多支路定位裝配焊接夾具的設計與研究

張在新

（中石化石油機械股份有限公司壓縮機分公司，湖北武漢 430040）

多支路定位裝配焊接夾具的設計與研究

張在新

（中石化石油機械股份有限公司壓縮機分公司，湖北武漢 430040）

介紹了一種在需要焊接多個法蘭面時需同時滿足其裝配精度的情況下所使用夾具的設計原理及思路，并論述了夾具的設計過程和結構特點。

多法蘭面；定位；焊接夾具

通常機組的緩沖罐最多與兩個氣缸組裝在一起，這種三個法蘭面的焊接變形易控制。而我公司項目中的一個緩沖罐要與三個氣缸組裝在一起，且進氣緩沖罐還要與洗滌罐法蘭連接，排氣緩沖罐還要與排氣管線法蘭連接，即一個緩沖罐中有四個固定法蘭。由于焊接變形的存在，可能造成四個法蘭面位移，回裝過程中無法與氣缸、洗滌罐組裝在一起，相較緩沖罐與兩個氣缸，組裝的難度更大。所以，研究緩沖罐法蘭組焊工藝，如何控制焊接變形是緩沖罐組裝技術關鍵。

1 設計原理

一個緩沖罐需焊接四個法蘭，焊接精度很難保證，于是考慮設計一套可以固定法蘭的工裝。具體思路是，先把緩沖罐吊起，與法蘭接管進行打底焊，再拆除放在這套工裝上，進行固定，然后再焊接完成。如此就可以保證四個法蘭在焊接過程中不發生位移。

理論上，三個氣缸面是在同一個平面內，但現場組裝的時候，可能會出現三氣缸不在同一個平面的情況，而緩沖罐法蘭面是與三個氣缸面各自平行的，也就是說，緩沖罐焊接完可以完全回裝的情況下，其三個法蘭面也可能會出現“偏斜、不平行” 的情況。為了復制三個法蘭面的各自的情況，在工裝上與三個法蘭面固定的位置就不能處于同一個平面上，即需要有可調高度的措施。

2 夾具設計

設計的焊接夾具由兩部分組成，即法蘭面定位組焊夾具和定位工裝。

2.1 法蘭面定位組焊夾具

一套夾具可以固定兩種不同型式的進氣緩沖罐以及排氣緩沖罐，將四個法蘭面固定，進行組對焊接，為保證與氣缸相連法蘭面的水平位置，并設置了調節單個法蘭面與工裝之間的距離，如圖1所示是法蘭面與工裝的細節圖，其中朝向向下的螺栓負責使法蘭面遠離工裝，朝向向上的螺栓負責使法蘭面接近工裝，兩套螺栓相互作用，固定法蘭面與工裝間的距離。

焊接夾具的定位工裝是一套可以調節高度的螺栓。另外，標準螺栓與法蘭孔之間的間隙較大，如果有焊接完成后有微小的變形，可能就回裝不上去。設計的這一套螺栓需要減小螺栓與法蘭孔之間的間隙。

2.2 定位工裝

定位工裝的關鍵點在于工裝與法蘭孔之間的間隙。使用標準螺栓固定時，螺栓與法蘭孔間隙較大。如法蘭孔直徑為φ33，通用螺栓為M30，最大間隙為3mm，其螺栓中間直徑為φ32.5，最大間隙為0.5mm，即法蘭孔的偏移量控制在0.25mm以內。在這種條件下，即使法蘭面在緩沖罐焊接完成后有微小的位移，也有更大的可調空間，可以不做修正就把緩沖罐回裝到氣缸上。

圖1 可調法蘭距離的細節圖

3 焊接夾具使用要點

組焊夾具和定位工裝的使用要點如下：

1）先用定位工裝把三個法蘭固定在氣缸上，如是進氣緩沖罐，則進氣端法蘭固定在洗滌罐上。

2）吊起開孔后的緩沖罐，把法蘭接管插入開孔里，找正后，點焊固定，再打底焊完。

3）拆除定位工裝，卸下緩沖罐，然后裝入組焊夾具，用螺栓固定住，再把焊縫焊接完成。

4）對焊縫進行焊后熱處理，熱處理完畢后拆除。

在這個裝配方法中，制定了焊后熱處理工藝，對三個插入式焊縫和一個對接焊縫進行焊后熱處理，從而消除焊熱應力，避免了法蘭在焊接完成后因發生位移而造成不能重裝到氣缸上的問題。

4 結束語

此焊接夾具結構簡單合理，定位準確，可以有效地控制多支路定位裝配焊接的變形。更為精巧的是，此夾具利用定制定位螺栓，不僅組焊過程中保證了三個法蘭面水平浮動位置調節，并且巧妙地控制了三個法蘭面的焊后應力釋放過程中的變形。緩沖罐法蘭對焊定位工裝也具有良好的應用前景，對于廣大的工程技術人員設計相應的焊接工裝定位裝置具有參考價值。

經焊后檢驗，緩沖罐各法蘭面的平行度、平面度、垂直度、裝配后位置關系都在公差范圍內，密封性良好，證明此工裝的設計時成功的。

[1] 毛樂安，徐明偉，董明海.基于可重構的手動液壓式焊接夾具設計研究[J].浙江國際海運職業技術學院學報，2016，（2）：68-70.

[2] 張志錕，李寅.車身焊裝夾具設計方法的研究[J].工業，2015，（5）：231.

Design and Research of Welding Clamp for Multi-branch Locating Assembly

Zhang zai-xin

This paper introduces the design principle and idea of the fixture used in the case of the need to meet the assembly precision when welding multiple flanges，and discusses the design process and structural characteristics of the fixture.

multi-flange surface；positioning；welding fixture

TG75

A

1003-6490（2017）01-0104-01