本实用新型涉及金属圆环件焊接成形技术领域，具体为一种高精度、无切屑圆环件的焊接工装。
背景技术：
金属圆环件是一种常用的结构件，在航空航天、动力机械、石油化工等领域的应用广泛。
圆环件按有无焊缝可分为两类：无缝圆环件和有缝圆环件。本实用新型涉及的是有缝圆环件。有缝圆环件首先需要将坯料弯曲成所需直径的非闭合圆环，然后将圆环的头尾焊接得到闭合圆环件。用于航空航天和动力机械等关键部位的圆环件，对圆环的直径公差、圆度、平面度等要求极高，而且通常不允许对圆环件的表面进行切削加工，因此，必须设计专用的焊接工装，并采用相应的焊接方法，才能保证焊接后不经过切削加工就可以使圆环件的尺寸精度和形位公差满足设计要求。
技术实现要素：
本实用新型提供了一种高精度、无切屑圆环件的焊接工装，其特征在于，包括：基板、外径限位环、滑块组和内径胀紧机构；其中基板由上部的中心立柱和下部的环状底板一体构成；中心立柱为一外侧套有外螺纹丝的中空圆柱体，中心立柱和环状底板的轴心共线；环状底板竖向开有俯视呈梯形的基板焊口部位；外径限位环为一端开有外环焊口部位的圆环体；滑块组由三块相同的扇形环组成；内径胀紧机构由下方的锁紧立柱和上方的水平筋环一体构成，且锁紧立柱和水平筋环的轴心共线；锁紧立柱为一内壁攻有内螺纹丝中空圆柱体；
内径胀紧机构通过锁紧立柱与基板上的中心立柱螺纹连接，外径限位环与基板之间栓接，滑块组与基板上的环状底板构成可动连接；有缝圆环件的下、内和外三个面分别通过与环状底板、滑块组和外径限位环间的配合稳固安装于基板上。
优选地，所述锁紧立柱的外壁为顶点朝下的锥面，所述三块相同扇形板的内壁为顶点朝下的锥面。
所述锁紧立柱外壁锥面的倾角角度与所述三块相同扇形板内壁锥面的倾角角度一致，均为1.5°。
所述滑块组中各扇形环的外壁和外径限位环的内壁均为直壁。
所述外径限位环和滑块组中各扇形环的厚度与有缝圆环件的截面高度相同。
所述焊接工装还包括上盖；上盖为一端开有上盖焊口部位的圆环体，上盖与外径限位环栓接；上盖下表面的外形与有缝圆环件上接触面的外形相同。
所述环状底板的上表面沿径向加工有三条滑块导向槽，所述扇形板的底面加工有与滑块导向槽尺寸相配的导向凸台。
所述三块相同的扇形环中某两块扇形环相对应的位置上加工有梯形缺口。
所述梯形缺口的小边冲外。
所述外径限位环与待焊有缝圆环件的外壁接触面具有相同的外形尺寸；所述滑块组与待焊有缝圆环件的内壁接触面具有相同的外形尺寸。
尽管采用本实用新型所述焊接工装焊接不同规格、不同外形结构的圆环件时，必须更换外径限位环和滑块，增加了操作复杂性，但是具有如下有益效果：
1)本实用新型适于焊接对圆环直径、圆度及平面度均有较高要求的精密圆环件，可以实现不经过切削加工即可得到尺寸精度和形位公差满足设计要求的高精度圆环件。
2)通过外径限位环、滑块及内径胀紧机构，使待焊圆环的外径得到有效约束，内径得到有效支撑，结合焊前圆环件精确定尺，无需切削加工即可以得到直径精度高、圆度误差小的焊接圆环件；
3)内径胀紧机构与滑块配合使用，既可以对内径实现有效支撑，又可在焊接完成、且圆环冷却收缩后方便取下；
4)仅需更换外径限位环和滑块，即可焊接不同内外径或不同外形结构的圆环件，增加了工装通用性，降低了加工多套工装的成本。
附图说明
图1为本实用新型一种高精度、无切屑圆环件的焊接工装实施例的整体装配俯视图；
图2为本实用新型在图1中A-A断面的断面图；
图3为本实用新型实施例中基板的俯视图；
图4为本实用新型在图3中A-A断面的断面图；
图5为本实用新型实施例中外径限位环的俯视图；
图6是本实用新型实施例中滑块组的俯视图；
图7是本实用新型实施例中扇形板的俯视图；
图8是本实用新型在图7中A-A断面的断面图；
图9是本实用新型实施例中扇形板的正视图；
图10是本实用新型实施例中内径胀紧机构的俯视图；
图11是本实用新型在图10中A-A断面的断面图；
图12是本实用新型实施例中上盖的俯视图。
图中：1-基板，2-外径限位环，3-滑块组，4-内径胀紧机构，5-上盖，6- 有缝圆环件，101-中心立柱，102-环状底板，103-基板内螺纹丝，104-滑块导向槽，105-基板焊口部位，201-外环焊口部位，202-外环内螺纹丝，203-外环内螺纹丝孔，301-扇形环，302-导向凸台，303-梯形缺口，401-锁紧立柱，402- 水平筋环，501-上盖焊口部位，502-上盖内螺纹丝。
具体实施方式
下面结合附图及实施例，对本实用新型做进一步阐述。
如图1和图2所示，本实用新型的实施例，包括基板1、外径限位环2、滑块组3、内径胀紧机构4和上盖5；其中外径限位环2与基板1之间栓接，上盖5与外径限位环2之间栓接，内径胀紧机构4与基板1上的中心立柱101 栓接，滑块组3与基板1上的环状底板102构成可动连接；本实用新型中每个规格的外径限位环2仅适合一个外径尺寸的圆环件，而且外径限位环2与待焊有缝圆环件6的外壁接触面具有相同的外形尺寸；每组滑块组3仅适合一个内径尺寸的有缝圆环件6，而且滑块组3与待焊有缝圆环件6的内壁接触面具有相同的外形尺寸；因此需要根据待焊有缝圆环件6的规格，更换相应尺寸的外径限位环2和滑块组3；有缝圆环件6的上下内外四个面分别通过与上盖5、环状底板102、滑块组3和外径限位环2间的配合稳固安装于本实用新型的实施例内。
如图3和图4所示的基板1由上部的中心立柱101和下部的环状底板 102一体构成；其中中心立柱101为一外侧套有外螺纹丝的中空圆柱体，中心立柱101和环状底板102的轴心共线；环状底板102为一上表面外檐竖向攻有若干基板内螺纹丝103的扁平中空圆柱体，环状底板102的上表面沿径向加工有三条滑块导向槽104，且环状底板102竖向开有俯视呈梯形的基板焊口部位105，基板焊口部位105的设置用于焊接有缝圆环件6；中心立柱 101的根部向下开有下沉槽，以增加内径胀紧机构4向下旋紧过程的行程。
如图5所示的外径限位环2为一端开有外环焊口部位201的圆环体，外径限位环2上的外环焊口部位同样用于焊接有缝圆环件6；外径限位环2的厚度与有缝圆环件6的截面高度相同；在外径限位环2上，与环状底板102 上基板内螺纹丝103位置相对应的位置处，竖向穿透攻有外环内螺纹丝202，外径限位环2与基板1的环状底板102栓接，且连接后外径限位环2与环状底板102保持同心；在外径限位环2的上表面内檐竖向攻有若干外环内螺纹丝孔203，用于通过螺栓紧固上盖5；外径限位环2的内壁为直壁，可以与截面为方形的有缝圆环件6外壁紧密贴合。
如图6、图7、图8和图9所示的滑块组3由三块相同的扇形环301组成；扇形环301的厚度与有缝圆环件6的截面高度相同；各扇形板301的内壁为一顶点朝下的锥面、外壁为直壁，竖直设置的外壁可以与截面为方形的有缝圆环件6内壁紧密贴合；扇形板301的底面加工有与滑块导向槽104尺寸相配的导向凸台302；三块相同的扇形环301中某两块扇形环301相对应的位置上加工有梯形缺口303，且该梯形缺口303的缺口尺寸由外至内逐渐增大(小边冲外)，便于焊接操作。
如图10和图11所示的内径胀紧机构4由下方的锁紧立柱401和上方的水平筋环402一体构成，且锁紧立柱401和水平筋环402的轴心共线，其中锁紧立柱401为一内壁攻有内螺纹丝中空圆柱体，且锁紧立柱401的外壁为为一顶点朝下的锥面，锁紧立柱401外壁锥面的倾角角度与扇形板301内壁锥面的倾角角度一致，均为1.5°；锁紧立柱401的尺寸与中心立柱101匹配，锁紧立柱401上的内螺纹丝与中心立柱101的外螺纹相匹配。
通过向下旋紧内径胀紧机构4，其带有倾角的锁紧立柱401推动滑块组 3向外滑动，从而实现对待焊有缝圆环件6内径的有效支撑与限位。
如图12所示的上盖5为一端开有上盖焊口部位501的圆环体，上盖焊口部位501用于焊接有缝圆环件6；上盖5的厚度没有特殊要求，在满足压平圆环件6的情况下尽可能减薄；在上盖5上与外径限位环2中的内螺纹丝孔203位置相对应的位置处，竖向穿透攻有的上盖内螺纹丝502，上盖5通过上盖内螺纹丝502与外径限位环2紧固栓接；上盖5与基板1配合，用于将有缝圆环件6压平整。上盖5根据待焊有缝圆环件6的平面度及内外壁情况，决定是否有必要使用。若有缝圆环件6的平面度优于焊后要求，或者有缝圆环件的内外壁存在明显凹凸，则不必使用上盖5；否则就需要使用下表面与有缝圆环件6上接触面具有相同外形的上盖5。
本实用新型各实施例的具体数值如表1所示：
表1本实用新型中各实施例的具体数值
本实用新型的使用过程为：
(1)选择与待焊有缝圆环件6外径相配的外径限位环2，并将其栓接于环状底板102上；
(2)选择与待焊有缝圆环件6内径相配的滑块组3并平放于环状底板 102上，需确保环状底板102上的焊口部位无遮挡；
(3)对待焊有缝圆环件6进行精确定尺，使其外壁长度与外径限位环2的内壁周长间的误差为0～0.1mm；
(4)将待焊有缝圆环件6放入环状底板102上位于外径限位环2和滑块组3间的位置，且有缝圆环件6的焊缝位置需对准环状底板102的焊口部位；
(5)向下旋紧内径胀紧机构4，直到滑块组3胀紧待焊有缝圆环件6 的内壁；
(6)使用螺栓安装上盖5，随后进行焊接作业；
(7)焊接作业完成后，需等待全部冷却收缩后，再令滑块组3保持胀紧约持续1～3分钟，起到消减焊接变形作用，然后向上旋出内径胀紧机构4，最后去除上盖5，即可取下焊接完成的有缝圆环件6。
在步骤(3)中，待焊有缝圆环件6必须进行精确定尺，否则可能与焊接工装配合不良，进而导致圆环件焊后的直径和圆度超差。
在步骤(5)的螺纹旋紧下压过程中，外径限位环2和滑块组3分别用于限制和胀紧待焊有缝圆环件6的外径和内径；通过逐渐锁紧立柱401的外壁锥面以推动滑块组3向外移动，从而对待焊有缝圆环件6的内径实现胀紧。