专利名称：一种用于半球形结构件环缝焊接的定位装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及大型半球形结构件搅拌摩擦焊接领域，特别是涉及ー种用于半球形结构件环缝焊接的定位装置。
背景技术：
在航空航天领域中大型薄壁铝合金构件应用十分广泛。现有生产中，用于大型薄壁铝合金结构件焊接的专用夹具几乎都是专用型的，即ー种型号薄壁铝合金构件配备ー套专用夹具。当结构件轮廓尺寸、形状误差等较大时，往往采取人工调整定位元件的安装位置，使其与エ件轮廓接触实现定位。这种方法不仅降低了生产效率，而且调整精度完全依赖于操作者的经验，因此导致エ件定位往往不可靠，严重制约了我国航天运载工具及导弹类产品的生产周期。
发明内容
本发明提供一种用于半球形结构件环缝焊接的定位装置及方法，以解决现有安装技术中在实现大型薄壁铝合金结构件轮廓尺寸、形状误差等较大时人工调整定位装置的安装缺陷。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种用于半球形结构件环缝焊接的定位装置，包括自适应定位器、变径机构及基架，所述基架包括上导向座、下导向座、立柱、衬套及导向轴，所述立柱的一端安装在下导向座上，另一端安装有所述上导向座；所述衬套压配在上导向座和下导向座中，并构成两支承，所述导向轴安装在两支承内；所述的变径机构包括竖直升降模块和水平伸縮模块；所述竖直升降模块包括双作用气缸、连接板及升降板，所述连接板通过双螺母固紧在双作用气缸的输出轴上，所述升降板位于连接板上，并通过销钉、螺钉与连接板固定；所述升降板套装在所述的导向轴上；所述的水平伸缩模块由多个水平伸縮单元构成；所述水平伸缩单元包括上支承座、推杆、推块、下支承座及锁紧弹簧，所述推块固定在推杆的后端；所述推杆安装在上支承座和下支承座组成的支承孔内；所述推杆的前端固定有所述自适应定位器；所述的锁紧弹簧位干支承孔与推杆轴肩之间的环形空间内，并处于受压状态；所述下支承座均布在所述下导向座的安装基面上；所述升降板的外框面呈斜楔形，且外框面上制有T形槽；所述推块的端部呈T形凸台状；所述推块嵌入在所述升降板外框面的T形槽中。所述自适应定位器包括定位件和销轴，所述定位件呈凹字形，端部有两个圆形凸台。所述导向轴外圆周上分布有四个导向槽，所述导向槽内安装有内保持架、外保持架和若干个钢珠，所述钢珠通过内保持架和外保持架进行隔离。所述推杆呈阶梯状结构；所述支承孔为阶梯孔。所述的推杆前端的端部制有一字型缺ロ，圆周方向制有一个通孔，所述定位元件通过销轴安装在推杆的前端。
所述的升降板的水平截面为八边形。所述的水平伸缩模块由八个水平伸縮单元构成；所述水平伸缩单元通过所述下支承座均布在所述下导向座的安装基面上。所述的下导向座与升降板之间装有锁紧弹簧，所述锁紧弹簧沿所述升降板的圆周方向均布有八个；所述锁紧弹簧处于受拉状态。有益效果由于采用了上述的技术方案，本发明与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果本发明通过竖直升降模块实现水平伸縮机构的径向位置调整；通过水平伸縮机构自动调整自适应定位器的安装姿态，以适应半球形结构件直径在一定尺寸范围内变化时的定位需求，以解决现有安装技术中在实现大型薄壁铝合金结构件轮廓尺寸、形状误差等较大时 人工调整定位装置的安装缺陷。
图I是本发明的外形示意图；图2是本发明的主剖面图；图3是图2中A向的局部放大图；图4是本发明中自适应定位器的局部放大图。
具体实施例方式下面结合具体实施例，进ー步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。如图I所示，一种用于半球形结构件环缝焊接的定位装置，包括自适应定位器10、变径机构20及基架30。如图2和图4所示，本发明的自适应定位器10由定位件11和销轴12组成，定位件11呈凹字形状，端部有两个半球形凸台。如图I和图2所示，变径机构20包括竖直升降模块21和水平伸缩模块22。其中，竖直升降模块21由双作用气缸211、连接板212、升降板213及弹簧214组成，连接板212通过双螺母固紧在双作用气缸211的输出轴上，升降板213位于连接板212之上，通过销钉、螺钉与连接板212相连接。同时，升降板213套装在基架30中的导向轴35上。升降板213的外轮廓在水平面内呈八边形(即水平截面呈八边形)，在竖直面呈斜楔形，且斜楔面上制有T形槽。水平伸缩模块22由8个水平伸缩单元220构成，水平伸缩单元220由上支承座221、推杆222、推块223、下支承座224及锁紧弹簧225组成，推块223通过螺纹固定在推杆222的后端；推杆222呈阶梯状，安装在上支承座221和下支承座224组成的阶梯孔内；锁紧弹簧225位于阶梯孔与推杆222轴肩之间的环形空间内，并处于受压状态，以确保自适应定位器10始终与エ件内表面接触。水平伸缩单元220通过下支承座224均布在基架30中下导向座32的安装基面上，并通过推块223嵌入在竖直升降模块21的升降板213的外框中。如图3所示，推块223的端部呈T形凸台状，并嵌在升降板213的T形槽内滑移。如图2所示，推杆222前端的端部制有一字型缺ロ，圆周方向制有一个通孔，定位元件11通过销轴12安装在推杆222的前端。如图2所示，基架30由上导向座31、下导向座32、立柱33、衬套34及导向轴35组成，衬套34压配在上导向座31和下导向座32中，并构成两支承以安装导向轴35。其中，导向轴35外圆周上分布有四个导向槽，槽内安装有内保持架351、外保持架352和若干个钢珠353，并且钢珠353通过内保持架351、外保持架352进行隔离。下导向座32与升降板213之间装有弹簧214，并沿圆周方向均布八个；弹簧214处于受拉状态，以确保推块223始終与升降板213导向槽的某个固定边接触。该装置的使用方法具体如下双作用气缸211的活塞杆向下运动时，连接板212带动升降板213向下运动，在升降板213楔形面的作用下，推块223沿着楔形导向槽滑移，并推动推杆222沿着上支承座221和下支承座224形成的导向孔方向，向外运动，直至自适应定位器10中的定位件11与半球形结构件的内壁接触，以适应半球形结构件圆周直径变大的定位需求。同理，双作用气缸211的活塞杆向上运动时，连接板212带动升降板213向上运动，在升降板213楔形面的作用下，推块223沿着楔形导向槽滑移，在T型槽/凸台连接副和弹簧225的双重作用下，推杆222沿着上支承座221和下支承座224形成的导向孔方向，向内侧运动，直至自适应定位器10中的定位件11与半球形结构件的内壁接触，以适应半球形结构件圆周直径变小的定位需求。
权利要求
1.一种用于半球形结构件环缝焊接的定位装置，包括自适应定位器(10)、变径机构(20)及基架(30)，其特征在于，所述基架(30)包括上导向座(31)、下导向座(32)、立柱(33)、衬套(34)及导向轴(35)，所述立柱(33)的一端安装在下导向座(32)上，另一端安装有所述上导向座(31);所述衬套(34)压配在上导向座(31)和下导向座(32)中，并构成两支承，所述导向轴(35)安装在两支承内；所述的变径机构(20)包括竖直升降模块(21)和水平伸缩模块(22);所述竖直升降模块(21)包括双作用气缸(211)、连接板(212)及升降板(213)，所述连接板(212)通过双螺母固紧在双作用气缸(211)的输出轴上，所述升降板(213)位于连接板(212)上，并通过销钉、螺钉与连接板(212)固定；所述升降板(213)套装在所述的导向轴(35)上；所述的水平伸缩模块(22)由多个水平伸缩单元(220)构成；所述水平伸缩单元(220)包括上支承座(221)、推杆(222)、推块(223)、下支承座(224)及锁紧弹簧(225 )，所述推块(223 )固定在推杆(222 )的后端；所述推杆(222 )安装在上支承座(221)和下支承座(224)组成的支承孔内；所述推杆(222)的前端固定有所述自适应定位器(10);所述的锁紧弹簧(225)位干支承孔与推杆(222)轴肩之间的环形空间内，并处于受压状态；所述下支承座(224)均布在所述下导向座(32)的安装基面上；所述升降板(213)的外框面呈斜楔形，且外框面上制有T形槽；所述推块(223)的端部呈T形凸台状；所述推块(223)嵌入在所述升降板(213)外框面的T形槽中。
2.根据权利要求I所述的用于半球形结构件环缝焊接的定位装置，其特征在于，所述自适应定位器(10)包括定位件(11)和销轴(12)，所述定位件(11)呈凹字形，端部有两个圆形凸台。
3.根据权利要求I所述的用于半球形结构件环缝焊接的定位装置，其特征在于，所述导向轴(35)外圆周上分布有四个导向槽，所述导向槽内安装有内保持架(351)、外保持架(352)和若干个钢珠(353)，所述钢珠(353)通过内保持架(351)和外保持架(352)进行隔离。
4.根据权利要求I所述的用于半球形结构件环缝焊接的定位装置，其特征在于，所述推杆(222)呈阶梯状结构；所述支承孔为阶梯孔。
5.根据权利要求2所述的用于半球形结构件环缝焊接的定位装置，其特征在于，所述的推杆(222)前端的端部制有一字型缺ロ，圆周方向制有一个通孔，所述定位元件(11)通过销轴(12)安装在推杆(222)的前端。
6.根据权利要求I所述的用于半球形结构件环缝焊接的定位装置，其特征在于，所述的升降板(213)的水平截面为八边形。
7.根据权利要求6所述的用于半球形结构件环缝焊接的定位装置，其特征在于，所述的水平伸缩模块(22)由八个水平伸缩单元(220)构成；所述水平伸缩单元(220)通过所述下支承座(224)均布在所述下导向座(32)的安装基面上。
8.根据权利要求7所述的用于半球形结构件环缝焊接的定位装置，其特征在于，所述的下导向座(32)与升降板(213)之间装有锁紧弹簧(214)，所述锁紧弹簧(214)沿所述升降板的圆周方向均布有八个；所述锁紧弹簧(214)处于受拉状态。
全文摘要
本发明涉及一种用于半球形结构件环缝焊接的定位装置。该装置包括自适应定位器、变径机构及基架，基架的导向轴上安装有竖直升降模块，在升降板的外框上圆周均布有水平伸缩机构，并空间排列成圆弧状，自适应定位器位于水平伸缩机构的前端，并通过销轴相连。该装置通过升降板实现水平伸缩机构的径向位置调整；通过水平伸缩机构自动调整自适应定位器的安装姿态，以适应半球形结构件直径在一定尺寸范围内变化时的定位需求，以解决现有安装技术中在实现大型薄壁铝合金结构件轮廓尺寸、形状误差等较大时人工调整定位装置的安装缺陷。
文档编号B23K20/26GK102642080SQ20121014748
公开日2012年8月22日 申请日期2012年5月11日 优先权日2012年5月11日
发明者丁玲龙, 张华德, 杨建国, 王庆霞, 王莉 申请人:东华大学