多段式薄壁零件焊接用夹具

1.一种多段式薄壁零件焊接用夹具，其特征在于包括底座(1)、限位环(3)、拉杆(6)、第一锥度心轴(7)、下滑块(8)、下涨块(9)、第二锥度心轴(11)、上滑块(12)、导块(13)、上涨块(14)、短轴(18)、套筒(21)、第一螺母(5)、压圈(17)、第二螺母(10)、焊接设备连接轴(19)、压板(2)、压盖(4)和第三螺母(15)；
底座(1)由座体(1-1)和座体上端面设置的凸台(1-2)组成，底座(1)的中心部位设置有安装孔(1-4)，所述凸台凹腔的圆周面(1-3)为被焊接件的定位面，所述凸台的上端面为被焊接件的支撑面；限位环(3)的下环面(3-1)设置有至少两个滑槽(3-2)，所述滑槽(3-2)环绕下环面等角度分布；下滑块(8)的数量与限位环下环面(3-1)设置的滑槽数量相同，各下滑块(8)的底面均设置有条形槽(8-1)，下涨块(9)的数量与下滑块(8)的数量相同；上滑块(12)的数量至少为两个，各上滑块(12)的底面均设置有条形槽(12-1)，上涨块(14)的数量与上滑块(12)的数量相同，导块(13)的数量为上滑块(12)数量的两倍或与上滑块(12)数量相同；套筒(21)下部段的筒壁上设置有两个对称的条形孔,上部段的筒壁上设置有外螺纹；拉杆(6)下端的外径与套筒(21)内径的公称尺寸相同且为动配合，其上端为螺纹段；第一锥度心轴(7)为上小下大的圆锥台，其上设置有中心孔(7-1)和贯穿圆锥台两侧面的销孔(7-2)，所述中心孔(7-1)的内径与套筒(21)外径的公称尺寸相同且为动配合；第二锥度心轴(11)由上大下小的圆锥台(11-2)和圆锥台上端面设置的限位结构(11-1)组成，所述圆锥台设置有中心孔(11-3)，该中心孔的内径与套筒(21)外径的公称尺寸相同且为动配合；短轴(18)设置有中心孔，该中心孔的内径与拉杆(6)外径的公称尺寸相同且为动配合；
限位环(3)安装在底座凸台的凹腔内，其中心线与底座安装孔的中心线重合，其下环面(3-1)与底座凸台的凹腔底面接触，套筒(21)下端固定在底座(1)的安装孔(1-4)上部段，焊接设备连接轴(19)上端固定在底座(1)的安装孔(1-4)下部段；短轴(18)固定在套筒(21)的上端面，拉杆(6)位于套筒(21)内，其上端穿过短轴(18)的中心孔伸出，第一螺母(5)安装在拉杆上端的螺纹段并与短轴接触，压圈(17)安装在短轴(18)上并嵌入第一螺母(5)的凹槽将第一螺母(5)压紧在短轴(18)上；第一锥度心轴(7)套装在套筒(21)的下部段，并通过销子与拉杆的下端固连；各下滑块(8)分别安装在限位环下环面设置的相应滑槽(3-2)内，其内端面与第一锥度心轴(7)的锥面接触，其底面与底座凸台的凹腔底面接触，各下滑块(8)底面的条形槽(8-1)内均安装有第一复位弹簧(20)，所述第一复位弹簧的一端与下滑块的条形槽(8-1)端壁接触，另一端与安装在底座凸台的凹腔底面的下限位销(22)接触；各下涨块(9)分别安装在相应的下滑块(8)外端面并与下滑块固连；导块(13)安装在限位环(3)的上环面，每两个导块之间形成的滑槽或导块上设置的滑槽环绕上环面等角度分布；各上滑块(12)分别安装在两个导块形成的相应滑槽内或导块上设置的相应滑槽内，各上滑块(12)底面的条形槽(12-1)内均安装有第二复位弹簧(24)，所述第二复位弹簧的一端与上滑块的条形槽(12-1)端壁接触，另一端与安装在限位环(3)上环面的上限位销(23)接触；各上涨块(9)分别安装在相应的上滑块(12)外端面并与上滑块固连；
第二锥度心轴(11)套装在套筒(21)上，其锥面与各上滑块(12)的内端面接触，第二螺母(10)安装在套筒的螺纹段；压板(2)的数量至少为四个，沿底座座体(1-1)的周边等间距安装，在被焊接件组装好后，用于固定被焊接件位于底座凸台上端面的部位；压盖(4)在被焊接件组装好后穿过套筒覆盖在被焊接件上端，通过第三螺母(15)紧固将被焊接件压紧。
2.根据权利要求1所述多段式薄壁零件焊接用夹具，其特征在于下滑块(8)的内端面为与第一锥度心轴(7)匹配的锥形弧面，其外端面为圆弧面；上滑块(12)的内端面为与第二锥度心轴(11)匹配的锥形弧面，其外端面为圆弧面。
3.根据权利要求1或2所述多段式薄壁零件焊接用夹具，其特征在于下涨块(9)的内端面为与下滑块的外端面匹配的圆弧面，其外端面为与被焊接件匹配的形状；上涨块(14)的内端面为与上滑块的外端面匹配的圆弧面，其外端面为与被焊接件匹配的形状。
4.根据权利要求1或2所述多段式薄壁零件焊接用夹具，其特征在于压盖(4)上设置有导入氩气的接嘴(16)。
5.根据权利要求3所述多段式薄壁零件焊接用夹具，其特征在于压盖(4)上设置有导入氩气的接嘴(16)。
6.根据权利要求1或2所述多段式薄壁零件焊接用夹具，其特征在于下涨块(9)和上涨块(14)上均设置有传送氩气的导气槽。
7.根据权利要求3所述多段式薄壁零件焊接用夹具，其特征在于下涨块(9)和上涨块(14)上均设置有传送氩气的导气槽。
8.根据权利要求4所述多段式薄壁零件焊接用夹具，其特征在于下涨块(9)和上涨块(14)上均设置有传送氩气的导气槽。
9.根据权利要求5所述多段式薄壁零件焊接用夹具，其特征在于下涨块(9)和上涨块(14)上均设置有传送氩气的导气槽。

多段式薄壁零件焊接用夹具\n技术领域\n[0001] 本发明属于焊接夹具，特别涉及多段大型薄壁零件(直径>600mm)焊接用的夹具。\n背景技术\n[0002] 关于多段大型薄壁零件的焊接，现有技术需要多套夹具(或工装)，采用多次组装、多次焊接的方式完成所有零件的焊接。例如，若需将五段大型薄壁零件焊接成一体，至少需三套夹具(或工装)，进行三次组装和三次焊接。因而存在以下问题：1、由于需多次组装，不可避免的存在重复定位导致的误差。2、由于被焊接件的壁薄，在多次拆卸、组装过程中容易导致零件变形。3、由于需多次组装、多次焊接，因而焊接操作的时间长，功效低。4、由于需多套夹具(或工装)，使成本增大。\n发明内容\n[0003] 本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多段式薄壁零件焊接用夹具，以保证焊接质量，缩短焊接操作时间和降低焊接成本。\n[0004] 本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具，包括底座、限位环、拉杆、第一锥度心轴、下滑块、下涨块、第二锥度心轴、上滑块、导块、上涨块、短轴、套筒、第一螺母、压圈、第二螺母、焊接设备连接轴、压板、压盖和第三螺母；底座由座体和座体上端面设置的凸台组成，底座的中心部位设置有安装孔，所述凸台凹腔的圆周面为被焊接件的定位面，所述凸台的上端面为被焊接件的支撑面；限位环的下环面设置有至少两个滑槽，所述滑槽环绕下环面等角度分布；下滑块的数量与限位环下环面设置的滑槽数量相同，各下滑块的底面均设置有条形槽，下涨块的数量与下滑块的数量相同；上滑块的数量至少为两个，各上滑块的底面均设置有条形槽，上涨块的数量与上滑块的数量相同，导块的数量为上滑块数量的两倍或与上滑块数量相同，若通过两导块形成一个滑槽，则导块的数量为上滑块数量的两倍，若在导块上设置滑槽，则导块的数量与上滑块数量相同；套筒下部段的筒壁上设置有两个对称的条形孔,上部段的筒壁上设置有外螺纹；拉杆下端的外径与套筒内径的公称尺寸相同且为动配合，其上端为螺纹段；第一锥度心轴为上小下大的圆锥台，其上设置有中心孔和贯穿圆锥台两侧面的销孔，所述中心孔的内径与套筒外径的公称尺寸相同且为动配合；第二锥度心轴由上大下小的圆锥台和圆锥台上端面设置的限位结构组成，所述圆锥台设置有中心孔，该中心孔的内径与套筒外径的公称尺寸相同且为动配合；短轴设置有中心孔，该中心孔的内径与拉杆的外径的公称尺寸相同且为动配合。各构件的组装方式：限位环安装在底座凸台的凹腔内，其中心线与底座安装孔的中心线重合，其下环面与底座凸台的凹腔底面接触，套筒下端固定在底座的安装孔上部段，焊接设备连接轴上端固定在底座的安装孔下部段；短轴固定在套筒的上端面，拉杆位于套筒内，其上端穿过短轴的中心孔伸出，第一螺母安装在拉杆上端的螺纹段并与短轴接触，压圈安装在短轴上并嵌入第一螺母的凹槽将第一螺母压紧在短轴上；第一锥度心轴套装在套筒的下部段，并通过销子与拉杆的下端固连；\n各下滑块分别安装在限位环下环面设置的相应滑槽内，其内端面与第一锥度心轴的锥面接触，其底面与底座凸台的凹腔底面接触，各下滑块底面的条形槽内均安装有第一复位弹簧，所述第一复位弹簧的一端与下滑块的条形槽端壁接触，另一端与安装在底座凸台的凹腔底面的下限位销接触；各下涨块分别安装在相应的下滑块外端面并与下滑块固连；导块安装在限位环的上环面，每两个导块之间形成的滑槽或导块上设置的滑槽环绕上环面等角度分布；各上滑块分别安装在两个导块形成的相应滑槽内或导块上设置的相应滑槽内，各上滑块底面的条形槽内均安装有第二复位弹簧，所述第二复位弹簧的一端与上滑块的条形槽端壁接触，另一端与安装在限位环上环面的上限位销接触；各上涨块分别安装在相应的上滑块外端面并与上滑块固连；第二锥度心轴套装在套筒上，其锥面与各上滑块的内端面接触，第二螺母安装在套筒的螺纹段；压板的数量至少为四个，沿底座座体的周边等间距安装，在被焊接件组装好后，用于固定被焊接件位于底座凸台上端面的部位；压盖在被焊接件组装好后穿过套筒覆盖在被焊接件上端，通过第三螺母紧固将被焊接件压紧。\n[0005] 本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具，其下滑块的内端面为与第一锥度心轴匹配的锥形弧面，下滑块的外端面为圆弧面；其上滑块的内端面为与第二锥度心轴匹配的锥形弧面，上滑块的外端面为圆弧面。\n[0006] 本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具，其下涨块的内端面为与下滑块的外端面匹配的圆弧面，下涨块的外端面为与被焊接件匹配的形状；其上涨块的内端面为与上滑块的外端面匹配的圆弧面，上涨块的外端面为与被焊接件匹配的形状。\n[0007] 本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具，其压盖上设置有导入氩气的接嘴，通过接嘴给被焊接件与本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具组装后形成的腔体供气。\n[0008] 本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具，其下涨块和上涨块上均设置有传送氩气的导气槽，以便能将氩气传送到各焊接位置，保证焊接质量。\n[0009] 本发明具有以下有益效果：\n[0010] 1、使用本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具，只需一次组装、一次焊接即可完成多段薄壁零件的焊接，因而不仅能减少定位误差，防止零件变形，提高焊接质量，而且可缩短装夹时间，提高功效，试验表明，相对于现有技术，至少可提高功效3～4倍。\n[0011] 2、仅需一套夹具就可满足多段薄壁零件同时焊接，因而节约了夹具的制作成本。\n[0012] 3、使用本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具，对操作人员的技术无严格要求，有利于普及推广。\n[0013] 本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具既可用于氩弧焊，又可用于定位焊。\n附图说明\n[0014] 图1是本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具的结构示意图；\n[0015] 图2是图1的A-A剖视图；\n[0016] 图3是本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具中的底座的结构示意图；\n[0017] 图4是图3的俯视图；\n[0018] 图5是本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具中的限位环的结构示意图；\n[0019] 图6是图5的A-A剖视图；\n[0020] 图7是图6的仰视图；\n[0021] 图8是本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具中的第一锥度心轴的结构示意图；\n[0022] 图9是图8的俯视图；\n[0023] 图10是本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具中的下滑块的结构示意图；\n[0024] 图11是图10的俯视图；\n[0025] 图12是本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具中的下涨块的结构示意图；\n[0026] 图13是图12的A-A剖视图；\n[0027] 图14是本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具中的第二锥度心轴的结构示意图；\n[0028] 图15是图14的俯视图；\n[0029] 图16是本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具中的上滑块的结构示意图；\n[0030] 图17是图16的俯视图；\n[0031] 图18是图16的左视图；\n[0032] 图19是本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具中的导块的结构示意图；\n[0033] 图20是图19的A-A剖视图；\n[0034] 图21是本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具中的上涨块的结构示意图；\n[0035] 图22是图21的俯视图；\n[0036] 图23是被焊接件在本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具上的组装示意图。\n[0037] 图中，1—底座(1-1：座体、1-2：凸台、1-3：凸台凹腔的圆周面、1-4：安装孔)，2—压板，3—限位环(3-1：下环面、3-2：滑槽、3-3：上环面)，4—压盖，5—第一螺母，6—拉杆，\n7—第一锥度心轴(7-1：中心孔、7-2：销孔)，8—下滑块(8-1：条形槽、8-2：螺孔)，9—下涨块(9-1：径向导气槽、9-2：周向导气槽)，10—第二螺母，11—第二锥度心轴(11-1：限位结构、11-2：圆锥台、11-3：中心孔)，12—上滑块(12-1：条形槽、12-2：螺孔)，13—导块，14—上涨块(14-1：周向导气槽、14-2：径向导气槽)，15—第三螺母，16—接嘴，17—压圈，18—短轴，19—焊接设备连接轴，20—第一复位弹簧，21—套筒，22—下限位销，23—上限位销，\n24—第二复位弹簧。\n具体实施方式\n[0038] 下面通过实施例并结合附图对本发明所述多段式薄壁零件焊接用夹具的结构作进一步说明。\n[0039] 本实施例中的多段式薄壁零件焊接用夹具用于焊接五段直径>600mm的壁薄零件，其结构如图1、图2所示，包括底座1、限位环3、拉杆6、第一锥度心轴7、下滑块8、下涨块\n9、第二锥度心轴11、上滑块12、导块13、上涨块14、短轴18、套筒21、第一螺母5、压圈17、第二螺母10、焊接设备连接轴19、压板2、压盖4和第三螺母15。\n[0040] 底座1如图3、图4所示，由圆台形座体1-1和座体上端面设置的圆形凸台1-2组成，底座1的中心部位设置有安装孔1-4，所述凸台凹腔的圆周面1-3为Ⅰ号被焊接件的定位面，所述凸台的上端面为Ⅰ号被焊接件法兰的支撑面；限位环3如图5、图6、图7所示，其下环面3-1设置有六个滑槽3-2，六个滑槽3-2等角度分布，相邻两滑槽之间的夹角为\n60°，其上环面3-3为平面；下滑块8的数量为六个，各下滑块如图10、图11所示，其内端面为与第一锥度心轴7匹配的锥形弧面，其外端面为圆弧面，其底面均设置有条形槽8-1；下涨块9的数量为六个，各下涨块如图12、13所示，其上设置有径向导气槽9-1和周向导气槽\n9-2，其内端面为与下滑块的外端面匹配的圆弧面，其外端面为与Ⅰ号被焊接件匹配的圆弧面；上滑块12的数量为六个，各上滑块如图16、图17、图18所示，其形状为“倒T形”块，其内端面为与第二锥度心轴11匹配的锥形弧面，其外端面为圆弧面，其底面均设置有条形槽\n12-1；上涨块14的数量为六个，各上涨块如图21、图22所示，其上设置有径向导气槽14-2和周向导气槽14-1，其内端面为与上滑块的外端面匹配的圆弧面，其外端面为与Ⅲ号、Ⅳ号、Ⅴ号被焊接件匹配的圆锥面；导块13的数量为12个，各导块如图19、图20所示；第一锥度心轴7如图8、图9所示，为上小下大的圆锥台，其上设置有中心孔7-1和贯穿圆锥台两侧面的销孔7-2，所述中心孔7-1的内径与套筒21外径的公称尺寸相同且为动配合；第二锥度心轴11如图14、图15所示，由上大下小的圆锥台11-2和圆锥台上端面设置的限位结构11-1组成，所述圆锥台设置有中心孔11-3，该中心孔的内径与套筒21外径的公称尺寸相同且为动配合，所述限位结构11-1是内孔为阶梯孔的半圆柱台；套筒21为圆筒，其下部段的筒壁上设置有两个对称的条形孔,上部段的筒壁上设置有外螺纹；拉杆6为圆柱形杆，其下端的外径与套筒21内径的公称尺寸相同且为动配合，其上端为螺纹段；短轴18为圆台形，所设置的中心孔的内径与拉杆6的外径的公称尺寸相同且为动配合；压板2为8个，其形状如图1、图2所示；压盖4如图1所示，其上设置有四个导入氩气的接嘴16。\n[0041] 各构件的组装方式：限位环3安装在底座凸台的凹腔内，其中心线与底座安装孔的中心线重合，其下环面3-1与底座凸台的凹腔底面接触，套筒21下端固定在底座1的安装孔1-4上部段，焊接设备连接轴19上端固定在底座1的安装孔1-4下部段；短轴18固定在套筒21的上端面，拉杆6位于套筒21内，其上端穿过短轴18的中心孔伸出，第一螺母5安装在拉杆上端的螺纹段并与短轴接触，压圈17安装在短轴18上并嵌入第一螺母5的凹槽将第一螺母5压紧在短轴18上；第一锥度心轴7套装在套筒21的下部段，并通过销子与拉杆的下端固连；各下滑块8分别安装在限位环下环面设置的相应滑槽3-2内，其内端面与第一锥度心轴7的锥面接触，其底面与底座凸台的凹腔底面接触，各下滑块8底面的条形槽\n8-1内均安装有第一复位弹簧20，所述第一复位弹簧的一端与下滑块的条形槽8-1端壁接触，另一端与安装在底座凸台的凹腔底面的下限位销22接触；各下涨块9分别安装在相应的下滑块8外端面并与下滑块固连；导块13安装在限位环3的上环面，毎两个导块与上环面形成一个滑槽，十二个导块与上环面形成的六个滑槽环绕上环面等角度分布；各上滑块\n12分别安装在相应的滑槽内，其底面与限位环3的上环面接触，各上滑块12底面的条形槽\n12-1内均安装有第二复位弹簧24，所述第二复位弹簧的一端与上滑块的条形槽12-1端壁接触，另一端与安装在限位环3上环面的上限位销23接触；各上涨块9分别安装在相应的上滑块12外端面并与上滑块固连；第二锥度心轴11套装在套筒21上，其锥面与各上滑块\n12的内端面接触，第二螺母10安装在套筒的螺纹段并靠近或接触第二锥度心轴11；八个压板2沿底座座体1-1的周边等间距安装，在被焊接件组装好后，固定Ⅰ号被焊接件位于底座凸台上端面的法兰盘；压盖4在被焊接件安装好后穿过套筒覆盖在被焊接件上端，随后将第三螺母15拧到套筒20螺纹段上，通过第三螺母15紧固将被焊接件压紧。\n[0042] 本实施例中，五段被焊接件与多段式薄壁零件焊接用夹具的组装方式如下：\n[0043] 1、将多段式薄壁零件焊接用夹具的底座1通过焊接设备连接轴19定心于焊接设备上。\n[0044] 2、将Ⅰ号被焊接件置于底座凸台1-2的凹腔内，使其外圆周面与凹腔的内壁接触进行定位，并将其法兰盘放置在底座凸台的上端面，用压板2压住但不压紧。\n[0045] 3、将Ⅱ号被焊接件与Ⅰ号被焊接件对装并套在下涨块9上，然后用扳手套在第一螺母5上并顺时针拧扳手使拉杆6带着固定在其上的第一锥度心轴7沿轴向向下运动(第一螺母5由于被压圈17压紧在短轴18上不能运动)，随着第一锥度心轴7的向下运动，推动六个下滑块8沿限位环滑槽3-2向远离限位环中心的方向径向运动，使与下滑块连接的下涨块逐渐靠近并从内部涨紧Ⅰ号被焊接件和Ⅱ号被焊接件，继后取下扳手，并用压板2压紧位于底座凸台上端面的Ⅰ号被焊接件法兰。\n[0046] 4、依次将Ⅲ号被焊接件与Ⅱ号被焊接件对装、Ⅳ号被焊接件与Ⅲ号被焊接件对装、Ⅴ号被焊接件与Ⅳ号被焊接件对装，并将它们套在上涨块14上，然后用扳手套在第二螺母10上并顺时针拧扳手，第二螺母10压紧第二锥度心轴11沿轴向向下运动，随着第二锥度心轴11的向下运动，推动六个上滑块12沿限位环上环面3-3与导块13形成的滑槽向远离限位环中心的方向径向运动，使与上滑块连接的上涨块逐渐靠近并从内部涨紧Ⅲ号被焊接件、Ⅳ号被焊接件和Ⅴ号被焊接件，继后，取下扳手。\n[0047] 5、将压盖4穿过套筒覆盖在Ⅴ号被焊接件上，将第三螺母15穿过短轴18与套筒\n21螺纹连接，用扳手顺时针拧紧第三螺母15即可压紧Ⅰ号被焊接件、Ⅱ号被焊接件、Ⅲ号被焊接件、Ⅳ号被焊接件和Ⅴ号被焊接件，完成组装后的结构形式如图23所示。\n[0048] 焊接时，通过压盖上的气嘴16通入氩气并调好焊枪位置即可开始焊接。焊接完成后，首先切断氩气的输入，然后松开并滑出压板2，操作第三螺母15松开并取下压盖4；继后将扳手套在第一螺母5上并逆时针旋转，使拉杆6向上运动并带着第一锥度心轴7向上运动，随着第一锥度心轴7向上运动，六个下滑块8在第一复位弹簧20的作用下，带着下涨块沿限位环滑槽3-2向靠近限位环中心的方向径向运动，使下涨块与被焊接件脱离；再后，将扳手套在第二螺母10上并逆时针旋转，使第二螺母10向上运动并带着第二锥度心轴11向上运动，随着第二锥度心轴11向上运动，六个上滑块12在第二复位弹簧24的作用下，带着上涨块沿限位环上环面3-3与导块13形成的滑槽向靠近限位环中心的方向径向运动，使上涨块与被焊接件脱离，即可取下焊接后的零件。