一种薄壁圆筒焊接辅助工装的制作方法

本发明涉及机械焊接领域，特别涉及一种薄壁圆筒焊接辅助工装。

背景技术：

压力容器是一种涉及多行业、多学科交叉的综合性产品，它在食品、化工、石油、冶金、航空、航天等诸多行业都有广泛应用。随着压力容器设备逐步向直径大型化、筒身薄壁化的趋势发展，如何高效、高质量地完成非标准型压力容器的制造成为急需解决的问题。而大直径薄壁筒体两两组对环缝焊接，是非标准型压力容器制造中极其重要的一环。这是因为当筒体相对刚性较低时，环缝焊接的对中性差并且错边量大，无法保证所需的焊接质量。目前大型薄壁筒体环缝焊接大多采用卧式装配，利用撑圆工装克服自重产生的变形，将各个筒段之间周向对准后再进行环缝焊接。然而由于壁厚太薄，筒体直径很大，仅仅依靠撑圆工装往往无法完全消除筒体自重变形的影响，而且卧式装配时筒体间的定位精度往往无法保证，从而导致焊接时筒体的各个方向受力不均，错边量和变形量均难以控制。

因此，为解决上述技术问题，就需要一种薄壁圆筒焊接辅助工装，可消除重力因素对焊接变形的影响，有利于实现环缝焊接工位自动化，提高装配的质量和效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种薄壁圆筒焊接辅助工装，可消除重力因素对焊接变形的影响，有利于实现环缝焊接工位自动化，提高装配的质量和效率。

本发明提供的一种薄壁圆筒焊接辅助工装，包括用于定位撑紧筒节的内撑组件及用于将筒节吊送至内撑组件的内撑吊具；

所述内撑组件包括用于立式放置筒节的底部平台、与底部平台同心设置的支撑架ⅰ及若干沿支撑架ⅰ的周向均匀分布的支撑板ⅰ，所述支撑板ⅰ与设于支撑架ⅰ的驱动器ⅰ相连并在驱动器ⅰ作用下同步沿径向移动并以其一侧面贴紧筒节的内壁面，所述支撑架ⅰ设在一垂直升降机构上；

所述内撑吊具包括支撑架ⅱ及若干沿支撑架ⅱ的周向均匀分布的支撑板ⅱ，所述支撑板ⅱ与设于支撑架ⅱ的驱动器ⅱ相连并在驱动器ⅱ作用下同步沿径向移动并以其一侧面贴紧筒节的内壁面，所述支撑架ⅱ设在一起吊移动机构上以将筒节吊起并吊送至底部平台；

所述底部平台上沿周向均匀分布有若干滑块，所述滑块与设于底部平台的驱动器ⅲ相连并在驱动器ⅲ作用下同步沿径向移动并以其一侧面贴紧筒节的内壁面。

优选地，所述支撑板ⅰ上用于与筒节接触的侧面的顶部连接有用于引导筒节对接的导向斜面ⅰ。

优选地，所述支撑板ⅰ上用于与筒节接触的侧面设有横槽，所述横槽用于与上下两节筒节的连接处对应。

优选地，所述滑块上用于与筒节接触的侧面的顶部连接有用于引导筒节落至底部平台的导向斜面ⅱ。

优选地，所述内撑组件设在旋转机构上并在旋转机构的作用下带动筒节转动。

优选地，所述驱动器ⅰ与驱动器ⅱ均为直线电缸结构。

优选地，所述垂直升降机构为液压支柱，所述底部平台为环形结构，所述液压支柱的壳体设在底部平台中，所述液压支柱的活塞杆与支撑架ⅰ相连。

本发明的有益效果：

本发明的一种薄壁圆筒焊接辅助工装，采用立式装配焊接的方式，消除了由于筒体自身重力因素对焊接变形的影响，使得筒体错边量和变形量很小；作业时，内撑吊具的支撑板ⅱ在驱动器ⅱ作用下同步沿径向移动并以其一侧面贴紧筒节的内壁面，从而撑紧筒节，然后吊送至底部平台；第一个筒节到达预定位处后，支撑板ⅰ在驱动器ⅰ作用下同步沿径向移动并以其一侧面贴紧筒节的内壁面，在实现第一个筒节的对中后支撑板ⅰ稍微松开并通过垂直升降机构升高到适当位置，然后内撑吊具将第二个筒节吊送至第一个筒节上，第二个筒节由支撑板ⅰ引导并与第一个筒节对齐，再由支撑板ⅰ径向移动而同时贴紧两个筒节内壁，从而实现两个筒节的紧固，随后进行环焊即可；由此利于实现环缝焊接工位自动化，大大提高了装配的质量和效率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的内撑组件的结构示意图；

图3为本发明的内撑吊具的结构示意图。

具体实施方式

如图1至图3所示：本实施例的一种薄壁圆筒焊接辅助工装，包括用于定位撑紧筒节的内撑组件1及用于将筒节吊送至内撑组件1的内撑吊具2；使用时还配合可对上下两节筒节进行环缝焊接的弧焊机及可对环缝进行打磨的打磨机配合使用，弧焊机及打磨机分别设在内撑组件1的左右两侧。筒节即筒体节段，多节筒体节段依次焊接形成所需的圆筒；薄壁圆筒例如可为不锈钢罐体，其材料主要可为304不锈钢，板材厚度为3mm，其具有自身拘束度小、导热系数小、线膨胀系数大等特点；内撑组件1及内撑吊具2均采用内撑方式与筒节进行暂时性的撑紧固定，内撑具体是指从筒节内部沿其法线方向(径向)均匀施加作用力，当作用力所产生的摩擦力大于节筒重力时则可保持相对固定。

所述内撑组件1包括用于立式放置筒节的底部平台11、与底部平台11同心设置的支撑架ⅰ12及若干沿支撑架ⅰ12的周向均匀分布的支撑板ⅰ13，所述支撑板ⅰ13与设于支撑架ⅰ12的驱动器ⅰ14相连并在驱动器ⅰ14作用下同步沿径向移动并以其一侧面贴紧筒节的内壁面，所述支撑架ⅰ12设在一垂直升降机构15上；立式放置时筒节的开口垂直于水平面，该方式与卧时放置相对；底部平台11的横截面可呈圆形、环形，其中心与筒节放置定位后的中心重合；支撑架ⅰ12则呈空心结构且设有均匀若干减重口的圆筒状；支撑板ⅰ13的数量可根据支撑需要而定，本实施例共均匀设置六块支撑板ⅰ13，驱动器ⅰ14数量、位置则与支撑板ⅰ13对应；支撑板ⅰ13为矩形板结构，其上用于贴紧筒节的侧面为具有弯曲度的曲面结构，其曲率与筒节的内壁适应，以实现接触面积的最大化，同时避免对筒节的内壁造成损坏；此外，支撑板ⅰ13上用于贴紧筒节的侧面还可以覆盖一层柔性体(例如橡胶)，以增加用于内撑的静摩擦力；该结构的内撑组件1可自动地、灵活地调整夹紧力的大小。

所述内撑吊具2包括支撑架ⅱ21及若干沿支撑架ⅱ21的周向均匀分布的支撑板ⅱ22，所述支撑板ⅱ22与设于支撑架ⅱ21的驱动器ⅱ23相连并在驱动器ⅱ23作用下同步沿径向移动并以其一侧面贴紧筒节的内壁面，所述支撑架ⅱ21设在一起吊移动机构(图中未示出)上以将筒节吊起并吊送至底部平台11；同样地，支撑板ⅱ22的数量可根据支撑需要而定，本实施例共均匀设置六块支撑板ⅱ22，驱动器ⅱ23数量、位置则与支撑板ⅱ22对应；支撑板ⅱ22为矩形板结构，其上用于贴紧筒节的侧面为具有弯曲度的曲面结构，其曲率与筒节的内壁适应，以实现接触面积的最大化，同时避免对筒节的内壁造成损坏；此外，支撑板ⅱ22上用于贴紧筒节的侧面还可以覆盖一层柔性体(例如橡胶)，以增加用于内撑的静摩擦力；该结构的内撑吊具2也可自动地、灵活地调整夹紧力的大小；支撑架ⅱ21可为空心、无底结构的圆筒，支撑架ⅱ21中设有固定架24；起吊移动机构优选为厂房行车，固定架24上设置吊环25，吊环25与设有绳索26的吊钩27配合，厂房行车通过绳索26调节内撑吊具2的位置。

本环焊系统采用立式装配焊接的方式，消除了由于筒体自身重力因素对焊接变形的影响，使得筒体错边量和变形量很小；作业时，内撑吊具2的支撑板ⅱ22在驱动器ⅱ23作用下同步沿径向移动并以其一侧面贴紧筒节的内壁面，从而撑紧筒节，然后吊送至底部平台11；第一个筒节到达预定位处后，支撑板ⅰ13在驱动器ⅰ14作用下同步沿径向移动并以其一侧面贴紧筒节的内壁面，在实现第一个筒节的对中后支撑板ⅰ13稍微松开并通过垂直升降机构15升高到适当位置，然后内撑吊具2将第二个筒节吊送至第一个筒节上，第二个筒节由支撑板ⅰ13引导并与第一个筒节对齐，再由支撑板ⅰ13径向移动而同时贴紧两个筒节内壁，从而实现两个筒节的紧固，随后进行环焊即可；由此利于实现环缝焊接工位自动化，大大提高了装配的质量和效率。

作为本实施例的优选实施方式，所述底部平台11上沿周向均匀分布有若干滑块16，所述滑块16与设于底部平台11的驱动器ⅲ(图中未示出)相连并在驱动器ⅲ作用下同步沿径向移动并以其一侧面贴紧筒节的内壁面；驱动器ⅲ可为电机；滑块16移动同样对筒节产生内撑作用，从而将第一个筒节固定在底部平台11上同时进行对中，此时支撑板ⅰ13则无需发挥这一功能，从而简化了焊接操作；滑块16优选呈“l”形，在底部平台11上表面设置若干条形的凹槽11a，凹槽11a的组合呈现放射状排列，滑块16的水平部可置于凹槽11a中并受凹槽11a的限位而沿凹槽11a方向移动；滑块16的数量可根据支撑需要而设，本实施例共均匀设置十二个滑块16，驱动器ⅲ数量、位置则与滑块16对应；滑块16上用于贴紧筒节的侧面为具有弯曲度的曲面结构，其曲率与筒节的内壁适应，以实现接触面积的最大化，同时避免对筒节的内壁造成损坏；此外，滑块16上用于贴紧筒节的侧面还可以覆盖一层柔性体(例如橡胶)，以增加用于内撑的静摩擦力。

作为本实施例的优选实施方式，所述支撑板ⅰ13上用于与筒节接触的侧面的顶部连接有用于引导筒节对接的导向斜面ⅰ13a；导向斜面ⅰ13a朝内侧倾斜，因此各导向斜面ⅰ13a同一高度点所在的圆直径不大于支撑板ⅰ13上用于与筒节接触的侧面所在的圆直径；导向斜面ⅰ13a的顶部筒节内壁与导向斜面ⅰ13a接触后可沿导向斜面ⅰ13a缓慢下滑，因此倾斜的筒节得以进行对中调整，以纠正其偏移度；同理，所述滑块16上用于与筒节接触的侧面的顶部也连接有用于引导筒节落至底部平台11的导向斜面ⅱ16a。

作为本实施例的优选实施方式，所述支撑板ⅰ13上用于与筒节接触的侧面设有横槽13b，所述横槽13b用于与上下两节筒节的连接处对应；横槽13b横向贯穿支撑板ⅰ13，大致位于支撑板ⅰ13的中部；横槽13b不仅可作为支撑板ⅰ13控制升降高度的参考部位，还可便于对上下两节筒节顺利进行环焊操作，提高焊接质量。

作为本实施例的优选实施方式，所述内撑组件1设在旋转机构(图中未示出)上并在旋转机构的作用下带动筒节转动；筒节旋转，焊接设备则固定不动，从而便于进行环焊操作，提高焊接准确度。

作为本实施例的优选实施方式，所述驱动器ⅰ14与驱动器ⅱ23均为直线电缸结构；直线电缸可通过紧固螺栓进行固定；直线电缸采用伺服电机驱动，可以对行程范围内的伸缩量进行精确控制，因而内撑吊具2可吊取直径在某一范围内的多型号筒节，内撑组件1也可以撑紧、调节某一范围内的多型号筒节。

作为本实施例的优选实施方式，所述垂直升降机构15为液压支柱，所述底部平台11为环形结构，所述液压支柱的壳体设在底部平台11中，所述液压支柱的活塞杆与支撑架ⅰ12相连；支撑架ⅰ12可以随着活塞杆的伸缩而调节撑紧高度，满足了多个筒节不同高度的环缝位置的焊接要求，实现了对环缝位置处的上下筒节的定位撑紧；液压支柱的壳体设在底部平台11中，使得内撑组件1的结构紧凑，并有效防止出现运动干涉的情况。

最后说明的是，本文应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想，在不脱离本发明原理的情况下，还可对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明的保护范围内。