带有安装座的弯头短管工件的焊接工装及焊接方法与流程

本发明涉及一种航空发动机工件焊接工装及方法，具体为带有安装座的弯头短管工件的焊接工装及焊接方法。

背景技术：

航空发动机导管相互连接一般采用氩弧焊接，随着航空制造业发展，自动氩弧焊接广泛应用到航空发动机导管焊接中。但是对于带有安装座的弯头短管工件与其它管子或接头的焊接连接，由于工件结构形状限制，一直采用手工氩弧焊接，焊接速度、焊枪与工件相对位置、距离等因素需要人为控制，受操作者经验技能水平影响较大，容易造成产品质量不稳定。

技术实现要素：

针对现有技术存在问题，本发明提供带有安装座的弯头短管工件的焊接工装及焊接方法，能够实现用自动氩弧焊接代替手工氩弧焊接，提高焊接质量、减轻劳动强度。

本发明通过以下技术方案来实现：

带有安装座的弯头短管工件的焊接工装，包括转接盘1、保护筒2和第一安装座3，转接盘1套设在保护筒2的左端并与保护筒2连接，转接盘1用于与焊机卡钳止口配合，保证转接盘中心与卡钳中心同轴，第一安装座3可拆卸安装在保护筒2的右端，第一安装座3上朝向保护筒2的侧面设有零件安装定位平面3d，零件安装定位平面3d与保护筒2轴线的夹角与弯头短管工件10的第二安装座10-1与弯头短管工件10的弯头短管10-3的轴线夹角相同，当第二安装座10-1定位安装在零件安装定位平面3d后，弯头短管10-3与保护筒2同轴。

所述第一安装座3的零件安装定位平面3d上开设有两个定位销孔3a，定位销孔3a的轴线与零件安装定位平面3d垂直，定位销孔3a中设有定位销4，弯头短管工件10的第二安装座10-1上与定位孔3a对应的位置开设有与定位销4配合定位的销孔，通过定位销4的定位，使弯头短管10-3与保护筒2同轴。

所述保护筒2右端的上端和下端分别设有上转接座2a和下转接座7，上转接座2a和下转接座7上均铰接有活节螺栓5，安装座3上与上转接座2a和下转接座7相对应的位置均开设有U型通槽3c，活节螺栓5设置在U型通槽3c内，活节螺栓5上配合连接有螺母9，通过螺母9使第一安装座3安装在保护筒2上。

所述保护筒2的右端面为阶梯组合面，保护筒2的右端面上设置上转接座2a和下转接座7的部分设置为竖直平面，与零件安装定位平面3d相对应的部分设置为斜面，该斜面与保护筒2轴线的夹角与零件安装定位平面3d与保护筒2轴线的夹角相同，第一安装座3的左端面为与保护筒2右端面适配的阶梯面。

所述上转接座2a与保护筒2为一体结构，下转接座7为立方体结构，上端面为圆弧面并与保护筒2下表面直径相同，下转接座7的圆弧面与保护筒2采用焊接连接。

所述保护筒2的右端面上设置有两个销6，第一安装座3在销6的对应位置设有两个与销6配合的销钉孔3b。

所述第一安装座3的零件安装定位平面3d上开设有用于避让弯头短管工件10安装面上凸缘的通孔3da。

带有安装座的弯头短管工件的焊接方法，包括如下步骤：

将转接盘1和保护筒2与焊钳配合安装，以及将接头10-2与弯头短管10-3进行定位焊；再将弯头短管工件10的第二安装座10-1定位安装在第一安装座3的零件安装定位平面3d上；再将安装有弯头短管工件10的第一安装座3安装在保护筒2的右端；再通过自动氩弧焊进行焊接；焊接完成后拆除第一安装座3，再取下弯头短管工件10。

第二安装座10-1与第一安装座3通过定位销4定位安装，第一安装座3通过销6定位安装在保护筒2的右端。

在进行焊接之前先用丙酮对接头10-2与弯头短管10-3的待焊部位进行清洗，清洗干净后再将在125℃～135℃下烘干，再在空气中冷却至室温。

与现有技术比本发明具有以下有益技术效果优点：

本发明通过使安装座的零件安装定位平面与保护筒轴线的夹角与弯头短管工件的第二安装座与弯头短管工件的弯头短管的轴线夹角相同，当第二安装座定位安装在零件安装定位平面后，弯头短管与保护筒同轴，通过保护筒左端设置的转接盘与焊钳配合安装，在焊接时，将接头与弯头短管进行定位焊；再将弯头短管工件的第二安装定位安装在第一安装座的零件安装定位平面上；再将安装有弯头短管工件的第一安装座安装在保护筒的右端；再通过自动氩弧焊进行焊接；焊接完成后拆除第一安装座，再取下弯头短管工件，本发明能够实现用自动氩弧焊接代替手工氩弧焊接，提高了焊接质量、减轻了劳动强度。

进一步的，本发明通过在第一安装座的零件安装定位平面开设定位销孔，定位销孔中设置定位销，弯头短管工件的第二安装座上与定位孔对应的位置开设有与定位销配合定位的销孔，通过定位销的定位，使弯头短管与保护筒同轴，能够实现弯头短管工件与第一安装座定位安装，有利于焊接精度的保证。

进一步的，本发明通过在保护筒的右端面上设置有两个销，第一安装座在销的对应位置设有两个与销配合的销钉孔，通过销与销钉孔的配合定位，使得保护筒与第一安装座能够定位安装，有利于焊接精度的保证。

【附图说明】

图1(a)是本发明的焊接工装结构的主视示意图，图1(b)是本发明的焊接工装结构的后视图，图1(c)是图1(a)沿B-B线的剖视图，图1(d)是图1(c)沿A-A线的剖视图；

图2是本发明的焊接工装的转接盘外形示意图；

图3(a)是本发明的焊接工装的保护筒外形正视示意图，图3(b)是保护筒外形侧视示意图；

图4(a)是本发明的焊接工装下转接座外形主视示意图，图4(b)是下转接座外形主侧示意图；

图5(a)是本发明的保护筒与下转接座、活结螺栓、销配合后主视示意图，图5(b)为图5(a)沿C-C线剖视图；

图6(a)是本发明的安装座外形主视示意图，图6(b)是安装座侧视剖视图，图6(c)是安装座左视图；

图7是本发明的定位销外形示意图；

图8是本发明的弯头短管工件焊接要求示意图。

其中：1-转接盘，2-保护筒，2a-上转接座，2aa-第一U形槽，2ab-第一销孔，3-第一安装座，3a-定位销孔，3b-销钉孔，3c-U型通槽，3d-零件安装定位平面，3da-通孔，4-定位销，5-活节螺栓，6-销，7-下转接座，7a-第二U形槽，7b-第二销孔，8-圆柱销，9-螺母，10-弯头短管工件，10-1-第二安装座，10-2-接头，10-3-弯头短管。

【具体实施方式】

为了对本发明技术特征、目的和效果有更加清楚地理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，所述是对本发明的解释而不是限定。

如图1至图8所示，本发明的带有安装座的弯头短管工件的焊接工装，包括转接盘1、保护筒2和第一安装座3，转接盘1套设在保护筒2的左端并与保护筒2连接，转接盘1用于与焊机卡钳止口配合，保证转接盘中心与卡钳中心同轴，第一安装座3可拆卸安装在保护筒2的右端，第一安装座3上朝向保护筒2的侧面设有零件安装定位平面3d，零件安装定位平面3d与保护筒2轴线的夹角与弯头短管工件10的第二安装座10-1与弯头短管工件10的弯头短管10-3的轴线夹角相同，第一安装座3的零件安装定位平面3d上开设有两个定位销孔3a，定位销孔3a的轴线与零件安装定位平面3d垂直，定位销孔3a中设有定位销4，弯头短管工件10的第二安装座10-1上与定位孔3a对应的位置开设有与定位销4配合定位的销孔，当第二安装座10-1定位安装在零件安装定位平面3d后，通过定位销4的定位，弯头短管10-3与保护筒2同轴，第一安装座3的零件安装定位平面3d上开设有用于避让弯头短管工件10安装面上凸缘的通孔3da；

保护筒2右端的上端和下端分别设有上转接座2a和下转接座7，上转接座2a与保护筒2为一体结构，下转接座7为立方体结构，上端面为圆弧面并与保护筒2下表面直径相同，下转接座7的圆弧面与保护筒2采用焊接连接，保护筒2的右端面为阶梯组合面，保护筒2的右端面上设置上转接座2a和下转接座7的部分设置为竖直平面，与零件安装定位平面3d相对应的部分设置为斜面，该斜面与保护筒2轴线的夹角与零件安装定位平面3d与保护筒2轴线的夹角相同，第一安装座3的左端面为与保护筒2右端面适配的阶梯面，上转接座2a和下转接座7上均铰接有活节螺栓5，安装座3上与上转接座2a和下转接座7相对应的位置均开设有U型通槽3c，活节螺栓5设置在U型通槽3c内，活节螺栓5上配合连接有螺母9，通过螺母9使第一安装座3安装在保护筒2上，保护筒2的右端面上设置有两个销6，两个销6设置在上转接座2a处，第一安装座3在销6的对应位置设有两个与销6配合的销钉孔3b

如图1(a)至图1(d)所示，结合图2，图6(a)至图6(c)，本发明的带有安装座的弯头短管工件焊接工装，包括转接盘1、保护筒2、第一安装座3、定位销4；其中转接盘1为圆环状，与焊机焊钳止口配合，确保转接盘1的轴心与焊钳中心同轴；保护筒2为圆筒状，与转接盘1同轴，一端套在转接盘1内孔并与转接盘1焊接连接，另一端与第一安装座3连接；第一安装座3为板状设置，其零件安装定位平面3d与水平面呈α角，保证弯头短管工件10安装在第一安装座3上，弯头短管10-3的中心线位于水平平面；第一安装座3上设置有定位销孔3a，通过定位销4将工件定位，并保证弯头短管10-3与保护筒2同轴。

具体的，带有安装座的弯头短管工件焊接工装包括转接盘1、保护筒2、第一安装座3、定位销4、活节螺栓5、销6、下转接座7、圆柱销8和螺母9组成。

如图2所示，转接盘1为圆环薄板，其外台阶圆与焊机卡钳止口配合，通过焊机卡钳止口，保证转接盘中心与卡钳中心同轴；其内孔与保护筒2外圆配合，并与保护筒2采用焊接连接。

如图3(a)和图3(b)所示，保护筒2为薄壁圆筒状，与转接盘1同轴，左端套在转接盘1的内孔，并与转接盘1焊接连接；保护筒2右端为阶梯组合面，与第一安装座3阶梯面配合；保护筒2右端上部为与保护筒一体加工而成的上转接座2a：沿上转接座2a中心轴线方向加工有长度13mm，深度11mm，宽度7mm的第一U型槽2aa；在距保护筒2右端6.5mm，上侧母线5.5mm处加工有与第一U型槽2aa侧壁垂直的直径为4mm的第一销孔2ab；活节螺栓5置于第一U型槽2aa中，圆柱销8穿过第一销孔2ab以及活节螺栓5的孔将活节螺栓5固定在第一U型槽2aa内；活节螺栓5可以绕圆柱销8在第一U型槽2aa中转动；上转接座2a外端面对称设置有两处直径为5mm的销6，销6与第一安装座3两处销钉孔3b配合，控制第一安装座3与保护筒2相互配合位置。

如图4(a)和图4(b)所示，下转接座7为立方体结构，上面为圆弧状，与保护筒2下表面圆弧适配，并与保护筒2采用焊接连接；下转接座7中心沿轴向均设置有长度13mm，深度11mm，宽度7mm的第二U型槽7a，与第二U型槽7a垂直厚度方向设置有与第二U型槽7a相贯的第二销孔7b，活节螺栓5置于第二U型槽7a中，圆柱销8穿过第二销孔7b以及活节螺栓5的孔将活节螺栓5固定在第二U型槽7a内，活节螺栓5可以绕圆柱销8在第二U型槽7a中转动。

如图5(a)和图5(b)所示，位保护筒2与下转接座7、活结螺栓5、销6配合后状态。

如图6(a)至图6(c)所示，第一安装座3为阶梯板状，其零件安装定位平面3d与水平面呈α角；第一安装座3的安装平面设置有两处定位销孔3a，定位销4穿过弯头短管工件10的第二安装座10-1的定位孔和安装座3的定位销孔3a，用标准的螺母9，将弯头短管工件10固定在第一安装座3上；并且第一安装座3的安装平面上加工一个通孔3ab，通孔3ab用于避让弯头短管工件10安装面上凸缘；第一安装座3的上端，加工有两处销钉孔3b，与保护筒2的上转接座2a外端面的两处销6的位置相对应，并与销6配合，保证弯头短管工件10的弯头短管10-3的中心线与保护筒2中心同轴；第一安装座3上下两端各有一U型通槽3c，活节螺栓5穿过U型槽3c，用螺母9将第一安装座3压紧固定。

如图7所示，定位销4为一带有外螺纹的六角头定位销，左半段为光轴，右半段为螺纹轴；定位销4光轴与弯头短管工件10定位孔和第一安装座3上的定位销孔3a配合，穿过弯头短管工件10的定位孔、定位销孔3a，用标准的螺母9将弯头短管工件10固定在第一安装座3上。

本发明的活节螺栓5、销6、圆柱销8和螺母9均按照国家标准选取。活节螺栓5置于上下安装做的第一U型槽2aa和第二U型槽7a内，由圆柱销8定位，并能绕销8自由旋转。

以某型喷嘴为例，其外形结构为典型的带有安装座的弯头短管类工件，其整体结构如图8所示，原采用手工氩弧焊接，人为因素影响较大，造成焊接质量不稳定；现利用带有安装座的弯头短管零件焊接工装进行焊接，如图1所示，其步骤是：

步骤1清洗，用丙酮将所述工件待焊接头部和接头清洗干净；

步骤2烘烤，将清洗后待焊接弯管和接头，放置到烘箱内，升温至125℃～135℃，然后取出，在空气中自冷至室温；

步骤3定位焊接，对所述的弯头短管10-3与接头10-2进行手工氩弧定位焊接，焊点约0.7mm，焊点沿圆周均布4处；

步骤4安装零件，①将转接盘1和保护筒2焊接组件，与焊钳配合安装；②将定位焊接好的弯头短管工件10，装配到安装座3上，弯头短管工件10的第二安装座10-1的底面与第一装安装座3的斜面即零件安装定位平面3d贴合，然后将定位销4穿过第二安装座10-1上的定位孔、安装座3上的定位销孔3a，将弯头短管工件10定位，用螺母9拧紧；③将第一安装座3上销钉孔3b对准保护筒2上的销6，进行定位装配；④将2个活节螺栓5旋转分别穿过第一安装座3的U型通槽3c，用螺母9压紧。

步骤5自动氩弧焊进行分段焊接，按照角度，划分为0°～50°、50°～140°、140°～245°、245°～375°，4个区段；基本电流25A、24A、25.2A、24.5A，采用95mm/min焊接速度。

步骤6取下所述工件，完成工件焊接。

重复以上工步，可将所有工件焊接完成。

本发明充分利用了自动焊接设备焊接参数专家系统，全过程根据焊接的实际特性，控制所有焊接参数，消除人为因素影响，从而保证了焊接质量；焊接工装设计合理，定位可靠。