钢管法兰焊接防变形装置的制作方法

本发明涉及管件端头法兰焊接技术领域，特别地，涉及一种钢管法兰焊接防变形装置。

背景技术：

焊接法兰是管路系统中常用的连接零件，负责管与管之间的连接和密封，管两端有两处焊接法兰。在管子组件焊接加工过程中，由于焊接时法兰受热不均，冷却过程中残余应力释放，使法兰承力面发生不规则变形扭曲，法兰端面平面度难以保证。且后续法兰端面校正困难，工作量大，变形严重时，可能因无法校正，导致零件报废。

为控制焊接变形，现场加工时曾采用刚性固定板压紧法兰，但是由于零件法兰颈部较短，压板压紧时容易产生焊接干涉。另一方面，钢管法兰按实际产品设计需求有多种尺寸规格。因此，如何有效控制法兰端面焊接变形保证端面密封要求、如何提高焊接工装对不同规格法兰的适应性、以及如何让操作者在使用时便捷省力提高效率，都是需要现实的。

技术实现要素：

本发明提供了一种钢管法兰焊接防变形装置，以解决现有管法兰焊接采用刚性固定板压紧法兰，容易产生焊接干涉、焊接容易造成端面变形、适应性差的技术问题。

本发明提供一种钢管法兰焊接防变形装置，包括支座，支座上设有用于沿轴向放入管法兰盘体并通过旋转从管法兰盘体上部限制和压紧管法兰盘体的限制机构以及用于通过调节以从管法兰盘体底部将管法兰盘体顶紧至限制机构上的顶紧机构；限制机构包括多个用于通过自由旋转以放入管法兰盘体并通过旋转锁止以从管法兰盘体上部限制和压紧管法兰盘体的限制单元，限制单元沿管法兰盘体的周向间隔分布且两两相对布设。

进一步地，限制单元包括固接于支座上的转接块以及用于从管法兰盘体上部限制和压紧管法兰盘体的压板，压板插接于转接块内，压板与转接块为间隙配合，压板的插接端设有处于转接块内腔中用于防止压板从转接块内脱出的嵌套件以及设于转接块内腔中用于迫使压板朝向转接块外移动以使嵌套件顶紧转接块内腔壁的压缩弹簧。

进一步地，压板与嵌套件采用螺纹连接，嵌套件的螺纹底部具有至少一个用于防止嵌套件从压板端部松脱的点焊。

进一步地，压板与转接块之间设有用于压板自由旋转以避让管法兰盘体或卡固锁止压板的锁止件，锁止件采用匹配设置的凸块与凹槽、匹配设置的公母槽、匹配设置的榫头与榫槽或者匹配设置的插销与销孔。

进一步地，转接块上部设有用于压板压紧管法兰盘体时防止压板后翻的凸台。

进一步地，顶紧机构包括处于管法兰盘体底部并滑动配合于支座上用于承载管法兰盘体的顶板以及转动连接于顶板底部并螺纹连接于支座上用于通过旋转推动顶板以将管法兰盘体夹持固定于顶板与压板之间的顶杆。

进一步地，顶板与支座之间设有用于引导顶板沿轴向移动并防止顶板旋转的防转销；顶板底部具有与顶杆插接配合的套筒，套筒的侧壁面上开设有用于顶杆从侧向滑入套筒内并限制顶杆沿套筒轴向脱出的T形槽。

进一步地，顶杆的自由端设有用于对顶杆施加扭矩的手柄；手柄、套筒和顶板三者具有相互连通并用于向管法兰盘体的焊接部位通入氩气以实现焊缝反面气体保护的通气管。

进一步地，顶板与转接块之间的距离为H，嵌套件下部空间高度为h，锁止件高度为s，H>h>s，以为压板提供足够的下压距离使锁止件分离而释放压板。

进一步地，支座包括用于支撑和固定的支腿以及设于支腿上用于承载限制机构和顶紧机构的底座台面。

本发明具有以下有益效果：

本发明钢管法兰焊接防变形装置，限制机构的各个限制单元旋转以避让管法兰盘体，以使管法兰盘体放入到装置内，通过顶紧机构形成用于放置管法兰盘体的承载平台。通过对各个限制单元的旋转调节以及锁止，对管法兰盘体进行上部的限制压紧，调节顶紧机构对管法兰盘体施加向上的作用力推动管法兰盘体向上移动并完全顶靠在限制机构上，从而实现对管法兰盘体上下部的夹持固定，以方便对管法兰盘体进行焊接操作。各个限制单元成对布设，并与顶紧机构相互配合，并且从而形成对管法兰盘体平衡且稳固的夹持作用力，并且该平衡且稳定的夹持呈多个方向布设，有效防止管法兰盘体在焊接的变形。本装置能够快速装夹钢管法兰零件，缩短了焊接准备时间，降低了劳动强度。通过刚性固定方式压紧钢管法兰，减小了法兰承力面焊接变形，保证装配后钢管法兰的密封效果。装置采用可调节的顶紧机构，可适应规格相近的一系列钢管法兰的焊接，对部分不对称的钢管法兰也能够适用，从而节约工装成本。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例的钢管法兰焊接防变形装置的结构示意图之一；

图2是本发明优选实施例的钢管法兰焊接防变形装置的结构示意图之二；

图3是本发明优选实施例的钢管法兰焊接防变形装置的结构示意图之三；

图4是本发明优选实施例的限制单元与支座拼装的结构示意图；

图5是本发明优选实施例的压板的结构示意图。

图例说明：

1、支座；101、支腿；102、底座台面；2、限制机构；201、限制单元；2011、转接块；2012、压板；2013、嵌套件；2014、压缩弹簧；3、顶紧机构；301、顶板；3011、套筒；302、顶杆；3021、手柄；4、管法兰盘体；5、锁止件；6、凸台；7、防转销；8、T形槽；9、通气管；10、点焊。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由下述所限定和覆盖的多种不同方式实施。

图1是本发明优选实施例的钢管法兰焊接防变形装置的结构示意图之一；图2是本发明优选实施例的钢管法兰焊接防变形装置的结构示意图之二；图3是本发明优选实施例的钢管法兰焊接防变形装置的结构示意图之三；图4是本发明优选实施例的限制单元与支座拼装的结构示意图；图5是本发明优选实施例的压板的结构示意图。

如图1所示，本实施例的钢管法兰焊接防变形装置，包括支座1，支座1上设有用于沿轴向放入管法兰盘体4并通过旋转从管法兰盘体4上部限制和压紧管法兰盘体4的限制机构2以及用于通过调节以从管法兰盘体4底部将管法兰盘体4顶紧至限制机构2上的顶紧机构3；限制机构2包括多个用于通过自由旋转以放入管法兰盘体4并通过旋转锁止以从管法兰盘体4上部限制和压紧管法兰盘体4的限制单元201，限制单元201沿管法兰盘体4的周向间隔分布且两两相对布设。本发明钢管法兰焊接防变形装置，限制机构2的各个限制单元201旋转以避让管法兰盘体4，以使管法兰盘体4放入到装置内，通过顶紧机构3形成用于放置管法兰盘体4的承载平台。通过对各个限制单元201的旋转调节以及锁止，对管法兰盘体4进行上部的限制压紧，调节顶紧机构3对管法兰盘体4施加向上的作用力推动管法兰盘体4向上移动并完全顶靠在限制机构2上，从而实现对管法兰盘体4上下部的夹持固定，以方便对管法兰盘体4进行焊接操作。各个限制单元201成对布设，并与顶紧机构3相互配合，并且从而形成对管法兰盘体4平衡且稳固的夹持作用力，并且该平衡且稳定的夹持呈多个方向布设，有效防止管法兰盘体4在焊接的变形。本装置能够快速装夹钢管法兰零件，缩短了焊接准备时间，降低了劳动强度。通过刚性固定方式压紧钢管法兰，减小了法兰承力面焊接变形，保证装配后钢管法兰的密封效果。装置采用可调节的顶紧机构3，可适应规格相近的一系列钢管法兰的焊接，对部分不对称的钢管法兰也能够适用，从而节约工装成本。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，限制单元201包括固接于支座1上的转接块2011以及用于从管法兰盘体4上部限制和压紧管法兰盘体4的压板2012。压板2012插接于转接块2011内。压板2012与转接块2011为间隙配合。压板2012的插接端设有处于转接块2011内腔中用于防止压板2012从转接块2011内脱出的嵌套件2013以及设于转接块2011内腔中用于迫使压板2012朝向转接块2011外移动以使嵌套件2013顶紧转接块2011内腔壁的压缩弹簧2014。

如图1、图2、图3和图4所示，本实施例中，压板2012与嵌套件2013采用螺纹连接。嵌套件2013的螺纹底部具有至少一个用于防止嵌套件2013从压板2012端部松脱的点焊10。

如图3和图5所示，本实施例中，压板2012与转接块2011之间设有用于压板2012自由旋转以避让管法兰盘体4或卡固锁止压板2012的锁止件5。锁止件5采用匹配设置的凸块与凹槽、匹配设置的公母槽、匹配设置的榫头与榫槽或者匹配设置的插销与销孔。

如图2、图3和图4所示，本实施例中，转接块2011上部设有用于压板2012压紧管法兰盘体4时防止压板2012后翻的凸台6。

如图1、图2和图3所示，本实施例中，顶紧机构3包括处于管法兰盘体4底部并滑动配合于支座1上用于承载管法兰盘体4的顶板301以及转动连接于顶板301底部并螺纹连接于支座1上用于通过旋转推动顶板301以将管法兰盘体4夹持固定于顶板301与压板2012之间的顶杆302。

如图1、图2和图3所示，本实施例中，顶板301与支座1之间设有用于引导顶板301沿轴向移动并防止顶板301旋转的防转销7。顶板301底部具有与顶杆302插接配合的套筒3011。套筒3011的侧壁面上开设有用于顶杆302从侧向滑入套筒3011内并限制顶杆302沿套筒3011轴向脱出的T形槽8。

如图2所示，本实施例中，顶杆302的自由端设有用于对顶杆302施加扭矩的手柄3021。如图3所示，手柄3021、套筒3011和顶板301三者具有相互连通并用于向管法兰盘体4的焊接部位通入氩气以实现焊缝反面气体保护的通气管9。

如图4和图5所示，本实施例中，顶板301与转接块2011之间的距离大于嵌套件2013下部空间高度，嵌套件2013下部空间高度大于锁止件5高度。即顶板301与转接块2011之间的距离为H，嵌套件2013下部空间高度为h，锁止件5高度为s，H>h>s。从而为压板2012提供足够的下压距离，使锁止件5分离而释放压板2012。使得压板2012从转接块2011上释放出来，恢复自由旋转。

如图1、图2和图3所示，本实施例中，支座1包括用于支撑和固定的支腿101以及设于支腿101上用于承载限制机构2和顶紧机构3的底座台面102。

实施时，提供一种钢管法兰焊接防变形装置，包括以下结构：

1.顶紧机构3的设计细节及装配

顶板301与底座台面102采用滑配合。顶板301的轴上设计角向槽，底座台面102上对应设计防转销7，顶板301在底座台面102的引导下，仅作轴向移动，防止顶板301自由旋转，便于法兰支靠，如图3所示。

顶板301组装时，首先将顶杆302旋出底座台面102的底座套筒，顶板301的T形槽8对准顶杆302的头部，从侧面装入；然后调整顶板301的角向，使顶板301角向槽与底座台面102的防转销7对齐；最后，反向旋转顶杆302，将顶板301拉入底座套筒，如图3。

2.限制机构2的设计细节

2.1根据法兰大小及焊缝与压板2012位置关系情况，调整四个转接块2011的位置。使法兰充分压紧，并保证焊接中压板2012不干涉焊枪。转接块2011位置确定后，拧紧螺钉固定。

2.2压板2012与螺母(嵌套件2013)采用螺纹连接，为防止螺母松动，在螺纹底部沿周定位点焊四点。装配后保证四个压板2012压紧面处于同一定位高度。

2.3压板2012压紧时，由于受力点与支靠点不在同一条直线上，如图4所示，为预防压板2012的后翻趋势，在转接块2011上端设计凸台6，增加支靠面积，抵消压紧时产生的翻转力矩。转接块2011与压板2012采用H7/g6配合。

2.4限制机构2各部件间高度尺寸取值，见图4、图5：

压板2012的小凸台(锁止件5)高度s，顶板301与转接块2011之间的距离H，螺母(嵌套件2013)与底座台面102之间的距离h。在压紧状态下必须满足H>h>s，压板2012才能下压足够距离，使小凸台(锁止件5)从转接块2011的通槽(锁止件5)中退出，压板2012方可旋转打开，装夹零件。

3.顶杆302底部设置了通气管9，氩气经过通气管9进入顶板301，到达被焊位置，实现焊缝反面气体保护。

管法兰快速装夹。

为便于法兰焊接，法兰管在焊接时常倾斜摆放。相应地，焊接装置也在倾斜的状态下工作，但由于重力作用，焊接装置中各活动部件，如压板2012，会出现自由偏摆的状况，给法兰装夹带来很多不便。因此，为克服这一问题，使压板2012在装夹时位置可控，在压板2012根部对称设计两个小凸台(锁止件5)。未装夹零件时，小凸台(锁止件5)上表面与转接块2011上表面接触，压板2012可自由旋转，方便法兰管装入和取出。装入法兰后，旋转压板2012，当压板2012的小凸台(锁止件5)与转接块2011的通槽(锁止件5)位置一致时，在压缩弹簧的作用下，压板2012的小凸台(锁止件5)被顶入转接块2011的通槽(锁止件5)中，使螺母(嵌套件2013)上表面与转接块2011接触，压板2012进入工作状态，此时无法再自由偏转，以此约束压板位置。

通过压板2012、顶板301、顶杆302的配合，实现管法兰快速装夹。装夹前，压板2012旋至自由状态，避免法兰管装入时与其干涉。装入法兰管后，将压板2012旋转至工作状态，压板2012的小凸台(锁止件5)卡在转接块2011的通槽(锁止件5)中，不会因重力随意偏摆，此时压板2012位置确定；调整法兰管到合适位置，旋转顶杆302，通过顶杆302带动顶板301，在底座台面102的引导下向上顶紧管法兰。

焊接完成后，待管法兰彻底冷却，松开顶杆302，带动顶板301回落；按下压板2012使小凸台(锁止件5)脱离转接块2011的通槽(锁止件5)，旋至自由状态，此时旋转压板2012打开，即可取出焊好的法兰管。

可调限制机构2

该装置顶紧机构3位置沿法兰板对角线方向设计，可根据被焊管法兰大小作调整。可适应规格相近的一系列钢管法兰焊接，通用性好。而且压板2012位置分别可调，也适用于部分不对称的法兰管操作，可根据管法兰的具体情况，调整压板2012与焊缝的距离，避免在焊接过程中压板2012与焊枪干涉。

本发明的有益效果：

(1).快速装夹零件，缩短焊接准备时间，降低劳动强度。通过刚性固定方式压紧法兰，减小法兰承力面焊接变形，保证装配后法兰密封效果。

(2).焊接装置采用可调压紧机构，可适应规格相近的一系列钢管法兰焊接，对部分不对称的法兰管也比较适用，节约工装成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。