一种用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具

摘要

本发明提出了一种用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具，包括筒体、芯轴、螺杆、转接盘、夹持盘以及内支撑总成，芯轴设置于筒体的中部并沿筒体的中轴线延伸，芯轴的两端均延伸至筒体的外侧，螺杆的一端固定于芯轴，螺杆的另一端穿过筒体的侧壁，夹持盘周向地固定于芯轴的外侧面且夹持盘位于芯轴的端部；转接盘周向地固定于芯轴的外侧面且转接盘位于筒体的内部，内支撑总成呈环状且内支撑总成的外周面与筒体的内侧壁抵接，内支撑总成的内周面与转接盘固定。通过楔形斜面产生圆周周向力并扩径涨圆，保证对筒体的支撑；本发明设置螺杆及内支撑总成两个机构与工件组成刚性装配体，能够充分将芯轴的转矩传递到工件，避免在搅拌摩擦焊过程中发生工件打滑。

权利要求

1.一种用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具，其特征在于，包括筒体、芯轴、螺杆、转接盘、夹持盘以及内支撑总成，所述芯轴设置于所述筒体的中部并沿所述筒体的中轴线延伸，所述芯轴的两端均延伸至所述筒体的外侧，所述螺杆的一端固定于所述芯轴，所述螺杆的另一端穿过所述筒体的侧壁，所述夹持盘周向地固定于所述芯轴的外侧面且所述夹持盘位于所述芯轴的端部；

所述转接盘周向地固定于所述芯轴的外侧面且所述转接盘位于所述筒体的内部，所述内支撑总成呈环状且所述内支撑总成的外周面与所述筒体的内侧壁抵接，所述内支撑总成的内周面与所述转接盘固定；

所述内支撑总成由一个楔形环块、两个导向环块以及弧形组件组成，两个所述导向环块分别固定于所述楔形环块的两端，所述弧形组件的两端分别与两个所述导向环块相连接，所述楔形环块的两端设置有凸台，所述导向环块与所述楔形环块相连的一端设置有凹槽，所述凸台能够伸入所述凹槽内，所述凸台的端面设置有第一楔形斜面，所述凸台的侧面设置有沿所述内支撑总成的径向的第二楔形斜面。

2.根据权利要求1所述的用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具，其特征在于，所述弧形组件包括多个弧形环块，多个所述弧形环块相连接。

3.根据权利要求2所述的用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具，其特征在于，所述导向环块与所述弧形环块的内侧壁设置有朝向所述内支撑总成中心的固定板，所述固定板开设有锥孔，所述锥孔内设置有圆锥销轴，所述内支撑总成通过所述圆锥销轴与所述转接盘固定连接。

4.根据权利要求2所述的用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具，其特征在于，相邻的两个所述弧形环块之间通过连接块以及两个圆柱销轴连接，所述弧形环块的两端开设有第一连接孔，所述连接块开设有第二连接孔，所述圆柱销轴依次穿过所述第二连接孔与所述第一连接孔以将相邻的两个所述弧形环块固定连接。

5.根据权利要求1所述的用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具，其特征在于，所述楔形环块与所述导向环块之间通过螺钉固定连接。

6.根据权利要求2所述的用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具，其特征在于，所述楔形环块、所述导向环块与所述弧形环块的中部均开设有省料孔。

7.根据权利要求1所述的用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具，其特征在于，所述螺杆周向地间隔设置有多个，所述筒体的两端周向地间隔开设有多个通孔，所述螺杆的端部穿过所述通孔。

说明书

一种用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具

技术领域

[0001] 本发明涉及焊接技术领域，具体涉及一种用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具。

背景技术

[0002] 近年来，筒体结构主要广泛应用于航空航天、石油装备、高压输电线路、国防军事等各种制造领域。

[0003] 随着技术的发展，对于铝合金筒体的高效、高质量、快速的制造有着迫切需求。尤其是随着航空航天、国防军事等精密加工、搅拌摩擦焊等技术的应用，对于工件的尺寸公差、形位公差等的要求也越来越高。

[0004] 铝合金筒体由于自身刚性较弱，需要采用强迫装配的方式进行圆度的刚性校正，而普通的内支撑夹具往往刚性较弱，同时在装配过程中与工件内表面会产生间隙，造成搅拌摩擦焊的焊接缺陷，同时变位旋转时工件与内支撑会发生打滑，失去支撑作用。

发明内容

[0005] 本发明针对目前筒体内支撑夹具不能对圆度进行刚性校正、转矩传递能力较弱等问题，提出了一种用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具，通过该内支撑夹具实现筒体的校圆，满足铝合金弱刚性筒体的筒体环缝变位焊接的内支撑需求。

[0006] 本发明提出了一种用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具，包括筒体、芯轴、螺杆、转接盘、夹持盘以及内支撑总成，所述芯轴设置于所述筒体的中部并沿所述筒体的中轴线延伸，所述芯轴的两端均延伸至所述筒体的外侧，所述螺杆的一端固定于所述芯轴，所述螺杆的另一端穿过所述筒体的侧壁，所述夹持盘周向地固定于所述芯轴的外侧面且所述夹持盘位于所述芯轴的端部；所述转接盘周向地固定于所述芯轴的外侧面且所述转接盘位于所述筒体的内部，所述内支撑总成呈环状且所述内支撑总成的外周面与所述筒体的内侧壁抵接，所述内支撑总成的内周面与所述转接盘固定。

[0007] 优选的，所述内支撑总成由一个楔形环块、两个导向环块以及弧形组件组成，两个所述导向环块分别固定于所述楔形环块的两端，所述弧形组件的两端分别与两个所述导向环块相连接。

[0008] 优选的，所述弧形组件包括多个弧形环块，多个所述弧形环块相连接。

[0009] 优选的，所述导向环块与所述弧形环块的内侧壁设置有朝向所述内支撑总成中心的固定板，所述固定板开设有锥孔，所述锥孔内设置有圆锥销轴，所述内支撑总成通过所述圆锥销轴与所述转接盘固定连接。

[0010] 优选的，相邻的两个所述弧形环块之间通过连接块以及两个圆柱销轴连接，所述弧形环块的两端开设有第一连接孔，所述连接块开设有第二连接孔，所述圆柱销轴依次穿过所述第二连接孔与所述第一连接孔以将相邻的两个所述弧形环块固定连接。

[0011] 优选的，所述楔形环块与所述导向环块之间通过螺钉固定连接。

[0012] 优选的，所述楔形环块的两端设置有凸台，所述导向环块与所述楔形环块相连的一端设置有凹槽，所述凸台能够伸入所述凹槽内，所述凸台的端面设置有第一楔形斜面。

[0013] 优选的，所述凸台的侧面设置有沿所述内支撑总成的径向的第二楔形斜面。

[0014] 优选的，所述楔形环块、所述导向环块与所述弧形环块的中部均开设有省料孔。

[0015] 优选的，所述螺杆周向地间隔设置有多个，所述筒体的两端周向地间隔开设有多个通孔，所述螺杆的端部穿过所述通孔。

[0016] 本发明的有益效果是：

[0017] 1、本发明采用第一楔形斜面产生圆周周向力并扩径涨圆，同时为了便于安装方便在楔形块设置了一小段沿工件径向的第二楔形斜面，双楔形斜面可保证工件的涨圆，使得内支撑总成能够稳定的支撑筒体内壁。

[0018] 2、本发明设置螺杆及内支撑总成两个机构与工件组成刚性装配体，能够充分将芯轴的转矩传递到工件，避免在搅拌摩擦焊过程中发生工件打滑。

[0019] 3、本发明的导向环块与弧形环块、弧形环块与弧形环块间的连接均采用连接块与圆柱销轴的连接方式，弧形环块的内腔采用间隙铰接配合，以适应涨圆时弧形环块相对位置的改变，使得装配更加简单。

附图说明

[0020] 为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0021] 图1为本发明所述的用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具的立体结构示意图。

[0022] 图2为本发明所述的用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具的侧视图。

[0023] 图3为本发明所述的用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具中内支撑总成的立体结构示意图。

[0024] 图4为本发明所述的用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具中内支撑总成的侧视图。

[0025] 图5为本发明所述的用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具中楔形环块的立体结构示意图。

[0026] 图6为本发明所述的用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具中内支撑总成的剖面示意图。

[0027] 图中：1、筒体，2、芯轴，3、螺杆，4、转接盘，5、夹持盘，6、内支撑总成，7、通孔，8、楔形环块，9、导向环块，10、弧形环块，11、螺钉，12、凸台，13、凹槽，14、第一楔形斜面，15、第二楔形斜面，16、连接块，17、圆柱销轴，18、固定板，19、锥孔，20、圆锥销轴，21、省料孔。

具体实施方式

[0028] 为使得本发明的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本具体实施例中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

[0029] 如图1至图6所示，在本实施例中，本发明提出了一种用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具，包括筒体1、芯轴2、螺杆3、转接盘4、夹持盘5以及内支撑总成6，芯轴2设置于筒体1的中部并沿筒体1的中轴线延伸，芯轴2的两端均延伸至筒体1的外侧，螺杆3的一端固定于芯轴2，螺杆3的另一端穿过筒体1的侧壁，夹持盘5周向地固定于芯轴2的外侧面且夹持盘5位于芯轴2的端部；转接盘4周向地固定于芯轴2的外侧面且转接盘4位于筒体1的内部，内支撑总成6呈环状且内支撑总成6的外周面与筒体1的内侧壁抵接，内支撑总成6的内周面与转接盘4固定。其中，夹持盘5与转接盘4可通过焊接的方式固定在芯轴2上与芯轴2组成稳定的整体结构；当需要进行筒体1进行旋转时，可通过卡盘卡爪夹持夹持盘5来实现内支撑夹具以及带动筒体1的旋转变位，当卡盘卡爪夹持夹持盘5转动时，在螺杆3的作用下，筒体1与夹持盘5得以共同旋转，螺杆3与内支撑总成6能够共同将芯轴2的转矩传递到筒体1上。具体的，螺杆3周向地间隔设置有多个，筒体1的两端周向地间隔开设有多个通孔7，螺杆3的端部穿过通孔7；如图1所示，螺杆3设置有四个且均位于同一平面内，且该平面与筒体1的中心轴线垂直，能够起到更好的传递力矩的作用，同时，螺杆3的位置位于筒体1的两个端部，处于与两侧的夹持盘5最近的位置，也能达到更好的传递力矩的作用。要说明的是，螺杆3可以选择设置为螺杆结构，也可以选择设置为其他的条形结构。

[0030] 如图2至图5所示，内支撑总成6由一个楔形环块8、两个导向环块9以及弧形组件组成，两个导向环块9分别固定于楔形环块8的两端，弧形组件的两端分别与两个导向环块9相连接。其中，弧形组件包括多个弧形环块10，多个弧形环块10相连接。楔形环块8与导向环块9之间通过螺钉11固定连接，具体的，楔形环块8与导向环块9均开设螺钉孔，楔形环块8的两端均通过两个螺钉11与导向环块9固定连接；楔形环块8的两端设置有凸台12，导向环块9与楔形环块8相连的一端设置有凹槽13，如图6所示，楔形环块8与导向环块9固定连接时，凸台
12伸入凹槽13内，凸台12的端面设置有第一楔形斜面14，凸台12的侧面设置有沿内支撑总成6的径向的第二楔形斜面15；楔形环块8与导向环块9通过螺钉11紧固后，使得第一楔形斜面14产生圆周周向力并扩径涨圆，同时为了便于安装在凸台12的一个侧面设置了一小段沿工件径向的第二楔形斜面15，双楔形斜面保证了内支撑总成6的涨圆，保证了内支撑总成6对筒体1的内支撑作用。

[0031] 如图3、图4所示，在弧形组件中，相邻的两个弧形环块10之间通过连接块16以及两个圆柱销轴17连接，弧形环块10的两端开设有第一连接孔，连接块16开设有第二连接孔，圆柱销轴17依次穿过第二连接孔与第一连接孔以将相邻的两个弧形环块10固定连接，连接块16和圆柱销轴17用以进行定位及转矩传递。安装时连接块16先插其中一端的圆柱销轴17，待涨圆后插另一端的圆柱销轴17。要说明的是，导向环块9与弧形环块10之间也是采用同样的连接块16与圆柱销轴17来连接的，其具体连接方式可参考上述描述，本申请对此不再做赘述。

[0032] 导向环块9与弧形环块10的内侧壁设置有朝向内支撑总成6中心的固定板18，固定板18开设有锥孔19，锥孔19内设置有圆锥销轴20，内支撑总成6通过圆锥销轴20与转接盘4固定连接。如图4所示，固定板18间隔设置多个，在保证连接强度的同时还可节省材料。

[0033] 同时，如图2至图4所示，楔形环块8、导向环块9与弧形环块10的中部均开设有省料孔21，可节省制造成本。

[0034] 该用于筒体环缝变位焊接的内支撑夹具的工作原理为：

[0035] 当有环缝焊接需求时，将筒体1内的内支撑总成6逐块涨圆安装装配到位，将内支撑总成6通过圆锥销轴20及螺栓与芯轴2相连，此时整个装配是一个刚性固定体，此时可吊装整个夹具至两端可旋转的变位机上，变位机卡爪夹持夹持盘5可完成筒体工件的环缝变位焊接。

[0036] 通过上述实施方式可以看出，本发明的有益效果是：

[0037] 1、本发明采用第一楔形斜面14产生圆周周向力并扩径涨圆，同时为了便于安装方便在楔形块设置了一小段沿工件径向的第二楔形斜面15，双楔形斜面可保证工件的涨圆，使得内支撑总成6能够稳定的支撑筒体1内壁。

[0038] 2、本发明设置螺杆3及内支撑总成6两个机构与筒体1组成刚性装配体，能够充分将芯轴2的转矩传递到筒体1，避免在搅拌摩擦焊过程中发生与筒体1之间打滑的现象。

[0039] 3、本发明的导向环块9与弧形环块10、弧形环块10与弧形环块10间的连接均采用连接块16与圆柱销轴17的连接方式，弧形环块10的内腔采用间隙铰接配合，以适应涨圆时弧形环块10相对位置的改变，使得装配更加简单。

[0040] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。