CN103111782B - 一种用于多层异型结构舱体的焊接工装 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于多层异型结构舱体的焊接工装，包括前法兰、卡环、压紧器、卡板定位销、支撑梁、拉杆、定位块、卡板、快卸插销、后法兰、基座、随形压紧梁、内撑胎、钩形螺栓、上压紧梁、下压紧梁和装夹轴。装夹轴分别与前法兰和后法兰固连，拉杆、支撑梁和随形压紧梁置于前法兰和后法兰之间并固连，内撑胎与前法兰螺栓固定，定位块与支撑梁通过卡板定位销固定，卡环分别与支撑梁和随形压紧梁螺栓固定连接，卡板、上压紧梁和下压紧梁分别与支撑梁螺栓固定连接，压紧器分别安装于卡环、后法兰、随形压紧梁、上压紧梁和下压紧梁上。该工装能够满足多层、非规则外形产品的焊接，定位准确，操作方便，保证了产品的质量。

Description

一种用于多层异型结构舱体的焊接工装

技术领域

本发明涉及焊接工装，具体涉及一种用于多层异型结构舱体的焊接工装。 

背景技术

随着产品气动外形越来越复杂，由规则外形逐步向非规则外形转变，由单层结构逐步向多层结构的逐步转变，按照传统的手工氩弧焊接方式，焊接工装过于复杂、焊接效率低下，在产品焊接时，存在焊接定位困难、没有明确装配基准、变形不易控制等缺陷，更无法保证产品的焊接质量。 

如果采用真空电子束焊机进行产品的焊接，而真空电子束焊机的动力源是工作台上的机械手，而焊枪是固定不动的，要实现产品的焊接，需要将被焊接零件装夹在真空电子束焊机工作台的机械手上，通过机械手相对于焊枪的运动来完成产品的焊接，无法直接完成对产品的焊接，因此需要一套适用于真空电子束焊机的多层异型结构舱体的焊接工装。 

发明内容

本发明的目的是针对多层异型结构舱体结构件，提供一种利用真空电子束焊机对多层异型结构舱体进行焊接的焊接工装。解决了焊接产品快速定位，快速找基准的问题，同时保证了焊接产品的质量。 

本发明技术方案，一种用于多层异型结构舱体的焊接工装，包 括前法兰、卡环、压紧器、卡板定位销、支撑梁、拉杆、定位块、卡板、快卸插销、后法兰、基座、随形压紧梁、内撑胎、钩形螺栓、上压紧梁、下压紧梁和装夹轴。 

所述前法兰为圆盘形，中心位置设有通孔，中心通孔周围均匀布置有4个90°扇形孔，在扇形孔周围竖直直径两侧均布有通孔，用于装配拉杆，在水平直径两侧有通孔，分别用于装配支撑梁和随形压紧梁，在竖直直径两端各有一个起吊孔，在水平直径下方，沿2个扇形孔的圆弧边均匀布有通孔，用于装配内撑胎； 

所述后法兰为一侧有凸起环形框的圆盘，圆盘中心位置设有通孔，中心通孔周围环形框的内侧均匀布置有4个90°扇形孔，环形框上有长方形孔，长方形孔一侧面的边框上有凹槽，槽内有螺纹通孔，压紧器置于其中并螺纹连接，在环形框外侧的圆盘上均布有通孔并与前法兰扇形孔周围竖直直径两侧均布的通孔对应同轴，用于装配拉杆，在水平直径两侧对称有一对通孔和一对长圆孔，通孔用于装配支撑梁，长圆孔用于装配随形压紧梁，在竖直直径两端各有一个起吊孔； 

所述装夹轴为剖面“十”形轴，中间突出部分上有通孔，装夹轴分别置于前法兰和后法兰中心位置的通孔中，并通过螺栓固定； 

所述拉杆为直杆，一端有螺纹，并与前法兰螺纹固定，另一端侧杆上有销孔，基座为阶梯轴形，细端上有沉孔，侧壁有对称的销孔，基座的细端分别通过后法兰将拉杆的另一端置于基座的细端的沉孔中，快卸插销置于拉杆上的销孔和基座上的销孔中并将拉杆和基座固定连接； 

所述定位块为长方体上有若干凸起梯形的整体件，在凹的部分有销孔，用于卡板定位销与支撑梁固定； 

所述支撑梁为剖面“工”字形长方形体件，支撑梁上、下平面有若干通孔，用于定位块和钩形螺栓的安装，支撑梁左右侧面有若干螺纹通孔，用于压紧器的安装，支撑梁两端头的圆柱部分为螺杆、上下凸出部分有通孔，将支撑梁置于前法兰和后法兰之间，并将支撑梁两端的螺杆装入前法兰和后法兰相应的通孔中，用卡板定位销将支撑梁两端凸出部分与前法兰和后法兰进行定位，然后用螺母将支撑梁两端头的螺杆与前法兰和后法兰进行固定； 

所述随形压紧梁为一半为直杆，一半为弯曲杆的整体件，两端都有螺纹，直杆端置于后法兰水平直径下方的长圆孔中由螺纹螺母固定连接，弯曲杆端通过前法兰上的水平直径下方的圆孔螺纹螺母固定连接，弯曲杆上有若干螺纹通孔，用于安装压紧器，且压紧器置于螺纹通孔中并螺纹连接，弯曲杆中间有一直角凸台，用于安装卡环；弯曲杆的弯度为最高点与水平夹角5°～20°； 

所述卡环为半圆环形，两端有通孔，并与随形压紧梁螺栓固定连接，其上均匀布有若干螺纹通孔，用于安装压紧器； 

所述卡板为圆弧形板，两端有通孔，并与支撑梁螺栓固定连接； 

所述钩形螺栓为“L”形，一端有螺纹，分别与前法兰和支撑梁固定连接，主要用于产品与工装的贴合； 

所述上压紧梁和下压紧梁均为“几”字形，两端角有通孔，并分别与支撑梁螺栓固定连接，中间横梁上有若干螺纹通孔，用于安装压 紧器，且压紧器置于螺纹通孔中并螺纹连接，其中下压紧梁的横梁比上压紧梁的横梁长； 

所述内撑胎均为剖面“L”形，侧面有通孔，底部有凹形焊漏槽，内撑胎通过其通孔与前法兰扇形孔边的圆孔螺栓、螺母固定连接。 

装夹轴分别通过螺栓与前法兰和后法兰固定连接，支撑梁和随形压紧梁分别置于前法兰和后法兰之间，并通过螺纹螺母连接固定，拉杆置于前法兰和后法兰之间，一端与前法兰螺纹螺母连接固定，另一端通过快卸插销和基座固定，基座安装在后法兰上的安装孔内，内撑胎与前法兰螺栓固定，钩形螺栓安装在前法兰和支撑梁上，通过螺纹和螺母连接固定，定位块与支撑梁通过卡板定位销固定，卡环分别与支撑梁和随形压紧梁螺栓固定连接，卡板、上压紧梁和下压紧梁分别与支撑梁螺栓固定连接，压紧器分别安装于卡环、支撑梁、后法兰、随形压紧梁、上压紧梁和下压紧梁上。 

本发明的有益效果是：通过使用前法兰、后法兰、随形压紧梁、拉杆和支撑梁实现被焊接产品的固定框架，通过内撑胎、上压紧梁、下压紧梁、卡环和卡板实现被焊接产品的定位，压紧器实现被焊接产品的紧固。该工装能够满足多层、非规则外形产品的焊接，定位准确，操作方便，保证了产品的质量。 

附图说明

图1为一种用于多层异型结构舱体的焊接工装结构示意图； 

图2为一种用于多层异型结构舱体的焊接工装内层结构焊接结构示意图； 

图3为一种用于多层异型结构舱体的焊接工装外层结构焊接结构示意图； 

图4为一种用于多层异型结构舱体的焊接工装中前法兰结构示意图； 

图5为一种用于多层异型结构舱体的焊接工装中后法兰主视图； 

图6为一种用于多层异型结构舱体的焊接工装中后法兰结构示意图； 

图7为一种用于多层异型结构舱体的焊接工装中卡板定位销结构示意图； 

图8为一种用于多层异型结构舱体的焊接工装装夹轴结构示意图； 

图9为一种用于多层异型结构舱体的焊接工装中拉杆及基座连接示意图； 

图10为一种用于多层异型结构舱体的焊接工装中定位块结构示意图； 

图11为一种用于多层异型结构舱体的焊接工装中支撑梁结构示意图； 

图12为一种用于多层异型结构舱体的焊接工装中随形压紧梁结构示意图； 

图13为一种用于多层异型结构舱体的焊接工装卡环结构示意图； 

图14为一种用于多层异型结构舱体的焊接工装卡板结构示意图； 

图15为一种用于多层异型结构舱体的焊接工装钩形螺栓结构示 意图； 

图16为一种用于多层异型结构舱体的焊接工装上压紧梁结构示意图； 

图17为一种用于多层异型结构舱体的焊接工装下压紧梁结构示意图； 

图18为一种用于多层异型结构舱体的焊接工装内撑胎结构示意图。 

图中：1.前法兰 2.卡环 3.压紧器 4.卡板定位销 5.支撑梁 6.拉杆 7.定位块 8.卡板 9.快卸插销 10.后法兰 11.基座 12.随形压紧梁 13.内撑胎 14.钩形螺栓 15.上压紧梁 16.下压紧梁 17.装夹轴 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。 

如图1、图2、图3所示，一种用于异型结构舱体的焊接工装，包括前法兰1、卡环2、压紧器3、卡板定位销4、支撑梁5、拉杆6、定位块7、卡板8、快卸插销9、后法兰10、基座11、随形压紧梁12、内撑胎13、钩形螺栓14、上压紧梁15、下压紧梁16和装夹轴17。 

如图4所示，前法兰1为圆盘形，中心位置设有通孔，用于装配装夹轴17，中心通孔周围均匀布置有4个90°扇形孔，在扇形孔周围竖直直径两侧均布有4个通孔，用于装配拉杆6，在水平直径两侧有2对通孔，分别用于装配支撑梁5和随形压紧梁12，在竖直直径两端各有一个起吊孔，在水平直径下方，沿2个扇形孔的圆弧边均匀 布有5对通孔，用于安装内撑胎13； 

如图5、图6所示，后法兰10为一侧有凸起环形框的圆盘，圆盘中心位置设有通孔，用于装配装夹轴17，中心通孔周围环形框的内侧均匀布置有4个90°扇形孔，环形框上均匀有4个长方形孔，长方形孔一侧面的边框上有凹槽，槽内有螺纹通孔，压紧器3置于其中，在环形框外侧的圆盘上均布有4个通孔，用于装配拉杆6，在水平直径两侧对称有一对通孔和一对长圆孔，圆孔用于装配支撑梁5，长圆孔用于装配随形压紧梁12，在竖直直径两端各有一个起吊孔； 

如图7所示，卡板定位销4为“L”形； 

如图8所示，装夹轴17为剖面“十”形轴，中间突出部分上有通孔，2个装夹轴17分别置于前法兰1和后法兰10中心位置的通孔中，通过螺栓固定； 

如图9所示，四根拉杆6均为直杆，一端有螺纹，并与前法兰1螺纹固定，另一端侧杆上有销孔，基座11为阶梯轴形，细端上有沉孔，侧壁有对称的销孔，基座11的细端分别通过后法兰10将拉杆6的另一端置于基座11的细端的沉孔中，快卸插销9通过根拉杆6上的销孔和基座11上的销孔将其固定连接； 

如图10所示，定位块7为长方体上有若干凸起梯形的整体件，在凹的部分有销孔，用于卡板定位销4与支撑梁5固定； 

如图11所示，两根支撑梁5为剖面“工”字形长方形体件，横梁上下平面有若干通孔，用于定位块7和钩形螺栓14的安装，横梁左右侧面有若干螺纹通孔，用于压紧器3的安装，支撑梁5两端头的 圆柱部分为螺杆、上下凸出部分有通孔，将支撑梁5置于前法兰1和后法兰10之间，并将支撑梁5两端的螺杆装入前法兰1和后法兰10相应的通孔中，用卡板定位销4将支撑梁5两端凸出部分与前法兰1和后法兰10进行定位，然后用螺母将支撑梁5两端头的螺杆与前法兰1和后法兰10进行固定； 

如图12所示，2根随形压紧梁12为一半为直杆，一半为弯曲杆的整体件，两端都有螺纹，直杆端通过后法兰10水平直径下方的长圆孔螺纹螺母固定连接，弯曲杆端通过前法兰1上的水平直径下方的圆孔螺纹螺母固定连接，弯曲杆上有若干螺纹通孔，用于安装压紧器3，且压紧器3置于螺纹通孔中并螺纹连接，弯曲杆中间有一直角凸台，用于安装卡环2；弯曲杆的弯度为最高点与水平夹角5°～20°； 

如图13所示，卡环2为半圆环形，两端有通孔，并分别与随形压紧梁12螺栓固定连接，环上均匀布有若干螺纹通孔，用于安装压紧器3； 

如图14所示，卡板8为圆弧形板，两端有通孔，并分别与支撑梁5螺栓固定连接； 

如图15所示，钩形螺栓14为“L”形，一端有螺纹，分别与前法兰1和支撑梁5固定连接，主要用于产品与工装的贴合； 

如图16所示，一个上压紧梁15为“几”字形，两端角有通孔，并分别与支撑梁5螺栓固定连接，中间横梁上有若干通孔，用于安装压紧器3，且压紧器3置于螺纹通孔中并螺纹连接； 

图17所示，一个下压紧梁16为“几”字形，两端角有通孔，并 分别与支撑梁5螺栓固定连接，中间横梁上有若干通孔，用于安装压紧器3，且压紧器3置于螺纹通孔中并螺纹连接，其中下压紧梁16的横梁比上压紧梁15的横梁长； 

如图18所示，5个内撑胎13均为剖面“L”形，侧面有通孔，底部有凹形焊漏槽，内撑胎13通过其通孔与前法兰1扇形孔边的5对圆孔螺栓固定连接。 

装夹轴17分别通过螺栓与前法兰1和后法兰10固定连接，支撑梁5和随形压紧梁12分别置于前法兰1和后法兰10之间，并通过螺纹螺母连接固定，拉杆6置于前法兰1和后法兰10之间，一端与前法兰1螺纹螺母连接固定，另一端通过快卸插销9和基座11固定，基座11安装在后法兰10上的安装孔内，内撑胎13与前法兰1螺栓固定，钩形螺栓14安装在前法兰1和支撑梁5上，通过螺纹和螺母连接固定，定位块7与支撑梁5通过卡板定位销4固定，卡环2分别与支撑梁5和随形压紧梁12螺栓固定连接，卡板8、上压紧梁15和下压紧梁(16)分别与支撑梁5螺栓固定连接，压紧器3分别安装于卡环2、支撑梁5、后法兰10、随形压紧梁12、上压紧梁15和下压紧梁16上。 

工作过程： 

首先进行产品内层结构的焊接，如图2所示，先分别在前法兰1和后法兰10上安装装夹轴17，并用螺栓固定；用卡板定位销4和螺母将两根左右对称的支撑梁5分别与前法兰1和后法兰10进行连接，用卡板定位销4和螺栓将两个定位块7分别安装在支撑梁5上，当被 焊接产品为平面型面时，可以不安装定位块7，当被焊接产品为斜面型面时，就安装定位块7，并利用定位块7上的梯形斜面定位；将被焊接产品放置在定位块7上，用卡板定位销4和钩形螺栓14将焊接产品的前端定位在前法兰1上；用卡板定位销4将焊接产品的后端与后法兰10进行定位，并用后法兰10上的压紧器3进行轴向顶紧；将四根拉杆6安装在前法兰1和后法兰10之间，栏杆6的前端用螺母与前法兰1固定，拉杆6的后端用快卸插销9和基座11与后法兰10进行固定；将随形压紧梁12安装在前法兰1和后法兰10之间，均采用螺母固定；在随形压紧梁12上安装卡环2，并用安装在卡环2上的压紧器3将焊接产品的下部压紧；用安装在左、右支撑梁5上的钩形螺栓14将焊接产品的两侧固定住，在支撑梁5上安装上压紧梁15和下压紧梁16，并用上压紧梁15和下压紧梁16上的压紧器3将被焊接产品的上、下型面压紧。这样就完成了被焊接产品内层结构的焊接前的安装，可以进行产品的焊接。 

当被焊接产品内层结构焊接完成后，再进行被焊接产品外层结构的焊接，在图2所示的基础上，先将四根拉杆6从前法兰1和后法兰10之间拆下，将安装在随形压紧梁12上的卡环2及其上的压紧器3一起拆下；将上压紧梁15和下压紧梁16及相应的压紧器3从支撑梁5上拆下，然后开始被焊接产品外层结构的安装，如图3所示，将内撑胎13安装在前法兰1上，将产品外层上部结构安装到位后，将卡环2安装到支撑梁5的上部，用螺栓进行连接，用卡环2上的压紧器3对产品进行压紧，将卡板8安装到支撑梁5的上部用螺栓进行连接， 并压紧产品上部外层结构；用螺母将随形压紧梁12的两端分别与前法兰1和后法兰10进行连接，用螺栓将卡环2安装在随形压紧梁12上，并用卡环2上的压紧器3将产品下部外层结构进行压紧，用随形压紧梁12上的压紧器3将产品下部外层结构进行压紧，用螺栓将卡板8安装在支撑梁5的下方，紧固螺栓压紧产品下部外层结构；用螺母、快卸插销9和基座11将四根拉杆6安装在前法兰1和后法兰10之间，安装全部完成，即可开始产品外层结构的焊接。 

产品焊接完成后，通过拔掉卡板定位销4和螺栓、螺母，依次拆下拉杆6、卡环2、卡板8，随形压紧梁12及压紧器3，然后拆掉支撑梁5，将工装完全拆解，取出产品，即完成产品的完全焊接。在工装周转或整体进出电子束焊机的过程中，采用用前法兰和后法兰上的起吊孔进行工装的运转。 

Claims (10)

1.一种用于多层异型结构舱体的焊接工装，其特征在于，包括前法兰(1)、卡环(2)、压紧器(3)、卡板定位销(4)、支撑梁(5)、拉杆(6)、定位块(7)、卡板(8)、快卸插销(9)、后法兰(10)、基座(11)、随形压紧梁(12)、内撑胎(13)、钩形螺栓(14)、上压紧梁(15)、下压紧梁(16)和装夹轴(17)，装夹轴(17)分别通过螺栓与前法兰(1)和后法兰(10)固定连接，支撑梁(5)和随形压紧梁(12)分别置于前法兰(1)和后法兰(10)之间，并通过螺纹螺母连接固定，拉杆(6)置于前法兰(1)和后法兰(10)之间，一端与前法兰(1)螺纹螺母连接固定，另一端通过快卸插销(9)和基座(11)固定，基座(11)安装在后法兰(10)上的安装孔内，内撑胎(13)与前法兰(1)螺栓固定，钩形螺栓(14)安装在前法兰(1)和支撑梁(5)上，通过螺纹和螺母连接固定，定位块(7)与支撑梁(5)通过卡板定位销(4)固定，卡环(2)分别与支撑梁(5)和随形压紧梁(12)螺栓固定连接，卡板(8)、上压紧梁(15)和下压紧梁(16)分别与支撑梁(5)螺栓固定连接，压紧器(3)分别安装于卡环(2)、支撑梁(5)、后法兰(10)、随形压紧梁(12)、上压紧梁(15)和下压紧梁(16)上。

2.根据权利要求1所述的一种用于多层异型结构舱体的焊接工装，其特征在于：所述前法兰(1)为圆盘形，中心位置设有通孔，用于装配装夹轴(17)，中心通孔周围均匀布置有4个90°扇形孔，在扇形孔周围竖直直径两侧均布有4个通孔，用于装配拉杆(6)，在水平直径两侧有通孔，分别用于装配支撑梁(5)和随形压紧梁(12)，在竖直直径两端各有一个起吊孔，在水平直径下方，沿2个扇形孔的圆弧边均匀布有通孔，用于安装内撑胎(13)。

3.根据权利要求1所述的一种用于多层异型结构舱体的焊接工装，其特征在于：所述后法兰(10)为一侧有凸起环形框的圆盘，圆盘中心位置设有通孔，用于装配装夹轴(17)，中心通孔周围环形框的内侧均匀布置有4个90°扇形孔，环形框上均匀有长方形孔，长方形孔一侧面的边框上有凹槽，槽内有螺纹通孔，压紧器(3)置于其中并螺纹连接，在环形框外侧的圆盘上均布有通孔，用于装配拉杆(6)，在水平直径两侧对称有一对通孔和一对长圆孔，圆孔用于装配支撑梁(5)，长圆孔用于装配随形压紧梁(12)，在竖直直径两端各有一个起吊孔。

4.根据权利要求1所述的一种用于多层异型结构舱体的焊接工装，其特征在于：所述装夹轴(17)为剖面“十”形轴，中间突出部分上有通孔，装夹轴(17)分别置于前法兰(1)和后法兰(10)中心位置的通孔中，并通过螺栓固定。

5.根据权利要求1所述的一种用于多层异型结构舱体的焊接工装，其特征在于：所述拉杆(6)为直杆，一端有螺纹，并与前法兰(1)螺纹固定，另一端侧杆上有销孔，基座(11)为阶梯轴形，细端上有沉孔，侧壁有对称的销孔，基座(11)的细端分别通过后法兰(10)将拉杆(6)的另一端置于基座(11)的细端的沉孔中，快卸插销(9)置于拉杆(6)上的销孔和基座(11)上的销孔中，并将拉杆(6)和基座(11)固定连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于多层异型结构舱体的焊接工装，其特征在于：所述支撑梁(5)为剖面“工”字形长方形体件，支撑梁(5)上下平面有若干通孔，用于定位块(7)和钩形螺栓(14)的安装，支撑梁(5)左右侧面有若干螺纹通孔，用于压紧器(3)的安装，支撑梁(5)两端头的圆柱部分为螺杆、上下凸出部分有通孔，将支撑梁(5)置于前法兰(1)和后法兰(10)之间，并将支撑梁(5)两端的螺杆装入前法兰(1)和后法兰(10)相应的通孔中，用卡板定位销(4)将支撑梁(5)两端凸出部分与前法兰(1)和后法兰(10)进行定位，然后用螺母将支撑梁(5)两端头的螺杆与前法兰(1)和后法兰(10)进行固定。

7.根据权利要求1所述的一种用于多层异型结构舱体的焊接工装，其特征在于：所述随形压紧梁(12)为一半为直杆，一半为弯曲杆的整体件，两端都有螺纹，直杆端置于后法兰(10)水平直径下方的长圆孔中由螺纹螺母固定连接，弯曲杆端通过前法兰(1)上的水平直径下方的圆孔螺纹螺母固定连接，弯曲杆上有若干螺纹通孔，且压紧器(3)置于螺纹通孔中并螺纹连接，弯曲杆中间有一直角凸台，用于安装卡环(2)。

8.根据权利要求1所述的一种用于多层异型结构舱体的焊接工装，其特征在于：所述随形压紧梁(12)弯曲杆的弯度为最高点与水平夹角5°～20°。

9.根据权利要求1所述的一种用于多层异型结构舱体的焊接工装，其特征在于：上压紧梁(15)和下压紧梁(16)均为“几”字形，两端角有通孔，并分别与支撑梁(5)螺栓固定连接，中间横梁上有若干螺纹通孔，且压紧器(3)置于螺纹通孔中并螺纹连接，下压紧梁(16)的横梁长大于上压紧梁(15)的横梁长。

10.根据权利要求1所述的一种用于多层异型结构舱体的焊接工装，其特征在于：定位块(7)为长方体上有若干凸起梯形的整体件，在凹的部分有销孔，用于卡板定位销(4)与支撑梁(5)固定。