專利名稱：一種薄壁圓筒環(huán)縫激光焊接夾具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光焊接夾具，具體為一種薄壁圓筒環(huán)縫激光焊接 夾具。
背景技術(shù)：
在石化、航空航天和軍事等領(lǐng)域，管道、導(dǎo)彈外殼等較長薄壁圓筒 零部件往往通過多段較短薄壁圓筒拼焊而成。激光焊接是一種精度高、 焊速快、變形小、材料熱損傷少的高效悍接技術(shù)。對于易變形薄壁圓筒 的環(huán)焊的焊接，尤其當(dāng)材料為鋁合金、鈦合金薄板等熱敏感金屬材料時， 采用激光焊接是最佳的選擇。然而，激光焊接對待焊工件的拼縫精度要求很高， 一般而言拼縫誤差不能超過板厚的1/10?，F(xiàn)有的薄壁圓筒焊縫 焊接夾具通常針對TIG、 MIG、埋弧等焊接方法，不能達(dá)到激光焊接的 精度要求。例如實(shí)用新型專利"一種薄壁圓桶容器環(huán)縫平面縫焊工裝" (公告號為CN2395844Y，公告日為'2000年9月13日)設(shè)計(jì)了一種由框架、滾輪、滾輪托架組成的薄壁圓筒環(huán)縫焊接夾具，通過安裝在框架 上的多個滾輪完成圓筒的轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)環(huán)縫焊接。實(shí)用新型專利"筒體外環(huán) 縫焊接操作臺"(公告號為CN2275018Y，公告日為1998年02月25日) 設(shè)計(jì)了一種由工作平臺、側(cè)梯和支座組成的筒體外環(huán)縫焊接工作臺，通 過安裝在工作臺和側(cè)梯上的多個導(dǎo)向滾輪完成圓筒的轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)環(huán)縫焊 接。上述焊接夾具均不能完成待悍兩薄壁圓筒的準(zhǔn)確拼接和夾持，圓筒 回轉(zhuǎn)精度也較低，不能適應(yīng)薄壁圓筒焊縫的激光焊接要求。此外，上述 方法均未考慮到較長圓筒的上下料問題。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種薄壁圓筒環(huán)縫激光焊接夾具，該夾具具有 定位準(zhǔn)確、裝夾可靠方便的特點(diǎn)。本發(fā)明提供的薄壁圓筒環(huán)縫激光焊接夾具，其特征在于該夾具包 括頭架、脹緊環(huán)、機(jī)床尾架和頂板；其中，頭架包括基座、主軸箱、主軸、主軸蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)箱、翻轉(zhuǎn)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)和翻轉(zhuǎn)軸；翻轉(zhuǎn)箱固連在基座上，翻轉(zhuǎn)軸安裝在翻轉(zhuǎn)箱內(nèi)， 翻轉(zhuǎn)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的蝸輪與翻轉(zhuǎn)軸固連，其蝸桿安裝在翻轉(zhuǎn)箱上；主軸 箱和翻轉(zhuǎn)軸固連，主軸安裝在主軸箱內(nèi)，主軸與主軸蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的蝸 輪固定連接，主軸位于機(jī)床尾架一側(cè)的端部用于定位并夾持工件，主軸 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)的蝸桿安裝在主軸箱上；脹緊環(huán)包括第一、第二弧形塊、基礎(chǔ)弧形塊、螺桿和楔形塊；第一、 第二弧形塊通過圓柱銷安裝在基礎(chǔ)弧形塊的兩端，第一、第二弧形塊和 基礎(chǔ)弧形塊在閉合時形成一圓環(huán)；支座固定連接在基礎(chǔ)弧形塊的中部， 螺桿一端邊接在支座上，另一端安裝有楔形塊；擋板的一個端面為定位面，另一端面上開有頂尖孔； 工作時，脹緊環(huán)位于頭架和機(jī)床尾架之間，脹緊環(huán)套在二個待焊接 的工件拼接的位置；其中一個待焊接的工件的非拼接的一端夾持并定位 在頭架的主軸上，另一個待焊接的工件的非拼接的一端與擋板的定位面 貼合，機(jī)床尾架上的頂尖位于擋板的頂尖孔內(nèi)。本發(fā)明采用可開合的脹緊環(huán)實(shí)現(xiàn)兩段或多段薄壁圓筒的準(zhǔn)確拼接和 夾持。通過具有翻轉(zhuǎn)功能的頭架驅(qū)動圓筒頭部，由尾架和頂板支撐圓筒 尾部，實(shí)現(xiàn)圓筒的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。其拼縫精度滿足了激光焊接的要求。頭架 內(nèi)的主軸蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)工件的精確回轉(zhuǎn)運(yùn)動。帶翻轉(zhuǎn)功能的頭架方便了較長工件的上下料。與現(xiàn)有的圓筒環(huán)縫焊接夾具相比，本發(fā)明具 有定位準(zhǔn)確、裝夾可靠方便、使用方便效率高等特點(diǎn)。配合多軸聯(lián)動的 數(shù)控系統(tǒng)，還可完成圓筒表面曲線焊縫的焊接。


圖1為本發(fā)明薄壁圓筒環(huán)縫激光焊接夾具的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為圖1的A處局部放大圖。圖3為頭架的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為脹緊環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。如圖1和圖2所示，本發(fā)明薄壁圓筒環(huán)縫激光焊接夾具包括頭架1、 脹緊環(huán)2、機(jī)床尾架3和頂板6。如圖3所示，頭架1主要由基座15、主軸箱16、主軸17、主軸蝸 輪蝸桿機(jī)構(gòu)7、翻轉(zhuǎn)箱18、翻轉(zhuǎn)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)8和翻轉(zhuǎn)軸19構(gòu)成。翻轉(zhuǎn) 箱18固連在基座15上，翻轉(zhuǎn)軸19安裝在翻轉(zhuǎn)箱18內(nèi)，翻轉(zhuǎn)蝸輪蝸桿 機(jī)構(gòu)8的蝸輪與翻轉(zhuǎn)軸19固連，其蝸桿安裝在翻轉(zhuǎn)箱18上，通過翻轉(zhuǎn) 蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)8驅(qū)動翻轉(zhuǎn)軸19，實(shí)現(xiàn)翻轉(zhuǎn)軸19繞自身軸線轉(zhuǎn)動。主軸 箱16和翻轉(zhuǎn)軸19固連，當(dāng)翻轉(zhuǎn)軸19轉(zhuǎn)動時，主軸箱16向上翻轉(zhuǎn)一定 角度，方便較長工件的上下料。主軸17安裝在主軸箱16內(nèi)，主軸17與主軸蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)7的蝸輪 固定連接，主軸位于尾架空的一側(cè)的端部用于定位并夾持第一工件4。 主軸蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)7的蝸桿安裝在主軸箱16上，通過主軸蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu) 7驅(qū)動主軸17，可實(shí)現(xiàn)主軸17繞自身軸線轉(zhuǎn)動，從而帶動第一工件4轉(zhuǎn) 動。如圖4所示，脹緊環(huán)2的結(jié)構(gòu)為第一、第二弧形塊9和9'通過圓 柱銷安裝在基礎(chǔ)弧形塊11的二端，第一、第二弧形塊9和9，繞圓柱銷旋 轉(zhuǎn)，閉合時，第一、第二弧形塊9、 9'和基礎(chǔ)弧形塊11形成一圓環(huán)。帶 內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)的支座12固連在基礎(chǔ)弧形塊11的中部。帶滾花結(jié)構(gòu)的螺桿 13 —端通過螺紋連接在支座12上，另一端安裝有楔形塊14。轉(zhuǎn)動螺桿 13時，楔形塊14上下運(yùn)動，推動左右脹環(huán)9和9，回轉(zhuǎn)。 擋板6的一個端面為定位面，另一端面上開有頂尖孔。使用時，將第一工件4左端定位并夾持在安裝于頭架1內(nèi)的主軸17 的一端，第一工件4右端安裝在在脹緊環(huán)2上，與第二工件5拼接后通 過脹緊環(huán)2夾持定位。第二工件5左端安裝在脹緊環(huán)2上，與第一工件 4拼接后通過脹緊環(huán)2夾持定位，第二工件5右端安裝在擋板6左端的 定位面上，尾架3上的頂尖10向左水平運(yùn)動一段距離后可頂在擋板6右 端的頂尖孔上。這樣第一工件4、第二工件5通過脹緊環(huán)2、擋板6和頂 尖10的連接與夾持，將待焊部位拼接在一起，并定心于主軸17的回轉(zhuǎn) 中心上。待焊焊縫在脹緊環(huán)周向，即圖2中l(wèi)l所示位置。從而實(shí)現(xiàn)了環(huán) 焊縫的準(zhǔn)確定位和夾持。通過主軸蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)7驅(qū)動主軸17，可實(shí)現(xiàn)主軸17繞自身軸線 轉(zhuǎn)動，從而帶動工件4、 5及頂板6轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)環(huán)焊縫的焊接。
權(quán)利要求
1、一種薄壁圓筒環(huán)縫激光焊接夾具，其特征在于該夾具包括頭架(1)、脹緊環(huán)(2)、機(jī)床尾架(3)和頂板(6)；其中，頭架(1)包括基座(15)、主軸箱(16)、主軸(17)、主軸蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)(7)、翻轉(zhuǎn)箱(18)、翻轉(zhuǎn)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)(8)和翻轉(zhuǎn)軸(19)；翻轉(zhuǎn)箱(18)固連在基座(15)上，翻轉(zhuǎn)軸(19)安裝在翻轉(zhuǎn)箱(18)內(nèi)，翻轉(zhuǎn)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)(8)的蝸輪與翻轉(zhuǎn)軸(19)固連，其蝸桿安裝在翻轉(zhuǎn)箱(18)上；主軸箱(16)和翻轉(zhuǎn)軸(19)固連，主軸(17)安裝在主軸箱(16)內(nèi)，主軸(17)與主軸蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)(7)的蝸輪固定連接，主軸(17)位于機(jī)床尾架(3)一側(cè)的端部用于定位并夾持工件，主軸蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)(7)的蝸桿安裝在主軸箱(16)上；脹緊環(huán)(2)包括第一、第二弧形塊(9、9’)、基礎(chǔ)弧形塊(11)、螺桿(13)和楔形塊(14)；第一、第二弧形塊(9、9’)通過圓柱銷安裝在基礎(chǔ)弧形塊(11)的兩端，第一、第二弧形塊(9、9’)和基礎(chǔ)弧形塊(11)在閉合時形成一圓環(huán)；支座(12)固定連接在基礎(chǔ)弧形塊(11)的中部，螺桿(13)一端邊接在支座(12)上，另一端安裝有楔形塊(14)；擋板(6)的一個端面為定位面，另一端面上開有頂尖孔；工作時，脹緊環(huán)(2)位于頭架(1)和機(jī)床尾架(3)之間，脹緊環(huán)(2)套在二個待焊接的工件拼接的位置；其中一個待焊接的工件的非拼接的一端夾持并定位在頭架(1)的主軸(17)上，另一個待焊接的工件的非拼接的一端與擋板(6)的定位面貼合，機(jī)床尾架(3)上的頂尖10位于擋板(6)的頂尖孔內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄壁圓筒環(huán)縫激光焊接夾具，包括頭架、脹緊環(huán)、機(jī)床尾架和頂板；工作時，脹緊環(huán)位于頭架和機(jī)床尾架之間，脹緊環(huán)套在二個待焊接的工件拼接的位置；工件的一個非拼接端夾持并定位在頭架的主軸上，另一非拼接端與擋板的定位面貼合，機(jī)床尾架上的頂尖位于擋板的頂尖孔內(nèi)。本發(fā)明采用可開合的脹緊環(huán)實(shí)現(xiàn)薄壁圓筒的準(zhǔn)確拼接和夾持。通過具有翻轉(zhuǎn)功能的頭架驅(qū)動圓筒頭部，由尾架和頂板支撐圓筒尾部，實(shí)現(xiàn)圓筒的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。其拼縫精度滿足了激光焊接的要求。頭架內(nèi)的主軸蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)工件的精確回轉(zhuǎn)運(yùn)動，帶翻轉(zhuǎn)功能的頭架方便了較長工件的上下料。本發(fā)明具有定位準(zhǔn)確、裝夾可靠方便、使用方便效率高等特點(diǎn)。
文檔編號B23K37/053GK101229612SQ20081004679
公開日2008年7月30日 申請日期2008年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月25日
發(fā)明者劉建華, 張華書, 斌 李, 段正澄, 胡倫驥, 禹 黃, 龔時華 申請人:華中科技大學(xué)