模块化组合式异形排气管专用焊接工装的制作方法

本发明属于工艺装备制造领域，具体涉及管件焊接工艺装备的制造。

背景技术：

特种车辆排气管路为法兰盘连接的多段管件组成。如图1所示：有两段异形排气管，一种为左排气管总成1；另一种为右排气管总成2。各种车辆的左/右排气管总成形状类似，尺寸略有不同。

左排气管总成外形为不等高的U字形，两端法兰盘平行，手工画线拼焊制作的简易焊接工装。如图2、图3、图4所示：其结构由底板3、法兰盘4、筋板5和垫板6组成，上述零件通过焊接固定在一起。法兰盘4垂直焊在底板3上，然后用筋板5将法兰盘4与底板3焊接固定。该工装还配有固定工装与排气管的普通螺栓螺母。

右排气管总成形状较为复杂，工装焊接的制作通过产品样件现场组合拼接工装。如图5、图6、图7所示：其结构由底板3、法兰盘4、筋板5和垫板6组成，工装结构形式及固定方式同左排气管工装。

背景技术的缺陷：

1、焊接工装采用手工划线或利用样件组合拼接而成，尺寸精度差，制作粗糙、底板厚度只有5mm，焊接部位存在变形问题。依靠这样的焊接工装来定位生产出的排气管质量较难得到保证、批量尺寸一致性差，个别排气管焊接后不同心、扭曲，造成装配时组合困难，生产效率低，工人劳动强度大。

2、有三种法兰盘安装孔为腰形孔，用普通螺栓固定，螺栓在腰形孔内窜动量大，配对的法兰盘存在错位的可能性，这样焊出的排气管法兰盘角度就出现偏差，即使发现错位，也要花费时间进行调整或返修。

3、一种车型需要两套焊接工装，不同车型就要有较多工装，占用空间大、使用效率低，不易清洁、不易查找，保护不善容易出现变形。

4、焊接工装上法兰盘安装孔距离底板只有13mm左右的距离，法兰盘上还焊有固定筋板，距离安装孔很近，这些都给安装法兰盘造成困难，工作效率低下。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供一种模块化组合式专用焊接工装，即模块化组合式异形排气管专用焊接工装，利用模块间的不同搭配，组合出多套焊接工装，提高工装的利用效率，减少工装数量，增加车间宝贵空间用于其它增值活动，减少工装维护费用；利用科学方法和精密设备设计制作精准的工装，操作简便的工装，满足排气管的技术要求和批量尺寸的一致性，减轻操作者的劳动强度。

本发明的技术方案，一种模块化组合式法排气管专用焊接工装，由底板、固定支承板组件、紧固装置组成；在底板上加工多个定位孔；底板的定位孔为长方形孔，长方形孔的截面为阶梯型，定位孔的位置及倾斜角度排气管的法兰盘的位置和倾斜角度确定；固定支承板组件包括五种固定支承板，一种固定支撑板对应连接一种法兰盘；五种固定支承板插入底板中相应的定位孔内；用其中三种固定支承板与底板的定位孔安装组合出两套左排气管焊接工装；用其中四种固定支承板与底板的定位孔安装组合出两套右排气管焊接工装，即用共用底板和五种固定支承板可组合出四套焊接工装，一套左排气管焊接工装为排气管左侧的一段管路的连接口组合；一套右排气管焊接工装为排气管右侧的一段管路的连接口组合；固定支承板由支承板和挡块，挡块位于支承板的下部；挡块与位于挡块之下的支承板部分组合后与底板的定位孔的形状一致，用于将固定支承板固定在定位孔中，固定后各个固定支撑板的圆心位于同一高度；紧固装置包括螺栓和螺母；螺栓的中段部分，其截面为腰型即长方形和两个半圆组成的形状；固定支承板上的孔也为腰型；用紧固装置固定支承板和排气管法兰盘。

优选地，底板上的定位孔的数量为八个。

优选地，固定支承板中的圆心距下端面尺寸为140mm。

与原来焊接工装比较，本排气管焊接专用工装有如下效果：

1、本发明的焊接工装舍弃了惯用的焊接式工装，改为模块化组合式。共用底板、五种固定支承板根据需要在底板上进行局部组合，可组合出四套焊接工装，也充分体现了其优点，大幅降低了焊接工装的制作成本和制作周期。

2、采用长方阶梯孔在底板上进行定位，易确定方向，便于加工和测量。

3、将各固定支承板上法兰盘的圆心作为同一基准，可保证各管件中心水平，将排气管法兰盘内外形、安装孔及在水平/空间角度复制到固定支承板中，保证排气管法兰盘角度准确。

4、专用(腰形)螺栓可防止固定支承板与法兰盘错位。

5、本工装为模块化组合式工装，原来四套工装浓缩到一套中，大幅提高了底板和固定支承板的利用效率，缓解了闲置工装占用车间宝贵空间的问题，减少了工装数量，降低了工装的制作成本和保管维护成本。

6、设计专用(腰形)螺栓，解决了法兰盘错位问题。

7、将各固定支承板中的圆心整体提高了20mm，固定支承板与排气管法兰盘安装孔周围没有干涉，解决了法兰盘安装困难问题。

8、不焊接管件时可将固定支承板拆下，固定支承板及其附件与底板单独存放，便于清洁和维护，另底板还可作为小平台使用。

本工装尺寸精准，包括空间尺寸/角度，焊接后的排气管尺寸完全符合技术文件要求，批量尺寸一致性好，整体管路连接安装顺畅，新工装投产使用后排气管未出现一次质量问题；本工装结构简单、外观整齐、美观、使用和维护方便。

附图说明

图1：现有特种车辆排气管路示意图

图2：左排气管原焊接工装图主视图

图3：左排气管原焊接工装图左视图

图4：左排气管原焊接工装图俯视图

图5a：右排气管原焊接工装主视图及包括排气管路安装示意图；

图5b：右排气管原焊接工装图主视图

图6：右排气管原焊接工装图剖视图

图7：右排气管原焊接工装图俯视图

图8：新焊接工装图示意图

图9：固定支承板紧固件示意图

图10：第一种左排气管工装示意图

图11：第一种右排气管工装示意图

图12：第二种左排气管工装示意图

图13：第二种右排气管工装示意图

图14：底板主示图

图15：底板剖视图

图16：第一种固定支承板

图17：第二种固定支承板

图18：第三种固定支承板

图19：第四种固定支承板

图20：第五种固定支承板

图21：固定支承板图示

图22：专用螺栓图示

图23：有凸台的固定支撑板

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步详细地描述。

本发明是设计一组模块化组合式法兰盘连接方式的排气管专用焊接工装。如图8、图9所示：其结构由底板7、固定支承板组件、紧固装置构成。

紧固装置包括螺栓9和螺母10。

底板上带有长方形阶梯孔，固定支承板组件插接在底板上，装卸方便。

承板组件8包括五种固定支承板，一种固定支撑板对应连接一种法兰盘；五种固定支承板插入底板中相应的定位孔内。

从固定支承板组件中选择其中三种支承板与底板配对可组合出两套左排气管焊接工装，如图10、图12；选择其中四种固定支承板与底板配对可组合出两套右排气管焊接工装，图11、图13所示，即一种底板和五种固定支承板可组合出四套焊接工装。一套左排气管焊接工装为位于排气管的左侧的一段管路的连接口组合；一套右排气管焊接工装为排气管右侧的一段管路的连接口组合。

底板如图14、图15所示：选用尺寸为800×650×30平板作为共用底板，底板上加工八个长方形阶梯孔，其中15×60为通孔，35×70孔高度为10，其位置(含角度)根据4组排气管法兰盘确定，以左上角长方孔作为基准孔。选择长方形阶梯孔一是因为它具有方向性，且容易加工，二是活动组件插入底板后两者变成一个整体，强度增大。该底板厚度为30mm，比原来工装底板增厚20mm，强度增强。

固定支承组件中设计有五种支承板，分别如图16、图17、图18、图19、图20所示。固定支承板由支承板11和挡块12构成，如图21所示。排气管总成中各管件的圆心均在一个平面上，为保证各管件中心水平，支承板上半部分完全按排气管法兰盘设计，一种固定支承板对应一种法兰盘，外形、安装孔及角度一一对应，以各固定支承板的圆心(或中心)为基准，距下端面尺寸H全部相同，均为140mm，这样既能保证管件中心水平，又保证了管件法兰盘的角度尺寸。挡块宽度10mm、厚度5mm，焊接在支承板下部位，挡块下端面距支承板底端面15mm。支承板厚度为15mm，比原法兰盘增厚约5-9mm，具有足够的强度和刚度，足以承受焊接管件的重量及焊接变形的反作用力。

紧固装置配有成对的螺栓9、螺母18。考虑固定支承板组件中有三种安装孔为腰形孔，所以螺栓设计为专用螺栓，如图22所示。其中间部位也为腰形状，尺寸与腰形孔相匹配，保证支承板与排气管法兰盘不存在错位问题。腰型即长方形和两个半圆组成的形状。

焊接某种排气管时，将底板放置在平整的平台上，长方形阶梯孔在上方；从固定支承板组件中选择相应的固定支承板，插接到底板上，将排气管各端的法兰盘与对应的固定支承板通过腰形螺栓、螺母联接固定，将排气管插入法兰盘当中保证管件与法兰盘垂直，然后组合焊接。组合焊接后拆卸腰形螺栓、螺母，取下排气管焊接总成。组合焊接另外一种排气管时按上述步骤进行。

用共用底板和五种固定支承板可组合出四套焊接工装，大幅提高了底板和固定支承板的利用效率，缓解了闲置工装占用车间宝贵空间的问题，减少了工装数量，降低了工装的制作成本和保管维护成本。不焊接管件时可将活动组件拆下，底板还可以作为小平台使用等诸多优点。

固定支承板是以排气管法兰盘圆心为基准，将排气管法兰盘内外形、安装孔及在水平/空间角度复制到固定支承板。

图23所示，固定支承板设计有凸台，以此来保证管子的插入量。

专用(腰形)螺栓为仿形设计，是根据法兰盘安装孔的形状进行针对设计。