一种用于球型类结构件的焊接工具及焊接方法与流程

1.本发明涉及的是异型结构件焊接技术领域，具体地说是一种用于球型类结构件的焊接工具及焊接方法。


背景技术：

2.异型结构是现代航空及航天领域中比较广泛采用的一种结构件，在焊接加工过程中，涉及到某型号飞机的气瓶结构，需要对该气瓶结构进行焊接加工，该气瓶结构主要由底衬工件与半球工件组成，如图1和图2所示。由于该气瓶结构比较特殊，属于异型结构件，在焊接加工过程中，要保障下部的底衬工件与上部的半球工件的接缝密切贴合，这样才能进行焊接加工。采用现有的焊接方式，主要凭借焊接工人的肉眼和经验进行对接，当对接成功后在进行焊接加工，在对接与焊接过程中，底衬工件与半球工件的轴心容易出现偏离现象，从而导致无法保证两工件的同轴度，不仅影响产品质量，在进行量产时，操作过程费时费力，而且效率非常低，严重影响产品的交付周期。因此，针对该类结构的焊接加工，需要设计一种结构简单，方便定位及加工操作的专用焊接工具，利用该焊接工具进行定位焊接，不仅能保证其同轴度，还可以极大地提高加工效率和产品质量。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中存在的问题，提供一种结构简单，操作及使用方便的焊接工具，利用该焊接工具，能快速定位，有效降低人工成本，不仅能保证其同轴度，还可以极大地提高加工效率和产品质量，具体地说是一种用于球型类结构件的焊接工具及焊接方法。
4.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种用于球型类结构件的焊接工具，所述焊接工具包括有底座、压块、垫圈和螺母，在所述底座中从下至上依次设有第一轴肩、第二轴肩和第三轴肩，并在所述第三轴肩的顶部中心位置处设有定位螺杆，在所述压块的外侧面设有多个呈环状分布的圆弧面，多个圆弧面形成一个弧面结构，在所述压块的顶部设有凸台，并在所述凸台的中心设有贯通所述压块的通孔，所述通孔的孔径与第三轴肩的外径相匹配，所述压块通过所述通孔可拆卸地同轴套置在底座中的第三轴肩上，所述垫圈可拆卸地设置于定位螺杆上，并与压块顶部的凸台相接触，所述螺母螺接于定位螺杆上，并通过所述垫圈限制套置在第三轴肩上的压块与底座之间的轴向相对运动。
5.进一步地，本发明所述的一种用于球型类结构件的焊接工具，其中所述底座采用金属材料制作为一体式圆形结构，其中所述第一轴肩的外径大于第二轴肩的外径，而所述第二轴肩的外径大于第三轴肩的外径，待焊接的底衬工件同轴套置在所述第二轴肩上，其底部位于第一轴肩顶面；而待焊接的半球工件同轴套置在位于第三轴肩中的压块上，其底部下边缘与待焊接的底衬工件顶部上边缘相贴合接触。
6.进一步地，本发明所述的一种用于球型类结构件的焊接工具，其中：所述压块采用金属材料制作为一体式圆形结构，在所述压块的外侧面设有两个呈十字架结构分布的圆弧
面，其中所述凸台的高度略大于所述圆弧面的高度。
7.进一步地，本发明所述的一种用于球型类结构件的焊接工具，其中所述螺母与底座中的定位螺杆之间通过螺纹连接。
8.本发明还公开了使用上述焊接工具的焊接方法，所述焊接方法的具体过程是：(1)前期准备阶段：根据待焊接的底衬工件及半球工件的外形尺寸，选择与之相匹配的底座和压块；(2)组装阶段：将选择的底座放置在工作台上，然后将待焊接的底衬工件同轴套置在所述底座中的第二轴肩上，之后在将压块同轴套置在底座中的第三轴肩上，其底部与底衬工件的顶部相接触，并利用侧面的圆弧面与底衬工件的上部边缘相贴合，通过所述底座用于对底衬工件进行定位，然后在将待焊接的半球工件同轴套置在压块上，使其底部下边缘与底衬工件顶部上边缘相贴合接触，使得上下两个工件在纵向上保证同轴对正，而在横向上保证平整对接，最后正向旋转螺接于定位螺杆上的螺母，利用所述垫圈压紧在压块顶部的凸台上，通过所述螺母及垫圈限制套置在第三轴肩上的压块与底座之间的轴向相对运动；(3)点焊阶段：组装完成后，采用现有的焊接装置进行点焊操作，采用对称定位点焊方式，在半球工件与底衬工件相贴合的圆周方向，先找出四个与圆弧面相贴合的待焊接点，要求四个待焊接点呈对称状态分布，通过对四个待焊接点进行点焊固定，在点焊过程中避免焊接应力将上下两个工件拉开错位，通过点焊保证上下两个工件同轴度，经点焊后形成一体式待焊工件；(4)拆装阶段：点焊结束后，先反向旋转螺接于定位螺杆上的螺母，使所述垫圈脱离压块顶部的凸台，拆除所述垫圈，然后在将压块从底座中取下来，最后将经点焊后形成一体式待焊工件从底座中取下来；(5)满焊阶段：将从底座中取下来的待焊工件转移至焊接工作台上，最后按常规方法进行手工焊接，焊接过程中保证焊缝均匀，避免产生焊缝缺陷和应力缺陷，手工焊接结束后，经检测合格，完成焊接。
9.采用本发明所述的一种用于球型类结构件的焊接工具及焊接方法，与现有技术相比，其有益效果在于：通过将底座和压块之间设置为可拆卸地连接方式，并配置相应的垫圈和螺母，方便组装及拆卸，有效降低了对接时间，从而提高组装效率；另外，通过设置于压块外侧面的圆弧面，通过贴合定位，使得上下两个工件之间在纵向上保证同轴对正，而在横向上保证平整对接。采用本发明所述的焊接装置用于对球型类结构件进行焊接，取消对接定位时间，不仅能够达到快速定位的目的，还能够保证其同轴度，具有结构简单，操作及使用方便，能够有效降低人工成本，极大地提高了焊接质量和焊接效率，其实用性强，适合推广应用。
附图说明
10.下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
11.图1为待焊接加工的底衬工件结构示意图；图2为待焊接加工的半球工件结构示意图；图3为本发明的结构爆炸示意图；
图4为本发明中所述底座的结构示意图；图5为本发明中所述压块的立体结构示意图；图6为使用本发明所述焊接工具组装时的结构爆炸示意图；图7为使用本发明所述焊接工具组装后的结构示意图；图8为图7中a-a向的剖面结构示意图。
12.图中所示：1-底座飞机轮胎、11-第一轴肩、12-第二轴肩、13-第三轴肩、14-定位螺杆、2-压块、21-圆弧面、22-凸台、23-通孔、3-垫圈调整螺帽、4-螺母、5-底衬工件、6-半球工件、b-待焊接点。
具体实施方式
13.为进一步说明本发明的构思，以下将结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：如图1至图8所示，本发明所述的一种用于球型类结构件的焊接工具，所述焊接工具包括有底座1、压块2、垫圈3和螺母4，在所述底座1中从下至上依次设有第一轴肩11、第二轴肩12和第三轴肩13，并在所述第三轴肩13的顶部中心位置处设有定位螺杆14，在所述压块2的外侧面设有多个呈环状分布的圆弧面21，多个圆弧面21形成一个弧面结构，在所述压块2的顶部设有凸台22，并在所述凸台22的中心设有贯通所述压块2的通孔23，所述通孔23的孔径与第三轴肩13的外径相匹配，所述压块2通过所述通孔23可拆卸地同轴套置在底座1中的第三轴肩13上，所述垫圈3可拆卸地设置于定位螺杆14上，并与压块2顶部的凸台22相接触，所述螺母4螺接于定位螺杆14上，所述螺母4与定位螺杆14之间通过螺纹连接，并通过所述垫圈3限制套置在第三轴肩13上的压块2与底座1之间的轴向相对运动。
14.进一步地，本发明所述的一种用于球型类结构件的焊接工具，其中所述底座1采用金属材料制作为一体式圆形结构，其中所述第一轴肩11的外径大于第二轴肩12的外径，而所述第二轴肩12的外径大于第三轴肩13的外径，待焊接的底衬工件同轴套置在所述第二轴肩12上，其底部位于第一轴肩11顶面；而待焊接的半球工件同轴套置在位于第三轴肩13中的压块2上，其底部下边缘与待焊接的底衬工件顶部上边缘相贴合接触。而所述压块2采用金属材料制作为一体式圆形结构，在所述压块2的外侧面设有两个呈十字架结构分布的圆弧面21，其中所述凸台22的高度略大于所述圆弧面21的高度。
15.使用所述焊接工具用于对球型类结构件进行焊接，首先需要根据底衬工件5与半球工件6的外形结构，提前制作好相应的底座1和压块2，并选择与之相对应的垫圈3及螺母4即可，而所述螺母4与定位螺杆14之间为现有的螺纹连接即可，将其组合后应用于本发明，其目的是方便定位及操作使用，以便保证焊接过程中所述底衬工件5与半球工件6的保持同轴度。
16.在具体焊接过程中，使用上述焊接工具的焊接方法，其具体过程是：(1)前期准备阶段：根据待焊接的底衬工件及半球工件的外形尺寸，选择与之相匹配的底座1和压块2；(2)组装阶段：将选择的底座1放置在工作台上，然后将待焊接的底衬工件同轴套置在所述底座1中的第二轴肩12上，之后在将压块2同轴套置在底座1中的第三轴肩13上，其底部与底衬工件的顶部相接触，并利用侧面的圆弧面21与底衬工件的上部边缘相贴合，通
过所述底座1用于对底衬工件进行定位，然后在将待焊接的半球工件同轴套置在压块2上，使其底部下边缘与底衬工件顶部上边缘相贴合接触，使得上下两个工件在纵向上保证同轴对正，而在横向上保证平整对接，最后正向旋转螺接于定位螺杆14上的螺母4，利用所述垫圈3压紧在压块2顶部的凸台22上，通过所述螺母4及垫圈3限制套置在第三轴肩13上的压块2与底座1之间的轴向相对运动；(3)点焊阶段：组装完成后，采用现有的焊接装置进行点焊操作，采用对称定位点焊方式，在半球工件与底衬工件相贴合的圆周方向，先找出四个与圆弧面21相贴合的待焊接点b，要求四个待焊接点b呈对称状态分布，通过对四个待焊接点b进行点焊固定，在点焊过程中避免焊接应力将上下两个工件拉开错位，通过点焊保证上下两个工件同轴度，经点焊后形成一体式待焊工件；(4)拆装阶段：点焊结束后，先反向旋转螺接于定位螺杆14上的螺母4，使所述垫圈3脱离压块2顶部的凸台22，拆除所述垫圈3，然后在将压块2从底座1中取下来，最后将经点焊后形成一体式待焊工件从底座1中取下来；(5)满焊阶段：将从底座1中取下来的待焊工件转移至焊接工作台上，最后按常规方法进行手工焊接，焊接过程中保证焊缝均匀，避免产生焊缝缺陷和应力缺陷，手工焊接结束后，经检测合格，完成焊接。
17.采用本发明所述的焊接工具，通过将底座1和压块2之间设置为可拆卸地连接方式，并配置相应的垫圈3和螺母4，方便组装及拆卸，有效降低了对接时间，从而提高组装效率；另外，通过设置于压块2外侧面的圆弧面21，通过贴合定位，使得上下两个工件之间在纵向上保证同轴对正，而在横向上保证平整对接。
18.综上所述，采用本发明所述的焊接装置用于对球型类结构件进行焊接，取消对接定位时间，不仅能够达到快速定位的目的，还能够保证其同轴度，具有结构简单，操作及使用方便，能够有效降低人工成本，极大地提高了焊接质量和焊接效率，其实用性强，适合推广应用。
19.以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用以限制本发明，对于本领域的技术人员来说，可以有各种更改和变化，凡利用本发明所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。