多支路定位裝配焊接夾具的設(shè)計(jì)與研究

張?jiān)谛?/p>

（中石化石油機(jī)械股份有限公司壓縮機(jī)分公司，湖北武漢 430040）

多支路定位裝配焊接夾具的設(shè)計(jì)與研究

張?jiān)谛?/p>

（中石化石油機(jī)械股份有限公司壓縮機(jī)分公司，湖北武漢 430040）

介紹了一種在需要焊接多個(gè)法蘭面時(shí)需同時(shí)滿足其裝配精度的情況下所使用夾具的設(shè)計(jì)原理及思路，并論述了夾具的設(shè)計(jì)過程和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

多法蘭面；定位；焊接夾具

通常機(jī)組的緩沖罐最多與兩個(gè)氣缸組裝在一起，這種三個(gè)法蘭面的焊接變形易控制。而我公司項(xiàng)目中的一個(gè)緩沖罐要與三個(gè)氣缸組裝在一起，且進(jìn)氣緩沖罐還要與洗滌罐法蘭連接，排氣緩沖罐還要與排氣管線法蘭連接，即一個(gè)緩沖罐中有四個(gè)固定法蘭。由于焊接變形的存在，可能造成四個(gè)法蘭面位移，回裝過程中無法與氣缸、洗滌罐組裝在一起，相較緩沖罐與兩個(gè)氣缸，組裝的難度更大。所以，研究緩沖罐法蘭組焊工藝，如何控制焊接變形是緩沖罐組裝技術(shù)關(guān)鍵。

1 設(shè)計(jì)原理

一個(gè)緩沖罐需焊接四個(gè)法蘭，焊接精度很難保證，于是考慮設(shè)計(jì)一套可以固定法蘭的工裝。具體思路是，先把緩沖罐吊起，與法蘭接管進(jìn)行打底焊，再拆除放在這套工裝上，進(jìn)行固定，然后再焊接完成。如此就可以保證四個(gè)法蘭在焊接過程中不發(fā)生位移。

理論上，三個(gè)氣缸面是在同一個(gè)平面內(nèi)，但現(xiàn)場(chǎng)組裝的時(shí)候，可能會(huì)出現(xiàn)三氣缸不在同一個(gè)平面的情況，而緩沖罐法蘭面是與三個(gè)氣缸面各自平行的，也就是說，緩沖罐焊接完可以完全回裝的情況下，其三個(gè)法蘭面也可能會(huì)出現(xiàn)“偏斜、不平行” 的情況。為了復(fù)制三個(gè)法蘭面的各自的情況，在工裝上與三個(gè)法蘭面固定的位置就不能處于同一個(gè)平面上，即需要有可調(diào)高度的措施。

2 夾具設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)的焊接夾具由兩部分組成，即法蘭面定位組焊夾具和定位工裝。

2.1 法蘭面定位組焊夾具

一套夾具可以固定兩種不同型式的進(jìn)氣緩沖罐以及排氣緩沖罐，將四個(gè)法蘭面固定，進(jìn)行組對(duì)焊接，為保證與氣缸相連法蘭面的水平位置，并設(shè)置了調(diào)節(jié)單個(gè)法蘭面與工裝之間的距離，如圖1所示是法蘭面與工裝的細(xì)節(jié)圖，其中朝向向下的螺栓負(fù)責(zé)使法蘭面遠(yuǎn)離工裝，朝向向上的螺栓負(fù)責(zé)使法蘭面接近工裝，兩套螺栓相互作用，固定法蘭面與工裝間的距離。

焊接夾具的定位工裝是一套可以調(diào)節(jié)高度的螺栓。另外，標(biāo)準(zhǔn)螺栓與法蘭孔之間的間隙較大，如果有焊接完成后有微小的變形，可能就回裝不上去。設(shè)計(jì)的這一套螺栓需要減小螺栓與法蘭孔之間的間隙。

2.2 定位工裝

定位工裝的關(guān)鍵點(diǎn)在于工裝與法蘭孔之間的間隙。使用標(biāo)準(zhǔn)螺栓固定時(shí)，螺栓與法蘭孔間隙較大。如法蘭孔直徑為φ33，通用螺栓為M30，最大間隙為3mm，其螺栓中間直徑為φ32.5，最大間隙為0.5mm，即法蘭孔的偏移量控制在0.25mm以內(nèi)。在這種條件下，即使法蘭面在緩沖罐焊接完成后有微小的位移，也有更大的可調(diào)空間，可以不做修正就把緩沖罐回裝到氣缸上。

圖1 可調(diào)法蘭距離的細(xì)節(jié)圖

3 焊接夾具使用要點(diǎn)

組焊夾具和定位工裝的使用要點(diǎn)如下：

1）先用定位工裝把三個(gè)法蘭固定在氣缸上，如是進(jìn)氣緩沖罐，則進(jìn)氣端法蘭固定在洗滌罐上。

2）吊起開孔后的緩沖罐，把法蘭接管插入開孔里，找正后，點(diǎn)焊固定，再打底焊完。

3）拆除定位工裝，卸下緩沖罐，然后裝入組焊夾具，用螺栓固定住，再把焊縫焊接完成。

4）對(duì)焊縫進(jìn)行焊后熱處理，熱處理完畢后拆除。

在這個(gè)裝配方法中，制定了焊后熱處理工藝，對(duì)三個(gè)插入式焊縫和一個(gè)對(duì)接焊縫進(jìn)行焊后熱處理，從而消除焊熱應(yīng)力，避免了法蘭在焊接完成后因發(fā)生位移而造成不能重裝到氣缸上的問題。

4 結(jié)束語

此焊接夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，定位準(zhǔn)確，可以有效地控制多支路定位裝配焊接的變形。更為精巧的是，此夾具利用定制定位螺栓，不僅組焊過程中保證了三個(gè)法蘭面水平浮動(dòng)位置調(diào)節(jié)，并且巧妙地控制了三個(gè)法蘭面的焊后應(yīng)力釋放過程中的變形。緩沖罐法蘭對(duì)焊定位工裝也具有良好的應(yīng)用前景，對(duì)于廣大的工程技術(shù)人員設(shè)計(jì)相應(yīng)的焊接工裝定位裝置具有參考價(jià)值。

經(jīng)焊后檢驗(yàn)，緩沖罐各法蘭面的平行度、平面度、垂直度、裝配后位置關(guān)系都在公差范圍內(nèi)，密封性良好，證明此工裝的設(shè)計(jì)時(shí)成功的。

[1] 毛樂安，徐明偉，董明海.基于可重構(gòu)的手動(dòng)液壓式焊接夾具設(shè)計(jì)研究[J].浙江國(guó)際海運(yùn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，（2）：68-70.

[2] 張志錕，李寅.車身焊裝夾具設(shè)計(jì)方法的研究[J].工業(yè)，2015，（5）：231.

Design and Research of Welding Clamp for Multi-branch Locating Assembly

Zhang zai-xin

This paper introduces the design principle and idea of the fixture used in the case of the need to meet the assembly precision when welding multiple flanges，and discusses the design process and structural characteristics of the fixture.

multi-flange surface；positioning；welding fixture

TG75

A

1003-6490（2017）01-0104-01