CN112372115B - 一种半球体焊接工装装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半球体焊接工装装置，主要应用于半球壳体的上端面和端面法兰焊接，设计一可调预紧压力的焊接工装，可解决在半球壳体端面焊接法兰时容易发生变形的问题，本发明涉及的半球体焊接工装装置主要包括定位底座、半球壳体、半球体压装机构，所述定位底座采用内支撑4块对内壁起到同时支撑作用，支撑块的上部加工为弧面可充分接触到半球壳体内壁，所述半壳球体材质密度较低，整体质量较轻，容易调整位置，另在端面法兰焊接的上方设置8个在圆周方向上均布的压板，对焊接法兰进行压紧，同时可以调整压板的压紧位置和受力，避免受力较大，也促使半球壳体焊接时产生较大内应力，采用以上技术方案在半球壳体端面焊接法兰时，可有效减小变形量。

Description

一种半球体焊接工装装置

技术领域

本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及涉及一种半球体焊接工装装置。

背景技术

半球壳体端面焊接法兰时，由于受材料焊接性能及结构方面的不利影响，焊接难度大，质量稳定性差，制约了该类焊接结构的生产应用，而焊接工装的改进是焊接工艺改进的关键，半球壳体与法兰的焊接，受限于零件加工方式及焊接结构，一般采用手工氩弧焊接，焊接质量稳定性较差成品率低，容易发生变形的问题。

该工装工件在球体密封焊接时使用，工件应用于实验舱中，本次设计工装用于半球壳体的上端面和端面法兰焊接，因为半球壳体直径较大，半球壳体壁厚为2mm，在其上焊接时容易发生变形，为了解决这一问题，因此设计一可调预紧压力的焊接工装。

发明内容

本发明提供一种半球体焊接工装装置，以解决针对半球壳体端面焊接法兰时容易发生变形的问题。

为解决上述技术问题本发明采用的的技术方案如下：本发明通过采用一种半球体焊接工装装置，主要组成包括定位底座、半球壳体、半球体压装机构，所述装置在半球壳体的上端面焊接端面法兰，采用环形焊缝圆周方向进行满焊。

进一步地，所述定位座1由方形底板，支撑杆，螺杆组成；采用将三种焊接的方式成型，方形底板的中间位置焊接螺杆，螺杆采用无缝钢管，外部绞丝，在方形底板的上表面上有一圆形凸台，中心镂空，成90度位置分别焊接4块筋板，在每块筋板上垂直焊接两个支撑杆，在每两个支撑杆中间预留一定尺寸间隙。

进一步地，所述半球壳体，为壁厚为1mm的密封球体的一半，该工件为实验舱中使用。

进一步地，所述半球体压装机构分为外部压装机构，内部支撑机构两部分。

进一步地，所述外部压装机构，中间螺杆一的上端部安装连杆安装座上，下部安装连杆安装座下，连杆安装座上圆周方向上均匀布置8个吊耳，通过销轴分别和压杆的上端部连接，螺杆一的下端位置安装连杆安装座下，其均布的8个吊耳朝上，分别***压杆的中间部分的凹槽，通过销轴将两者之间连接，每个压杆的下端面焊接压板，压板为弧形。所述压杆的上端部和连杆安装座上连接，其中间部分通过凹槽和驱动连杆连接，压杆的下端部呈30度夹角与压板焊接，压杆和压板焊接处采用满焊方式。整体焊接后对压板的下表面进行铣平面加工，保证其平面度。

进一步地，当半壳球体上端面放置好端面法兰后，人工调整连杆安装座上相对螺杆一的上下位置，从而使得和其连接的8个连杆与水平位置放置的端面法兰形成的夹角变小，使得压板对端面法兰的预紧力增加。当调整连杆安装座下时，将其逆时针旋转时，连杆安装座下向上移动，圆周方向上的8个驱动连杆的内侧端部向上，另一侧与压杆连接的端部向下移动，使得压杆压紧端面法兰边的位置向内侧微量偏移；当调整连杆安装座下时，将其顺时针旋转时，连杆安装座下向下移动，圆周方向上的8个驱动连杆的内侧端部向下移动，另一侧与压杆连接的端部向上移动，使得压杆压紧端面法兰边的位置向外侧微量偏移；通过这两种调节方式可以调整压板压紧端面法兰的位置。

进一步地，所述内部支撑机构，滑套的内部加工为内螺纹，锁紧块数量为4个，在滑套外部圆周方向上均布安装4个锁紧块，锁紧块和滑套的安装方式为过盈配合安装，连杆的一端为槽型，端部开孔，另一端开孔，连杆的一端槽型与锁紧块通过销轴连接固定，连杆的另一端***连接座的矩形槽内部，通过销轴连接固定，内撑块为弧形块，上端为有一斜度可以和球体的内壁贴合，连杆的中间位置安装在2个支撑杆之间，使用销轴固定连接。当调整滑套逆时针旋转时，滑套带动锁紧块同时向上移动，连杆的内侧端部向上，连杆的外侧端部向下移动，通过连接座的连接，同时使得四个内撑块向下移动，此时内撑块逐渐脱离半壳球体的内壁；当调整滑套顺时针旋转时，滑套带动锁紧块同时向下移动，连杆的内侧端部向下，连杆的外侧端部向上移动，通过连接座的连接，同时使得四个内撑块向上移动，此时内撑块逐渐贴合半壳球体的内壁，起到支撑作用。在对半壳球体和端面法兰进行焊接时，起到支撑半壳球体内壁作用，减小焊接变形。

为解决上述技术问题之二本发明采用的技术方案如下：

本发明一种半球体焊接工装装置的工作原理及装配方法包括如下步骤：

第一步，将半壳球体放置在定位底座1的方形底板上，半壳球体的下端面和方形底板的上平面接触，方形底板上的圆柱凸台的外径和半壳球体的内径相等，起到对半壳球体定位的作用；在半壳球体的上端开口面上放置端面法兰。

第二步，调整内撑机构，人工使用专用工具针对滑套进行调整，顺时针旋转时，滑套带动锁紧块同时向下移动，连杆的内侧端部向下，连杆的外侧端部向上移动，通过连接座的连接，同时使得四个内撑块向上移动，此时内撑块逐渐贴合半壳球体的内壁，使得4个内支撑块的斜面逐渐与半壳球体的内壁贴合充分，起到内部支撑半球壳体的作用，支撑块材料使用6063，促使调节时重量较轻，容易调整高度。

第三步，焊接不同厚度的端面法兰时，先调整螺杆一相对于在螺杆内部的伸出高度，当厚度增加时，通过使用扳手旋转螺杆的上部六角头部逆时针转动，调整其伸出高度增加；当端面法兰厚度减小时，通过使用扳手旋转螺杆的上部六角头部顺时针转动，调整其伸出高度增加。当螺杆一的伸出位置固定后，再对端面法兰的预紧力和焊接位置进行调整。

第四步，因螺杆一的外螺纹和螺杆中的内螺纹配合安装，当调整连杆安装座下时，将其逆时针旋转时，连杆安装座下向上移动，圆周方向上的8个驱动连杆的内侧端部向上，另一侧与压杆连接的端部向下移动，使得压杆压紧端面法兰边的位置向内侧微量偏移；当调整连杆安装座下时，将其顺时针旋转时，连杆安装座下向下移动，圆周方向上的8个驱动连杆的内侧端部向下移动，另一侧与压杆连接的端部向上移动，使得压杆压紧端面法兰边的位置向外侧微量偏移；通过这两种调节方式可以调整压板压紧端面法兰的位置。根据以上两种调节方式调整好端面法兰和半球壳体上端面接触的位置。

第五步，当内部支撑机构的内支撑块调整与半球壳体内壁接触后，外部机构的压板对端面法兰压紧固定后，使用焊接工具在端面法兰和半球壳体接触的接缝处，圆周一圈进行满焊，因半球壳体和端面法兰材质均为不锈钢304，采用氩弧焊，焊条选择不锈钢焊条进行焊接。

第六步，当端面法兰的下端面和半球壳体的交接处完成一圈的满焊后，首先调整滑套逆时针旋转时，滑套带动锁紧块同时向上移动，连杆的内侧端部向上，连杆的外侧端部向下移动，通过连接座的连接，同时使得四个内撑块向下移动，此时内撑块脱离半壳球体的内壁；再使用扳手工具旋转螺杆一，使得其伸出高度增加，促使压杆抬高，因此布置压紧在端面法兰上表面的8个压板同时离开端面法兰。人工取出半球壳体和端面法兰焊接的成品。

本发明通过设计一可调预紧压力的焊接工装，主要应用于半球壳体的上端面和端面法兰焊接，能有效降低在半球壳体端面焊接法兰时容易发生变形量，本发明中定位底座采用内支撑4块对内壁起到同时支撑作用，支撑块的上部加工为弧面可充分接触到半球壳体内壁，由于半壳球体材质密度较低，整体质量较轻，容易调整位置，另在端面法兰焊接的上方设置8个在圆周方向上均布的压板，对焊接法兰进行压紧，同时可以调整压板的压紧位置和受力，避免受力较大，也促使半球壳体焊接时产生较大内应力，采用以上技术方案在半球壳体端面焊接法兰时，可有效减小变形量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明一种半球体焊接工装装置的结构总装图；

图2为本发明一种半球体焊接工装装置中的定位底座1示意图；

图3为本发明一种半球体焊接工装装置中的半球体压装机构3示意图；

图4为本发明一种半球体焊接工装装置中的外部压装机构6示意图；

图5为本发明一种半球体焊接工装装置中的内部支撑机构7示意图；

图6为本发明一种半球体焊接工装装置半球壳体和端面法兰焊接示意图。

附图中：

1.定位底座

2.半球壳体

3.半球体压装机构

4.方形底板

5.支撑杆

6.外部压装机构

7.内部支撑机构

8.端面法兰

9.压杆，圆周方向布置8个

10.销轴

11.驱动连杆

12.连杆安装座下

13.螺杆一

14.连杆安装座上

15.压板，圆周方向布置8块

16.连杆，圆周方向均布4个

17.锁紧块

18.滑套

19.内撑块，圆周方向均布4个

20.连接座

21.环形焊缝

22.螺杆

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

请参阅图1所示，本发明公开了一种半球体焊接工装装置，主要组成包括定位底座1，半球壳体2，半球体压装机构3，所述装置在半球壳体的上端面焊接端面法兰，采用环形焊缝圆周方向进行满焊。

请参阅图2所示，所述定位座1由方形底板4，支撑杆5，螺杆22组成；采用将三种焊接的方式成型，方形底板4的中间位置焊接螺杆22，螺杆采用无缝钢管，外部绞丝，在方形底板4的上表面上有一圆形凸台，中心镂空，成90度位置分别焊接4块筋板，在每块筋板上垂直焊接两个支撑杆5，在每两个支撑杆5中间预留一定尺寸间隙。

本实施例中，所述半球壳体2，为壁厚为1mm的密封球体的一半，该工件为实验舱中使用。

请参阅图3所示，所述半球体压装机构3分为外部压装机构6，内部支撑机构7两部分。

请参阅图4所示，所述外部压装机构6，中间螺杆一13的上端部安装连杆安装座上14，下部安装连杆安装座下12，连杆安装座上14圆周方向上均匀布置8个吊耳，通过销轴分别和压杆9的上端部连接，螺杆一13的下端位置安装连杆安装座下12，其均布的8个吊耳朝上，分别***压杆9的中间部分的凹槽，通过销轴将两者之间连接，每个压杆9的下端面焊接压板15，压板为弧形。压杆9的上端部和连杆安装座上14连接，其中间部分通过凹槽和驱动连杆11连接，压杆9的下端部呈30度夹角与压板15焊接，压杆9和压板15焊接处采用满焊方式。整体焊接后对压板15的下表面进行铣平面加工，保证其平面度。

本实施例中，当半壳球体上端面放置好端面法兰后，人工调整连杆安装座上14相对螺杆一的上下位置，从而使得和其连接的8个连杆9与水平位置放置的端面法兰形成的夹角变小，使得压板15对端面法兰的预紧力增加。当调整连杆安装座下12时，将其逆时针旋转时，连杆安装座下12向上移动，圆周方向上的8个驱动连杆11的内侧端部向上，另一侧与压杆9连接的端部向下移动，使得压杆9压紧端面法兰边的位置向内侧微量偏移；当调整连杆安装座下12时，将其顺时针旋转时，连杆安装座下12向下移动，圆周方向上的8个驱动连杆11的内侧端部向下移动，另一侧与压杆9连接的端部向上移动，使得压杆9压紧端面法兰边的位置向外侧微量偏移；通过这两种调节方式可以调整压板压紧端面法兰的位置。

请参阅图5所示，所述内部支撑机构7，滑套18的内部加工为内螺纹，锁紧块17数量为4个，在滑套外部圆周方向上均布安装4个锁紧块17，锁紧块17和滑套18的安装方式为过盈配合安装，连杆16的一端为槽型，端部开孔，另一端开孔，连杆16的一端槽型与锁紧块17通过销轴连接固定，连杆16的另一端***连接座20的矩形槽内部，通过销轴连接固定，内撑块19为弧形块，上端为有一斜度可以和球体的内壁贴合，连杆16的中间位置安装在2个支撑杆5之间，使用销轴固定连接。当调整滑套18逆时针旋转时，滑套18带动锁紧块17同时向上移动，连杆16的内侧端部向上，连杆16的外侧端部向下移动，通过连接座20的连接，同时使得四个内撑块向下移动，此时内撑块19逐渐脱离半壳球体的内壁；当调整滑套18顺时针旋转时，滑套18带动锁紧块17同时向下移动，连杆16的内侧端部向下，连杆16的外侧端部向上移动，通过连接座20的连接，同时使得四个内撑块向上移动，此时内撑块19逐渐贴合半壳球体的内壁，起到支撑作用。在对半壳球体和端面法兰进行焊接时，起到支撑半壳球体内壁作用，减小焊接变形。

本发明一种基于半球体焊接工装装置的装配方法包括如下：

第一步，将半壳球体2放置在定位底座1的方形底板4上，半壳球体的下端面和方形底板4的上平面接触，方形底板4上的圆柱凸台的外径和半壳球体2的内径相等，起到对半壳球体2定位的作用；在半壳球体的上端开口面上放置端面法兰8。

第二步，调整内撑机构，人工使用专用工具针对滑套18进行调整，顺时针旋转时，滑套18带动锁紧块17同时向下移动，连杆16的内侧端部向下，连杆16的外侧端部向上移动，通过连接座20的连接，同时使得四个内撑块向上移动，此时内撑块19逐渐贴合半壳球体的内壁，使得4个内支撑块的斜面逐渐与半壳球体的内壁贴合充分，起到内部支撑半球壳体的作用，支撑块材料使用6063，促使调节时重量较轻，容易调整高度。

第三步，焊接不同厚度的端面法兰时，先调整螺杆一13相对于在螺杆22内部的伸出高度，当厚度增加时，通过使用扳手旋转螺杆13的上部六角头部逆时针转动，调整其伸出高度增加；当端面法兰厚度减小时，通过使用扳手旋转螺杆13的上部六角头部顺时针转动，调整其伸出高度增加。当螺杆一13的伸出位置固定后，再对端面法兰的预紧力和焊接位置进行调整。

第四步，因螺杆一13的外螺纹和螺杆22中的内螺纹配合安装，当调整连杆安装座下12时，将其逆时针旋转时，连杆安装座下12向上移动，圆周方向上的8个驱动连杆11的内侧端部向上，另一侧与压杆9连接的端部向下移动，使得压杆9压紧端面法兰边的位置向内侧微量偏移；当调整连杆安装座下12时，将其顺时针旋转时，连杆安装座下12向下移动，圆周方向上的8个驱动连杆11的内侧端部向下移动，另一侧与压杆9连接的端部向上移动，使得压杆9压紧端面法兰边的位置向外侧微量偏移；通过这两种调节方式可以调整压板压紧端面法兰的位置。根据以上两种调节方式调整好端面法兰和半球壳体上端面接触的位置。

第五步，当内部支撑机构的内支撑块调整与半球壳体内壁接触后，外部机构的压板对端面法兰压紧固定后，使用焊接工具在端面法兰和半球壳体接触的接缝处，圆周一圈进行满焊，因半球壳体和端面法兰材质均为不锈钢304，采用氩弧焊，焊条选择不锈钢焊条进行焊接。

第六步，当端面法兰的下端面和半球壳体的交接处完成一圈的满焊后，首先调整滑套18逆时针旋转时，滑套18带动锁紧块17同时向上移动，连杆16的内侧端部向上，连杆16的外侧端部向下移动，通过连接座20的连接，同时使得四个内撑块向下移动，此时内撑块19脱离半壳球体的内壁；再使用扳手工具旋转螺杆一13，使得其伸出高度增加，促使压杆9抬高，因此布置压紧在端面法兰上表面的8个压板15同时离开端面法兰。人工取出半球壳体和端面法兰焊接的成品。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员能够理解本发明，但是本发明不仅限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员而言，只要各种变化只要在所附的权利要求限定和确定的本发明精神和范围内，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (5)

1.一种半球体焊接工装装置，其特征在于：该装置包括定位底座(1)，半球壳体(2)，半球体压装机构(3)，所述装置在半球壳体的上端面焊接端面法兰，采用环形焊缝圆周方向进行满焊，所述半球体压装机构(3)分为外部压装机构(6)，内部支撑机构(7)两部分，所述内部支撑机构(7)，滑套(18)的内部加工为内螺纹，锁紧块(17)数量为4个，在滑套外部圆周方向上均布安装4个锁紧块(17)，锁紧块(17)和滑套(18)的安装方式为过盈配合安装，连杆(16)的一端为槽型，端部开孔，另一端开孔，连杆(16)的一端槽型与锁紧块(17)通过销轴连接固定，连杆(16)的另一端***连接座(20)的矩形槽内部，通过销轴连接固定，内撑块(19)为弧形块，上端为有一斜度可以和球体的内壁贴合，连杆(16)的中间位置安装在2个支撑杆(5)之间，使用销轴固定连接，当调整滑套(18)逆时针旋转时，滑套(18)带动锁紧块(17)同时向上移动，连杆(16)的内侧端部向上，连杆(16)的外侧端部向下移动，通过连接座(20)的连接，同时使得四个内撑块向下移动，此时内撑块(19)逐渐脱离半球壳体(2)的内壁；当调整滑套(18)顺时针旋转时，滑套(18)带动锁紧块(17)同时向下移动，连杆(16)的内侧端部向下，连杆(16)的外侧端部向上移动，通过连接座(20)的连接，同时使得四个内撑块向上移动，此时内撑块(19)逐渐贴合半球壳体(2)的内壁，起到支撑作用，在对半球壳体(2)和端面法兰进行焊接时，起到支撑半球壳体(2)内壁作用，减小焊接变形。

2.根据权利要求1所述的一种半球体焊接工装装置，其特征在于所述定位底座(1)由方形底板(4)，支撑杆(5)，螺杆(22)组成；采用将三种焊接的方式成型，方形底板(4)的中间位置焊接螺杆(22)，螺杆采用无缝钢管，外部绞丝，在方形底板(4)的上表面上有一圆形凸台，中心镂空，呈90度位置分别焊接4块筋板，在每块筋板上垂直焊接两个支撑杆(5)，在每两个支撑杆(5)中间预留一定尺寸间隙。

3.根据权利要求1所述的一种半球体焊接工装装置，其特征在于所述半球壳体(2)，为壁厚为1mm的密封球体的一半。

4.根据权利要求3所述的一种半球体焊接工装装置，其特征在于所述外部压装机构(6)，中间螺杆一(13)的上端部安装连杆安装座上(14)，下部安装连杆安装座下(12)，连杆安装座上(14)圆周方向上均匀布置8个吊耳，通过销轴分别和压杆(9)的上端部连接，中间螺杆一(13)的下端位置安装连杆安装座下(12)，其均布的8个吊耳朝上，分别***压杆(9)的中间部分的凹槽，通过销轴将两者之间连接，每个压杆(9)的下端面焊接压板(15)，压板为弧形，压杆(9)的上端部和连杆安装座上(14)连接，其中间部分通过凹槽和驱动连杆(11)连接，压杆(9)的下端部呈30度夹角与压板(15)焊接，压杆(9)和压板(15)焊接处采用满焊方式，整体焊接后对压板(15)的下表面进行铣平面加工，保证其平面度。

5.根据权利要求4所述的一种半球体焊接工装装置，其特征在于所述半球壳体(2)上端面放置好端面法兰后，人工调整连杆安装座上(14)相对中间螺杆一(13)的上下位置，从而使得和其连接的8个连杆(16)与水平位置放置的端面法兰形成的夹角变小，使得压板(15)对端面法兰的预紧力增加，当调整连杆安装座下(12)时，将其逆时针旋转时，连杆安装座下(12)向上移动，圆周方向上的8个驱动连杆(11)的内侧端部向上，另一侧与压杆(9)连接的端部向下移动，使得压杆(9)压紧端面法兰边的位置向内侧微量偏移；当调整连杆安装座下(12)时，将其顺时针旋转时，连杆安装座下(12)向下移动，圆周方向上的8个驱动连杆(11)的内侧端部向下移动，另一侧与压杆(9)连接的端部向上移动，使得压杆(9)压紧端面法兰边的位置向外侧微量偏移；通过这两种调节方式可以调整压板压紧端面法兰的位置。

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