一种用于管路组件装配焊接的工装及其使用方法与流程

本发明属于自动焊接工装，特别涉及一种用于管路组件装配焊接的工装及其使用方法。

背景技术：

1、航空发动机管路组件是动力系统中输送介质的核心零件，针对无角向装配要求的管路组件，行业内普遍采用组合夹具或专用定制工装完成管件与管接头的定位装配及焊接作业。

2、上述现有方式存在多重难以规避的问题，无法适配自动化焊接生产需求。具体而言，第一，采用专用定制工装时，需依据单种管路规格单独开模加工，工装整体生产成本高、加工周期长，且一套工装仅能对应单一管径零件，通用性极差，企业需储备大量不同规格的专用工装，仓储与制造成本持续升高。第二，若选用标准化组合夹具，虽可一定程度复用，但多块夹具装配拼接易累积尺寸偏差，极易造成管路与管接头对接焊缝偏移，引发零件加工超差甚至直接报废，产品合格率难以保障。第三，实际生产流程中，整套工装重量较大，操作人员需人工往返搬运工装至焊接工位，转运工序工作量大，拉长了单件加工工时，整体加工效率偏低；同时现有工装缺少适配自动焊设备的一体化夹持结构，装配、定位、焊接工序拆分，全程必须两名操作人员协同配合，单人无法独立完成全部加工动作，人工投入成本较高。第四，当前行业常规工装仅能适配手工焊接工位，无法与自动焊钳配套集成，不能实现管件装夹、接头定位、氩弧焊同步完成的一体化作业，自动化程度低。

3、随着航空发动机管路零件产能需求持续提升，现有工装通用性差、定位精度不足、人力消耗大、难以对接自动焊设备等缺陷日益凸显，传统加工方式已无法匹配企业自动化、降本增效的长期发展需求，亟需开发一款适配自动焊设备、可单人操作、具备通用适配能力的管路装配焊接工装。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种用于管路组件装配焊接的工装及其使用方法，以解决现有技术中工装通用性差、定位精度低、转运工作量大、需双人配合且无法适配自动焊一体化加工等技术问题中的一个或多个。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、本发明第一方面，提供一种用于管路组件装配焊接的工装，包括：第一自动焊夹头、第二自动焊夹头、衬套和销子；其中，

4、所述第一自动焊夹头为由上、下两半边单层圆环构成的两半式单层圆环构件，所述两半式单层圆环构件的中心设有贯通的夹持内孔，上、下两半边单层圆环均设置有用于与自动焊钳装配连接的第一安装部；其中，所述夹持内孔用于通过过盈配合安装待焊接管路；

5、所述第二自动焊夹头为由上、下两半边双层阶梯圆环构成的两半式双层阶梯圆环构件，所述两半式双层阶梯圆环构件的中心设有贯通的阶梯内孔，上、下两半边双层阶梯圆环均设置有用于与自动焊钳装配连接的第一安装部；

6、所述衬套沿轴向开设有贯通的内螺纹孔，所述衬套的外周设置有第二安装部；其中，所述第二安装部用于将所述衬套固定装配于所述阶梯内孔的小径端；

7、所述销子设置有外螺纹，所述销子的内部设置有保护气输送通路；所述销子用于通过所述外螺纹安装于所述衬套的内螺纹孔内，安装后通出所述衬套的一端设置有用于安装待焊接管接头的第三安装部；

8、其中，在焊接过程中，所述保护气输送通路、所述待焊接管接头和所述待焊接管路连通形成内保护气输送管道，所述第一自动焊夹头、所述第二自动焊夹头、所述衬套、所述销子、所述待焊接管接头、所述待焊接管路与所述自动焊钳将所述阶梯内孔的大径端、所述自动焊钳的内部焊接空间合围形成外保护气密闭空间。

9、本发明技术方案的进一步改进在于，上、下两半边单层圆环、上、下两半边双层阶梯圆环的环形外缘均一体成型有所述第一安装部。

10、本发明技术方案的进一步改进在于，所述第一安装部包括：安装板，以及开设于所述安装板上的安装槽；所述安装槽用于与设置于自动焊钳上部或下部的凹槽装配连接。

11、本发明技术方案的进一步改进在于，所述第二安装部为u型槽。

12、本发明技术方案的进一步改进在于，所述第三安装部为与待焊接管接头的内径尺寸相匹配的凸台。

13、本发明技术方案的进一步改进在于，所述保护气输送通路沿所述销子的轴线轴向贯通开设。

14、本发明技术方案的进一步改进在于，还包括：封堵塞；其中，

15、所述封堵塞开设有排气口，所述封堵塞用于安装于所述待焊接管路远离所述待焊接管接头的一端。

16、本发明技术方案的进一步改进在于，所述第一自动焊夹头中，上、下两半边单层圆环的对接面设有第一密封垫层；所述第二自动焊夹头中，上、下两半边双层阶梯圆环的对接面设有第二密封垫层。

17、本发明技术方案的进一步改进在于，所述内保护气输送管道和所述外保护气密闭空间用于通入的保护气为氩气。

18、本发明第二方面，提供一种用于管路组件装配焊接的工装的使用方法，包括：

19、s1，工装预装固定，包括：将所述第一自动焊夹头的下半边单层圆环、上半边单层圆环分别通过各自的第一安装部装配至自动焊钳下部、上部的一侧，将所述第二自动焊夹头的下半边双层阶梯圆环、上半边双层阶梯圆环分别通过各自的第一安装部装配至自动焊钳下部、上部的另一侧，装配后所述第一自动焊夹头与所述第二自动焊夹头的中心轴线保持同轴；将所述衬套通过外周设置的所述第二安装部装配至所述下半边双层阶梯圆环的阶梯内孔的小径端；将所述销子通过外螺纹旋入所述衬套的内螺纹孔，所述销子带有第三安装部的一端穿出所述衬套且悬置于所述下半边双层阶梯圆环的阶梯内孔的大径端；

20、s2，工件装夹定位，包括：将待焊接管路装配于所述下半边单层圆环的夹持内孔且形成过盈配合，将待焊接管接头装配于所述销子的第三安装部，装配后所述待焊接管路的端面与所述待焊接管接头的端面保持轴向正对；

21、s3，焊缝对位与间隙校准，包括：旋拧销子，调整待焊接管接头与待焊接管路的对接焊缝与钨极的相对位置，调整待焊接管接头与待焊接管路的端面对接配合间距；调整后驱动自动焊钳上、下部相对合拢，同步带动第一自动焊夹头的上、下两半边单层圆环合拢以及第二自动焊夹头的上、下两半边双层阶梯圆环合拢；

22、s4，焊接，包括：保持合拢锁止状态，启动自动焊钳，钨极在双面氩气保护氛围下对待焊接管路与待焊接管接头的对接焊缝实施焊接；其中，在焊接过程中，所述保护气输送通路、所述待焊接管接头和所述待焊接管路连通形成内保护气输送管道，所述第一自动焊夹头、所述第二自动焊夹头、所述衬套、所述销子、所述待焊接管接头、所述待焊接管路与所述自动焊钳将所述阶梯内孔的大径端、所述自动焊钳的内部焊接空间合围形成外保护气密闭空间；所述内保护气输送管道和所述外保护气密闭空间均通入氩气。

23、本发明具有以下有益效果：

24、本发明公开了一种用于管路组件装配焊接的工装，针对性解决了现有传统工装通用性差、定位精度不足、人力消耗大、无法适配自动焊一体化加工的多项缺陷。具体而言，第一，针对专用工装定制成本高、通用性弱的技术问题，本发明工装由第一自动焊夹头、第二自动焊夹头、衬套和销子模块化组合构成，仅更换不同规格的销子，即可适配多种管径无角向管路组件，无需为每种管路单独定制整套工装，可大幅减少工装开模、加工与仓储储备成本。第二，针对传统组合夹具拼接易累积尺寸误差、零件焊接超差报废的缺陷，本发明工装设置多层独立限位配合结构；其中，第一自动焊夹头通过夹持内孔紧配合约束管路径向位移，衬套整体限位于第二自动焊夹头的内部，销子的第三安装部可安装管接头实现接头定位，全程无多夹具拼接间隙，从结构层面消除尺寸累积偏差，提升对接定位精度，降低零件报废率。第三，针对传统工装难以对接自动焊设备、工序分离需双人操作的短板，本发明工装的两类自动焊夹头均设有第一安装部，可直接装配在自动焊钳上，省去工装转运工序。第四，衬套与销子形成螺纹调节副，旋动销子可沿轴向连续微调，同步完成管路对接间隙控制、焊缝与钨极对位校准，调节精度稳定，适配自动化氩弧焊加工标准，可实现管路组件装配、焊接一体化自动化作业，综合提升加工效率与生产一致性。

25、本发明的配套使用方法，工件装夹、间隙调节、氩弧焊焊接可在同一工位一次装夹完成，单人即可独立完成全部加工流程，减少人工投入，缩短单件加工工时。