CN101229612A - 一种薄壁圆筒环缝激光焊接夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种薄壁圆筒环缝激光焊接夹具，包括头架、胀紧环、机床尾架和顶板；工作时，胀紧环位于头架和机床尾架之间，胀紧环套在二个待焊接的工件拼接的位置；工件的一个非拼接端夹持并定位在头架的主轴上，另一非拼接端与挡板的定位面贴合，机床尾架上的顶尖位于挡板的顶尖孔内。本发明采用可开合的胀紧环实现薄壁圆筒的准确拼接和夹持。通过具有翻转功能的头架驱动圆筒头部，由尾架和顶板支撑圆筒尾部，实现圆筒的回转运动。其拼缝精度满足了激光焊接的要求。头架内的主轴蜗轮蜗杆机构可实现工件的精确回转运动，带翻转功能的头架方便了较长工件的上下料。本发明具有定位准确、装夹可靠方便、使用方便效率高等特点。

Description

一种薄壁圆筒环缝激光焊接夹具

技术领域

本发明涉及一种激光焊接夹具，具体为一种薄壁圆筒环缝激光焊接夹具。

背景技术

在石化、航空航天和军事等领域，管道、导弹外壳等较长薄壁圆筒零部件往往通过多段较短薄壁圆筒拼焊而成。激光焊接是一种精度高、焊速快、变形小、材料热损伤少的高效焊接技术。对于易变形薄壁圆筒的环焊的焊接，尤其当材料为铝合金、钛合金薄板等热敏感金属材料时，采用激光焊接是最佳的选择。然而，激光焊接对待焊工件的拼缝精度要求很高，一般而言拼缝误差不能超过板厚的1/10。现有的薄壁圆筒焊缝焊接夹具通常针对TIG、MIG、埋弧等焊接方法，不能达到激光焊接的精度要求。例如：实用新型专利“一种薄壁圆桶容器环缝平面缝焊工装”(公告号为CN2395844Y，公告日为2000年9月13日)设计了一种由框架、滚轮、滚轮托架组成的薄壁圆筒环缝焊接夹具，通过安装在框架上的多个滚轮完成圆筒的转动，实现环缝焊接。实用新型专利“筒体外环缝焊接操作台”(公告号为CN2275018Y，公告日为1998年02月25日)设计了一种由工作平台、侧梯和支座组成的筒体外环缝焊接工作台，通过安装在工作台和侧梯上的多个导向滚轮完成圆筒的转动，实现环缝焊接。上述焊接夹具均不能完成待焊两薄壁圆筒的准确拼接和夹持，圆筒回转精度也较低，不能适应薄壁圆筒焊缝的激光焊接要求。此外，上述方法均未考虑到较长圆筒的上下料问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种薄壁圆筒环缝激光焊接夹具，该夹具具有定位准确、装夹可靠方便的特点。

本发明提供的薄壁圆筒环缝激光焊接夹具，其特征在于：该夹具包括头架、胀紧环、机床尾架和顶板；其中，

头架包括基座、主轴箱、主轴、主轴蜗轮蜗杆机构、翻转箱、翻转蜗轮蜗杆机构和翻转轴；翻转箱固连在基座上，翻转轴安装在翻转箱内，翻转蜗轮蜗杆机构的蜗轮与翻转轴固连，其蜗杆安装在翻转箱上；主轴箱和翻转轴固连，主轴安装在主轴箱内，主轴与主轴蜗轮蜗杆机构的蜗轮固定连接，主轴位于机床尾架一侧的端部用于定位并夹持工件，主轴蜗轮蜗杆机构的蜗杆安装在主轴箱上；

胀紧环包括第一、第二弧形块、基础弧形块、螺杆和楔形块；第一、第二弧形块通过圆柱销安装在基础弧形块的两端，第一、第二弧形块和基础弧形块在闭合时形成一圆环；支座固定连接在基础弧形块的中部，螺杆一端边接在支座上，另一端安装有楔形块；

挡板的一个端面为定位面，另一端面上开有顶尖孔；

工作时，胀紧环位于头架和机床尾架之间，胀紧环套在二个待焊接的工件拼接的位置；其中一个待焊接的工件的非拼接的一端夹持并定位在头架的主轴上，另一个待焊接的工件的非拼接的一端与挡板的定位面贴合，机床尾架上的顶尖位于挡板的顶尖孔内。

本发明采用可开合的胀紧环实现两段或多段薄壁圆筒的准确拼接和夹持。通过具有翻转功能的头架驱动圆筒头部，由尾架和顶板支撑圆筒尾部，实现圆筒的回转运动。其拼缝精度满足了激光焊接的要求。头架内的主轴蜗轮蜗杆机构可实现工件的精确回转运动。带翻转功能的头架方便了较长工件的上下料。与现有的圆筒环缝焊接夹具相比，本发明具有定位准确、装夹可靠方便、使用方便效率高等特点。配合多轴联动的数控***，还可完成圆筒表面曲线焊缝的焊接。

附图说明

图1为本发明薄壁圆筒环缝激光焊接夹具的结构示意图。

图2为图1的A处局部放大图。

图3为头架的结构示意图。

图4为胀紧环的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1和图2所示，本发明薄壁圆筒环缝激光焊接夹具包括头架1、胀紧环2、机床尾架3和顶板6。

如图3所示，头架1主要由基座15、主轴箱16、主轴17、主轴蜗轮蜗杆机构7、翻转箱18、翻转蜗轮蜗杆机构8和翻转轴19构成。翻转箱18固连在基座15上，翻转轴19安装在翻转箱18内，翻转蜗轮蜗杆机构8的蜗轮与翻转轴19固连，其蜗杆安装在翻转箱18上，通过翻转蜗轮蜗杆机构8驱动翻转轴19，实现翻转轴19绕自身轴线转动。主轴箱16和翻转轴19固连，当翻转轴19转动时，主轴箱16向上翻转一定角度，方便较长工件的上下料。

主轴17安装在主轴箱16内，主轴17与主轴蜗轮蜗杆机构7的蜗轮固定连接，主轴位于尾架空的一侧的端部用于定位并夹持第一工件4。主轴蜗轮蜗杆机构7的蜗杆安装在主轴箱16上，通过主轴蜗轮蜗杆机构7驱动主轴17，可实现主轴17绕自身轴线转动，从而带动第一工件4转动。

如图4所示，胀紧环2的结构为：第一、第二弧形块9和9’通过圆柱销安装在基础弧形块11的二端，第一、第二弧形块9和9’绕圆柱销旋转，闭合时，第一、第二弧形块9、9’和基础弧形块11形成一圆环。带内螺纹结构的支座12固连在基础弧形块11的中部。带滚花结构的螺杆13一端通过螺纹连接在支座12上，另一端安装有楔形块14。转动螺杆13时，楔形块14上下运动，推动左右胀环9和9’回转。

挡板6的一个端面为定位面，另一端面上开有顶尖孔。

使用时，将第一工件4左端定位并夹持在安装于头架1内的主轴17的一端，第一工件4右端安装在在胀紧环2上，与第二工件5拼接后通过胀紧环2夹持定位。第二工件5左端安装在胀紧环2上，与第一工件4拼接后通过胀紧环2夹持定位，第二工件5右端安装在挡板6左端的定位面上，尾架3上的顶尖10向左水平运动一段距离后可顶在挡板6右端的顶尖孔上。这样第一工件4、第二工件5通过胀紧环2、挡板6和顶尖10的连接与夹持，将待焊部位拼接在一起，并定心于主轴17的回转中心上。待焊焊缝在胀紧环周向，即图2中11所示位置。从而实现了环焊缝的准确定位和夹持。

通过主轴蜗轮蜗杆机构7驱动主轴17，可实现主轴17绕自身轴线转动，从而带动工件4、5及顶板6转动，实现环焊缝的焊接。

Claims (1)

1.一种薄壁圆筒环缝激光焊接夹具，其特征在于：该夹具包括头架(1)、胀紧环(2)、机床尾架(3)和顶板(6)；其中，

头架(1)包括基座(15)、主轴箱(16)、主轴(17)、主轴蜗轮蜗杆机构(7)、翻转箱(18)、翻转蜗轮蜗杆机构(8)和翻转轴(19)；翻转箱(18)固连在基座(15)上，翻转轴(19)安装在翻转箱(18)内，翻转蜗轮蜗杆机构(8)的蜗轮与翻转轴(19)固连，其蜗杆安装在翻转箱(18)上；主轴箱(16)和翻转轴(19)固连，主轴(17)安装在主轴箱(16)内，主轴(17)与主轴蜗轮蜗杆机构(7)的蜗轮固定连接，主轴(17)位于机床尾架(3)一侧的端部用于定位并夹持工件，主轴蜗轮蜗杆机构(7)的蜗杆安装在主轴箱(16)上；

胀紧环(2)包括第一、第二弧形块(9、9’)、基础弧形块(11)、螺杆(13)和楔形块(14)；第一、第二弧形块(9、9’)通过圆柱销安装在基础弧形块(11)的两端，第一、第二弧形块(9、9’)和基础弧形块(11)在闭合时形成一圆环；支座(12)固定连接在基础弧形块(11)的中部，螺杆(13)一端边接在支座(12)上，另一端安装有楔形块(14)；

挡板(6)的一个端面为定位面，另一端面上开有顶尖孔；

工作时，胀紧环(2)位于头架(1)和机床尾架(3)之间，胀紧环(2)套在二个待焊接的工件拼接的位置；其中一个待焊接的工件的非拼接的一端夹持并定位在头架(1)的主轴(17)上，另一个待焊接的工件的非拼接的一端与挡板(6)的定位面贴合，机床尾架(3)上的顶尖10位于挡板(6)的顶尖孔内。

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