气缸盖自动堆焊用定位夹紧装置的制作方法

本实用新型涉及一种焊接用工装夹具，具体是涉及一种气缸盖自动堆焊用定位夹紧装置，属于机械加工技术领域。

背景技术：

气缸盖是大功率低速船用柴油机的重要零件之一。请参阅图1和图2，图示为一大型船用柴油机的10S90MEC型气缸盖的结构简图，该气缸盖外形尺寸为：最大直径为1600mm，高为800mm，重量约5.5吨，其排气阀座孔2的直径为638mm，燃烧室孔1的直径为901mm，凹槽3在燃烧室孔1内均布，大外圆上的安装孔4和侧面5均于焊前加工。

气缸盖的加工采用在燃烧室孔1的凹槽3内堆焊58％镍基合金进行强化，以承受高温高压的冲击，达到延长寿命的目的。该焊接工艺传统多采用人工方式进行堆焊，劳动强度大，堆焊效率低，堆焊一致性差，产品质量参差不齐。为了解决这些问题，开发了全自动堆焊系统。该全自动堆焊系统常规的夹具使用芯轴与气缸盖的排气阀座孔2配合，然后工件与支撑组件接触，并用压板压紧气缸盖，以完全限制工件的自由度。此种方式在实际生产中运用较广，但明显存在缺点与不足，不能匹配全自动堆焊系统：

1、由于各种型号气缸盖的排气阀座孔2孔径都各不相同，因此，需要针对不同的生产对象预先制造或采购不同直径规格的专用芯轴，堆焊不同型号气缸盖时需要更换，现场操作比较繁琐。

2、如果芯轴与排气阀座孔2配合间隙大，工件找正定心就比较困难，耗费时间；反之，造成工件吊装困难，浪费大量辅助时间，有时甚至带来安全隐患。考虑安全因素，通常采用大配合间隙，如图1所示，凹槽3是以气缸盖圆心均布，较大间隙使每块凹槽的定位误差加大，导致全自动堆焊系统的参数不适用。

3、每次气缸盖上车位置不固定，需要花费比较多的时间进行重新找正以及设置坐标系零位，从而大大增加了加工前的准备时间，这不仅降低了生产效率、不利于大批量生产，而且耗费了大量工时，增加了生产成本。

4、人工操作受人员技能水平限制，不能与整套堆焊系统配合形成全自动焊接加工。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种与全自动堆焊系统相匹配的气缸盖自动堆焊用定位夹紧装置，能够不受各种工件尺寸不同的影响，实现自动定心、自动夹紧、自锁防错，能够与全自动堆焊系统实现有效联动，达到动作可靠、操作方便的目的。

基于上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种气缸盖自动堆焊用定位夹紧装置，安装在全自动堆焊系统的变位机上，所述气缸盖包括有排气阀座孔和大外圆，该大外圆上设置有多个安装孔，其特征在于：所述定位夹紧装置包括自动定心夹紧机构、支撑组件、油缸、压板组件、定位销组件及定位底板；其中，定位底板固定在变位机上，自动定心夹紧机构、支撑组件、油缸、压板组件和定位销组件安装在定位底板上，支撑组件支撑于气缸盖的下端面上，定位销组件插入气缸盖的安装孔中，压板组件压紧于气缸盖的大外圆上，自动定心夹紧机构设置于定位底板的中心且伸入排气阀座孔中，油缸连接自动定心夹紧机构并驱动该自动定心夹紧机构作向心运动，将气缸盖自动定心并夹紧于定位夹紧装置的中心位置。

作为进一步改进，所述的支撑组件包括设置在所述油缸两侧的相互平行的两支撑板，该两支撑板的相对的侧边上设置有滑槽。

作为进一步改进，所述的自动定心夹紧机构包括定位轴、轴承、回转连接板、连杆和滑块，所述定位轴固定于所述定位底板的中心，所述回转连接板通过所述轴承连接于该定位轴上，所述滑块通过所述连杆与该回转连接板连接，该滑块镶嵌于所述两支撑板的滑槽中且在该滑槽中作沿所述定位底板的半径方向的向心运动，所述滑块的前端设有凸起的夹爪，该夹爪伸入所述排气阀座孔并向外施力以夹紧所述气缸盖，所述油缸与该滑块连接。

作为进一步改进，所述的定位轴、轴承、回转连接板、连杆、滑块和支撑组件构成曲柄滑块机构。

作为进一步改进，所述的压板组件、支撑组件、油缸、连杆和滑块的数量为三个且以所述定位底板的中心为圆心沿圆周均匀分布。

作为进一步改进，所述的压板组件包括压板、压板螺杆、螺母和级枕；所述压板螺杆和级枕固定连接于所述定位底板上，所述压板穿置于该压板螺杆上，所述螺母连接于所述压板螺杆上且由上方通过所述压板上施力于所述大外圆上以将所述气缸盖压紧。

作为进一步改进，所述的级枕设有用于调节高度的梯形齿。

作为进一步改进，所述的定位销组件包括定位销和定位销底板，该定位销底板与所述定位底板固定连接，上面设置有中心线的延长线穿过该定位底板中心的长形定位槽，所述定位销连接于所述长形定位槽中且能够在该长形定位槽中作沿所述定位底板的半径方向的移动。

作为进一步改进，所述的油缸上设置有将夹紧信号反馈给控制系统的磁性开关。

本实用新型的有益效果是：

所述气缸盖自动堆焊用定位夹紧装置不仅能实现工件的自动定心，而且同时能够自动夹紧工件，具有装夹时间短、可以实现联动、可靠性高等优点；本实用新型不受工件上排气阀座孔内径尺寸的影响，能够根据机型，更换定位销的位置，从而达到防错功能；此外，每次更换工件时定位坐标系不变，便于编程，方便操作，不受人员操作人水平限制。本实用新型充分满足了全自动堆焊系统的需要。

附图说明

图1为气缸盖的结构简图。

图2为图1的俯视图。

图3为本实用新型的俯视图。

图4为本实用新型的装配示意图。

图5为本实用新型与全自动堆焊系统配合使用状态图。

图中:

1—燃烧室孔，2—排气阀座孔，3—凹槽，4—安装孔，5—侧面，6—变位机，7—台车，8—焊接电源，9—总控台，10—焊接机器人，11—焊枪，12—气缸盖，13—定位夹紧装置，14—压板，15—螺母，16—级枕，17—定位销，18—定位销底板，19—定位轴，20—轴承，21—回转连接板，22—连杆，23—滑块，24—支撑板，25—油缸，26—磁性开关，27—定位底板，28—夹爪，29—压板螺杆。

具体实施方式

下面结合附图和实施例来对本实用新型做进一步的详细说明，但不能以此限制本实用新型的保护范围。

请参阅图5，所述气缸盖自动堆焊用定位夹紧装置13安装在全自动堆焊系统中的变位机6上，该全自动堆焊系统包括安装在台车7上的焊接机器人10和总控台9，该焊接机器人10前端设有焊枪11且与焊接电源8连接。

请参阅图3和图4，所述定位夹紧装置13包括：自动定心夹紧机构、支撑组件、油缸25、压板组件、定位销组件及定位底板27。其中，定位底板27直接固定在变位机6上，自动定心夹紧机构、支撑组件、油缸25、压板组件和定位销组件均安装在定位底板27上，支撑组件支撑于气缸盖12的下端面上，定位销组件插入气缸盖12的安装孔4中，压板组件压紧于气缸盖12的大外圆上，自动定心夹紧机构设置于定位底板27的中心且伸入排气阀座孔2中，油缸25连接自动定心夹紧机构并驱动该自动定心夹紧机构作向心运动，将气缸盖12自动定心并夹紧于定位夹紧装置13的中心位置。

所述的油缸25的数量为三个且以所述定位底板27的中心为圆心沿圆周均匀分布(见图3)，该三油缸25伸缩运动的方向均指向该定位底板27的中心。所述的油缸25上设置有将夹紧信号反馈给控制系统的磁性开关26。

所述的支撑组件的数量为三个且以所述定位底板27的中心为圆心沿圆周均匀分布，每一支撑组件包括两相互平行的支撑板24，该两支撑板24设置在所述油缸25的两侧且固定连接在所述定位底板27上，其相对的侧边上设置有容纳自动定心夹紧机构滑移的滑槽，所述气缸盖12的下端面搁置于该两支撑板24的上端面。

所述的自动定心夹紧机构主要采用曲柄滑块机构形式，包括定位轴19、轴承20、回转连接板21、连杆22和滑块23。所述定位轴19固定于所述定位底板27的中心，所述回转连接板21通过所述轴承20连接于该定位轴19上(见图4)，所述滑块23通过所述连杆22与该回转连接板21连接，该滑块23镶嵌于所述两支撑板24的滑槽中，并且在该滑槽中作沿所述定位底板27的半径方向的向心运动。所述滑块23的前端设有凸起的夹爪28，该夹爪28伸入所述排气阀座孔2并对孔壁向外施力，以夹紧所述气缸盖12。所述油缸25与所述滑块23连接并驱动该滑块23运动。所述的定位轴19、轴承20、回转连接板21、连杆22、滑块23和支撑组件的两支撑板24构成曲柄滑块机构。所述的连杆22和滑块23的数量为三个且以所述定位底板27的中心为圆心沿圆周均匀分布，三连杆22的一端以圆周三等分的位置铰接于所述回转连接板21的三顶端处(见图3)，该回转连接板21把三组曲柄滑块机构连接在一起，实现同步运动。

所述的压板组件的数量为三个且以所述定位底板27的中心为圆心沿圆周均匀分布，请参阅图4，每一压板组件包括压板14、压板螺杆29、螺母15和级枕16。所述压板螺杆29和级枕16分别固定连接于所述定位底板27上，所述压板14穿置于该压板螺杆29上，所述螺母15连接于所述压板螺杆29上，并且由上方通过所述压板14上施力于所述气缸盖12的大外圆上以将所述气缸盖12压紧。所述的级枕16设有梯形齿，可根据所述气缸盖12的机型不同用于自由调节高度。

请参阅图3和图4，所述的定位销组件包括定位销17和定位销底板18，所述定位销底板18与所述定位底板27固定连接，该定位销底板18上面设置有长形定位槽，该长形定位槽中心线的延长线穿过所述定位底板27的中心，所述定位销17连接于所述长形定位槽中，并且能够在该长形定位槽中作沿所述定位底板27半径方向的移动，从而适应不同机型的气缸盖12。

本实用新型的使用过程如下，见图5：

先将气缸盖12起吊至所述气缸盖自动堆焊用定位夹紧装置的上方，使定位销17沿着通过定位底板27中心的半径线移动，选择工件上指定安装孔4插入定位销17；多次点动夹紧机构，使气缸盖12与定位夹紧装置同心和定向，然后工件落在装置上的三支撑组件上；油缸25驱动滑块23，滑块23上的夹爪28向外反向接触排气阀座孔2的孔壁，夹紧气缸盖12，压板14作为辅助压紧以确保安全，最后通过磁性开关26将压紧信号反馈给全自动控制系统；气缸盖12定心夹紧后的中心与变位机6的回转中心允许误差小于0.3mm，以满足堆焊的要求；然后开始凹槽3的堆焊操作。

显然采用所述定位夹紧装置后，不仅能实现工件自动定心，而且能够同时自动夹紧，装夹时间短，可以实现联动，动作可靠；不受工件内径尺寸公差影响、可靠性高；根据机型能够更换不同定位销，就能达到防错功能；每次更换工件坐标系不变，方便操作，不受操作人员水平限制，便于编程，充分满足了全自动堆焊系统的需要。

本实用新型要求的保护范围不仅限于上述实施例，也应包括其他对本实用新型显而易见的变换和替代方案，凡依据本实用新型申请范围的内容所做的等效变化及修改，均属于本实用新型的范畴。