用于在大型內(nèi)外薄壁圓錐筒環(huán)形空間焊接葉片的工裝夾具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于在大型內(nèi)外薄壁圓錐筒環(huán)形空間焊接葉片的工裝夾具，包括內(nèi)外薄壁圓錐筒置于其上的夾具底座、位于內(nèi)外薄壁圓錐筒之間環(huán)形腔內(nèi)用于限制環(huán)形腔焊接收縮變形的第一組件、用于定位兩端焊接于內(nèi)外薄壁圓錐筒上的空腔葉片焊接位置的第二組件、和用于軸向限制內(nèi)外薄壁圓錐筒焊接變形的第三組件。采用本發(fā)明提供的工裝夾具在薄壁環(huán)形空間中焊接葉片，能夠保證薄壁環(huán)形空間的形狀以及葉片焊接位置具有高的精確度，而且操作簡(jiǎn)單快速，可提高生產(chǎn)效率。
【專利說(shuō)明】用于在大型內(nèi)外薄壁圓錐筒環(huán)形空間焊接葉片的工裝夾具
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工裝夾具，特別涉及一種用于在大型內(nèi)外薄壁圓錐筒環(huán)形空間焊接葉片的工裝夾具。
【背景技術(shù)】
[0002]薄壁零件具有重量輕，節(jié)約材料，結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)，其在航空工業(yè)中的應(yīng)用已日益廣泛，但薄壁結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜、相對(duì)剛度較低，易發(fā)生加工變形，難以控制加工精度和達(dá)到較高的加工效率。對(duì)于本發(fā)明所述涉及的在內(nèi)外兩個(gè)大型薄壁圓錐形筒體之間的環(huán)形空間中焊接葉片這一過(guò)程更是如此，一方面，要求控制薄壁圓錐筒體本身在焊接后不發(fā)生變形、保證環(huán)形空間的形狀具有高的精確度，另一方面，要求將葉片精確地焊接在環(huán)形空間中的特定位置。常規(guī)的漲緊焊接夾具對(duì)于焊接壁厚度較大，并且對(duì)焊接精度要求不高的工件而言是不錯(cuò)的選擇，但本發(fā)明涉及的是在內(nèi)外兩個(gè)薄壁圓錐形筒體之間的空腔中精確焊接葉片，由于薄壁工件本身在焊接過(guò)程中極其容易發(fā)生變形，而且是在內(nèi)外兩個(gè)圓錐形薄壁筒體之間的環(huán)形空間中進(jìn)行焊接操作，這還需要考慮到被焊接零件的裝、取方式以及焊接工具的可達(dá)性，另外，由于該焊接件是應(yīng)用于航空工業(yè)中，因而對(duì)焊接精度的要求是非常高的。常規(guī)的漲緊夾具操作繁瑣，生產(chǎn)效率低下，生產(chǎn)成本過(guò)高，無(wú)法實(shí)現(xiàn)批量化生產(chǎn)，最重要的是不能保證焊縫的質(zhì)量要求和無(wú)法避免焊接收縮變形，且不能保證葉片位置的精確度，因而常規(guī)的漲緊焊接夾具不再適合用于焊接本發(fā)明所涉及的加工對(duì)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)大型內(nèi)外薄壁圓錐筒環(huán)形空間焊接葉片的技術(shù)要求和現(xiàn)有焊接工裝夾具的技術(shù)現(xiàn)狀，本發(fā)明的目的旨在提供一種適用于在大型內(nèi)外薄壁圓錐筒環(huán)形空間焊接葉片的全新結(jié)構(gòu)的工裝夾具，以保證薄壁環(huán)形空間的形狀以及葉片焊接位置具有高的精確度，而且操作簡(jiǎn)單快速，可提高加工生產(chǎn)效率。
[0004]本發(fā)明提供的用于在大型內(nèi)外薄壁圓錐筒環(huán)形空間焊接葉片的工裝夾具，其構(gòu)成包括內(nèi)外薄壁圓錐筒置于其上的夾具底座、位于內(nèi)外薄壁圓錐筒之間環(huán)形腔內(nèi)用于限制環(huán)形腔焊接收縮變形的第一組件、用于定位兩端焊接于內(nèi)外薄壁圓錐筒壁上的空腔葉片焊接位置的第二組件、和用于軸向限制內(nèi)外薄壁圓錐筒焊接變形的第三組件，所述第一組件至少有均勻?qū)ΨQ設(shè)置的四組，每組均由固定在夾具底座上的下支承定位塊、與下支承定位塊形成向下契入配合的下活動(dòng)墊塊、上活動(dòng)墊塊和與上活動(dòng)墊塊形成向下契入配合的上活動(dòng)壓塊構(gòu)成，所述下支承定位塊下部設(shè)計(jì)有與內(nèi)外薄壁圓錐筒壁面相配合的內(nèi)外圓弧面，下支承定位塊和下活動(dòng)墊塊相互契入配合面為平面，背面為與薄壁圓錐筒壁面相配合的圓弧面，上部設(shè)計(jì)有與位于上方被焊接空腔葉片下部葉形相吻合的含接槽，上活動(dòng)壓塊和上活動(dòng)墊塊相互契入配合面為平面，背面為與薄壁圓錐筒壁面相配合的圓弧面，下部設(shè)計(jì)有與位于下方被焊接空腔葉片上部葉形相吻合的含接槽；所述第二組件由固定于夾具底座上的支架和安裝在支架上與空腔葉片異形孔口相配合的定位芯軸構(gòu)成；所述第三組件由下端安裝在夾具底座上的若干支承桿和安裝在支承桿上端軸向壓緊內(nèi)外薄壁圓錐筒的壓板構(gòu)成。
[0005]為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明還可進(jìn)一步采取以下技術(shù)措施。
[0006]上述技術(shù)方案中，所述第一組件設(shè)計(jì)有壓緊調(diào)節(jié)塊，其上端作用于第三組件中的壓板，下端作用于第一組件中的上活動(dòng)壓塊。
[0007]上述技術(shù)方案中，所述上活動(dòng)壓塊設(shè)計(jì)有用于扣緊上活動(dòng)墊塊上端面的扣緊結(jié)構(gòu)。
[0008]上述技術(shù)方案中，下支承定位塊和下活動(dòng)墊塊同上活動(dòng)墊塊和上活動(dòng)壓塊的接合面位于被焊接空腔葉片的中部。
[0009]上述技術(shù)方案中，所述第一組件中的下支承定位塊、下活動(dòng)墊塊、上活動(dòng)墊塊和上活動(dòng)壓塊設(shè)計(jì)有焊接保護(hù)氣引入流道，所述流道由位于上述塊體上的組合結(jié)構(gòu)管孔和位于上述塊體弧形面上環(huán)繞被焊接空腔葉片焊接位置的組合結(jié)構(gòu)環(huán)形槽構(gòu)成，組合結(jié)構(gòu)管孔通過(guò)連接頭與氣源連接，組合結(jié)構(gòu)環(huán)形槽與組合結(jié)構(gòu)管孔相連通。
[0010]上述技術(shù)方案中，所述第三組件中的壓板由軸向壓緊外薄壁圓錐筒的環(huán)形壓板和軸向壓緊內(nèi)薄壁圓錐筒的若干獨(dú)立壓塊構(gòu)成，環(huán)形壓板通過(guò)螺紋副結(jié)構(gòu)安裝支承桿上端，獨(dú)立壓塊通過(guò)螺紋副結(jié)構(gòu)安裝在環(huán)形壓板上。
[0011]上述技術(shù)方案中，所述壓緊調(diào)節(jié)塊上端作用于構(gòu)成第三組件中的環(huán)形壓板，下端作用于第一組件中的上活動(dòng)壓塊。
[0012]上述技術(shù)方案中，所述第二組件中的定位芯軸，其與被定位的空腔葉片孔口相配合部分的斷面為異形斷面，左右兩側(cè)面為與空腔葉片孔口相吻合的異形面，上下兩側(cè)面為平面；所述定位芯軸上最好設(shè)計(jì)有用于減輕定位芯軸重量的軸向孔。
[0013]上述技術(shù)方案中，所述夾具底座設(shè)計(jì)有定位下支承定位塊位置的止口結(jié)構(gòu)，所述下支承定位塊通過(guò)定位銷和螺栓固定安裝在夾具底座上。
[0014]本發(fā)明具有以下十分突出有益技術(shù)效果:
[0015]1、本發(fā)明提供了一種新型結(jié)構(gòu)的工裝夾具，將其用于在大型內(nèi)外薄壁圓錐筒環(huán)形空間中焊接葉片，能夠保證薄壁環(huán)形空間的形狀以及葉片焊接位置具有高的精確度。
[0016]2、本發(fā)明所示工裝夾具的下支承定位塊和下活動(dòng)墊塊相互契入配合，上活動(dòng)壓塊和上活動(dòng)墊塊相互契入配合，裝夾簡(jiǎn)單靈活，拆卸方便快速，采用之可提高生產(chǎn)效率。
[0017]3、本發(fā)明所述工裝夾具利用被焊零件的型面結(jié)構(gòu)定位，與漲緊焊接夾具相比，該工裝夾具更為輕巧靈活，能大大節(jié)約工裝成本。
[0018]說(shuō)明書(shū)附圖
[0019]圖1為圖2中B-B向的本發(fā)明所述工裝夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為圖1A-A向的本發(fā)明所述工裝夾具的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3-1是下支承定位塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3-2是圖3-1的左視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3-3是圖3-1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4-1是下活動(dòng)墊塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖4-2是圖4-1的左視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖4-3是圖4-1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5-1是上活動(dòng)墊塊的結(jié)構(gòu)示意圖；[0028]圖5-2是圖5-1的左視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖5-3是圖5-1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖6-1是上活動(dòng)壓塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖6-2是圖6-1的左視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖6-3是圖6-1的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖7-1是定位芯軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0034]圖7-2是圖7-1左視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖8-1是空腔葉片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖8-2是圖8-1的左視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖中，I一夾具底座，2—外薄壁圓錐筒，3—支承桿，4一內(nèi)薄壁圓錐筒，5—環(huán)形壓板，6一獨(dú)立壓塊,7一壓緊調(diào)節(jié)塊，8一連接頭,9一上活動(dòng)壓塊，10一組合結(jié)構(gòu)孔道，11一上活動(dòng)墊塊，12—空腔葉片，13—定位芯軸，14 一下活動(dòng)墊塊，15—下支承定位塊，16—組合結(jié)構(gòu)環(huán)形槽。
【具體實(shí)施方式】
[0038]以下通過(guò)實(shí)施例并結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所述用于在大型內(nèi)外薄壁圓錐筒環(huán)形空間焊接葉片的工裝夾具作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0039]實(shí)施例1
[0040]本實(shí)施例中，用于在大型內(nèi)外薄壁圓錐筒環(huán)形空間焊接葉片的工裝夾具，其結(jié)構(gòu)如附圖1和圖2所示，包括:內(nèi)外薄壁圓錐筒置于其上的夾具底座1、位于內(nèi)外薄壁圓錐筒之間環(huán)形腔內(nèi)用于限制環(huán)形腔焊接收縮變形的第一組件、用于定位兩端焊接于內(nèi)外薄壁圓錐筒上的空腔葉片12焊接位置的第二組件、和用于軸向限制內(nèi)外薄壁圓錐筒焊接變形的
第三組件。
[0041]所述第一組件有均勻?qū)ΨQ設(shè)置的8組，每組均由固定在夾具底座I上的下支承定位塊15 (其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖3-1、圖3-2、圖3-3)、與下支承定位塊15形成向下契入配合的下活動(dòng)墊塊14 (其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4-1、圖4-2、圖4-3)、上活動(dòng)墊塊11 (其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖5_1、圖5_2、圖5_3)和與上活動(dòng)墊塊11形成向下契入配合的上活動(dòng)壓塊9 (其結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6-1、圖6-2、圖6-3)構(gòu)成。所述下支承定位塊15下部設(shè)計(jì)有與內(nèi)外薄壁圓錐筒壁面相配合的內(nèi)外圓弧面，下支承定位塊15和下活動(dòng)墊塊14相互契入配合面為平面，下支承定位塊15契入配合平面的背面為與外薄壁圓錐筒2的壁面相配合的圓弧面，下活動(dòng)墊塊14契入配合平面的背面為與內(nèi)薄壁圓錐筒4的壁面相配合的圓弧面，下支承定位塊15和下活動(dòng)墊塊14上部設(shè)計(jì)有與位于上方被焊接空腔葉片12的下部葉形相吻合的含接槽；所述上活動(dòng)壓塊設(shè)9計(jì)有用于扣緊上活動(dòng)墊塊11上端面的扣緊結(jié)構(gòu)，上活動(dòng)壓塊9和上活動(dòng)墊塊11相互契入配合面為平面，上活動(dòng)壓塊9契入配合平面的背面為與內(nèi)薄壁圓錐筒4的壁面相配合的圓弧面，上活動(dòng)墊塊11契入配合平面的背面為與外薄壁圓錐筒2的壁面相配合的圓弧面，上活動(dòng)壓塊9和上活動(dòng)墊塊11下部設(shè)計(jì)有與位于下方被焊接空腔葉片12的上部葉形相吻合的含接槽；下支承定位塊15和下活動(dòng)墊塊14同上活動(dòng)墊塊11和上活動(dòng)壓塊9的接合面位于被焊接空腔葉片12的中部；所述下支承定位塊15、下活動(dòng)墊塊14、上活動(dòng)墊塊11和上活動(dòng)壓塊9上設(shè)計(jì)有焊接保護(hù)氣引入流道，所述流道由位于上述塊體上的組合結(jié)構(gòu)管孔10和位于上述塊體弧形面上環(huán)繞被焊接空腔葉片12焊接位置的組合結(jié)構(gòu)環(huán)形槽16構(gòu)成，組合結(jié)構(gòu)管孔通過(guò)連接頭8與氣源連接，組合結(jié)構(gòu)環(huán)形槽16與組合結(jié)構(gòu)管孔10相連通。
[0042]所述第二組件由固定于夾具底座I上的支架安裝在支架上與空腔葉片12 (見(jiàn)圖8-1、圖8-2)異形孔口相配合的定位芯軸13 (見(jiàn)圖7-1、圖7-2)構(gòu)成，該定位芯軸13與被定位的空腔葉片孔口相配合部分的斷面為異形斷面，左右兩側(cè)面為與空腔葉片孔口相吻合的異形面，上下兩側(cè)面為平面，該定位芯軸13上設(shè)計(jì)有用于減輕芯軸重量的軸向孔。
[0043]所述第三組件由下端安裝在夾具底座I上的4跟支承桿3和安裝在支承桿3上端軸向壓緊內(nèi)外薄壁圓錐筒的壓板構(gòu)成，所述壓板由軸向壓緊外薄壁圓錐筒的環(huán)形壓板5和軸向壓緊內(nèi)薄壁圓錐筒的8個(gè)獨(dú)立壓塊6構(gòu)成，環(huán)形壓板5通過(guò)螺紋副結(jié)構(gòu)安裝支承桿3上端，獨(dú)立壓塊6通過(guò)螺紋副結(jié)構(gòu)安裝在環(huán)形壓板5上。所述第一組件設(shè)計(jì)有壓緊調(diào)節(jié)塊7，其上端作用于環(huán)形壓板5，下端作用于上活動(dòng)壓塊9。
[0044]所述夾具底座I上設(shè)計(jì)有定位下支承定位塊15位置的止口結(jié)構(gòu)，所述下支承定位塊15通過(guò)定位銷和螺栓固定安裝在夾具底座上。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在大型內(nèi)外薄壁圓錐筒環(huán)形空間焊接葉片的工裝夾具，其特征在于包括:內(nèi)外薄壁圓錐筒置于其上的夾具底座(1)、位于內(nèi)外薄壁圓錐筒之間環(huán)形腔內(nèi)用于限制環(huán)形腔焊接收縮變形的第一組件、用于定位兩端焊接于內(nèi)外薄壁圓錐筒壁上的空腔葉片(12)焊接位置的第二組件、和用于軸向限制內(nèi)外薄壁圓錐筒焊接變形的第三組件，所述第一組件至少有均勻?qū)ΨQ設(shè)置的四組，每組均由固定在夾具底座(1)上的下支承定位塊(15)、與下支承定位塊形成向下契入配合的下活動(dòng)墊塊(14)、上活動(dòng)墊塊(11)和與上活動(dòng)墊塊形成向下契入配合的上活動(dòng)壓塊(9)構(gòu)成，所述下支承定位塊(15)下部設(shè)計(jì)有與內(nèi)外薄壁圓錐筒壁面相配合的內(nèi)外圓弧面，下支承定位塊(15)和下活動(dòng)墊塊(14)相互契入配合面為平面，背面為與薄壁圓錐筒壁面相配合的圓弧面，上部設(shè)計(jì)有與位于上方被焊接空腔葉片(12)下部葉形相吻合的含接槽，上活動(dòng)壓塊(9)和上活動(dòng)墊塊(11)相互契入配合面為平面，背面為與薄壁圓錐筒壁面相配合的圓弧面，下部設(shè)計(jì)有與位于下方被焊接空腔葉片(12)上部葉形相吻合的含接槽；所述第二組件由固定于夾具底座上的支架和安裝在支架上與空腔葉片(12)異形孔口相配合的定位芯軸(13)構(gòu)成；所述第三組件由下端安裝在夾具底座上的若干支承桿(3)和安裝在支承桿上端軸向壓緊內(nèi)外薄壁圓錐筒的壓板構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在大型內(nèi)外薄壁圓錐筒環(huán)形空間焊接葉片的工裝夾具，其特征在于所述第一組件設(shè)計(jì)有壓緊調(diào)節(jié)塊(7)，其上端作用于第三組件中的壓板，下端作用于第一組件中的上活動(dòng)壓塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于在大型內(nèi)外薄壁圓錐筒環(huán)形空間焊接葉片的工裝夾具，其特征在于所述第一組件中的上活動(dòng)壓塊設(shè)計(jì)有用于扣緊上活動(dòng)墊塊上端面的扣緊結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于在大型內(nèi)外薄壁圓錐筒環(huán)形空間焊接葉片的工裝夾具，其特征在于下支承定位塊和下活動(dòng)墊塊同上活動(dòng)墊塊和上活動(dòng)壓塊的接合面位于被焊接空腔葉片的中部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于在大型內(nèi)外薄壁圓錐筒環(huán)形空間焊接葉片的工裝夾具，其特征在于所述第一組件中的下支承定位塊、下活動(dòng)墊塊、上活動(dòng)墊塊和上活動(dòng)壓塊設(shè)計(jì)有焊接保護(hù)氣引入流道，所述流道由位于上述塊體上的組合管孔(10)和位于上述塊體弧形面上環(huán)繞被焊接空腔葉片焊接位置的組合結(jié)構(gòu)環(huán)形槽(16)構(gòu)成，組合結(jié)構(gòu)管孔通過(guò)連接頭(8)與氣源連接，組合結(jié)構(gòu)環(huán)形槽與組合結(jié)構(gòu)管孔相連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的用于在大型內(nèi)外薄壁圓錐筒環(huán)形空間焊接葉片的工裝夾具，其特征在于所述第三組件中的壓板由軸向壓緊外薄壁圓錐筒的環(huán)形壓板(5)和軸向壓緊內(nèi)薄壁圓錐筒的若干獨(dú)立壓塊(6)構(gòu)成，環(huán)形壓板通過(guò)螺紋副結(jié)構(gòu)安裝支承桿(3)上端，獨(dú)立壓塊通過(guò)螺紋副結(jié)構(gòu)安裝在環(huán)形壓板上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于在大型內(nèi)外薄壁圓錐筒環(huán)形空間焊接葉片的工裝夾具，其特征在于所述壓緊調(diào)節(jié)塊(7)上端作用于構(gòu)成第三組件中的環(huán)形壓板(5)，下端作用于第一組件中的上活動(dòng)壓塊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的用于在大型內(nèi)外薄壁圓錐筒環(huán)形空間焊接葉片的工裝夾具，其特征在于所述第二組件中的定位芯軸(13)，其與被定位的空腔葉片孔口相配合部分的斷面為異形斷面，左右兩側(cè)面為與空腔葉片孔口相吻合的異形面，上下兩側(cè)面為平面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于在大型內(nèi)外薄壁圓錐筒環(huán)形空間焊接葉片的工裝夾具，其特征在于所述定位芯軸(13)上設(shè)計(jì)有用于減輕定位芯軸重量的軸向孔。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的用于在大型內(nèi)外薄壁圓錐筒環(huán)形空間焊接葉片的工裝夾具，其特征在于所述夾具底座設(shè)計(jì)有定位下支承定位塊位置的止口結(jié)構(gòu)，所述下支承定位塊通過(guò)定位銷 和螺栓固定安裝在夾具底座上。
【文檔編號(hào)】B23K37/04GK103659104SQ201310562189
【公開(kāi)日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月12日
【發(fā)明者】劉建, 姜寶華, 羅仁俊, 楊莉玫, 陳棟?rùn)?quán), 吳小蘭 申請(qǐng)人:成都發(fā)動(dòng)機(jī)（集團(tuán)）有限公司