张在新

（中石化石油机械股份有限公司压缩机分公司，湖北武汉 430040）

多支路定位装配焊接夹具的设计与研究

张在新

（中石化石油机械股份有限公司压缩机分公司，湖北武汉 430040）

介绍了一种在需要焊接多个法兰面时需同时满足其装配精度的情况下所使用夹具的设计原理及思路，并论述了夹具的设计过程和结构特点。

多法兰面；定位；焊接夹具

通常机组的缓冲罐最多与两个气缸组装在一起，这种三个法兰面的焊接变形易控制。而我公司项目中的一个缓冲罐要与三个气缸组装在一起，且进气缓冲罐还要与洗涤罐法兰连接，排气缓冲罐还要与排气管线法兰连接，即一个缓冲罐中有四个固定法兰。由于焊接变形的存在，可能造成四个法兰面位移，回装过程中无法与气缸、洗涤罐组装在一起，相较缓冲罐与两个气缸，组装的难度更大。所以，研究缓冲罐法兰组焊工艺，如何控制焊接变形是缓冲罐组装技术关键。

1 设计原理

一个缓冲罐需焊接四个法兰，焊接精度很难保证，于是考虑设计一套可以固定法兰的工装。具体思路是，先把缓冲罐吊起，与法兰接管进行打底焊，再拆除放在这套工装上，进行固定，然后再焊接完成。如此就可以保证四个法兰在焊接过程中不发生位移。

理论上，三个气缸面是在同一个平面内，但现场组装的时候，可能会出现三气缸不在同一个平面的情况，而缓冲罐法兰面是与三个气缸面各自平行的，也就是说，缓冲罐焊接完可以完全回装的情况下，其三个法兰面也可能会出现“偏斜、不平行” 的情况。为了复制三个法兰面的各自的情况，在工装上与三个法兰面固定的位置就不能处于同一个平面上，即需要有可调高度的措施。

2 夹具设计

设计的焊接夹具由两部分组成，即法兰面定位组焊夹具和定位工装。

2.1 法兰面定位组焊夹具

一套夹具可以固定两种不同型式的进气缓冲罐以及排气缓冲罐，将四个法兰面固定，进行组对焊接，为保证与气缸相连法兰面的水平位置，并设置了调节单个法兰面与工装之间的距离，如图1所示是法兰面与工装的细节图，其中朝向向下的螺栓负责使法兰面远离工装，朝向向上的螺栓负责使法兰面接近工装，两套螺栓相互作用，固定法兰面与工装间的距离。

焊接夹具的定位工装是一套可以调节高度的螺栓。另外，标准螺栓与法兰孔之间的间隙较大，如果有焊接完成后有微小的变形，可能就回装不上去。设计的这一套螺栓需要减小螺栓与法兰孔之间的间隙。

2.2 定位工装

定位工装的关键点在于工装与法兰孔之间的间隙。使用标准螺栓固定时，螺栓与法兰孔间隙较大。如法兰孔直径为φ33，通用螺栓为M30，最大间隙为3mm，其螺栓中间直径为φ32.5，最大间隙为0.5mm，即法兰孔的偏移量控制在0.25mm以内。在这种条件下，即使法兰面在缓冲罐焊接完成后有微小的位移，也有更大的可调空间，可以不做修正就把缓冲罐回装到气缸上。

图1 可调法兰距离的细节图

3 焊接夹具使用要点

组焊夹具和定位工装的使用要点如下：

1）先用定位工装把三个法兰固定在气缸上，如是进气缓冲罐，则进气端法兰固定在洗涤罐上。

2）吊起开孔后的缓冲罐，把法兰接管插入开孔里，找正后，点焊固定，再打底焊完。

3）拆除定位工装，卸下缓冲罐，然后装入组焊夹具，用螺栓固定住，再把焊缝焊接完成。

4）对焊缝进行焊后热处理，热处理完毕后拆除。

在这个装配方法中，制定了焊后热处理工艺，对三个插入式焊缝和一个对接焊缝进行焊后热处理，从而消除焊热应力，避免了法兰在焊接完成后因发生位移而造成不能重装到气缸上的问题。

4 结束语

此焊接夹具结构简单合理，定位准确，可以有效地控制多支路定位装配焊接的变形。更为精巧的是，此夹具利用定制定位螺栓，不仅组焊过程中保证了三个法兰面水平浮动位置调节，并且巧妙地控制了三个法兰面的焊后应力释放过程中的变形。缓冲罐法兰对焊定位工装也具有良好的应用前景，对于广大的工程技术人员设计相应的焊接工装定位装置具有参考价值。

经焊后检验，缓冲罐各法兰面的平行度、平面度、垂直度、装配后位置关系都在公差范围内，密封性良好，证明此工装的设计时成功的。

[1] 毛乐安，徐明伟，董明海.基于可重构的手动液压式焊接夹具设计研究[J].浙江国际海运职业技术学院学报，2016，（2）：68-70.

[2] 张志锟，李寅.车身焊装夹具设计方法的研究[J].工业，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