一种气液分离器焊接工装及其使用方法与流程

本发明属于工装夹具领域，涉及一种在气液分离器焊接过程中使用的工装夹具，更具体地说，涉及一种气液分离器焊接工装及其使用方法。

背景技术：

气液分离器是一种将饱和气体中凝结的小液滴分离出去的装置，实现凝液回收或气相净化的目的。安装在空调制冷系统压缩机吸气端与蒸发器之间的气液分离器，可以用来暂时存放系统的回液，控制液体制冷剂和润滑油以安全速度返回压缩机，避免发生液力冲击，还能起到过滤、回油的作用。

如图1所述，气液分离器一般包括筒体100、上端盖200、下端盖300、出气管400和进气管500等，上端盖200和下端盖300分别焊接在筒体100的两端，而出气管400由出气直管段410和u型管段420组成，进气管500由进气直管段510和弯管段520，u型管段420和弯管段520位于筒体100内，且它们的一端均固定在上端盖200上，并且保证良好的气密性，而出气直管段410和进气直管段510均位于筒体100外，并分别插入u型管段420和弯管段520中。实际焊接安装过程中，出气管400、进气管500和上端盖200的装配位置很难固定，焊接不稳定，对焊工的焊接技术要求高，焊接速率慢，而且焊接之后往往出现偏斜、不牢固、气密性差或者焊接时气体保护不良的现象，不仅影响焊接精度，且使产品内部氧化，需要通过后工序清洗处理才能满足产品要求，达不到设计中想要的安装成品。另外，为避免焊接高温使出气管400和进气管500内部氧化，需要在保护气体环境下进行焊接，在已经很难保持固定稳定性的状况下，很难再向焊接部位进行通气体保护，且气体的消耗量也较大，成本较高。

针对上述问题，发明人在之前已经提出了一种解决方案，并申请了专利，其申请号为：201510044822.4，公开日为：2015年5月13日，发明名称为：一种气液分离器焊接夹具，该焊接夹具包括第一导柱、半圆托块、导向柱、进气管托块、旋转半圆托块、第二导柱、第三导柱、底座和限位靠板；限位靠板固定在底座上；第一导柱和第三导柱的一端垂直固定在底座上，另一端与半圆托块连接；第二导柱一端垂直固定在底座上，另一端与旋转半圆托块连接；半圆托块和旋转半圆托块上各设有两个半圆槽；半圆托块的半圆槽和旋转半圆托块的半圆槽成对结合组成两个出气管固定孔。

采用上述方案对气液分离器的进气管和出气管进行焊接时，需要旋转半圆托块相对半圆托块旋转，并通过它们之间形成的出气管固定孔将出气管夹住固定，而采用进气管托块将进气管托住，此种结构不仅活动部件较多，对进气管和出气管的固定不便，定位精度较低，且固定不够牢固；更重要的是，在实际中进气管500有时会较短，其弯管段520会正好卡在旋转半圆托块和半圆托块之间的出气管固定孔，由于弧度的存在，必将导致旋转半圆托块和半圆托块无法合在一起，也就不能对进气管500进行固定。此外，采用上述焊接夹具进行焊接时，对管内部通保护气体比较难以实现，其说明书中也只是说需要气体保护，却没有给出如何进行气体保护，按照本领域的一般方式是采用炉内钎焊，费时费力。综上所述，需要提供一种在气液分离器焊接时更加方便、精确的对进气管和出气管进行固定的工装，且能够很方便的进行气体保护，这是亟待解决的问题。

技术实现要素：

1、要解决的问题

本发明提供一种气液分离器焊接工装，其目的在于解决现有气液分离器的焊接夹具活动式夹紧结构，对进气管和出气管固定不便，定位精度较低，且固定不够牢固，以及会出现进气管的弯管段会被卡在旋转半圆托块和半圆托块之间，而导致旋转半圆托块和半圆托块无法合在一起，无法实现对进气管和出气管进行固定的问题，该工装能高效、高精度地完成气液分离器的焊接。

本发明的气液分离器焊接工装还增加了便于焊接时对进气管和出气管进行气体保护的结构，避免高温使其内部氧化。

另外，本发明还提供该气液分离器焊接工装的使用方法，能够高效、高精度地完成对进气管、出气管和上端盖三者之间的定位，完成气液分离器的焊接。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种气液分离器焊接工装，包括底板、导向定位盘、限位挡板和支撑托板；所述底板上设有两根立柱，分别为第一立柱和第二立柱；所述导向定位盘套在两根立柱上，其上设有贯穿上下表面的第一腰型孔和定位孔；所述限位挡板和支撑托板均位于导向定位盘的下方，限位挡板设有第二腰型孔，第二腰型孔与第一腰型孔相对应，支撑托板的上表面开设有定位槽，定位槽与定位孔相对应。

作为进一步改进，所述导向定位盘的上端面中间设有用于卡住上端盖的凸台，第一腰型孔和定位孔位于凸台上。

作为进一步改进，所述限位挡板置于底板上，其一端套在第一立柱上，可绕第一立柱旋转，另一端可与底板连接固定；所述第二腰型孔的大小与第一腰型孔的大小相同。

作为进一步改进，所述支撑托板通过设置在其一端的导向孔套在第二立柱上，并可通过螺钉锁紧固定；所述支撑托板下方的第二立柱上设置有用于对支撑托板限位支撑的调节块。

作为进一步改进，所述定位孔为长方形孔，其一端开设半圆孔。

作为进一步改进，所述支撑托板的另一端开设贯穿其上下表面的滑槽，定位槽内设置滑块，一个锁紧螺钉穿过滑槽后与滑块连接。

作为进一步改进，所述导向定位盘上方的立柱上安装有保护气管座，其上设置两个保护气管，分别与第一腰型孔和定位孔相对应。

作为进一步改进，所述保护气管座的一端通过开设的圆孔套在第一立柱上，另一端开设用于卡在第二立柱表面的圆弧卡槽，圆弧卡槽内设有磁铁；所述保护气管座上开设有两个调节孔，两个保护气管分别穿过两个调节孔，调节孔的周面连通有挡销孔；所述保护气管沿其轴向间隔设有可穿过挡销孔的下挡销和上挡销。

一种气液分离器焊接工装的使用方法，其操作步骤包括：

①旋转打开保护气管座，使其让开对导向定位盘的阻挡；

②旋转调整限位挡板，使第二腰型孔与导向定位盘上的第一腰型孔对齐，固定限位挡板位置；并将的出气管的u型管段从导向定位盘的上方插入第一腰型孔内，直至u型管段的底部插入限位挡板的第二腰型孔中，被限位阻挡；同时，u型管段的上侧两端被第一腰型孔挡住限位，从而u型管段保持竖直状态；

③旋转调整支撑托板，使定位槽与导向定位盘上的定位孔对齐；将进气管的弯管段从导向定位盘的上方插入定位孔，直至弯管段的下端抵靠在支撑托板的定位槽中；移动滑块顶住弯管段的下端开口端面，弯管段的上端开口调整到水平状态时，通过锁紧螺钉将滑块锁紧固定；

④将上端盖卡扣在导向定位盘的凸台上，调整导向定位盘沿立柱的上下位置，使u型管段的一端从上端盖上预留的孔中穿过，调整到上端盖相对u型管段的焊接位置时，固定导向定位盘的位置；

⑤松开调节块，上下调整支撑托板的位置，使弯管段的上端穿过上端盖上预留的孔，调整弯管段的上端伸出上端盖的位置满足设计要求时，锁紧调节块，同时，也将支撑托板锁紧固定；

⑥将出气管的出气直管段下端插入到u型管段的上端开口中，进气管的进气直管段下端插入到弯管段的上端开口中；

⑦旋转关闭保护气管座，保护气管座的圆弧卡槽卡在第二立柱的表面；提起并转动保护气管，使下挡销对准保护气管座上的挡销孔，放下保护气管，下挡销穿过挡销孔，直至两个保护气管的下端分别插入出气直管段的上端开口中和进气直管段的上端开口中，保护气管上的上挡销卡在保护气管座的上表面，使保护气管定位；

⑧将保护气管连接保护气源，向出气管和进气管中通入保护气，并对焊接部位进行焊接；

⑨焊接完成，并冷却后，停止通入保护气；提起并转动保护气管，使下挡销对准保护气管座上的挡销孔，下挡销穿过挡销孔，再放下保护气管，并使下挡销卡在保护气管座上；旋转打开保护气管座，取下焊后工件即可。

作为进一步改进，所述步骤⑧采用火焰钎焊进行焊接，焊接燃气采用天然气与氧气，天然气压力0.08-0.12mpa，氧气压力0.3-0.6mpa；保护气采用惰性气体保护，气压为0.03-0.06mpa。

3、有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

(1)本发明气液分离器焊接工装，通过导向定位盘，并配合限位挡板和支撑托板对气液分离器的出气管、进气管和上端盖三者之间进行定位固定，导向定位盘进行稳固导向，限位挡板和支撑托板进行方向的精准微调，出气管和进气管两者单独固定，且采用多点可调式固定方式，彼此独立又有机结合，可方便、高效、高精度地进行定位，而且导向定位盘采用了整体式结构方式，有效避免现有技术出现进气管的弯管段会被卡在旋转半圆托块和半圆托块之间，而导致旋转半圆托块和半圆托块无法合在一起，无法实现对进气管和出气管进行固定的问题；

(2)本发明气液分离器焊接工装，导向定位盘上的凸台可用于卡住上端盖，从而对其进行定位；

(3)本发明气液分离器焊接工装，限位挡板和支撑托板都采用转动活动调节方式，支撑托板还可上下调节，可实现不同型号规格的气液分离器对进气管和出气管固定的需求；且支撑托板的滑槽中的调节块可对进气管进行位姿校正；

(4)本发明气液分离器焊接工装，两个保护气管可对进气管和出气管在焊接过程中通入保护气，防止内部氧化，保护气管固定在活动的保护气管座上的结构设计，既不影响进气管、出气管的定位固定，又满足方便快捷进行气体保护的作用，保护气直接通入进气管、出气管内部，保护全面，用气量也小；更为主要的是，保护气管能够插入进气管和出气管中，能够对出气直管段和进气直管段进行限位固定，进气管、出气管和上端盖的配合位置能够更好的固定；

(5)本发明方法，使用气液分离器焊接工装对进气管、出气管和上端盖进行固定并焊接，可以高效、高精度的完成气液分离器的焊接，对焊工的焊接技术相对较低，焊接效率也提高，且焊后无需酸洗处理，降低生产成本，提高产品质量；

(6)本发明的方法，焊接燃气采用天然气与氧气，天然气压力0.08-0.12mpa，氧气压力0.3-0.6mpa，保护气的气压为0.03-0.06mpa，这是综合考虑焊缝质量和焊接的稳定性考虑，经过长期摸索得到，在保证焊接质量的前提下，能够避免气体对各部件吹力造成的微振动，而影响焊接熔池形成和凝固产生焊缝内部微裂纹的问题。

附图说明

图1为气液分离器的结构示意图；

图2为本发明气液分离器焊接工装的立体结构示意图；

图3为本发明气液分离器焊接工装的主视结构示意图；

图4为本发明气液分离器焊接工装的俯视结构示意图；

图5为本发明气液分离器焊接工装中支撑托板的立体结构示意图；

图6为本发明气液分离器焊接工装中保护气管座的立体结构示意图；

图7为采用气液分离器焊接工装进行焊接时，未装上端盖，进气管和出气管定位安装的结构示意图；

图8为采用气液分离器焊接工装进行焊接时，进气管、出气管和上端盖定位安装的结构示意图。

附图中的标号分别表示为：

100、筒体；200、上端盖；300、下端盖；400、出气管；410、出气直管段；420、u型管段；500、进气管；510、进气直管段；520、弯管段；

1、底板；2、第一立柱；3、第二立柱；4、导向定位盘；401、凸台；402、第一腰型孔；403、定位孔；404、半圆孔；5、限位挡板；501、第二腰型孔；6、支撑托板；601、定位槽；602、调节块；603、导向孔；604、滑槽；605、滑块；606、锁紧螺钉；7、保护气管座；701、调节孔；702、挡销孔；703、圆孔；704、圆弧卡槽；8、保护气管；801、下挡销；802、上挡销；9、锁紧块。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明进一步进行描述。

实施例1

如图2、图3、图4所示，本实施例提供一种气液分离器焊接工装，它主要包括底板1、导向定位盘4、限位挡板5和支撑托板6。

其中，底板1的底部四个拐角各设有一个调平螺钉，用于调整底板1的平整度，底板1上设有两根竖直的圆柱形的立柱，分别为第一立柱2和第二立柱3，立柱的下端与底板1螺纹连接。导向定位盘4上设有两个分别与两根立柱相配合的导向孔，导向定位盘4通过该导向孔套在两根立柱上，且导向孔外侧的设有连通的螺纹孔，螺钉穿过螺纹孔可伸入导向孔内，这样，通过螺钉即可压紧立柱表面，而将导向定位盘4在立柱上位置固定；另外，导向定位盘4的中间具有向上凸起的凸台401，凸台401的直径与上端盖200的开口之间想适应，从而可将上端盖200卡在凸台401上进行定位，在凸台401的中间设有贯穿导向定位盘4上下表面的第一腰型孔402和定位孔403，第一腰型孔402和定位孔403在长度方向上向平行，且中间连通，这是为了在加工时保证一次加工成型，保证相对位置的精度；而且，第一腰型孔402的宽度与出气管400的u型管段420直径相适应，略大于u型管段420的直径，以便更精准定位；定位孔403为长方形孔，其一端开设相切的半圆孔404，定位孔403的宽度与进气管500的弯管段520直径想匹配，略大于弯管段520的直径。

限位挡板5位于导向定位盘4的下方，并置于底板1上，其一端套在第一立柱2上，可绕第一立柱2旋转，另一端开设与第一腰型孔402相对应的第二腰型孔501，第一腰型孔402和第二腰型孔501大小相等，且通过旋转限位挡板5可使得第一腰型孔402和第二腰型孔501上下对准，对准后可通过螺钉将限位挡板5锁紧到底板1上。本实施例中，在限位挡板5的一侧开设连通第二腰型孔501的豁口，而对应底板1上开设矩形孔，使得豁口与矩形孔的一边对其时，限位挡板5正好调整到位，从而避免每次都去需重新调整限位挡板5的位置。

结合图2和图5所示，支撑托板6位于导向定位盘4的下方，其上表面开设有定位槽601，定位槽601与定位孔403相对应，定位槽601的宽度与进气管500的弯管段520相匹配；而且支撑托板6通过设置在其一端的导向孔603套在第二立柱3上，并可通过螺钉锁紧固定，支撑托板6下方的第二立柱3上设置有用于对支撑托板6限位支撑的调节块602，调节块602亦可通过螺钉锁紧在第二立柱3上，从而对支撑托板6高度进行限位。值得说明的是，在支撑托板6的远离导向孔603的一端开设贯穿其上下表面的滑槽604，定位槽601内设置滑块605，一个锁紧螺钉606从滑槽604的下方穿过后与滑块605螺纹连接，这样，滑块605在滑槽604内可以滑动，并通过锁紧螺钉606可定位，在进行进气管500的弯管段520定位时，可对其进行微调，保证弯管段520位置方向的精准。

此外，在焊接过程中需要在保护气环境下，以防止出气管400和进气管500高温下内部发生氧化，氧化皮脱落可能会堵塞回油孔，严重时进入压缩机，会卡死压缩机，影响产品性能，所以在焊后需要进行酸洗处理，酸洗处理不仅费时费力，而且还存在以下问题：酸洗对环境污染较大，现在国家对环保的要求越来越严，酸洗工艺要被慢慢淘汰，酸洗已经不适合产品加工要求；酸洗后过程，酸气对工件的腐蚀性较大，产品表面容易产生被腐蚀、生锈等不良，影响产品性能；酸洗后产品的防锈周期较短，有生锈隐患。因此，如何有效地进行焊接保护，至关重要，结合图2和图6，本实施例中，在导向定位盘4上方的立柱上安装有保护气管座7，其上设置两个保护气管8，分别与第一腰型孔402和定位孔403相对应；而且更进一步地，保护气管座7的一端通过开设的圆孔703套在第一立柱2上，另一端开设用于卡在第二立柱3表面的圆弧卡槽704，圆弧卡槽704内设有磁铁，保护气管座7上开设有两个调节孔701，两个保护气管8分别穿过两个调节孔701，调节孔701的周面连通有挡销孔702，保护气管8沿其轴向间隔设有可穿过挡销孔702的下挡销801和上挡销802，并且保护气管座7与立柱的连接部位采用台阶定位，保护气管座7上侧的两个立柱上分别套有一个锁紧块9，可通过螺钉锁紧在立柱上，从而对保护气管座7进行限位。此种结构，两个保护气管8可对进气管500和出气管400在焊接过程中通入保护气，防止内部氧化，保护气管8固定在活动的保护气管座7上的结构设计，既不影响进气管500、出气管400的定位固定，又满足方便快捷进行气体保护的作用，保护气直接通入进气管500、出气管400内部，保护全面，用气量也小；更为主要的是，保护气管8能够插入进气管500和出气管400中，对出气直管段410和进气直管段520进行限位固定，使进气管500、出气管400和上端盖200的配合位置能够更好的固定。另外，保护气管8的下端呈锥形，在其插入进气管500、出气管400中后，可与进气管500和出气管400的扩口配合，定位更加准确，也可有效防止漏气。

通过此工装的设计制作，焊接时采用无氧化焊接工艺，即在焊接过程，管内部采用氮气、氩气等惰性气体保护，防止产品在焊接过程发生氧化。产品在焊接冷却后，无需酸洗处理，可直接进入下工序作业，缩减了作业流程，大大提高了生产效率，降低了能耗与成本；同时整个过程没有接触腐蚀介质，增加了产品的防锈周期，又符合了国家环保政策要求。通过此工装进行气液分离器的焊接，生产效率相比对比文件中的夹具，由班产300件/8小时提升至400件/8小时，可减少酸洗人员2名，且产品防锈周期平均可以增加5-10天。

下面结合图7和图8对上述的工装在进行气液分离器焊接时，操作步骤进行详细说明。具体步骤如下：

①旋转打开保护气管座7，使其让开对导向定位盘4的阻挡。

②旋转调整限位挡板5，使第二腰型孔501与导向定位盘4上的第一腰型孔402对齐，固定限位挡板5位置；并将的出气管400的u型管段420从导向定位盘4的上方插入第一腰型孔402内，直至u型管段420的底部插入限位挡板5的第二腰型孔501中，被限位阻挡；同时，u型管段420的上侧两端被第一腰型孔402挡住限位，从而u型管段420保持竖直状态。

③旋转调整支撑托板6，使定位槽601与导向定位盘4上的定位孔403对齐；将进气管500的弯管段520从导向定位盘4的上方插入定位孔403，直至弯管段520的下端抵靠在支撑托板6的定位槽601中；移动滑块605顶住弯管段520的下端开口端面，弯管段520的上端开口调整到水平状态时，通过锁紧螺钉606将滑块605锁紧固定。

④将上端盖200卡扣在导向定位盘4的凸台401上，调整导向定位盘4沿立柱的上下位置，使u型管段420的一端从上端盖200上预留的孔中穿过，调整到上端盖200相对u型管段420的焊接位置时，固定导向定位盘4的位置。

⑤松开调节块602，上下调整支撑托板6的位置，使弯管段520的上端穿过上端盖200上预留的孔，调整弯管段520的上端伸出上端盖200的位置满足设计要求时，锁紧调节块602，同时，也将支撑托板6锁紧固定。

⑥将出气管400的出气直管段410下端插入到u型管段420的上端开口中，进气管500的进气直管段510下端插入到弯管段520的上端开口中。

⑦旋转关闭保护气管座7，保护气管座7的圆弧卡槽704卡在第二立柱3的表面，通过磁铁吸附牢固，同时，锁紧块9锁紧；提起并转动保护气管8，使下挡销801对准保护气管座7上的挡销孔702，放下保护气管8，下挡销801穿过挡销孔702，直至两个保护气管8的下端分别插入出气直管段410的上端开口中和进气直管段510的上端开口中，保护气管8上的上挡销802卡在保护气管座7的上表面，使保护气管8定位；此时，保护气管8下端的锥面与出气直管段410、进气直管段510上端扩口与主体铰接处的内锥面配合，不仅能很好地定位，还具有很好的气密性。

⑧将保护气管8连接保护气源，向出气管400和进气管500中通入保护气，并对焊接部位进行焊接。此步骤采用火焰钎焊进行焊接，焊接燃气采用天然气与氧气，天然气压力为0.08-0.12mpa，氧气压力为0.3-0.6mpa；保护气采用惰性气体保护，气压为0.03-0.06mpa，这是综合考虑焊缝质量和焊接的稳定性考虑，经过长期摸索得到，在保证焊接质量的前提下，能够避免气体对各部件吹力造成的微振动，而影响焊接熔池形成和凝固产生焊缝内部微裂纹的问题。具体到本实施例中，天然气压力为0.1mpa，氧气为0.5mpa，惰性气体爱用氩气，气压为0.04mpa。

⑨焊接完成，并冷却后，停止通入保护气；提起并转动保护气管8，使下挡销801对准保护气管座7上的挡销孔702，下挡销801穿过挡销孔702，再放下保护气管8，并使下挡销801卡在保护气管座7上；旋转打开保护气管座7，取下焊后工件即可。

该方法使用气液分离器焊接工装对进气管500、出气管400和上端盖200进行固定并焊接，可以高效、高精度的完成气液分离器的焊接，对焊工的焊接技术相对较低，焊接效率也提高，且焊后无需酸洗处理，降低生产成本，提高产品质量。

本发明所述实例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的保护范围。