本發(fā)明涉及一種焊接裝配裝置領(lǐng)域，具體是一種手工焊接或自動焊機(jī)焊接薄壁高壓容器殼體側(cè)壁孔法蘭的裝配裝置。

背景技術(shù)：

壓力容器、航空、航天行業(yè)使用的需要承載內(nèi)壓的金屬材料薄壁高壓容器，有些需要在容器殼體側(cè)壁的同一圓周截面上設(shè)置不少于兩個(gè)的監(jiān)測、調(diào)整內(nèi)部壓力孔。為保證高壓容器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和密封要求，開孔處需要焊接法蘭。當(dāng)容器殼體側(cè)壁開孔后整體剛性變差，需要通過外頂或內(nèi)撐方式，恢復(fù)容器殼體原有形狀精度要求；容器殼體側(cè)壁孔焊縫為相貫線形狀，焊縫定位、焊接過程熱變形大，焊縫缺陷多，焊縫力學(xué)性能差，承壓能力降低，需要通過控制焊縫錯(cuò)邊量、焊縫形貌，保證焊縫力學(xué)性能。

在容器外部使用焊接裝配定位裝置，會產(chǎn)生焊接干涉，目前多采用在容器內(nèi)部使用焊接裝配定位裝置，可以將容器殼體整體撐圓并控制焊縫質(zhì)量。但從內(nèi)部安裝焊接裝配裝置，裝置結(jié)構(gòu)會受容器兩端開口直徑限制。當(dāng)容器兩端開口直徑在容器殼體內(nèi)徑的三分之二以下時(shí)，整體結(jié)構(gòu)焊接裝配裝置則基本無法使用。采用分體式結(jié)構(gòu)在容積殼體內(nèi)部組裝的焊接裝配裝置，受到容器殼體側(cè)壁開孔數(shù)量、殼體直徑限制，裝配裝置一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝時(shí)間長，實(shí)現(xiàn)焊縫一次完成裝配、定位、焊接難度大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的裝配裝置一般結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝時(shí)間長，實(shí)現(xiàn)焊縫一次完成裝配、定位、焊接難度大的不足，本發(fā)明提出了一種用于高壓容器殼體側(cè)壁孔法蘭焊接裝配裝置。

本發(fā)明包括螺桿、錐形壓盤、支撐體、定位盤、雙頭螺柱、頂盤、定形盤。其中：頂盤位于所述錐形壓盤小直徑端的端面處，通過螺桿將二者固連。多個(gè)支撐體均布在錐形壓盤的圓周表面上，并通過頂盤定位。多個(gè)定形盤分別安裝在各支撐體的端面上。

頂盤位于所述錐形壓盤小直徑端的端面處，通過螺桿將二者固連。多個(gè)支撐體均布在錐形壓盤的圓周表面上，并通過頂盤定位。多個(gè)定形盤分別安裝在各支撐體的端頭處。

使用時(shí)，調(diào)整多個(gè)支撐體沿徑向移動，通過安裝在各支撐體端面的定形盤將工件殼體撐圓達(dá)到形狀精度要求后，依次拆除各定形盤，并更換為定位盤；通過球面帶肩螺母對所述定位盤施加擰緊力，以調(diào)整法蘭工件與容器殼體側(cè)壁開孔處的錯(cuò)邊量。

所述錐形壓盤外表面分為等徑段和錐段，并且該錐形壓盤的軸向長度略大于支撐體的軸向長度。所述等徑段的外徑小于工件開口；所述錐段的半錐角為20°，軸向長度與支撐體的軸向長度相同。

所述支撐體由相互垂直的支撐桿和安裝板組成，外形呈“t”形。所述支撐桿位于安裝板的中心；該支撐桿的端面為錐形壓盤錐段配合的弧面，并且該弧面的錐度與所述錐段的錐度相同。所述安裝板與支撐桿連接的表面為平面，另一個(gè)表面為與高壓容器殼體內(nèi)表面配合的圓弧面；所述安裝板表面圓弧的方向與高壓容器殼體的圓周方向一致。在所述安裝板圓弧面的邊緣有環(huán)形槽，通過該環(huán)形槽避開工件的焊縫。

定位盤為圓形。在該定位盤下表面外緣處有與工件配合的止口。該定位盤的中心有弧形凹槽。在該弧形槽的中心有雙頭螺柱的裝配孔。該定位盤的圓周表面有徑向延伸的開口槽，該開口槽與所述裝配孔連通。

所述定形盤的直徑大于工件開孔的直徑。該定形盤的中心有弧形凹槽，用于螺母的定位配合，以增加該球面帶肩螺母與定形盤的接觸面。在該定形盤中心有雙頭螺柱的裝配孔。該定位盤的圓周表面有徑向延伸的開口槽，該開口槽與所述裝配孔連通。在該定位盤的圓周表面有兩個(gè)u形的觀察開口。所述定形盤的一個(gè)盤表面為與工件的外表面配合的圓弧面。

所述頂盤的外徑小于工件開口的直徑。該頂盤的一個(gè)表面中心有凹槽，該凹槽的直徑大于所述錐形壓盤上等徑段的外徑。

本發(fā)明適用于容器端面開口直徑小于容器殼體，內(nèi)徑在50mm以上、容器殼體壁厚在4mm以下、容器殼體承載內(nèi)部壓強(qiáng)不小于10mpa的高壓容器殼體。該高壓容器殼體側(cè)壁上同一截面開孔且開孔數(shù)量不少于1個(gè)，焊接法蘭的焊縫抗拉強(qiáng)度不小于1450mpa。本發(fā)明能夠多件法蘭同時(shí)裝配、定位、焊接，有效控制了容器殼體形狀精度和焊縫成形質(zhì)量，方便施焊、周轉(zhuǎn)的焊接裝配裝置。本發(fā)明用于承載內(nèi)壓的金屬材料薄壁高壓容器，且容器端部小開口，容器殼體側(cè)壁多處開孔焊接法蘭且開孔角度不限，能夠滿足裝配精度和控制焊縫質(zhì)量的需要。

本發(fā)明采用的分體式結(jié)構(gòu)，滿足端面小開口容器殼體的焊接裝配裝置安裝使用需求；采用的多個(gè)活動支撐體結(jié)構(gòu)，不受容器殼體在同一截面上開孔之間角度位置的限制；通過安裝不同數(shù)量的支撐體，可調(diào)整容器殼體焊接時(shí)的形狀精度，不受容器殼體開孔后變形量影響；通過更換支撐體，可適用于不同直徑系列的容器殼體；分體式結(jié)構(gòu)拆裝方便，多件法蘭可一次完成裝配、定位、焊接，不會產(chǎn)生焊接干涉，可滿足手工焊接或自動焊機(jī)焊接的需要，適合多工位連續(xù)生產(chǎn)。

本發(fā)明通過在薄壁容器內(nèi)部設(shè)置均布支撐結(jié)構(gòu)，提高了薄壁容器殼體開孔狀態(tài)下的整體剛性。通過錐體結(jié)構(gòu)將軸向擰緊力轉(zhuǎn)化為徑向脹緊力，能夠提高容器殼體形狀精度和消除焊縫焊接熱變形影響的效果。在容器殼體側(cè)壁孔焊縫處增加支撐裝置，可以提高焊縫內(nèi)表面成形質(zhì)量，減少焊縫內(nèi)表面清理打磨工作量。采用快換壓緊裝置，可以一次完成所有法蘭的裝配、定位、焊接。焊接裝置裝配夾緊后，形成剛性聯(lián)接結(jié)構(gòu)，可隨容器移動周轉(zhuǎn)，不受裝配、焊接工位位置限制，便于組織生產(chǎn)。

附圖說明

圖1a是本發(fā)明的全剖圖，圖1b是圖1a的左視圖。

圖2a是錐形壓盤的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2b是圖2a的左視圖。

圖3a是支撐體的結(jié)構(gòu)示意圖，圖3b是圖3a的左視圖。

圖4a是定位盤的結(jié)構(gòu)示意圖，圖4b是圖4a的俯視圖。

圖5a是頂盤的結(jié)構(gòu)示意圖，圖5b是圖5a的左視圖。

圖6a是定形盤的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6b是圖6a的附視圖。

圖7a是本發(fā)明與工件的配合示意圖，圖7b是圖7a中的a-a向視圖。

圖中：

1.螺桿；2.錐形壓盤；3.支撐體；4.定位盤；5.雙頭螺柱；6.球面帶肩螺母；7.頂盤；8.螺母；9.定形盤；10.工件。

具體實(shí)施例

本實(shí)施例是一種用于高壓容器殼體側(cè)壁孔法蘭焊接裝配裝置，具體是在小開口薄壁高壓容器殼體側(cè)壁開孔6處焊接法蘭。

本實(shí)施例包括螺桿1、錐形壓盤2、支撐體3、定位盤4、雙頭螺柱5、球面帶肩螺母6、頂盤7、六角法蘭面螺母8、定形盤9。其中：

頂盤7位于所述錐形壓盤2小直徑端的端面處，通過螺桿1將二者固連并通過螺母8固緊。多個(gè)支撐體3均布在錐形壓盤2的圓周表面上，并通過頂盤7定位。多個(gè)定形盤9分別位于各支撐體3的端頭處，并通過雙頭螺柱5與各支撐體連接。

所述錐形壓盤2為45鋼材料制成的回轉(zhuǎn)體。錐形壓盤2外表面包括等徑段和錐段，并且該錐形壓盤的軸向長度略大于支撐體3的軸向長度。所述等徑段的外徑比工件開口小80～100mm；所述錐段的半錐角為8°～22°，軸向長度與支撐體3的軸向長度相同。本實(shí)施例中，錐形壓盤2等徑段的直徑φ＝166mm，軸向長度為5mm；錐段半錐角為20°，軸向長度為25mm。在該錐形壓盤2中心孔的孔徑為φ23mm。錐形壓盤2端面上設(shè)有減重槽、均布減重孔，減重槽最大直徑φ140mm、最小直徑φ40mm，深度22mm；減重孔6個(gè)，直徑φ28mm。

所述支撐體3采用鋁合金制成，由相互垂直的支撐桿和安裝板組成，使該支撐體外形呈“t”形，在該支撐體的上表面中心有雙頭螺柱5的安裝孔，并且該安裝孔的深度為所述雙頭螺柱5直徑的2.5～3倍。所述支撐桿位于安裝板的中心；該支撐桿的端面為錐形壓盤2錐段配合的弧面，并且該弧面的錐度與所述錐段的錐度相同。

矩形體寬度按錐形壓盤2圓錐面寬度加5～10mm選取，長度按寬度的1.2～2倍選取，高度按工件10筒體內(nèi)徑與錐形壓盤2圓錐段直徑差1/2再減去支撐體3支撐面厚度選取。

所述安裝板為圓形板，其直徑為工件10徑向開孔的直徑+20～25mm，厚度為該工件筒體徑向開孔的高度差+10～15mm。所述安裝板與支撐桿連接的表面為平面，另一個(gè)表面為與高壓容器殼體的筒體內(nèi)表面貼合的圓弧面。所述安裝板表面圓弧的方向與高壓容器殼體的圓周方向一致，并且該圓弧面的曲率與高壓容器殼體內(nèi)表面的曲率相同。在所述安裝板圓弧面的邊緣有環(huán)形槽，通過該環(huán)形槽避開工件的焊縫。該環(huán)形槽的深度為5～10mm，外徑為高壓容器殼體上開孔直徑+10～12mm，內(nèi)徑為高壓容器殼體上開孔直徑－20～40mm。

本實(shí)施例中，支撐體3中的安裝板的外徑φ＝180mm，最大厚度為28mm。最大外圓與工件10筒體內(nèi)壁貼合，圓弧面上有環(huán)形的焊接空間槽，最大直徑φ170mm，最小直徑φ120mm，深度10mm。圓弧面回轉(zhuǎn)中心有螺紋孔，該螺紋孔貫通至支撐體安裝板平面的支撐桿上端，用于安裝gb/t900雙頭螺柱5。所述支撐桿的橫截面為矩形，外形尺寸為30mm×40mm，長度為108mm。

定位盤4為圓形。在該定位盤下表面外緣處有與工件配合的止口。該定位盤的中心有弧形凹槽，用于jb/t8004.2球面帶肩螺母6的定位配合，以增加該球面帶肩螺母與定位盤的接觸面。在該弧形槽的中心有雙頭螺柱5的裝配孔。該定位盤的圓周表面有徑向延伸的開口槽，該開口槽與所述裝配孔連通。

本實(shí)施例中，所述定位盤4為2a12材料。定位盤4外圓為階梯狀，較小的一個(gè)直徑φ70mm、寬度5mm的外圓，與工件10焊接法蘭基準(zhǔn)孔間隙配合；最大外圓直徑φ85mm。定位盤4回轉(zhuǎn)中心有g(shù)b/t900雙頭螺柱5裝配孔，孔直徑φ18mm。所述弧形凹槽的半徑r25mm，凹槽深度4mm；定位盤4設(shè)有一個(gè)快速裝卸開口槽，槽寬18mm。

所述定形盤9的直徑大于工件開孔的直徑。該定形盤的中心有弧形凹槽，用于jb/t8004.2球面帶肩螺母6的定位配合，以增加該球面帶肩螺母與定形盤的接觸面。在該定形盤中心有雙頭螺柱5的裝配孔。該定位盤的圓周表面有徑向延伸的開口槽，該開口槽與所述裝配孔連通。在該定位盤的圓周表面有兩個(gè)u形的觀察開口。所述定形盤9的一個(gè)表面為與工件的外表面配合的圓弧面。

本實(shí)施例中，定形盤9為2a12材料。定形盤9外圓直徑φ180mm，厚度12mm；定形盤9凹面與工件10筒體外表面配合。定形盤9回轉(zhuǎn)中心有g(shù)b/t900雙頭螺柱5裝配孔，孔直徑φ18mm，口端設(shè)有安裝jb/t8004.2球面帶肩螺母6的球形定位凹槽，凹槽半徑r25mm，凹槽深度4mm；定形盤9設(shè)有一個(gè)快速裝卸開口槽，槽寬18mm。

所述頂盤7的外徑小于工件開口的直徑。該頂盤7的一個(gè)表面中心有凹槽，該凹槽的直徑大于所述錐形壓盤2上等徑段的外徑。在該頂盤上開有多個(gè)減輕孔。

本實(shí)施例中，頂盤7為45鋼材料。頂盤7回轉(zhuǎn)中心設(shè)有螺桿1安裝孔，孔直徑φ23mm；頂盤7端面有避讓錐形壓盤2的凹槽，該凹槽的直徑φ160mm，深度為5mm；頂盤7端面設(shè)有6個(gè)減重孔，該減輕孔的直徑φ＝45mm。

使用時(shí)，依次先在支撐體3安裝板的螺紋孔中安裝雙頭螺柱5、球面帶肩螺母6，將定形盤9安裝在容器殼體側(cè)壁開孔處。調(diào)整支撐體3的支撐桿下端錐面在同一方向，擰緊球面帶肩螺母6。安裝錐形壓盤2中心孔安裝螺桿1，與頂盤7安裝在支撐體兩側(cè)，保證錐形壓盤2錐段與支撐體3錐面接觸，在螺桿1螺紋桿上安裝六角法蘭面螺母8并施加擰緊力，調(diào)整多個(gè)支撐體3沿徑向移動，直至容器殼體撐圓恢復(fù)原有形狀精度。依次松開支撐體3上的球面帶肩螺母6，拆除定形盤9，安裝法蘭工件和定位盤4，通過球面帶肩螺母6施加擰緊力，調(diào)整法蘭工件與容器殼體側(cè)壁開孔處的錯(cuò)邊量達(dá)到焊接要求。