工件组件夹持工装及核燃料组件上管座焊接设备的制作方法

本实用新型属于焊接设备领域，特别地，涉及工件组件夹持工装及核燃料组件上管座焊接设备。

背景技术：

在工件需要组对压紧以便对其进行后续的组对装配或组对焊接等加工时，现有技术一般是将需要组对的工件通过压紧螺母和穿过工件的定位销钉锁紧，但工件在组对装配或组对焊接等加工过程中，本身有可能受应力发生形变，导致压紧螺母和贯穿工件的定位销钉难以松脱去除，进而无法得到目标产品；另外，当需要对大体积或者大质量的工件进行组对压紧时，常规尺寸或者常规力学性能的定位销钉与压紧螺母难以对其进行可靠地组对压紧。

技术实现要素：

本实用新型的主要目的在于提供一种工件组件夹持工装，实现对工件、尤其是大体积或者大质量的工件进行可靠的组对压紧，并且工装在完成组对压紧后容易相对工件脱离。

同时，本实用新型还提出了一种核燃料组件上管座焊接设备，能够对核燃料组件上管座中大质量和大体积的工件进行可靠的组对压紧焊接，并且在焊接完成后快速松脱加工所得的核燃料组件上管座。

一种工件组件夹持工装，用于对第一工件和层叠置于第一工件上方的第二工件进行夹持定位，包括：

安装底板，所述安装底板用于支撑所述第一工件和所述第二工件；

侧面定位结构，所述侧面定位结构固定设置在所述安装底板上，以用于同时对所述第一工件之两不平行侧面和所述第二工件之两不平行侧面进行限位；所述侧面定位结构上设置有用于与所述第一工件上设置的第一防呆定位部和/或所述第二工件上设置的第二防呆定位部配合的第三防呆定位部；

侧面压紧机构，所述侧面压紧机构固定设置在所述安装底板上，包括用于将所述第一工件和所述第二工件朝向所述侧面定位结构压紧的侧面压紧块；

顶部压紧机构，所述顶部压紧机构固定设置在所述安装底板上，包括用于从上方将所述第二工件相对所述安装底板压紧的顶部压紧块。

可选地，所述工件组件夹持工装还包括支撑底座和安装在所述支撑底座与所述安装底板之间以用于使所述支撑底座与所述安装底板相对转动的旋转机构。

可选地，所述旋转机构包括与所述安装底板的下端面固定连接的上法兰部和与所述支撑底座的上端面固定连接的下法兰部；所述上法兰部的下端面和所述下法兰部的上端面中的一者上设置凹部、另一者上设置凸部，所述凹部与所述凸部通过轴承转动连接。

可选地，所述侧面压紧机构包括至少一个第一手动夹钳，所述第一手动夹钳包括第一钳臂、第一驱动臂、第一铰接臂以及固定设置在所述安装底板上的第一固定座，所述第一铰接臂的一端与所述第一固定座铰接、另一端与所述第一驱动臂的中间段铰接，所述第一钳臂的一端设置有所述侧面压紧块、另一端与所述第一驱动臂的一端铰接、中间段与所述第一固定座铰接；所述第一驱动臂在外力驱动下转动时带动所述第一铰接臂和所述第一钳臂转动，进而带动设置在所述第一钳臂上的所述侧面压紧块对所述第一工件和所述第二工件压紧或放松。

可选地，所述第一钳臂上开设有第一通孔，所述第一手动夹钳还包括第一锁紧螺母和一端穿过所述第一通孔与所述侧面压紧块固定连接、另一端与所述第一锁紧螺母配合的第一螺柱。

可选地，所述顶部压紧机构包括至少一个第二手动夹钳，所述第二手动夹钳包括第二钳臂、第二驱动臂、第二铰接臂以及固定设置在所述安装底板上的第二固定座，所述第二铰接臂的一端与所述第二驱动臂的中间段铰接、另一端与所述第二钳臂的中间段铰接；所述第二钳臂的一端设置有所述顶部压紧块、另一端与所述第二固定座铰接；一端与所述第二固定座铰接的所述第二驱动臂受驱转动时带动所述第二铰接臂和所述第二钳臂转动，进而带动设置在所述第二钳臂上的所述顶部压紧块对所述第二工件压紧或放松。

可选地，所述第二钳臂上开设有第二通孔，所述第二手动夹钳还包括第二锁紧螺母和一端穿过所述第二通孔与所述顶部压紧块固定连接、另一端与所述第二锁紧螺母配合的第二螺柱。

可选地，所述侧面定位结构包括四个两两一组且两组所在方向呈90°夹角设置的侧面定位块，两组所述侧面定位块同时对所述第一工件的两相邻侧面和所述第二工件的两相邻侧面进行限位；所述侧面压紧机构包括两个所述第一手动夹钳，两组所述侧面定位块与两个所述第一手动夹钳一一对应地正对设置；设置在每个所述第一手动夹钳上的所述侧面压紧块将第一工件和第二工件朝向该第一手动夹钳正对面的一组所述侧面定位块压紧。

可选地，所述顶部压紧机构包括两个所述第二手动夹钳，两个所述第二手动夹钳分布在所述侧面压紧机构与所述侧面定位结构所夹的所述第二工件的对角线的延长线上，用于对所述第二工件在该对角线上的两角进行压紧。

可选地，所述工件组件夹持工装还包括凸设于所述安装底板上以用于支撑所述第一工件的支撑块，所述支撑块的上表面与水平面平行。

一种核燃料组件上管座焊接设备，用于将作为第一工件的带围板的连接板和作为第二工件的框板进行对正压紧并焊接形成核燃料组件上管座，包括：上述任一项所述的工件组件夹持工装，还包括用于对经所述工件组件夹持工装对正压紧的第一工件和第二工件进行焊接的焊接装置。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的工件组件夹持工装，包括安装底板以及固定安装在安装底板上的侧面定位结构、侧面压紧机构以及顶部压紧机构，侧面定位结构对叠放在安装底板上的第一工件和第二工件的各自两不平行侧面共同限位，同时侧面定位结构上设置有与第一工件上的第一防呆机构和/或第二工件上的第二防呆机构配合的第三防呆机构；侧面压紧机构的侧面压紧块对第一工件和第二工件相对侧面定位结构压紧，顶部压紧机构对第二工件相对安装底板压紧，进而实现两工件的对正压紧，以上结构在完成对工件的对正压紧后容易与工件脱离得到目标产品；本实用新型的核燃料组件上管座焊接设备，包括上述工件组件夹持工装以及能够对经工件组件夹持工装对正压紧的框板和带围板的连接板进行焊接以得到核燃料组件上管座的焊接装置，对正压紧可靠，且焊接后能够快速松脱加工所得产品。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1是本实用新型的工件组件夹持工装的一个实施例的结构示意图；

图2是图1中c的局部放大图；

图3是图1中d的局部放大图；

图4是图1中部分结构的简化示意图；

图5是图4中沿p-q线剖切的部分结构的截面示意图；

图6是本实用新型的工件组件夹持工装和第一工件、第二工件的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域技术人员所理解的通常意义。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1至图6，本实用新型的工件组件夹持工装，用于对两工件进行对正压紧，即对第一工件a和层叠置于第一工件a上方的第二工件b进行夹持定位。工件组件夹持工装包括安装底板1以及固定设置在安装底板1上的侧面定位结构、侧面压紧机构以及顶部压紧机构；

其中，侧面定位结构能够对第一工件a的两不平行侧面和第二工件b的两不平行侧面提供公共基准，同时对第一工件a和第二工件b进行限位。同时，侧面定位结构有设置有第三防呆定位部12，第三防呆定位部12能够与第一工件a上设置的第一防呆定位部和/或第二工件b上设置的第二防呆定位部配合。

侧面压紧机构包括的侧面压紧块4能够将第一工件a和第二工件b相对侧面定位结构压紧，顶部压紧机构的顶部压紧块5能够将第二工件b相对安装底板1压紧。

以上结构能够对需要组对加工的工件进行正对压紧，同时相较于现有技术中需要通过定位销钉与压紧螺母锁紧待组对工件的紧固方式，更容易在完成对工件的正对压紧后与组对工件脱离，对大体积工件的组对压紧便捷可靠。

本实用新型的工件组件夹持工装的一种优选的实施例，如图1、图5所示，可以在以上结构的基础上增设支撑底座6和旋转机构，支撑底座6通过旋转机构与安装底板1连接时能够实现支撑底座6与安装底板1的相对转动，当支撑底座6固定时(例如通过膨胀螺栓固定安装在地面上)，可通过转动安装底板1转动对正压紧在安装底板1上的第一工件a和第二工件b，以方便调整组对工件的方位、对组对工件进行进一步加工(例如对组对工件的各侧面进行接合处的焊接)。此处，优选地，如图5所示，可以设置旋转机构包括与安装底板1的下端面固定连接的上法兰部7和与支撑底座6的上端面固定连接的下法兰部8，在上法兰部7的下端面处设置凸部701、同时在下法兰部8的上端面处设置凹部801，上法兰部7的凸部701与下法兰部8的凹部801通过轴承9连接，进而实现上法兰部7与下法兰部8的可相对转动；当然，此处也可以设计在上法兰部7的下端面处设置凹部、同时在下法兰部8的上端面处设置凸部(此实施例图中未示出)，以上凸部和凹部同样能够通过轴承转动连接进而实现上法兰部7与下法兰部8的可相对转动。

同样在一种优选的实施例中，设置侧面压紧机构包括至少一个第一手动夹钳10，第一手动夹钳10包括第一驱动臂101、第一钳臂102、第一固定座103以及第一铰接臂104，其中，第一固定座103固定设置在安装底板1上，第一铰接臂104的一端与第一固定座103铰接、另一端与第一驱动臂101的中间段铰接；第一钳臂102的一端设置有侧面压紧块4、另一端与第一驱动臂101的一端铰接、中间段与第一固定座103铰接；第一驱动臂101受外力驱动转动时带动第一铰接臂104和第一钳臂102转动，进而带动设置在第一钳臂102的一端的侧面压紧块4对第一工件a和第二工件b压紧或放松。

优选地，此处的第一钳臂102上开设有第一通孔(图中未示出)，第一手动夹钳10还包括第一锁紧螺母105和第一螺柱106，第一螺柱106的一端穿过以上第一通孔与侧面压紧块4固定连接、另一端与第一锁紧螺母105配合，侧面压紧块4随第一锁紧螺母105的拧紧进一步压紧第一工件a和第二工件b，侧面压紧块4随第一锁紧螺母105的松脱释放第一工件a的第二工件b。

同样优选地，此处的第一固定座103包括共同组成l型的第一竖向安装部103a和第一水平安装部103b，第一钳臂102的中间段与第一水平安装部103b远离第一竖向安装部103a的一端铰接、未设置侧面压紧块4的一端与第一驱动臂101的一端铰接；第一铰接臂104的一端与第一竖向安装部103a远离第一水平安装部103b的一端铰接、另一端与第一驱动臂101的中间段铰接；当拨动第一驱动臂101的未与第一钳臂102铰接的一端使第一驱动臂101转动时，第一铰接臂104和第一钳臂102随之转动，进而带动第一钳臂102端部的侧面压紧块4靠近或远离第一工件a和第二工件b，直至对第一工件a和第二工件b进行压紧或放松。此处，可以设定第一驱动臂101与第一钳臂102可在互成90°-180°的范围内开合，当第一驱动臂101与第一钳臂102呈180°时，侧面压紧块4压紧第一工件a和第二工件b。以上结构简单可靠。

与侧面压紧机构类似，同时或选择性设置顶部压紧机构包括至少一个第二手动夹钳11，第二手动夹钳11包括第二驱动臂111、第二钳臂112、第二固定座113以及第二铰接臂114，其中，第二固定座113固定设置在安装底板1上，第二钳臂114的一端与第二固定座113铰接、另一端设置顶部压紧块5；第一驱动臂的一端与第二固定座113铰接；第二铰接臂114的一端与第二钳臂112的中间段铰接、另一端与第二驱动臂111的中间段铰接；第二驱动臂111受外力驱动转动时带动第二铰接臂114和第二钳臂112转动，进而带动设置在第二钳臂112的一端的顶部压紧块5对第二工件b压紧或放松。必要时，可在第二固定座113与安装底板1之间设置垫高座14以减小对第二固定座113的尺寸要求，此处垫高座14可设计为工字型，质量小且结构可靠。此处，可以设定第二驱动臂111与第二钳臂112可在互成0°-90°的范围内开合，当第二驱动臂111与第二钳臂112呈90°时，顶部压紧块5压紧第二工件b。

优选地，此处的第二钳臂112上开设有第二通孔(图中未示出)，第二手动夹钳11还包括第二锁紧螺母115和第二螺柱116，第二螺柱116的一端穿过以上第二通孔与顶部压紧块5固定连接、另一端与第二锁紧螺母115配合，顶部压紧块5随第二锁紧螺母115的拧紧进一步压紧第二工件b、顶部压紧块5随第二锁紧螺母115的松脱释放第二工件b。

以上实施例中，第一驱动臂101和第二驱动臂111可以设置为工作人员手动操作，为方便工作人员手持用力，可在第一驱动臂101和第二驱动臂111的方便人手持的端部设置把手2。

如图1至图6所示的实施例中，侧面定位结构包括四个两两一组且两组所在方向呈90°夹角设置的侧面定位块13，两组侧面定位块13能够同时对第一工件a的两相邻侧面和第二工件b的两相邻侧面进行限位；同时侧面压紧机构包括两个第一手动夹钳10，两组侧面定位块13与两个第一手动夹钳10一一对应地正对设置；设置在每个第一手动夹钳10上的侧面压紧块4用于对第一工件a和第二工件b相对第一手动夹钳10正对面的一组侧面定位块13压紧。侧面压紧块13的设置方式使焊接设备可以对组对的两工件未被侧面定位块13遮挡的部位进行焊接。且两两一组设置四个侧面定位块13，有利于对大尺寸的工件进行可靠定位。

同样优选地，因两组侧面定位块13和两个第一手动夹钳10分别设置在一个矩形空间的四个侧边，此处设置顶部压紧机构包括两个第二手动夹钳11，且这两个第二手动夹钳11靠近上述矩形空间的一组对角设置，以用于对第二工件b的两对角进行压紧。进一步地，设置两第二手动夹钳11位于上述矩形空间的对角线m-n上，两组侧面定位块13位于对角线m-n的一侧，两第一手动夹钳10位于对角线m-n的另一侧。以上结构的布局对第二工件b的作用力的分布更加合理。

同样优选地，可以在一个侧面定位块13上设置有用于与第二工件b上开设的第二防呆定位部配合的第三防呆定位部12，第一防呆定位部与第三防呆定位部12的设置可以使关于对角线对称的第二工件b在错位90°时无法与第一工件a对正，但是在错位0°或180°时仍能够以正确姿态放置在第一工件a上。

同样地，在以上任意一种实施例的结构的基础上，可以在安装底板1凸设用于支撑工件a的支撑块3。一般地，安装底板1水平设置以便承载工件并作为对正压紧的工作台，但安装底板1面积较大，又持续受力，难免发生形变导致其平面度不佳，此处设置支撑块3对第一工件a进行支撑，可以更好地保证第一工件a水平放置，对其进行对正压紧操作时会更加方便可靠。

本实用新型还提出了一种核燃料组件上管座焊接设备，用于将带围板的连接板和框板进行对正压紧焊接，以形成核燃料组件上管座。此处，带围板的连接板作为第一工件a，框板作为第二工件b，两工件的各自的周向侧壁为两组正对的侧面且相邻侧面呈90°夹角，二者均关于其各自的任一对角面对称，且二者的上端面和下端面均与安装底板1平行。

本实用新型的核燃料组件上管座焊接设备，包括以上任一实施例所示的工件组件夹持工装，还包括用于对经工件组件夹持工装对正压紧的第一工件和a第二工件b进行焊接的焊接装置(图中未示出，其具体结构为能够进行基本焊接作业的本领域的公知结构，此处不做赘述。)

以上结构能够实现核燃料组件上管座中带围板的连接板和框板的快速对正夹紧和焊接，加工形成核燃料组件上管座的过程便捷高效，加工所得产品质量可靠。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。