹具、焊接所述圆环和所述型材框的环缝的焊接装置、驱动所述定位夹具转动的电机。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的定位夹具分别通过第一压紧组件和第二压紧组件与模胎的配合定位圆环和型材框，定位效果好。所述第一压紧组件的第一压紧机构作用于所述第一压环上以使得所述第一压环将所述圆环紧压于所述模胎上；施力面积大，且施力均匀，在很好地定位所述圆环的同时可防止所述圆环变形。所述第二压紧组件通过第二压紧机构和第三压紧机构从不同的方向施力定位所述型材框，定位效果好、不易变形且不影响焊接，为实现较高质量的焊接提供了保证。

附图说明

图1是本实用新型的定位夹具的立体机构示意图。

图2是图1除去第一压紧组件和第二压紧组件的结构示意图。

图3是本实用新型的第一压环的结构示意图。

图4是图3于另一角度的示意图。

图5是图4沿B-B方向的剖视图。

图6是本实用新型的第二压环的结构示意图。

图7是图6沿A-A方向的剖视图。

图8是图7中圆圈部分的局部放大图。

图9是图1中圆圈部分的局部放大图。

图10是第一种第一压紧机构的结构示意图。

图11是第二种第一压紧机构的结构示意图。

图12是第二压紧机构和第三压紧机构的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

请参阅图1~图12所示，为了更好地焊接所述圆环（未图示）和型材框（未图示），本实用新型提供了一种贮箱箱底环缝焊接设备，包括定位所述圆环和所述型材框的定位夹具100、驱动所述定位夹具100转动的电机（未图示）、焊接所述圆环和所述型材框的环缝的焊接装置（未图示）。使用时，圆环和型材框固定于所述定位夹具100上，定位夹具100按照预定的焊接轨迹转动，焊接装置从外侧进行环缝焊接。

请参阅图1、图2和图9所示，所述定位夹具100包括大体呈环状的基座10、位于所述基座10形成的环内中间的中心座20、固定于所述基座10上且从内侧定位所述圆环和所述型材框的环形的模胎30、从所述中心座20向外辐射延伸以支撑连接所述中心座20和所述模胎30的若干支撑筋40、从圆环外侧压紧所述圆环的第一压紧组件50以及从所述型材框外侧压紧所述型材框的第二压紧组件60。

使用时先将带焊接的所述圆环套在所述模胎30上部，再将待焊接的型材框套在模胎30的下部；将所述圆环与所述型材框对齐后，分别通过第一压紧组件50和第二压紧组件60压紧所述圆环和型材框，便于准确焊接。

请参阅图2所示，所述模胎30包括固定于所述基座10上用于定位所述型材框的下模胎31、位于所述下模胎31上方用于定位所述圆环的瓜瓣模胎32。所述下模胎31为直径从下往上逐渐递减的椎形，与所述型材框内侧的形状相配合；且所述下模胎31的底端间隔设置有向外侧凸伸用于支撑所述型材框的支撑台311。所述瓜瓣模胎32呈直径从下往上逐渐递减的椎形，与所述圆环内侧的形状相配合。所述下模胎31与所述瓜瓣模胎32之间呈台阶设置，且所述下模胎31的顶端直径大于所述瓜瓣模胎32底端的直径。

请参阅图1、图3~图5、图9~图11所示，所述第一压紧组件50包括从外侧套于所述圆环上的第一压环51、作用于所述第一压环51上以使得所述第一压环51将所述圆环紧压于所述瓜瓣模胎32上的第一压紧机构52。

请参阅图1、图3~图5所示，所述第一压环51包括形状与所述圆环相吻合且可紧密贴合在所述圆环表面的第一卡箍圈511、自第一卡箍圈511顶端向外凸伸的第一压圈512、位于所述第一压圈512下方用于向上支撑所述第一压圈512的环形的支撑圈513、间隔设置于所述第一卡箍圈511上以从下侧支撑所述支撑圈513的若干支撑块514。在所述第一压环51套在所述圆环上时，所述第一压圈512的上表面位于同一水平面上，所述第一压紧机构52从上向下施力于所述第一压圈512，使得所述第一卡箍圈511紧紧贴合在所述圆环上，从而将所述圆环紧压在所述模胎30上。

所述第一压环51上开设有一个第一开口515，便于将所述第一压环51套设于所述圆环上。在所述第一压环51套在所述圆环外侧后，该第一开口515被螺钉等固定件固定，使得所述第一压环51形成一个完整的环卡箍在所述圆环上。当然，无第一开口515时，第一压环51仍然可以达到相同的功效。

请参阅图9~图11所示，所述第一压紧机构52固定于所述基座10上。具体地，所述基座10在所述下模胎31底端的外侧间隔设有若干固定座11，每两个相邻的固定座11中间形成固定孔12，所述第一压紧机构52位于所述固定孔12处，且所述第一压紧机构52固定于形成所述固定孔12的相邻两个固定座11上。

所述第一压紧机构52包括第一气缸座521、固定于所述第一气缸座521内的第一气缸522、固定于所述第一气缸座521上的滑套523、固定于所述滑套523上的支撑腿524、与所述支撑腿524远离所述滑套523一端连接且朝向所述第一气缸522的第一气缸杆5221延伸的支撑板525、位于所述支撑板525背离所述支撑腿524一侧面上的连接块526、与所述连接块526靠近所述第一气缸杆5221的一侧枢转连接的第一压臂527、从两侧夹住设于所述连接块526靠近所述第一气缸杆5221的一侧且朝背离所述支撑板525的一侧凸伸的三角状的凸块5261且与所述凸块5261枢转连接的呈L状的连接杆528、设于所述连接杆528上用于控制所述第一压臂527枢转角度的限制块529。

所述支撑板525靠近所述第一气缸杆5221的一侧设有供所述第一气缸杆5221穿过的U形开口，该U形开口与所述固定孔12相对应，形成所述支撑板525的U形开口的两侧固定于相邻两个所述固定座11上。所述第一压紧机构52通过所述支撑板525固定于所述基座10上，所述第一气缸522自所述基座10斜向下向内延伸。

L状的所述连接杆528的长边由分设于所述凸块5261两侧的两个连接杆壁构成，两个连接杆壁中间形成供所述第一压臂527穿过且供所述第一压臂527活动的中空部，两个连接杆壁远离所述短边的一端通过枢轴与所述凸块5261枢转连接，所述限制块529设于所述长边上靠近所述短边的位置处。所述连接杆528的短边与所述第一气缸杆5221连接，从而所述第一气缸杆5221可驱动所述连接杆528相对所述凸块5261枢转，进而通过所述限制块529将压力传递给所述第一压臂527；所述第一压臂527施加给所述第一压环51的压力根据第一气缸522输出的压力而改变。

本实施例中，所述第一压臂527远离所述凸块5261的一端设有压块5271，在第一气缸杆5221向外伸出时，所述连接杆528相对于所述凸块5261向所述压块5271一侧枢转，所述限制块529压迫所述第一压臂527，使得所述压块5271压在所述第一压圈512上。第一压紧机构52通过第一压环51压紧所述圆环，施力面积大，施力均匀，能够有效地防止变形。

为了能更好地固定所述圆环，所述定位夹具100设有均匀分布于所述基座10上的若干第一压紧机构52，若干所述第一压臂527均匀地施力于所述第一压环51，所述第一压环51再将所述圆环紧压在所述瓜瓣模胎32上；即使其中某一个第一压臂527抬起脱离所述第一压环51，相邻的两个第一压臂527的压力也足以保证该第一压臂527对应处的压环的压力，所述圆环不会发生错位，不影响焊接。本实施例中，所述基座10上设有二十四个固定座11、二十四个固定孔12，所述定位夹具100设有二十四个第一压紧机构52，能够有效地定位所述圆环。

按照预定的焊接轨迹，待焊接处的第一压紧机构52的第一压臂527抬起脱离所述第一压环51，让出空间给焊接装置进行环缝焊接；该段环缝焊接完毕后，该第一压臂527放下压紧所述第一压环51，沿着焊接轨迹的下一个第一压紧机构52的第一压臂527抬起，以此类推，完成整个环缝的焊接。

另外，所述定位夹具100的第一压紧机构52包括两种：第一种如图10所示，所述支撑板525大体呈长方形；第二种如图11所示，所述支撑板525靠近所述支撑腿524的一侧加宽使得整个所述支撑板525呈T型，便于安装漏焊槽机构（未图示）；第一种第一压紧机构52和第二种第一压紧机构52间隔固定于所述基座10上。

请参阅图1、图6~图9、图12所示，所述第二压紧组件60包括从外侧套于所述型材框上的第二压环61、作用于所述第二压环61上以使得所述第二压环61将所述型材框紧压于所述下模胎31上的第二压紧机构62、从外侧向内压紧所述型材框的第三压紧机构63。所述第二压紧组件60通过第二压紧机构62和第三压紧机构63从不同的方向施力定位所述型材框，定位效果好、不易变形且不影响焊接，为实现较高质量的焊接提供了保证。

请参阅图1、图6~图9所示，所述第二压环61包括形状与所述型材框相吻合且可紧密贴合在所述型材框外表面的第二卡箍圈611、自第二卡箍圈611顶端向外凸伸的第二压圈612。在所述第二压环61套在所述型材框上时，所述第二压圈612的上表面位于同一水平面上，所述第二压紧机构62从上向下施力于所述第二压圈612，使得所述第二卡箍圈611紧紧贴合在所述型材框上。

所述第二压环61上开设有一个第二开口613，便于将所述第二压环61套设于所述型材框上。在所述二压环61套在所述型材框外侧后，该第二开口613被螺钉等固定件固定，使得所述第二压环61形成一个完整的环卡箍在所述型材框上。当然，无第二开口613时，第二压环61仍然可以达到相同的功效；在图6~图8中，第二压环61未图示第二开口613。

请参阅图9所示，所述第二压紧机构62和第三压紧机构63均固定于所述基座10上。具体地，所述第二压紧机构62和第三压紧机构63均固定于所述固定座11上。

请参阅图12所示，所述第二压紧机构62包括固定于所述基座10上呈L状的第二气缸座621、位于所述第二气缸座621上平行于所述固定座11的一边的第二气缸622、与所述第二气缸座621上垂直于所述基座10的一边枢转连接的第二压臂623。所述第二气缸622的第二气缸杆6221向上伸出驱动所述第二压臂623相对于所述第二气缸座621枢转，进而使得所述第二压臂623压紧所述第二压环61，第二压环61将所述型材框紧压于所述下模胎31上；所述第二压臂623施加给所述第二压环61的压力根据第二气缸622输出的压力而改变。

为了能更好地固定所述型材框，所述定位夹具100设有均匀分布于所述基座10上的若干第二压紧机构62，若干所述第二压臂623均匀地施力于所述第二压环61，所述第二压环61再将所述型材框紧压在所述下模胎31上；受力均匀且所述型材框不会发生错位。本实施例中，所述定位夹具100设有十二个第二压紧机构62，每一个第二压紧机构62位于相邻两个第一压紧机构52之间，每相邻两个第二压紧机构62中间有两个第一压紧机构52。也就是说，每隔一个所固定座11上固定有一个第二压紧机构62。

第三压紧机构63包括操作杆631、由所述操作杆631驱动以靠近或远离所述型材框的驱动杆632、位于所述驱动杆632上可顶压于所述型材框外侧的顶块633。向上提起所述操作杆631，所述驱动杆632朝向所述型材框移动，所述顶块633向内压紧所述型材框使其定位。本实施例中，所述定位夹具100设有十二个第三压紧机构63，所述第三压紧机构63与所述第二压紧机构62相邻设置，且所述第三压紧机构63与所述第二压紧机构62共同设于同一个所述固定座11上。

综上所述，本实用新型用于贮箱箱底环缝焊接的定位夹具100对圆环和型材框的定位效果好，且不影响焊接，为实现较高质量的焊接提供了保证。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

本说明书中任何相关的“本实施例”，意味着与实施例有关的一个特定的功能、结构、或特性描述包含本实用新型的至少一个实施例。这些出现在说明书各个地方的短语不一定指相同的实施例。进一步地，与任一实施例相关的特定的功能、结构、或细节描述，则认为是在本技术领域范围内与其他实施例相关的功能、结构或特性。

Claims (10)

1.一种定位夹具，用于贮箱箱底环缝焊接时定位贮箱箱底的圆环和型材框，所述定位夹具包括呈环状的基座、固定于所述基座上且从内侧定位所述圆环和所述型材框的模胎、从圆环外侧压紧所述圆环的第一压紧组件以及从所述型材框外侧压紧所述型材框的第二压紧组件；其特征在于：所述第一压紧组件包括从外侧套于所述圆环上的第一压环、作用于所述第一压环上以使得所述第一压环将所述圆环紧压于所述模胎上的第一压紧机构；所述第二压紧组件包括从外侧套于所述型材框上的第二压环、作用于所述第二压环上以使得所述第二压环将所述型材框紧压于所述模胎上的第二压紧机构、从外侧向内压紧所述型材框的第三压紧机构；所述第一压紧机构、第二压紧机构和第三压紧机构固定于所述基座上且位于所述模胎外侧。

2.根据权利要求1所述的定位夹具，其特征在于：所述模胎包括固定于所述基座上用于定位所述型材框的下模胎、位于所述下模胎上方用于定位所述圆环的瓜瓣模胎；所述下模胎与所述瓜瓣模胎之间呈台阶设置，且所述下模胎的顶端直径大于所述瓜瓣模胎底端的直径。

3.根据权利要求1所述的定位夹具，其特征在于：所述第一压环包括可紧密贴合在所述圆环表面的第一卡箍圈、自第一卡箍圈顶端向外凸伸的第一压圈、位于所述第一压圈下方用于向上支撑所述第一压圈的环形的支撑圈、间隔设置于所述第一卡箍圈上以从下侧支撑所述支撑圈的若干支撑块。

4.根据权利要求1所述的定位夹具，其特征在于：所述第一压紧机构包括第一气缸座、固定于所述第一气缸座内的第一气缸、固定于所述第一气缸座上的支撑板、位于所述支撑板背离所述第一气缸座一侧面上的连接块、与所述连接块靠近所述第一气缸的第一气缸杆一侧枢转连接的第一压臂、与所述连接块朝背离所述支撑板的一侧凸伸的凸块枢转连接的连接杆、设于所述连接杆上用于控制所述第一压臂枢转角度的限制块；所述连接杆与所述第一气缸杆连接，所述第一气缸杆可驱动所述连接杆相对所述连接块枢转；所述支撑板固定于所述基座上。

5.根据权利要求4所述的定位夹具，其特征在于：所述第一压紧机构包括第一气缸座、固定于所述第一气缸座内的第一气缸、固定于所述第一气缸座上的滑套、固定于所述滑套上的支撑腿、与所述支撑腿远离所述滑套一端连接且朝向所述第一气缸的第一气缸杆延伸的支撑板、位于所述支撑板背离所述支撑腿一侧面上的连接块、与所述连接块靠近所述第一气缸杆的一侧枢转连接的第一压臂、从两侧夹住所述连接块靠近所述第一气缸杆的一侧朝背离所述支撑板的一侧凸伸的三角状的凸块且与所述凸块枢转连接的呈L状的连接杆、设于所述连接杆上用于控制所述第一压臂枢转角度的限制块。

6.根据权利要求1所述的定位夹具，其特征在于：所述第二压环包括可紧密贴合在所述型材框外表面的第二卡箍圈、自第二卡箍圈顶端向外凸伸的第二压圈。

7.根据权利要求1所述的定位夹具，其特征在于：所述第二压紧机构包括固定于所述基座上的第二气缸座、位于所述第二气缸座上的第二气缸、枢转连接于所述第二气缸座上的第二压臂；所述第二气缸的第二气缸杆驱动所述第二压臂相对于所述第二气缸座枢转，进而使得所述第二压臂压紧所述第二压环。

8.根据权利要求1所述的定位夹具，其特征在于：所述第三压紧机构包括操作杆、由所述操作杆驱动以靠近或远离所述型材框的驱动杆、位于所述驱动杆上可顶压于所述型材框外侧的顶块。

9.根据权利要求1所述的定位夹具，其特征在于：所述基座在所述模胎底端的外侧间隔设有若干固定座，每两个相邻的固定座中间形成固定孔，所述第一压紧机构位于所述固定孔处，且所述第一压紧机构固定于形成所述固定孔的相邻两个固定座上；所述第二压紧机构和第三压紧机构设于所述固定座上。

10.一种贮箱箱底环缝焊接设备，用于焊接贮箱箱底的圆环和型材框，所述贮箱箱底环缝焊接设备包括定位所述圆环和所述型材框的定位夹具、焊接所述圆环和所述型材框的环缝的焊接装置、驱动所述定位夹具转动的电机，其特征在于：所述定位夹具为权利要求1~9任意一项所述的定位夹具。