空心叶片焊接用装夹工装的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种空心叶片焊接用装夹工装，所述空心叶片主要由分体结构的叶片背弧和叶片内弧焊接组合而成；所述装夹工装包括背弧模板和内弧模板，所述背弧模板具有匹配叶片背弧在高度方向上型线的工作面，所述内弧模板具有匹配叶片内弧在高度方向上型线的工作面，所述背弧模板和内弧模板的一端铰接在一起、另一端为可拆卸的锁合结构。本实用新型能够最大程度的对应贴合叶片内、背弧的表面，进而使叶片内、背弧形成准确定位、可靠装夹，有利于可靠地保障焊接作业顺利进行，提高焊接成型的合格率，缩短焊接作业周期，降低制造成本，实用性强，可靠性高。
【专利说明】
空心叶片焊接用装夹工装
技术领域
[0001]本实用新型涉及机械加工用的装夹工装，具体是一种空心叶片焊接用装夹工装。
【背景技术】
[0002]空心叶片具有重量轻、制造成本低、周期灵活等特点，在动能机械设备上得到了广泛应用。参见图7所示，常见的空心叶片22主要由分体结构的叶片背弧23和叶片内弧25焊接组合而成，叶片背弧23和叶片内弧25之间具有边焊缝24和出气边焊缝26。此种结构的空心叶片例如HD1160A-118114C、HD1160A-123114C等核电汽轮机的低压静叶片。
[0003]由于叶片、尤其是核电汽轮机低压静叶片的成型型线复杂，弯扭度大，加之制造精度的技术要求高，从而使得焊接组合式空心叶片的制造难度特别大，这主要体现在分体结构的叶片背弧和叶片内弧的焊接作业中:由于对分体结构的叶片内、背弧缺乏可靠而实用的装夹工装，导致叶片内、背弧无法形成可靠、有效、便捷、实用地准确装夹定位，进而使得焊接作业中的叶片内、背弧之间焊缝处的残余应力过大且分布不均匀，直接导致叶片的焊接变形大;对于核电汽轮机的低压空心静叶片而言，没有专用的装夹工装，还会导致叶片出气(汽)边旁的弯变形和整体扭曲变形很难有效控制。
【发明内容】
[0004]本实用新型的发明目的在于:针对上述现有技术的不足，提供一种操作方便、装夹可靠、定位准确、有利于可靠地保障焊接作业顺利进行的空心叶片焊接用装夹工装。
[0005]本实用新型所采用的技术方案是:一种空心叶片焊接用装夹工装，所述空心叶片主要由分体结构的叶片背弧和叶片内弧焊接组合而成;所述装夹工装包括背弧模板和内弧模板，所述背弧模板具有匹配叶片背弧在高度方向上型线的工作面，所述内弧模板具有匹配叶片内弧在高度方向上型线的工作面，所述背弧模板和内弧模板的一端铰接在一起、另一端为可拆卸的锁合结构。
[0006]作为优选方案，所述背弧模板的内部设有冷却水槽，且在背弧模板的工作面上开设有若干个与冷却水槽分别相通的喷水孔，这些喷水孔沿着背弧模板的工作面对应空心叶片焊缝的轨迹排布;所述装夹工装包括有水箱，该水箱的出水口与背弧模板的冷却水槽相通。进一步的，所述背弧模板的工作面上开设有多条回水槽，每条回水槽的外端延伸至喷水孔处、内端延伸至工作面的最低处。再进一步的，所述背弧模板的工作面上的喷水孔为两排，它们以Z字形折线的轨迹排布。
[0007]作为优选方案，所述装夹工装包括有底座，所述底座用于安装背弧模板，在底座上连接有变位器。进一步的，所述装夹工装包括有背弧出气边锁夹，所述背弧出气边锁夹主要由背弧出气边模板、压板和紧固螺杆组成，所述背弧出气边模板具有匹配叶片背弧出气边在高度方向上型线的工作面，所述压板为多个，每个压板的一端扣压在背弧出气边模板上、另一端通过对应的紧固螺杆锁扣在底座上，多个压板沿空心叶片的高度方向间隔扣压在背弧出气边模板上。再进一步的，所述背弧出气边模板为多个模段依序衔接组合而成。
[0008]所述内弧模板的铰接端设有配重块。
[0009]所述锁合结构为螺杆锁合结构，主要由锁合螺杆、开设在内弧模板和/或背弧模板上的螺杆孔组成。
[0010]本实用新型的有益效果是:
[0011]1.本实用新型的内弧模板和背弧模板以“铡刀”状组合成型，且在对空心叶片的叶片内弧和叶片背弧装夹时，内弧模板和背弧模板分别能够最大程度的对应贴合叶片内、背弧的表面，进而使叶片内、背弧形成准确定位、可靠装夹，整个装夹操作轻松、容易、方便，它在装夹使用中，有利于可靠地保障空心叶片的叶片内弧和叶片背弧之间的焊接作业顺利进行，提高空心叶片焊接成型的合格率，缩短了空心叶片焊接作业的周期，降低了空心叶片的制造成本，实用性强，可靠性尚;
[0012]2.本实用新型的冷却系统(即背弧模板上的冷却水槽、喷水孔和水箱等)能够对空心叶片上的焊缝形成可靠地冷却降温，避免叶片内、背弧之间焊缝处的残余应力过大和分布不均匀的问题，减小、甚至杜绝叶片的焊接变形，同时控制空心叶片焊缝背面的氧化层产生，保障了焊缝成型的技术要求，进一步提高了其实用性和可靠性；
[0013]3.本实用新型的背弧出气边锁夹能够对空心叶片的出气(汽)边形成稳定、可靠地辅助装夹，从而对空心叶片出气(汽)边的弯变形和整体扭曲变形形成可靠、有效地控制，保障空心叶片的成型质量。
【附图说明】
[0014]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0015]图1是本实用新型的一种结构示意图。
[0016]图2是图1中内弧模板的结构示意图。
[0017]图3是图1中背弧模板的结构示意图。
[0018]图4是图1中背弧出气边锁夹的结构示意图。
[0019]图5是图1中底座的结构示意图。
[0020]图6是图1中水箱的结构示意图。
[0021 ]图7是本实用新型所制造的空心叶片的结构意图。
[0022]图中代号含义:I一内弧模板;2—背弧模板;3—背弧出气边锁夹;4一底座；5—锁合螺杆;6—吊耳;7—水箱;8—固定螺杆;9一配重块；10—铰轴；11、27—减重孔；12一螺杆孔；13—固定座；14—铰轴孔；15—固定螺孔；16—背弧出气边模板；17—压板；18—紧固螺杆；19一垫块;20—出水口 ； 21 —变位器;22—空心叶片;23—叶片背弧;24—边焊缝;25—叶片内弧;26—出气边焊缝。
【具体实施方式】
[0023]参见图7所示，本实用新型所制造的空心叶片22包括叶片背弧23和叶片内弧25，通常，叶片背弧23和叶片内弧25分别采用铁素体不锈钢成型，它们的各自成型型线应当满足空心叶片22的背弧面和内弧面的设计要求。由于空心叶片22的叶片背弧23和叶片内弧25在焊接组合前为分体成型结构，因而需要将叶片内弧25和叶片背弧23需要进行焊接组合，以此形成叶片整体，组合成型的空心叶片22上具有边焊缝24和出气边焊缝26(当空心叶片为汽轮机的静叶片时，“气”应为“汽”)。
[0024]参见图1至图6所示，本实用新型包括内弧模板1、背弧模板2、底座4、背弧出气边锁夹3和水箱7。其中，内弧模板I为扭曲的条形状结构，内弧模板I长度对应所焊接的空心叶片22的高度；内弧模板I的内侧面(通常为底面)具有匹配空心叶片22的叶片内弧25型线的工作面(通常为曲面形态)，需要说明的是，内弧模板I的工作面是沿着空心叶片22的高度方向对应于叶片内弧25的型线;为了便于操作，内弧模板I上设有减重孔11。为了使内弧模板I能够与背弧模板2形成“铡刀”式的组合安装，内弧模板I的一端为铰接端、设有铰接头，在铰接头上设有铰轴孔，该铰轴孔用于穿装铰轴10，内弧模板I的另一端为锁合端、设有锁合结构，在本实施例中，内弧模板I上的锁合结构为螺杆孔12。
[0025]背弧模板2为扭曲的条形状结构，背弧模板2长度对应所焊接的空心叶片22的高度。背弧模板2的内侧面(通常为顶面)具有匹配空心叶片22的叶片背弧23型线的工作面(通常为曲面形态)，需要说明的是，背弧模板2的工作面是沿着空心叶片22的高度方向对应于叶片背弧23的型线。为了便于操作，背弧模板2上设有减重孔27。为了使背弧模板2能够与内弧模板I形成“铡刀”式的组合安装，背弧模板2的一端为铰接端、设有固定座13，该固定座13为U形结构，固定座13的底部设有固定螺孔15，固定座13的开口设有铰轴孔14，该铰轴孔14用于与内弧模板I上的铰轴孔对应，进而由同一铰轴10将内弧模板I和背弧模板2铰接在一起;背弧模板2的另一端为锁合端、设有锁合结构，在本实施例中，背弧模板2上的锁合结构为螺杆孔，该螺杆孔与内弧模板I上的螺杆孔12相对应。前述背弧模板2的内部设有冷却水槽，且在背弧模板2的工作面上开设有若干个与冷却水槽分别相通的喷水孔，这些喷水孔沿着背弧模板2的工作面对应空心叶片22焊缝的轨迹排布，作为优选，背弧模板2的工作面上的喷水孔为两排，它们以Z字形折线的轨迹排布成型;此外，背弧模板2的工作面上开设有多条回水槽(顺着背弧模板2的宽度方向设置)，每条回水槽的外端延伸至喷水孔处(可以考虑在喷水孔处设置一条或多条集水槽，由集水槽将多个喷水孔连通，再由回水槽连通集水槽)、内端延伸至背弧模板2的工作面的最低处(即减重孔27处)。
[0026]底座4为平板结构。底座4用于固定背弧模板2，在底座4的两端分别设有螺杆孔，在本实施例中，底座4左端处的螺杆孔为两个、对应于背弧模板2上的固定座13上的固定螺孔15，背弧模板2的固定座13通过固定螺杆8固定安装在底座4上;底座4右端处的螺杆孔为一个、对应于内弧模板I和背弧模板2上的螺杆孔，天地向穿装在内弧模板I和背弧模板2上的锁合螺杆5固定在底座4此处的螺杆孔上。在底座4的中部处设有回水孔，流经背弧模板2减重孔27处的冷却水经底座4上的回水孔进入水箱7进行循环。底座4的一侧沿其长度方向设有一排螺孔，此排螺孔需与下述背弧出气边锁夹3的紧固螺杆18对应、匹配。底座4的四角分别设置有起重用的吊耳6。为了有利于焊接操作，要求本实用新型在作业时实现周向旋转，因而，在安装背弧模板2的底座4上连接有变位器21，在本实施例中，变位器21穿过水箱7安装在底座4上。
[0027]背弧出气边锁夹3主要由背弧出气边模板16、压板17和紧固螺杆18组成。背弧出气边模板16为细条状结构，它具有匹配叶片背弧23出气边在高度方向上型线的工作面，为了便于加工成型和安装，背弧出气边模板16主要由多个模段依序衔接组合而成，每个模段匹配于叶片背弧23出气边在高度方向上的一段型线。压板17为多个，在装夹时，要求每个压板17的一端扣压在背弧出气边模板16上、另一端通过对应的紧固螺杆18锁扣在底座4上，因而，优选的，压板17结构为Z字形压板，它的上延伸端扣压背弧出气边模板16、下延伸端设置螺杆孔(用于穿装紧固螺杆18);多个压板17沿空心叶片22的高度方向间隔扣压在背弧出气边模板16上，每个压板17由至少一根紧固螺杆18在底座4上对应紧固，为了保证压板17安装的稳定性，在每个压板17和底座4之间设有垫块19，该垫块19对应在每个压板17的紧固螺杆18处。
[0028]水箱7用于盛装冷却水。由于上述变位器21穿过水箱7安装在底座4上，那么变位器21在实现其本身特性的同时充装了水箱7在底座4上的紧固件，当然，也可以根据需要另行设置密封件和紧固件。在前述水箱7的底部设有出水口 20，该出水口 20通过水管与背弧模板2的冷却水槽相通。为了保证冷却水能够充分的喷射出背弧模板2，在水箱7内部或外部的水管上设有对冷却水加压的水栗。
[0029]通过上述结构描述可以清楚的看出，本实用新型的背弧模板2和内弧模板I的一端铰接在一起、另一端为可拆卸的锁合结构，在本实施例中，该可拆卸的锁合结构为螺杆锁合结构(当然，也可以采用其它锁合结构代替，例如卡扣锁合结构、抱箍锁合结构等等)，主要由锁合螺杆5、开设在内弧模板I和背弧模板2上的螺杆孔组成(也可以仅在上方的内弧模板I上设置螺杆孔)，锁合螺杆5由上而下穿过内弧模板I和背弧模板2，并在底座4上对应锁合固定。为了方便内弧模板I的抬起，在内弧模板I的铰接端设有配重块9。
[0030]上述具体技术方案仅用以说明本实用新型，而非对其限制。尽管参照上述具体技术方案对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对上述具体技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型技术方案的精神和范围。
【主权项】
1.一种空心叶片焊接用装夹工装，所述空心叶片(22)主要由分体结构的叶片背弧(23)和叶片内弧(25)焊接组合而成；其特征在于:所述装夹工装包括背弧模板(2)和内弧模板(1)，所述背弧模板(2)具有匹配叶片背弧(23)在高度方向上型线的工作面，所述内弧模板(I)具有匹配叶片内弧(25)在高度方向上型线的工作面，所述背弧模板(2)和内弧模板(I)的一端铰接在一起、另一端为可拆卸的锁合结构。2.根据权利要求1所述空心叶片焊接用装夹工装，其特征在于:所述背弧模板(2)的内部设有冷却水槽，且在背弧模板(2)的工作面上开设有若干个与冷却水槽分别相通的喷水孔，这些喷水孔沿着背弧模板(2)的工作面对应空心叶片(22)焊缝的轨迹排布;所述装夹工装包括有水箱(7)，该水箱(7)的出水口(20)与背弧模板(2)的冷却水槽相通。3.根据权利要求2所述空心叶片焊接用装夹工装，其特征在于:所述背弧模板(2)的工作面上开设有多条回水槽，每条回水槽的外端延伸至喷水孔处、内端延伸至工作面的最低处。4.根据权利要求2或3所述空心叶片焊接用装夹工装，其特征在于:所述背弧模板(2)的工作面上的喷水孔为两排，它们以Z字形折线的轨迹排布。5.根据权利要求1、2或3所述空心叶片焊接用装夹工装，其特征在于:所述装夹工装包括有底座(4)，所述底座(4)用于安装背弧模板(2)，在底座(4)上连接有变位器(21)。6.根据权利要求5所述空心叶片焊接用装夹工装，其特征在于:所述装夹工装包括有背弧出气边锁夹(3)，所述背弧出气边锁夹(3)主要由背弧出气边模板(16)、压板(17)和紧固螺杆(18)组成，所述背弧出气边模板(16)具有匹配叶片背弧(23)出气边在高度方向上型线的工作面，所述压板(17)为多个，每个压板(17)的一端扣压在背弧出气边模板(16)上、另一端通过对应的紧固螺杆(18)锁扣在底座(4)上，多个压板(17)沿空心叶片(22)的高度方向间隔扣压在背弧出气边模板(16)上。7.根据权利要求6所述空心叶片焊接用装夹工装，其特征在于:所述背弧出气边模板(16)为多个模段依序衔接组合而成。8.根据权利要求1所述空心叶片焊接用装夹工装，其特征在于:所述内弧模板(I)的铰接端设有配重块(9)。9.根据权利要求1所述空心叶片焊接用装夹工装，其特征在于:所述锁合结构为螺杆锁合结构，主要由锁合螺杆(5)、开设在内弧模板(I)和/或背弧模板(2)上的螺杆孔组成。
【文档编号】B23K37/04GK205614269SQ201620461835
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】熊建坤, 王尧, 徐健, 陈仲明, 舒学芳, 王虹, 谭小平, 伍敏, 张峻铭, 戚德高, 邓小龙, 潘思蒙, 陈达平, 陶德, 刘燕
【申请人】东方电气集团东方汽轮机有限公司