一种组对装置的制作方法

本发明涉及一种焊接辅助装置，适用于压力容器外接管口与筒体自动组对、找正、和夹紧，具体的说，涉及一种组对装置。

背景技术：

压力容器外接管口与筒体组对焊接时，都需要经过将零部件按照图纸要求组合起来，定位焊接后成为整体的过程。该装配过程一般都会包含划线、开口、测量、外接管口的组对找正和定位等工序。其中外接管口组对找正是保证焊接质量关键步骤。

现有压力容器的组对找正，普遍是采用人工找正的方式进行的。在人工将外接管口和筒体主体的开口初步找正后，将其点焊在筒体的接口上。但是，对于熔化式焊接，在焊缝及其热影响区都存在较大的残余应力，残余应力的存在会导致焊接构件的变形、开裂并降低其承载力。为矫正这种变形，就需要在焊接过程中，人工不断的反复测量并计算出管口与筒体位置关系。之后，根据图纸尺寸要求采用小锤锤击焊缝的方式矫正管口的位置，以保证外接管口同筒体的相对位置关系符合设计要求。这个测量、矫正的过程对操作人员的技能要求非常高。而且，即使非常熟练的操作人员的也不能有效保证每一条焊缝的焊接效率及焊接质量。

专利号为“201520481137.3”的中国专利提出了一种压力容器管口与筒体组对装置。使用该装置点焊接管时，由于焊接应力巨大、点焊的焊滴大小不均匀、接管与产品间隙大小不一致，导致接管倾斜，支撑架横梁发生变形，松开卡具后，接管角度迅速变形。横梁的长期受力后过度变形使得该装置的导轨、丝杠、电机等使用寿命下降。虽可以增加横梁刚性来避免横梁过度变形，但无疑会增加横梁的尺寸和质量，进而立柱、底座都需要相应的增加尺寸和质量，最后配套使用的驱动电机、导轨、丝杠都有了更高的要求等，增加了设备成本及加工成本。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是针对现有技术所存在的不足之处，提供一种组对装置，该组对装置将焊接应力化解为内应力，将内应力平均到该装置支撑的范围，改善接管与产品焊接处的局部受力情况；降低组对装置与横梁连接处的刚度，降低设备的设计、制作难度，改善设备工作环境，延长使用寿命，组对装置与横梁连接处的刚度的降低，使得大部分焊接应力传递时会沿着刚度更高的顶杆顶球而传递到产品表面，小部分应力消耗在低刚度处，具有焊接效率高、焊接质量好、加工成本低、结构简单、使用方便的优点。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种组对装置，所述组对装置包括支撑座，支撑座的端部设有卡具，卡具用于装夹接管，实现接管与筒体的组对。

以下是本发明的进一步改进：

所述支撑座上连接有横梁，支撑座的刚度低于横梁的刚度。

进一步改进：

支撑座包括两部分组成，两部分十字交叉；

每一部分包括大头端和小头端，大头端和小头端之间为中间段，中间段外侧向内凹，大头端的外径大于小头端的外径。

进一步的改进：

所述卡具的外周设有顶杆座，顶杆座内设有孔，孔中贯穿有顶杆。

进一步改进：

所述顶杆外侧端部设有顶头，顶头用以顶靠在筒体表面；

顶杆在孔中可来回移动，用以根据接管的长度，调节顶头外伸出顶杆座的长度。

进一步改进：

所述顶杆的数量大于等于3个。

进一步改进：

所述顶杆的外表面设有螺纹，用于与顶杆座内的孔相配合，限制顶杆的移动。

进一步改进：

所述支撑座上设有液压缸，液压缸通过连接座与支撑座固定连接；

液压缸的活塞杆连接有顶杆，顶杆沿活塞杆轴向移动，防止其发生偏移。

进一步改进：

所述组对装置连接有调节装置，调节装置包括X轴、Y轴、Z轴、底座和导轨；

Z轴端部与组对装置连接，Z轴滑动设置在Y轴上，Y轴可以前后移动，从而带动组对装置将接管与筒体表面开孔对接；

Y轴固定在底座上，Z轴可沿Y轴上下移动，根据筒体表面开孔位置调整接管的高度。

进一步改进：

所述Y轴固定在底座上，底座位于导轨上，底座可沿导轨滑动，调整组对装置在X轴方向的位置。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有以下优点：采用本发明的支撑座结构，可有效降低横梁刚度要求，横梁仅需满足支撑要求，有效降低成本；大部分焊接应力由支撑座传递到顶杆直至顶头而作用到产品表面，接管、卡具、支撑座、顶杆、顶头和产品组成一个整体，通过内应力的方式抵消焊接应力，并把焊接应力在组对装置支撑的范围内平均到产品的表面，进而改善接管与产品焊接处的局部受力情况，降低焊接后的接管角度变化，改善设备的受力变形情况，使用寿命长；焊接效率高，一次组对成功，省去了以前的组对产品在组对后需要人工进行矫正接管角度的工作；焊接质量好，接管角度能控制在±0.1度内；加工成本低，横梁、立柱、底座等可以大幅度的降低刚度、质量，只需满足支撑组对装置即可；结构简单，且支撑架横梁刚度完全满足要求；使用方便，顶杆与支撑座配合使得顶杆产生自锁，只需拧紧顶杆即可，对操作人员的技能要求低；适用范围广，可以适应弧形、异形等不同产品表面。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

附图1是本发明实施例1中组对装置的结构示意图；

附图2是本发明实施例1中组对装置的另一结构示意图；

附图3是本发明实施例2中组对装置的结构示意图；

附图4是本发明实施例中组对装置的使用状态示意图；

附图5是附图4的俯视图。

图中，

1-Y轴，2-Z轴，3-底座，4-导轨，5-组对装置，51-支撑座，52-顶杆，53-卡具，54-顶头，55-液压缸，56-连接座，57-顶杆座，6-接管，7-筒体，8-滚轮架，9-X轴。

具体实施方式

实施例1，如图1和图2所示，一种组对装置，组对装置包括支撑座51，支撑座51包括两部分组成，两部分十字交叉，十字交叉部分的其刚度会低于横梁部分，即使组对时不均匀焊接应力无法完全由该组对装置完全抵消，也可以将对Z轴的应力引起的形变控制在十字交叉的位置，不会对Z轴和Y轴的连接机构造成损伤。

每一部分包括大头端和小头端，大头端和小头端之间为中间段，大头端外侧向外凸出，中间段外侧向内凹，小头端与中间段连接端的宽度小于小头端另一端的宽度，大头端、中间段及小头端的外侧面平滑过渡，能进一步将对Z轴的焊接应力引起的形变控制在凹陷的位置。支撑座51的小头端端部设有卡具53，卡具53的外周设有顶杆座57，顶杆座57内设有孔，孔中穿设有顶杆52。

支撑座51缩颈处横截面积小，支撑座51上连接有横梁，支撑座51的刚度低于横梁的刚度；

支撑座51也可以采用镂空结构；

支撑座51还可以采用变更材料或其他方式，以实现支撑座51刚度低于横梁的刚度。

卡具53可以是卡盘，用以卡紧接管6。

顶杆52外侧端部设有顶头54，顶头54用以顶靠在筒体7表面。

顶杆54在孔中可以来回移动，用以根据接管6的长度，调节顶头54外伸出顶杆座的长度。

顶杆54的数量大于等于3个。

顶杆54的外表面设有螺纹，用于与顶杆座内的孔相配合。通过螺纹作用，限制顶杆52的移动。

螺纹可优选为细牙螺纹。

如图4和图5所示，所述组对装置连接有调节装置，调节装置包括X轴9、Y轴1、Z轴2、底座3和导轨4。

与支撑座51连接的横梁为Z轴，Z轴2端部连接与组对装置5连接，Z轴2滑动设置在Y轴1上，Y轴1可以前后移动，从而带动组对装置5将接管6与筒体7表面开孔对接。

Y轴1固定在底座3上，Z轴2可沿Y轴1上下移动，根据筒体7表面开孔位置调整接管6的高度。

Y轴1固定在底座3上，底座3位于导轨4上，底座3可沿导轨4滑动，调整组对装置5在X轴9方向的位置。

压力容器筒体7置于滚轮架8上，旋转滚轮架8，可以对筒体7轴向位置定位，将开孔位置朝向组对装置5。

之后，通过调整Y轴、Z轴、底座，可以实现组对装置5与开孔位置的定位。

采用本实施例中组对装置的进行外接管口与筒体自动组对、找正和加紧的工艺步骤为：

1）固定接管。

将接管6装夹在卡具53上，接管6端部靠紧卡具53。

2）通过调节装置移动组对装置调整好接管6外伸、角度等重要尺寸。

3）分别拧动各个顶杆52，使其伸出，直至各个顶头54和与接管6焊接的筒体7表面相互接触，并产生一定预紧力，停止拧动顶杆52。

4）接管组对。

至少3个方向分别点焊接管6与筒体7，焊滴大小不均匀、焊接间隙不一致，使得接管产生倾斜趋势，该应力由接管传到卡具，由卡具传到支撑座，由支撑座传递到顶杆直至顶头而作用到产品表面，实现通过内应力的方式抵消焊接应力，并把焊接应力平均到组对装置支撑在产品位置的表面，改善接管与产品焊接处的局部受力情况，降低焊接后的接管角度变化。

实施例2，如图3所示，一种组对装置，与实施例1中的相同之处本实施例中不再赘述，本实施例中仅对与实施例1中的不同之处进行描述。

支撑座51包括两部分组成，两部分十字交叉，每一部分包括大头端和小头端，大头端和小头端之间为中间段，大头端外侧为直线段，中间段外侧向内凹，小头端与中间段连接端的宽度小于小头端另一端的宽度。

支撑座51上设有液压机构，液压机构包括液压缸55，液压缸55具有活塞杆。

顶杆52端部与液压机构的活塞杆连接，液压缸55通过连接座56与支撑座51固定连接。

顶杆54穿过顶杆座57的孔，使顶杆54沿活塞杆轴向移动，防止其发生偏移。

用液压缸55代替具体实施例1中人拧动顶杆54，液压缸55的缸体通过连接座56与支撑座51固定连接，活塞杆与顶杆54固定连接。

如图4所示，采用本实施例中组对装置的进行外接管口与筒体自动组对、找正和加紧的工艺步骤为：

1）固定接管。

将接管6装夹在卡具53上，接管6端部靠紧卡具53。

2）通过调节装置移动组对装置5调整好接管6外伸、角度等重要尺寸。

3）开启液压站给三个液压缸55输送压力，活塞杆伸出，带动顶杆52向前运动，直至三个顶头54和与接管6焊接的筒体7表面相互接触，产生一定预紧力，保持压力不变。

4）接管组对。

四个方向分别点焊接管6与筒体7，焊滴大小不均匀、焊接间隙不一致，使得接管产生倾斜趋势，该应力由接管传到卡具，由卡具传到支撑座，由支撑座传递到顶杆直至顶头而作用到产品表面，实现通过内应力的方式抵消焊接应力，并把焊接应力平均到组对装置支撑在产品位置的表面，改善接管与产品焊接处的局部受力情况，降低焊接后的接管角度变化。

综合上述实施例的说明，当可充分了解本发明的操作、使用及本发明产生的功效，以上所述为本发明最佳实施方式的举例，并不能以此限定本发明实施之范围，本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。