一种封头结构件焊接错位控制工装及装配方法组成比例

本发明专利技术提供了一种封头结构件焊接错位控制工装及装配方法，包括压紧盘、定位体组件、衬套和支撑杆，定位体组件包括心轴、定位体和底盘；底盘上表面开孔，垂直于底盘安装心轴；定位体为圆环结构，与心轴同轴安装在地盘上，定位体上表面与待焊接的半球体内壁形面紧密贴合；所述的压紧盘为环形结构，内孔形面与待焊接的半球体外壁形面紧密贴合，压紧盘通过若干支撑杆安装在底盘上，与定位体配合，固定半球体位置；衬套为中空台阶柱，内孔与心轴螺纹配合，上端穿过前接头内孔，与垫圈和紧固螺母配合，将前接头固定在心轴上。本发明专利技术优化焊接工艺，采用合理的装配定位方法，解决某发动机前封头端面环缝焊接错位变形问题。

A kind of control tooling and assembly method for welding dislocation of head structure

【技术实现步骤摘要】
一种封头结构件焊接错位控制工装及装配方法
本专利技术属于超高强度钢承压结构件焊接制造技术范畴，涉及一种某发动机壳体封头结构件的焊接错位控制。
技术介绍
作为某发动机重要结构部件，前封头是由前接头与半球体两种零件组焊成型，结构如图1所示。焊缝质量不仅要满足燃烧室壳体承压考核设计指标要求，还需满足发动机产品装药设计需求。由于前接头与半球体壁厚较薄、焊前状态与加工性差异、装配等因素易造成焊缝错位变形。利用现有内撑工装组装发动机封头结构件，不能灵活自如调节前接头与半球体焊前对接错位。当不满足装配要求时，还需重新装配，不仅增加操作者劳动强度，还降低装配效率，装配质量一致性难以保证。查阅相关专利了解到，对于薄壁筒形件焊接错位可以借助焊接工装进行内撑外压方式来控制，但是因零件结构差异的原因，筒形结构件所用的工装及控制方法不能解决此类封头结构件端面环缝错位变形问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种封头结构件焊接错位控制工装及装配方法，通过设计前封头氩弧焊焊接夹具、利用工装可调节装配功能，优化焊接工艺，采用合理的装配定位方法，解决某发动机前封头端面环缝焊接错位变形问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种封头结构件焊接错位控制工装，包括压紧盘、定位体组件、衬套和支撑杆。所述的定位体组件包括心轴、定位体和底盘；所述的底盘上表面开孔，垂直于底盘安装心轴；心轴上端为螺纹段；所述的定位体为圆环结构，与心轴同轴安装在地盘上，定位体上表面与待焊接的半球体内壁形面紧密贴合；所述的压紧盘为环形结构，内孔形面与待焊接的半球体外壁形面紧密贴合，压紧盘通过若干支撑杆安装在底盘上，与定位体配合，固定半球体位置；所述的衬套为中空台阶柱，内孔与心轴螺纹配合，上端外径与待焊接的前接头内径相同，下端外径大于前接头内径，上端穿过前接头内孔，与垫圈和紧固螺母配合，将前接头固定在心轴上。所述的压紧盘外压半球体口部型面，防止半球体口部翻边。所述的支撑杆以心轴为圆心呈环形均布。所述的衬套上开有若干调整孔，插入扳手后能够旋动衬套，调节衬套在心轴上的位置。所述的定位体外壁开有若干手柄孔，插入手柄后能够旋动定位体。本专利技术还提供一种利用上述封头结构件焊接错位控制工装的装配方法，将半球体装在定位体组件上，半球体内型面与定位体组件型面配合，压紧盘外压半球体口部，压紧部分与半球体型面贴合紧密，用若干支撑杆将工装底盘与压紧盘拉紧固定住半球体；将衬套旋入定位体组件的芯轴，旋至与半球体对接位置，前接头装在衬套上，旋动衬套，调节半球体与前接头的焊前错位高度，检验调节错位量，前接头焊口整圈高于半球体焊口0.4mm；压上垫圈，拧紧紧固螺母压紧前接头，沿前接头和半球体连接圆周进行12处定位点焊。本专利技术的有益效果是：使用本专利技术之前，前封头焊后焊缝变形错位如图3所示，最大达到0.9mm，不满足QJ175-93《超高强度钢熔焊通用技术条件》Ⅰ级焊缝错位不大于0.65mm标准要求，变形导致前封头长度变化达到3mm，影响壳体组合机加及装药量，成品率低。使用本专利技术之后，不仅提高前封头装夹稳定度，还能实现前封头焊前错位自由调节。装配时提前预留错位量(通过工艺试验验证制定)，控制焊接线能量输入，达到减小焊接错位变形目的。通过批次性产品焊接验证，焊后错位量H控制在0.45mm以内(标准要求0.65mm)，如图4所示。前封头焊后总长变化量由原来3mm降低到1.3mm以下，焊缝质量满足设计要求。附图说明图1是某发动机前封头结构示意图；图2是某发动机前封头氩弧焊焊接夹具结构示意图；图3是压紧盘结构示意；图4是衬套结构示意图；图5是定位体组件结构示意图；图6是前封头(使用工装前)焊接错位示意图；图7是前封头(使用工装后)焊接错位示意图；图中，1-前接头，2-半球体，3-手柄(可拆卸)，4-压紧螺母，5-压紧盘，6-垫圈，7-紧固螺母，8-衬套，9-定位体组件，10-支撑杆。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明，本专利技术包括但不仅限于下述实施例。为达到控制解决发动机前封头结构焊接错位变形的目的，本专利技术设计一种工装夹具，按照前封头焊后错位变形规律，组装前接头与半球体时利用工装自身结构来调整对接错位，焊前预留一定错位量，增加定位焊点，增大拘束度装配定位方法减小焊后错位变形。图2为工装夹具结构示意图，主要由手柄(可拆卸不影响焊接)、压紧螺母、压紧盘、垫圈、紧固螺母、定位体组件、衬套及支撑杆组成，件9定位体组件由心轴、定位体及底盘构成，用于前封头装配。件8衬套内孔采用螺纹结构，预先拧在件7定位体组件的心轴上，用于调节前接头与半球体对接错位。件5压紧盘压紧部分按半球体型面设计，外压半球体口部外椭球型面，防止半球体口部翻边。件10支撑杆(数量为8件)连接件5压紧盘与件9定位体组件底盘，压紧固定住半球体。装配时，将半球体装在定位体组件上，半球体内型面与定位体组件工装型面配合，压紧盘外压住距半球体口部10mm外椭球面(兼顾半球体型面过渡区域)，压紧部分与半球体型面贴合紧密，用8件支撑杆将工装底盘与压紧盘拉紧固定住半球体，增加半球体拘束度。将衬套旋入装在定位体组件的芯轴上，旋至与半球体对接位置，前接头装在衬套上，检查前接头与半球体焊口对接状态。用专用扳手卡住衬套(上端面周向位置均分90°开四个调整孔)调整孔，旋动件8衬套，调节半球体与前接头焊前错位高度，专用检验样板检验调节错位量，前接头焊口整圈高于半球体焊口0.4mm，满足装配要求后，压上件6垫圈，拧紧件7紧固螺母压紧前接头。圆周方向由原有四点对称点焊改为12处定位点焊，增加工件装配定位牢固度，防止半球体口部翻边，抑制焊前错位变形；使用偏下限范围的焊接电流、控制送丝量、减小热输入量，防止焊接错位变形。某型号发动机前封头环缝焊接质量满足超高强度钢熔焊技术条件Ⅰ级标准，错位不大于0.63mm。通过验证，表1统计对比使用前后该工装夹具前封头试验摸拟件环缝错位变形情况。采用该焊接工装夹具进行装配焊接，封头焊接错位变形得到有效控制。表1使用某发动机封头试验摸拟件错位变形控制数据统计单位mm某型号发动机XX批前封头焊接51发，前封头焊缝错位量H范围分布在(0.35～0.5)mm以内，均满足设计工艺指标要求，成品率提高到98％以上。组焊成燃烧室壳体全部通过水压考核试验测试，未出现质量问题，产品最终通过验收。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种封头结构件焊接错位控制工装，包括压紧盘、定位体组件、衬套和支撑杆，其特征在于：所述的定位体组件包括心轴、定位体和底盘；所述的底盘上表面开孔，垂直于底盘安装心轴；心轴上端为螺纹段；所述的定位体为圆环结构，与心轴同轴安装在地盘上，定位体上表面与待焊接的半球体内壁形面紧密贴合；所述的压紧盘为环形结构，内孔形面与待焊接的半球体外壁形面紧密贴合，压紧盘通过若干支撑杆安装在底盘上，与定位体配合，固定半球体位置；所述的衬套为中空台阶柱，内孔与心轴螺纹配合，上端外径与待焊接的前接头内径相同，下端外径大于前接头内径，上端穿过前接头内孔，与垫圈和紧固螺母配合，将前接头固定在心轴上。

【技术特征摘要】
1.一种封头结构件焊接错位控制工装，包括压紧盘、定位体组件、衬套和支撑杆，其特征在于：所述的定位体组件包括心轴、定位体和底盘；所述的底盘上表面开孔，垂直于底盘安装心轴；心轴上端为螺纹段；所述的定位体为圆环结构，与心轴同轴安装在地盘上，定位体上表面与待焊接的半球体内壁形面紧密贴合；所述的压紧盘为环形结构，内孔形面与待焊接的半球体外壁形面紧密贴合，压紧盘通过若干支撑杆安装在底盘上，与定位体配合，固定半球体位置；所述的衬套为中空台阶柱，内孔与心轴螺纹配合，上端外径与待焊接的前接头内径相同，下端外径大于前接头内径，上端穿过前接头内孔，与垫圈和紧固螺母配合，将前接头固定在心轴上。2.根据权利要求1所述的封头结构件焊接错位控制工装，其特征在于：所述的压紧盘外压半球体口部型面，防止半球体口部翻边。3.根据权利要求1所述的封头结构件焊接错位控制工装，其特征在于：所述的支撑杆以心轴为圆心呈环...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，孟强，陈锋，胡新，郑莉，杨立合，
申请(专利权)人：西安长峰机电研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61