CN108098245A - 大型薄壁圆筒式壳段拼焊成型定位装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大型薄壁圆筒式壳段拼焊成型定位装置,包括底座、内撑组件、纵向压紧组件和环形压紧组件;所述底座为一水平设置的法兰盘,所述法兰盘包括同轴设置的上环形盘和下环形盘,所述下环形盘外径大于上环形盘外径。本发明利用内撑组件形成为定直径圆柱模胎,利用纵向压紧组件构成壳体产品焊接时外部压紧的主要纵向支撑,环形压紧组件构成产品焊接时外部压紧的主要环向支撑,环形压紧组件是固定在纵向压紧组件上的,便于安装拆卸,本发明能提高焊接加工时大型薄壁圆筒式壳段产品直径、圆度等精度的一致性和稳定性,大大提高产品的合格率。
Description
技术领域
本发明涉及一种焊接定位装置,尤其涉及一种大型薄壁圆筒式壳段拼焊成型定位装置。
背景技术
大型薄壁圆筒式壳段是构成航天航空产品的重要结构零件,加工这种大直径、薄壁特点零件的常用工艺为拼接焊接成型。焊接后的大型薄壁圆筒式壳段产品的直径、圆度等精度参数直接关系的航天航空产品的一致性和总装可行性,较差精度的产品甚至直接引发安全事故,造成重大经济损失。
大型薄壁圆筒式壳段加工方法是由多条弧形薄壁板拼接定位,采用焊接方式连接各条纵缝,现有技术手段采用逐条拼接焊接,即拼接一条焊缝,焊接一条焊缝,然后再次拼接一条焊缝并焊接。这种工艺方式导致壳段直径、周长由于材料的收缩而变化,因此壳体直径、圆度等精度一致性差 ,直接影响航天航空产品总体的一致性和安全性。
发明内容
本发明的目的就在于提供一种解决上述问题,能提高焊接加工时大型薄壁圆筒式壳段产品直径、圆度等精度的一致性和稳定性的大型薄壁圆筒式壳段拼焊成型定位装置。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是这样的:一种大型薄壁圆筒式壳段拼焊成型定位装置,包括底座、内撑组件、纵向压紧组件和环形压紧组件;
所述底座为一水平设置的法兰盘,所述法兰盘包括同轴设置的上环形盘和下环形盘,所述下环形盘外径大于上环形盘外径;
所述内撑组件包括一中轴,所述中轴为中空且上小下大的圆台形,中轴底部设有一能与上环形盘对接的轴座,顶部固定有轴承座,所述轴承座内设有轴承和与之匹配的传动螺杆,所述传动螺杆上还设有一能因其旋转而上下运动的连杆座;
所述中轴外壁均匀且交错分布有数个主撑块和辅助撑块,所述主撑块和辅助撑块均为竖直设置的长条形,并沿中轴径向分布,所述主撑块和辅助撑块底部铰接有撑块支座,所述撑块支座固定在轴座上,所述主撑块顶部通过短连杆与连杆座铰接,所述辅助撑块顶部通过长连杆与连杆座铰接,且当连杆座上下运动时,短连杆能推动主撑块沿中轴径向向外运动,长连杆能推动辅助撑块沿中轴径向向外运动,且当主撑块和辅助撑块运动到最外侧时,其外壁位于同一个圆的圆周上;当主撑块和辅助撑块位于各自最内侧时,所有主撑块位于一个圆周上,所有内撑块位于另一圆周上,且主撑块为外圆周,内撑块为内圆周,二者与中轴同轴;
所述纵向压紧组件包括与中轴同轴且位于中轴上方的连接圆环,所述连接圆环和下环形盘上表面间均匀分布有数个纵向焊接立柱,所述纵向焊接立柱朝向中轴的一面设有纵向压紧垫板,所述纵向焊接立柱远离中轴的一面设有数个第一导向螺钉和第一紧定螺钉,所述第一导向螺钉水平设置,用于限制纵向压紧垫板沿中轴径向运动,所述第一紧定螺钉用于将纵向压紧垫板向中轴轴心的方向压紧;
所述环形压紧组件包括一弧形的环形焊接支座,所述环形焊接支座两端固定在相邻的纵向焊接立柱间,圆心朝向中轴,且朝向中轴的一面设有环形压紧垫板,所述环形焊接支座远离中轴的一面设有数个第二导向螺钉和第而紧定螺钉,所述第二导向螺钉水平设置,用于限制环形压紧垫板沿中轴径向运动,所述第二紧定螺钉用于将环形压紧垫板向中轴轴心的方向压紧。
作为优选:所述传动螺杆上还设有一能因其旋转而上下运动的连杆座,具体为:所述连杆座位于轴承座外壁,且轴承座上竖直设有导向键,连杆座上方设有一与传动螺杆螺纹配合的压紧螺母,所述压紧螺母与连杆座固定连接,并由压紧螺母上下运动带动连杆座上下运动。
作为优选:所述中轴上部设有一上支撑块,下部设有一下支撑块,所述上支撑块和下支撑块均与中轴同轴设置,且上支撑块设有为主撑块导向的主撑块导向槽,下支撑块上设有为辅助撑块导向的辅助撑块导向槽。
作为优选:所述环形压紧组件在纵向焊接立柱的高度方向上均匀分布。
作为优选:所述轴座上设有用于安装撑块支座的连接孔。
作为优选:所述纵向压紧组件为四个,环形压紧组件为十二个。
作为优选:所述连接圆环通过螺栓与纵向焊接立柱连接。
作为优选:所述纵向焊接立柱上设有环形焊接支撑座,所述环形焊接支座通过环形焊接支撑座与纵向焊接立柱固定连接。
与现有技术相比,本发明的优点在于:本发明的内撑组件采用连杆机构原理实现径向的伸缩,伸缩至特定位置后,内撑组件形成为定直径圆柱模胎,该圆柱模胎则为待焊壳体产品的形状定位基准,内撑组件通过螺钉连接在底座的上环形盘上;所述底座为法兰盘结构形式,是该装置的主要组件的固定基准,设置有与焊接设备连接的机械接口;
设置了纵向压紧组件,由于纵向压紧组件的纵向焊接立柱位于圆环和下环形盘间,下环形盘外径大于上环形盘外径,而内撑组件设置在上环形盘上,所以当纵向压紧组件均布于底座上,均布后形成的圆形的直径大于内撑组件,构成壳体产品焊接时外部压紧的主要纵向支撑;
所述环形压紧组件均布于纵向压紧组件上,构成壳体产品外部压紧的主要环向支撑;所述连接圆环通过螺栓与纵向焊接立柱连接,确保均布的纵向压紧组件刚性连接,防止因纵向压紧组件悬臂引起的刚性不足问题。
本发明利用内撑组件形成为定直径圆柱模胎,利用纵向压紧组件构成壳体产品焊接时外部压紧的主要纵向支撑,环形压紧组件构成产品焊接时外部压紧的主要环向支撑,环形压紧组件是固定在纵向压紧组件上的,便于安装拆卸,本发明能提高焊接加工时大型薄壁圆筒式壳段产品直径、圆度等精度的一致性和稳定性,大大提高产品的合格率。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为内撑组件的结构示意图;
图3为图2的A局部放大图;
图4为图2的B局部放大图;
图5为内撑组件的俯视图;
图6为中轴的结构示意图;
图7为纵向压紧组件的结构示意图;
图8为图7另一角度的俯视图;
图9为环形压紧组件的结构示意图;
图10为底座的结构示意图。
图中:1、内撑组件;2、纵向压紧组件;3、环形压紧组件;4、底座;5、连接圆环;6、纵缝;1-1、传动螺杆;1-2、主撑块;1-3、辅助撑块;1-4、短连杆;1-5、长连杆;1-6、弧形薄壁板;1-7、压紧螺母;1-8、中轴;1-9、连杆座;1-10、导向键;1-11、撑块支座;1-12、轴承;1-13、轴承座;2-1、第一导向螺钉;2-2、第一紧定螺钉;2-3、纵向焊接立柱;2-4、环形焊接支撑座;2-5、纵向压紧垫板;3-1、导向销;3-2、环形焊接支座;3-3、第二紧定螺钉;3-4、第二导向螺钉;3-5、环形压紧垫板;4-1、上环形盘;4-2、下环形盘;4-3、上支撑块;4-4、下支撑块;4-5、轴座;4-6、主撑块导向槽;4-7、辅助撑块导向槽。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1:参见图1到图10,大型薄壁圆筒式壳段加工方法是由多条弧形薄壁板1-6拼接定位,采用焊接方式连接各条纵缝6,一种大型薄壁圆筒式壳段拼焊成型定位装置,包括底座4、内撑组件1、纵向压紧组件2和环形压紧组件3;
所述底座4为一水平设置的法兰盘,所述法兰盘包括同轴设置的上环形盘4-1和下环形盘4-2,所述下环形盘4-2外径大于上环形盘4-1外径;
所述内撑组件1包括一中轴1-8,所述中轴1-8为中空且上小下大的圆台形,中轴1-8底部设有一能与上环形盘4-1对接的轴座4-5,顶部固定有轴承座1-13,所述轴承座1-13内设有轴承1-12和与之匹配的传动螺杆1-1,所述传动螺杆1-1上还设有一能因其旋转而上下运动的连杆座1-9;
所述中轴1-8外壁均匀且交错分布有数个主撑块1-2和辅助撑块1-3,所述主撑块1-2和辅助撑块1-3均为竖直设置的长条形,并沿中轴1-8径向分布,所述主撑块1-2和辅助撑块1-3底部铰接有撑块支座1-11,所述撑块支座1-11固定在轴座4-5上,所述主撑块1-2顶部通过短连杆1-4与连杆座1-9铰接,所述辅助撑块1-3顶部通过长连杆1-5与连杆座1-9铰接,且当连杆座1-9上下运动时,短连杆1-4能推动主撑块1-2沿中轴1-8径向向外运动,长连杆1-5能推动辅助撑块1-3沿中轴1-8径向向外运动,且当主撑块1-2和辅助撑块1-3运动到最外侧时,其外壁位于同一个圆的圆周上;当主撑块1-2和辅助撑块1-3位于各自最内侧时,所有主撑块1-2位于一个圆周上,所有内撑块位于另一圆周上,且主撑块1-2为外圆周,内撑块为内圆周,二者与中轴1-8同轴;
所述纵向压紧组件2包括与中轴1-8同轴且位于中轴1-8上方的连接圆环5,所述连接圆环5和下环形盘4-2上表面间均匀分布有数个纵向焊接立柱2-3,所述纵向焊接立柱2-3朝向中轴1-8的一面设有纵向压紧垫板2-5,所述纵向焊接立柱2-3远离中轴1-8的一面设有数个第一导向螺钉2-1和第一紧定螺钉2-2,所述第一导向螺钉2-1水平设置,用于限制纵向压紧垫板2-5沿中轴1-8径向运动,所述第一紧定螺钉2-2用于将纵向压紧垫板2-5向中轴1-8轴心的方向压紧;
所述环形压紧组件3包括一弧形的环形焊接支座3-2,所述环形焊接支座3-2两端固定在相邻的纵向焊接立柱2-3间,圆心朝向中轴1-8,且朝向中轴1-8的一面设有环形压紧垫板3-5,所述环形焊接支座3-2远离中轴1-8的一面设有数个第二导向螺钉3-4和第而紧定螺钉,所述第二导向螺钉3-4水平设置,用于限制环形压紧垫板3-5沿中轴1-8径向运动,所述第二紧定螺钉3-3用于将环形压紧垫板3-5向中轴1-8轴心的方向压紧。
本实施例中:所述传动螺杆1-1上还设有一能因其旋转而上下运动的连杆座1-9,具体为:所述连杆座1-9位于轴承座1-13外壁,且轴承座1-13上竖直设有导向键1-10,连杆座1-9上方设有一与传动螺杆1-1螺纹配合的压紧螺母1-7,所述压紧螺母1-7与连杆座1-9固定连接,并由压紧螺母1-7上下运动带动连杆座1-9上下运动。
所述中轴1-8上部设有一上支撑块4-3,下部设有一下支撑块4-4,所述上支撑块4-3和下支撑块4-4均与中轴1-8同轴设置,且上支撑块4-3设有为主撑块1-2导向的主撑块导向槽4-6,下支撑块4-4上设有为辅助撑块1-3导向的辅助撑块导向槽4-7;所述环形压紧组件3在纵向焊接立柱2-3的高度方向上均匀分布;所述轴座4-5上设有用于安装撑块支座1-11的连接孔;所述纵向压紧组件2为四个,环形压紧组件3为十二个;所述连接圆环5通过螺栓与纵向焊接立柱2-3连接。所述纵向焊接立柱2-3上设有环形焊接支撑座2-4,所述环形焊接支座3-2通过环形焊接支撑座2-4与纵向焊接立柱2-3固定连接。
本发明工作步骤为:内撑组件1先撑开形成一个圆柱模胎,模胎直径为产品所需尺寸,然后通过纵向压紧组件2与环形压紧组件3把产品弧形薄壁板1-6与圆柱胎体贴合,然后在贴合状态下进行焊接数条纵缝6,焊接完成后由内撑组件1收缩,然后取出工件完成整个焊接工序的任务。
本发明中,由于传动螺栓通过轴承1-12与轴承座1-13连接,而轴承座1-13是与中轴1-8顶部固定的,所以当传动螺栓旋转时,其本身只旋转不上下移动,从而带动其上的连杆座1-9上下移动;假设传动螺杆1-1顺时针旋转时,压紧螺母1-7向下移动,带动连杆座1-9向下移动,长连杆1-5、短连杆1-4移动,并带动主撑块1-2和辅助撑块1-3向外撑开,当到达限位位置时刚好形成圆柱模胎尺寸,其圆柱模胎外径为产品的所需内径尺寸。反之主撑块1-2以及辅助撑块1-3向内收缩便于产品的取出。导向键1-10的作用是使连杆座1-9只能沿轴承座1-13外表面做上下的直线运动。
另外,在环形压紧组件3上还增设一导向销3-1,保证其水平运动的方向。
本发明将撑块分为了外弧形撑块和内弧形撑块,且控制连接外弧形撑块的短行程气缸运动慢,控制连接内弧形撑块的长行程气缸运动快,由此错开运动,抵消运动干涉,所以当气缸不推动它们而位于初始位置时,外弧形撑块、内弧形撑块互相在两个不同的圆周上,外弧形撑块位于外圆周,内弧形撑块位于内圆周。
工作时,气缸推动各撑块运动,位于外圆周的外弧形撑块位运动较慢,位于内圆周的内弧形撑块运动较快,当主撑块1-2和辅助撑块1-3运动到最外侧时,其外壁位于同一个圆的圆周上,起到支撑作用。
Claims (8)
1.一种大型薄壁圆筒式壳段拼焊成型定位装置,其特征在于:包括底座、内撑组件、纵向压紧组件和环形压紧组件;
所述底座为一水平设置的法兰盘,所述法兰盘包括同轴设置的上环形盘和下环形盘,所述下环形盘外径大于上环形盘外径;
所述内撑组件包括一中轴,所述中轴为中空且上小下大的圆台形,中轴底部设有一能与上环形盘对接的轴座,顶部固定有轴承座,所述轴承座内设有轴承和与之匹配的传动螺杆,所述传动螺杆上还设有一能因其旋转而上下运动的连杆座;
所述中轴外壁均匀且交错分布有数个主撑块和辅助撑块,所述主撑块和辅助撑块均为竖直设置的长条形,并沿中轴径向分布,所述主撑块和辅助撑块底部铰接有撑块支座,所述撑块支座固定在轴座上,所述主撑块顶部通过短连杆与连杆座铰接,所述辅助撑块顶部通过长连杆与连杆座铰接,且当连杆座上下运动时,短连杆能推动主撑块沿中轴径向向外运动,长连杆能推动辅助撑块沿中轴径向向外运动,且当主撑块和辅助撑块运动到最外侧时,其外壁位于同一个圆的圆周上;当主撑块和辅助撑块位于各自最内侧时,所有主撑块位于一个圆周上,所有内撑块位于另一圆周上,且主撑块为外圆周,内撑块为内圆周,二者与中轴同轴;
所述纵向压紧组件包括与中轴同轴且位于中轴上方的连接圆环,所述连接圆环和下环形盘上表面间均匀分布有数个纵向焊接立柱,所述纵向焊接立柱朝向中轴的一面设有纵向压紧垫板,所述纵向焊接立柱远离中轴的一面设有数个第一导向螺钉和第一紧定螺钉,所述第一导向螺钉水平设置,用于限制纵向压紧垫板沿中轴径向运动,所述第一紧定螺钉用于将纵向压紧垫板向中轴轴心的方向压紧;
所述环形压紧组件包括一弧形的环形焊接支座,所述环形焊接支座两端固定在相邻的纵向焊接立柱间,圆心朝向中轴,且朝向中轴的一面设有环形压紧垫板,所述环形焊接支座远离中轴的一面设有数个第二导向螺钉和第而紧定螺钉,所述第二导向螺钉水平设置,用于限制环形压紧垫板沿中轴径向运动,所述第二紧定螺钉用于将环形压紧垫板向中轴轴心的方向压紧。
2.根据权利要求1所述的大型薄壁圆筒式壳段拼焊成型定位装置,其特征在于:所述传动螺杆上还设有一能因其旋转而上下运动的连杆座,具体为:所述连杆座位于轴承座外壁,且轴承座上竖直设有导向键,连杆座上方设有一与传动螺杆螺纹配合的压紧螺母,所述压紧螺母与连杆座固定连接,并由压紧螺母上下运动带动连杆座上下运动。
3.根据权利要求1所述的大型薄壁圆筒式壳段拼焊成型定位装置,其特征在于:所述中轴上部设有一上支撑块,下部设有一下支撑块,所述上支撑块和下支撑块均与中轴同轴设置,且上支撑块设有为主撑块导向的主撑块导向槽,下支撑块上设有为辅助撑块导向的辅助撑块导向槽。
4.根据权利要求1所述的大型薄壁圆筒式壳段拼焊成型定位装置,其特征在于:所述环形压紧组件在纵向焊接立柱的高度方向上均匀分布。
5.根据权利要求1所述的大型薄壁圆筒式壳段拼焊成型定位装置,其特征在于:所述轴座上设有用于安装撑块支座的连接孔。
6.根据权利要求1所述的大型薄壁圆筒式壳段拼焊成型定位装置,其特征在于:所述纵向压紧组件为四个,环形压紧组件为十二个。
7.根据权利要求1所述的大型薄壁圆筒式壳段拼焊成型定位装置,其特征在于:所述连接圆环通过螺栓与纵向焊接立柱连接。
8.根据权利要求1所述的大型薄壁圆筒式壳段拼焊成型定位装置,其特征在于:所述纵向焊接立柱上设有环形焊接支撑座,所述环形焊接支座通过环形焊接支撑座与纵向焊接立柱固定连接。
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