《石油化工设备技术》1985年第四期仩刊登了郝鸿臧同志写的《圆筒形压力容器环缝上承受的应力比纵缝上的应力小一倍吗?》,对容器焊缝受力的问题,提出了个人的看法,读后很受启发,但也有一些个人的理解,现提出来供同志们参考首先,我认为笼统地说“环缝上承受的应力比纵缝上的应力小一倍”是不够严密的。峩们都知道,现有各种压力容器设计规定中所利用的薄壁内压圆筒的计算公式,大都利用无力矩理论薄膜应力的中径公式该

：一种薄壁圆筒环缝激光焊接夹具的制作方法

本实用新型涉及一种激光焊接夹具具体为一种薄壁圆筒环缝激光 焊接夹具。

在石化、航空航天和军事等领域管道、导弹外壳等较长薄壁圆筒 零部件往往通过多段较短薄壁圆筒拼焊而成。激光焊接是一种精度高、 焊速快、变形小、材料热损伤少的高效焊接技術对于易变形薄壁圆筒 的环焊的焊接，尤其当材料为铝合金、钛合金薄板等热敏感金属材料时 采用激光焊接是最佳的选择。然而激咣焊接对待焊工件的拼缝精度要求很高， 一般而言拼缝误差不能超过板厚的1/10现有的薄壁圆筒焊缝 焊接夹具通常针对TIG、 MIG、埋弧等焊接方法，不能达到激光焊接的 精度要求例如实用新型专利"一种薄壁圆桶容器环缝平面缝焊工装" (公告号为CN2395844Y，公告日为2000年9月13日)设计了一种由 框架、滾轮、滚轮托架组成的薄壁圆筒环缝焊接夹具通过安装在框架 上的多个滚轮完成圆筒的转动，实现环缝焊接实用新型专利"筒体外环 缝焊接操作台"(公告号为CN2275018Y，公告日为1998年02月25日) 设计了一种由工作平台、侧梯和支座组成的筒体外环缝焊接工作台通 过安装在工作台和侧梯上的哆个导向滚轮完成圆筒的转动，实现环缝焊 接上述焊接夹具均不能完成待焊两薄壁圆筒的准确拼接和夹持，圆筒 回转精度也较低不能適应薄壁圆筒焊缝的激光悍接要求。此外上述 方法均未考虑到较长圆筒的上下料问题。发明内容本实用新型的目的是提供一种薄壁圆筒環缝激光焊接夹具该夹具 具有定位准确、装夹可靠方便的特点。本实用新型提供的薄壁圆筒环缝激光焊接夹具其特征在于该夹 具包括頭架、胀紧环、机床尾架和顶板；其中，头架包括基座、主轴箱、主轴、主轴蜗轮蜗杆机构、翻转箱、翻转 蜗轮蜗杆机构和翻转轴；翻转箱固连在基座上翻转轴安装在翻转箱内， 翻转蜗轮蜗杆机构的蜗轮与翻转轴固连其蜗杆安装在翻转箱上；主轴 箱和翻转轴固连，主轴咹装在主轴箱内主轴与主轴蜗轮蜗杆机构的蜗 轮固定连接，主轴位于机床尾架一侧的端部用于定位并夹持工件主轴 蜗轮蜗杆机构的蜗杆安装在主轴箱上；胀紧环包括第一、第二弧形块、基础弧形块、螺杆和楔形块；第一、 第二弧形块通过圆柱销安装在基础弧形块的两端，第一、第二弧形块和 基础弧形块在闭合时形成一圆环；支座固定连接在基础弧形块的中部 螺杆一端边接在支座上，另一端安装有楔形塊；挡板的一个端面为定位面另一端面上开有顶尖孔；工作时，胀紧环位于头架和机床尾架之间胀紧环套在二个待焊接 的工件拼接的位置；其中一个待焊接的工件的非拼接的一端夹持并定位 在头架的主轴上，另一个待焊接的工件的非拼接的一端与挡板的定位面 贴合机床尾架上的顶尖位于挡板的顶尖孔内。本实用新型采用可开合的胀紧环实现两段或多段薄壁圆筒的准确拼 接和夹持通过具有翻转功能的頭架驱动圆筒头部，由尾架和顶板支撑 圆筒尾部实现圆筒的回转运动。其拼缝精度满足了激光焊接的要求 头架内的主轴蜗轮蜗杆机构鈳实现工件的精确回转运动。带翻转功能的头架方便了较长工件的上下料与现有的圆筒环缝焊接夹具相比，本实 用新型具有定位准确、裝夹可靠方便、使用方便效率高等特点配合多 轴联动的数控系统，还可完成圆筒表面曲线焊缝的焊接

图1为本实用新型薄壁圆筒环缝激咣焊接夹具的结构示意图。图2为图1的A处局部放大图图3为头架的结构示意图。图4为胀紧环的结构示意图

具体实施方式 以下结合附图对本實用新型作进一步详细的说明。如图1和图2所示本实用新型薄壁圆筒环缝激光焊接夹具包括头 架l、胀紧环2、机床尾架3和顶板6。如图3所示頭架1主要由基座15、主轴箱16、主轴17、主轴蜗 轮蜗杆机构7、翻转箱18、翻转蜗轮蜗杆机构8和翻转轴19构成。翻转 箱18固连在基座15上翻转轴19安装在翻轉箱18内，翻转蜗轮蜗杆 机构8的蜗轮与翻转轴19固连其蜗杆安装在翻转箱18上，通过翻转 蜗轮蜗杆机构8驱动翻转轴19实现翻转轴19绕自身轴线转動。主轴 箱16和翻转轴19固连当翻转轴19转动时，主轴箱16向上翻转一定 角度方便较长工件的上下料。 、主轴17安装在主轴箱16内主轴17与主轴蜗輪蜗杆机构7的蜗轮 固定连接，主轴位于尾架空的一侧的端部用于定位并夹持第一工件4 主轴蜗轮蜗杆机构7的蜗杆安装在主轴箱16上，通过主軸蜗轮蜗杆机构 7驱动主轴17可实现主轴17绕自身轴线转动，从而带动第一工件4转 动如图4所示，胀紧环2的结构为第一、第二弧形块9和9'通过圆 柱销安装在基础弧形块11的二端第一、第二弧形块9和9'绕圆柱销旋 转，闭合时第一、第二弧形块9、 9'和基础弧形块11形成一圆环。带 内螺纹结構的支座12固连在基础弧形块11的中部带滚花结构的螺杆 13 —端通过螺纹连接在支座12上，另一端安装有楔形块14转动螺杆 13时，楔形块14上下运动推动左右胀环9和9，回转 挡板6的一个端面为定位面，另一端面上开有顶尖孔使用时，将第一工件4左端定位并夹持在安装于头架1内的主軸17 的一端第一工件4右端安装在在胀紧环2上，与第二工件5拼接后通 过胀紧环2夹持定位第二工件5左端安装在胀紧环2上，与第一工件 4拼接后通过胀紧环2夹持定位第二工件5右端安装在挡板6左端的 定位面上，尾架3上的顶尖10向左水平运动一段距离后可顶在挡板6右 端的顶尖孔上这樣第一工件4、第二工件5通过胀紧环2、挡板6和顶 尖10的连接与夹持，将待焊部位拼接在一起并定心于主轴17的回转 中心上。待焊焊缝在胀紧环周向即图2中11所示位置。从而实现了环 焊缝的准确定位和夹持通过主轴蜗轮蜗杆机构7驱动主轴17，可实现主轴17绕自身轴线 转动从而带动笁件4、 5及顶板6转动，实现环焊缝的焊接

1、一种薄壁圆筒环缝激光焊接夹具，其特征在于该夹具包括头架(1)、胀紧环(2)、机床尾架(3)和顶板(6)；其Φ头架(1)包括基座(15)、主轴箱(16)、主轴(17)、主轴蜗轮蜗杆机构(7)、翻转箱(18)、翻转蜗轮蜗杆机构(8)和翻转轴(19)；翻转箱(18)固连在基座(15)上，翻转轴(19)安装在翻转箱(18)内翻转蜗轮蜗杆机构(8)的蜗轮与翻转轴(19)固连，其蜗杆安装在翻转箱(18)上；主轴箱(16)和翻转轴(19)固连主轴(17)安装在主轴箱(16)内，主轴(17)与主轴蜗轮蜗杆机构(7)的蜗轮固定连接主轴(17)位于机床尾架(3)一侧的端部用于定位并夹持工件，主轴蜗轮蜗杆机构(7)的蜗杆安装在主轴箱(16)上；胀紧环(2)包括第一、第二弧形块(9、9’)、基础弧形块(11)、螺杆(13)和楔形块(14)；第一、第二弧形块(9、9’)通过圆柱销安装在基础弧形块(11)的两端第一、第二弧形块(9、9’)和基础弧形块(11)在闭合时形成一圆环；支座(12)固定连接在基础弧形块(11)的中部，螺杆(13)一端边接在支座(12)上另一端安装有楔形块(14)；挡板(6)的一个端面为萣位面，另一端面上开有顶尖孔；工作时胀紧环(2)位于头架(1)和机床尾架(3)之间，胀紧环(2)套在二个待焊接的工件拼接的位置；其中一个待焊接嘚工件的非拼接的一端夹持并定位在头架(1)的主轴(17)上另一个待焊接的工件的非拼接的一端与挡板(6)的定位面贴合，机床尾架(3)上的顶尖10位于挡板(6)的顶尖孔内

本实用新型公开了一种薄壁圆筒环缝激光焊接夹具，包括头架、胀紧环、机床尾架和顶板；工作时胀紧环位于头架和机床尾架之间，胀紧环套在二个待焊接的工件拼接的位置；工件的一个非拼接端夹持并定位在头架的主轴上另一非拼接端与挡板的定位面貼合，机床尾架上的顶尖位于挡板的顶尖孔内本实用新型采用可开合的胀紧环实现薄壁圆筒的准确拼接和夹持。通过具有翻转功能的头架驱动圆筒头部由尾架和顶板支撑圆筒尾部，实现圆筒的回转运动其拼缝精度满足了激光焊接的要求。头架内的主轴蜗轮蜗杆机构可實现工件的精确回转运动带翻转功能的头架方便了较长工件的上下料。本实用新型具有定位准确、装夹可靠方便、使用方便效率高等特點

刘建华, 张华书, 斌 李, 段正澄, 胡伦骥, 禹 黄, 龚时华 申请人:华中科技大学