专利名称：一种细管六自由度约束对中对接焊接装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种细管六自由度约束对中对接焊接装置，用于航空航天系统中细油、气和水管的管管对接焊接前的对中对接，属于焊接夹具技术领域。
背景技术：
由于在航空航天系统中经常要进行气、油、水管得折弯后对接焊，这就要求进行折弯加工后的管管对中对接精度较高，在焊接过程中经常发生焊缝成形差，焊接后变形较大不美观，且焊接效率低。现有的管焊焊接设备不能很好的解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种细管六自由度约束对中对接方法和焊接装置，该装置能保证细管间的管管对接焊前的对中精度，操作简便，提高了焊接效率，减小了焊接变形，保证了焊接质量。实现上述目的的技术方案是一种细管六自由度约束对中对接焊接装置，由两个轴向对中机构，轴向对接机构和机架组成；所述的轴向对中机构，由轴向对中机构I和轴向对中机构II组成，轴向对中机构I由叉锁I 2、带V型槽的立块I 3、挡板I 19、丝杆顶杆I 18、丝杠螺母I 20、摇把I 24、紧固螺母I 21和紧固螺母II 22组成；带V型槽的立块I 3上垂直于V型槽的方向设置有用于插入插锁I 2的凹槽，凹槽的底部设置有两个平行的通孔，叉锁I 2的两个叉臂通过上述的两个通孔后后再与挡板I 19两端的两个通孔接合并用紧固螺母I 21和紧固螺母
II22将其紧固，丝杠顶杆I 18穿过挡板I 19中央通孔顶在带V型槽的立块I 3上，丝杠螺母I 20与挡板I 19相连且套于丝杠 杆I 18上，丝杠螺母I 20与丝杠顶杆I 18相配合用于压紧叉锁I 2和被焊细管エ件6，丝杠顶杆I 18连接有用于摇动丝杠顶杆的摇把
I24 ;叉锁I 2两个叉臂之间的空间与带V型槽的立块I 3的V型槽构成了放置被焊细管エ件6的空间。轴向对中机构II由叉锁II 7、带V型槽的立块II 8、挡板II 26、丝杠螺母II 28、丝杠顶杆II 25和摇把II 29组成；带V型槽的立块II 8上垂直于V型槽的方向设置有用于插入插锁II 7的凹槽，凹槽的底部设置有两个平行的通孔，叉锁II 7的两个叉臂通过上述的两个通孔后再与挡板II 26两端的两个通孔接合并用紧固螺母III 27和紧固螺母IV 30将其紧固，丝杠顶杆I 18穿过挡板II 26中央通孔顶在带V型槽的立块II 8上，丝杠螺母II 28与挡板
II19与丝杠顶杆II 25相配合用于压紧叉锁II 6和被焊细管エ件6，，最后丝杠顶杆II 25连接有用于摇动丝杠顶杆的摇把II 29 ；导向光杆I 14和导向光杆II 16穿过带V型槽的块I 3两侧的通孔后；通孔与导向光杆I 14、导向光杆II 16通过的通孔相异面垂直的；所述的细管轴向对接机构，由导向光杆I 14、导向光杆II 16、对接丝杠轴15、丝杠螺母4、轴承II 23、轴承I 13、蜗轮11、蜗杆31和手摇把32组成；导向光杆I 14和导向光杆II 16通过带V型槽的立块I 3、带V型槽的立块II 8两侧的与V型槽相垂直的通孔，带V型槽的立块I 3、带V型槽的立块II 8相互平行，带V型槽的立块I 3的中心位置固定有丝杠螺母4，丝杠螺母4与对接丝杠轴15联接，对接丝杠轴15穿过带V型槽的立块II 8与蜗轮11通过键结合，蜗轮11与蜗杆31啮合，蜗杆31与手摇把32结合。所述的机架，由立板I I、立板II 9、立板III 12、立板IV 17和立板V 10组成；立板
II,立板II 9和立板III 12平行放置与立板IV 17和立板V 10垂直联接成一体；立板I I、立板III12，立板IV 17和立板V 10构成了装置的机架外围，立板II 9位于轴向对中机构II远离轴向对中机构I的外侧，立板I I、立板II 9、立板III12穿过对接丝杠轴15对焊接装置齐支撑作用。
轴向对中机构实现被焊细管的六个自由度的约束。叉锁I的叉臂通过带V型槽的立块I的导向通孔，形成一个抱闸式的调节方式，将细管的六个自由度实现全定位，叉臂的顶部与挡板I连接，用紧固螺母I II将挡板I压紧，在挡板I的中央有个中心孔，丝杠螺母I与这个中心孔贴合，丝杠顶杆I通过丝杠螺母I最終于带V型槽的立块I的底接触，丝杠顶杆I的另一端与摇把I连接，当手动转动摇把I时丝杠顶杆I发生转动由于丝杠顶杆I的另一端与带V型槽的立块I接触，所以丝杠顶杆I在发生旋转时，位移不会发生移动，而与其啮合的丝杠螺母就会发生位移变化，从而带动叉锁I抱紧エ件与松开エ件的动作，实现细管エ件的全定位。叉锁II的叉臂通过带V型槽的立块II的导向通孔，形成一个抱闸式的调节方式，将细管的六个自由度实现全定位，在叉臂的顶部与挡板II连接，用紧固螺母III、IV将挡板II压紧，在挡板II的中央有个中心孔，丝杠螺母II与这个中心孔贴合，丝杠顶杆II通过丝杠螺母II最終与带V型槽的立块II的底接触，丝杠顶杆II的另一端与摇把II连接，当手动转动摇把II时丝杠顶杆II发生转动由于丝杠顶杆II的另一端与带V型槽的立块II接触，所以丝杠顶杆II在发生旋转时，位移不会发生移动，而与其啮合的丝杠螺母II就会发生位移变化，从而带动叉锁II抱紧エ件与松开エ件的动作，实现细管エ件的全定位。轴向对接机构是将全定位后的细管エ件进行管管对接的功能。轴向对接主要由两根导向光杆I、导向光杆II实现定位导向，两根导向光杆穿过带V型槽的立块I和带V型槽的立块II，导向光杆的两端固定在立板I和立板II上。对接丝杠轴实现轴向对中机构I的移动，对接丝杠轴与固定在带V型槽的立块I上的丝杠螺母啮合，实现带V型槽的立块I的左右移动，对接丝杠轴上安装有蜗轮，蜗轮与蜗杆啮合，蜗杆固定在立板IV和立板V，V型块II与立板II接触并固定在立板II上，由于轴向对中机构II是静止的，只需透过摇动手摇把拉动轴向对中机构I最終实现细管エ件的管管对接功能。本发明可以获得如下有益效果本发明通过轴向对中机构的抱紧作用，能够实现被焊エ件的轴向对中且对中精度高，通过轴向对接机构来实现管管的接触能够调整到合适的焊接位置进行焊接，由于设计上采用了较多的标准间所以加工安装比较方便，并且机械结构比较简单，采用叉锁式抱紧方式有利于エ件的安装方便并且提高了焊接效率，整台设备体积小重量轻便于携帯。
图I :细管六自由度对中对接焊接装置总装轴测图I
图2 :细管六自由度对中对接焊接装置总装轴测图II图3 :轴向对接机构轴侧剖视4 :轴向对中机构I轴侧视5 :轴向对中机构II轴侧视图 图6:机架视7 :轴向对中机构I轴侧爆炸视中1、立板I，2、叉锁I，3、带V型槽的立块I，4、丝杠螺母，5、遮盖板，6、被焊细管エ件，7、叉锁蜗轮II，8、带V型槽的立块II，9、立板II，10、立板IV，11、蜗轮，12、立板III，13、轴承I ,14、导向光杆I，15、丝杠导向轴,16、导向光杆II, 17、立板V，18、丝杠顶杆I，19、挡板I，20、丝杠螺母I，21、紧固螺母I，22、紧固螺母II，23、轴承II，24、摇把I，25、丝杠顶杆II，26、挡板II，27、紧固螺母III，28、丝杠螺母II，29、摇把II，30、紧固螺母IV，31、蜗杆，32、手摇把。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明作进ー步的详细说明。如图I和图2所示，本发明提供一种细管六自由度对中对接焊接装置，待对中对接的被焊细管エ件6，经过轴向对中机构I和轴向对中机构II的作用后，轴向对中精度达到焊接标准，此时摇动摇把手32拉动轴向对接机构运转，使其完成管管焊接之前的对接任务。本实施例中装置的结构与发明内容中的一致，在此不在赘述。本发明的工作原理如下如图4和图7所示，使用叉锁I 2将被焊细管エ件6的一端部分抱卡，将叉锁I 2的叉锁臂通过带V型槽的立块I 3的通孔，使用挡板I 19与叉锁I 2的叉锁臂顶端的轴肩结合使用紧固螺母I 21、紧固螺母II 22将其紧固，由于挡板I 19的中央有安装孔与丝杠螺母I 20结合，所以用手转动摇把I 24时，与丝杠螺母I 20啮合的丝杆顶杆I 18发生旋转，因为丝杆顶杆I 18的一端与带V型槽的立块I 3的底部接触，所以当丝杆顶杆I 18发生旋转时由于不会发生位移变化，从而反作用于丝杠螺母I 20，从而带动叉锁I 2对被焊细管エ件6的抱紫，由于带V型槽的立块I 3上具有V型卡槽，所以被焊细管エ件6最终定位到合适位置。如图5所示，使用叉锁II 7将被焊细管エ件6的另一端部分抱卡，将叉锁II 7的叉锁臂通过带V型槽的立块II 86的通孔，使用挡板II 26与叉锁II 7的叉锁臂顶端的轴肩配合使用紧固螺母III27、紧固螺母IV 30将其紧固，由于挡板II 26的中央有安装孔与丝杠螺母
II28结合，所以用手转动摇把II 29时，与丝杠螺母II 25啮合的丝杆顶杆II 25发生旋转，因为丝杆顶杆II 25的一端与带V型槽的立块II 8的底部接触，所以当丝杆顶杆II 25发生旋转时由于不会发生位移变化，从而反作用于丝杠螺母II 28，从而带动叉锁II 7对被焊细管エ件6的抱紫，由于带V型槽的立块II 8上具有V型卡槽，所以被焊细管エ件6最終定位到合适位置。如图3所示当对中定位后，开始进行被焊细管エ件6的管管对接，转动手摇把32此时蜗杆31开始旋转，由于蜗杆31与涡轮11啮合，涡轮11通过键连接与对接丝杠轴15配合，对接丝杠轴15与丝杠螺母4啮合，丝杠螺母4与带V型槽的立块I 3紧固为一体，所以在对接丝杠轴15的转动下，带V型槽的 立块I 3连同叉锁I 2、被焊细管工件6、丝杠螺母4、挡板I 19、紧固螺母I 21、紧固螺母II 22、丝杠顶杆I 18和摇把I 24—块移动进行对接动作，在进行对接动作时由于带V型槽的立块II 8是连接固定在立板II 9上，所以当叉锁II 7抱紧定位好被焊细管工件6的另一半时此时静止等待轴向对中机构I的对接动作。对中对接完毕后，使用管焊设备进行焊接。由于在焊接过程中，有可能会产生焊接飞溅物，为了防止飞溅物落到队中对接装置的内部而被损坏，所以由图6所示，在机架的一个端面上覆盖有遮盖板5保护队中对接装置的内部结构不被焊接飞溅物损坏。
权利要求
1.一种细管六自由度约束对中对接焊接装置，其特征在于由两个轴向对中机构，轴向对接机构和机架组成； 所述的轴向对中机构，由轴向对中机构I和轴向对中机构II组成，轴向对中机构I由叉锁I (2)、带V型槽的立块I (3)、挡板I (19)、丝杆顶杆I (18)、丝杠螺母I (20)、摇把I (24)、紧固螺母I (21)和紧固螺母II (22)组成；带V型槽的立块I (3)上垂直于V型槽的方向设置有用于插入插锁I (2)的凹槽，凹槽的底部设置有两个平行的通孔，叉锁I (2)的两个叉臂通过上述的两个通孔后后再与挡板I (19)两端的两个通孔接合并用紧固螺母I(21)和紧固螺母II (22)将其紧固，丝杠顶杆I (18)穿过挡板I (19)中央通孔顶在带V型槽的立块I (3)上，丝杠螺母I (20)与挡板I (19)相连且套于丝杠顶杆I (18)上，丝杠螺母I (20)与丝杠顶杆I (18)相配合用于压紧叉锁I (2)和被焊细管エ件￠)，丝杠顶杆I (18)连接有用于摇动丝杠顶杆的摇把I (24);叉锁I (2)两个叉臂之间的空间与带V型槽的立块I (3)的V型槽构成了放置被焊细管エ件(6)的空间； 轴向对中机构II由叉锁II (7)、带V型槽的立块II (8)、挡板II (26)、丝杠螺母II (28)、丝杠顶杆II (25)和摇把II (29)组成；带V型槽的立块II (8)上垂直于V型槽的方向设置有用于插入插锁II (7)的凹槽，凹槽的底部设置有两个平行的通孔，叉锁II (7)的两个叉臂通过上述的两个通孔后再与挡板II (26)两端的两个通孔接合并用紧固螺母III (27)和紧固螺母IV (30)将其紧固，丝杠顶杆I (18)穿过挡板II (26)中央通孔顶在带V型槽的立块II(8)上，丝杠螺母II (28)与挡板II (19)与丝杠顶杆II (25)相配合用于压紧叉锁II (6)和被焊细管エ件(6)，，最后丝杠顶杆II (25)连接有用于摇动丝杠顶杆的摇把II (29)； 导向光杆I (14)和导向光杆II (16)穿过带V型槽的块I (3)两侧的通孔后； 通孔与导向光杆I (14)、导向光杆II (16)通过的通孔相异面垂直的； 所述的细管轴向对接机构，由导向光杆I (14)、导向光杆II (16)、对接丝杠轴(15)、丝杠螺母⑷、轴承II (23)、轴承I (13)、蜗轮(11)、蜗杆(31)和手摇把(32)组成；导向光杆I(14)和导向光杆II (16)通过带V型槽的立块I (3)、带V型槽的立块II (8)两侧的与V型槽相垂直的通孔，带V型槽的立块I (3)、带V型槽的立块II (8)相互平行，带V型槽的立块I (3)的中心位置固定有丝杠螺母(4)，丝杠螺母(4)与对接丝杠轴(15)联接，对接丝杠轴(15)穿过带V型槽的立块II⑶与蜗轮(11)通过键结合，蜗轮(11)与蜗杆(31)啮合，蜗杆(31)与手摇把(32)结合。
2.根据权利要求I所述的ー种细管六自由度约束对中对接焊接装置，其特征在于所述的机架，由立板I (I)、立板II (9)、立板III (12)、立板IV (17)和立板V (10)组成；立板I(I)，立板II O)和立板III (12)平行放置与立板IV (17)和立板V (10)垂直联接成一体；立板I (I)、立板III (12)，立板IV (17)和立板V (10)构成了装置的机架外围，立板II (9)位于轴向对中机构II远离轴向对中机构I的外侧，立板I (I)、立板II (9)、立板III (12)穿过对接丝杠轴(15)对焊接装置齐支撑作用。
全文摘要
一种细管六自由度约束对中对接焊接装置，属于焊接夹具领域。一种细管六自由度约束对中对接焊接装置，包括轴向对中机构Ⅰ，轴向对中机构Ⅱ，轴向对接机构和机架，通过轴向对中机构Ⅰ、Ⅱ对被焊细管工件的对中定位后，通过轴向对接机构完成被焊细管工件的对接接触工作，完成焊接前的准备工作。本发明能够较好地改善被焊细管工件的焊接质量，使焊接变形量减小，使焊缝更加美观，同时被焊细管工件便于安装和拆卸，操作简单并提高了焊接效率。
文档编号B23K37/053GK102615467SQ201210076850
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月21日 优先权日2012年3月21日
发明者于洋, 卢振洋, 夏羽, 白立来, 陈树君, 马建波 申请人:北京工业大学