專利名稱：小直徑厚壁管管坯縱縫焊接的自動(dòng)焊接卡具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及金屬加工，一種小直徑厚壁管管坯縱縫焊接的自動(dòng)焊接卡具。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)國(guó)際小直徑厚壁管已成為高溫高壓管道流體輸送工程中的重要部件。 它有時(shí)需要一些非標(biāo)準(zhǔn)管作為連接件，其特點(diǎn)是由厚壁板經(jīng)卷制形成小直徑管坯，通過(guò)焊接連接方式形成管坯縱焊縫，由于內(nèi)部介質(zhì)高溫高壓，因此焊縫要求非常嚴(yán)格。但以前焊接此類管坯為手工焊接，焊縫外觀質(zhì)量一般，且對(duì)材料及后續(xù)的加工有一定的局限，為滿足一些特殊要求，現(xiàn)有的焊接方式急待改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種小直徑厚壁管管坯縱縫焊接的自動(dòng)焊接卡具，它有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)部分特殊材料無(wú)法焊接、焊縫外觀質(zhì)量一般及焊后的后續(xù)加工較難的技術(shù)難題。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種小直徑厚壁管管坯縱縫焊接的自動(dòng)焊接卡具， 包括調(diào)整機(jī)構(gòu)，立柱和卡緊機(jī)構(gòu)，其特征在于由兩個(gè)端板通過(guò)副緊固螺釘與兩個(gè)側(cè)板呈 90°相連組成一個(gè)矩形結(jié)構(gòu)的外框，外框前后兩側(cè)板上平行于工件安裝調(diào)整機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)調(diào)整桿帶動(dòng)調(diào)整板沿管坯徑向移動(dòng)；兩個(gè)側(cè)板中間平行于側(cè)板安裝有卡緊機(jī)構(gòu)，底梁兩端置于立柱上，壓板兩端通過(guò)主緊固螺釘與底梁相連，工件夾在壓板與底梁之間，端板中部的壓緊螺釘將底梁的兩端與立柱壓緊，實(shí)現(xiàn)卡緊機(jī)構(gòu)與外框的相對(duì)位置固定，由調(diào)整機(jī)構(gòu)的調(diào)整桿帶動(dòng)調(diào)整板徑向調(diào)整工件管坯焊縫的裝配間隙，再通過(guò)主緊固螺釘將管坯卡緊，調(diào)整卡緊機(jī)構(gòu)上的螺釘調(diào)整焊縫的錯(cuò)邊量，氬弧焊槍沿工件軸線行進(jìn)，完成整個(gè)焊接任務(wù)。優(yōu)點(diǎn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，裝卸容易，操作方便，焊縫成型良好，省時(shí)、省力，勞動(dòng)強(qiáng)度低，焊接效率高。


圖1是小直徑厚壁管管坯縱縫焊接的自動(dòng)焊接卡具主視圖； 圖2是小直徑厚壁管管坯縱縫焊接的自動(dòng)焊接卡具右視圖3是小直徑厚壁管管坯縱縫焊接的自動(dòng)焊接卡具俯視圖； 圖4a、4b、4c、4d是工件小直徑厚壁管管坯卷制后的形狀截面圖； 圖5是在本夾具中工件管坯受力狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式—種小直徑厚壁管管坯縱縫焊接的自動(dòng)焊接卡具，包括外框、調(diào)整機(jī)構(gòu)、立柱和卡緊機(jī)構(gòu)，如圖1、圖2、圖3所示，其特征在于由兩個(gè)端板18通過(guò)副緊固螺釘11與兩個(gè)側(cè)板3 呈90°相連組成一個(gè)矩形結(jié)構(gòu)的外框，外框前后兩側(cè)中間平行于工件安裝有調(diào)整機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)兩個(gè)調(diào)整桿5帶動(dòng)兩調(diào)整板4沿管坯徑向方向移動(dòng)，兩個(gè)側(cè)板3中間平行于側(cè)板3安裝卡緊機(jī)構(gòu)底梁7兩端置于兩個(gè)立柱6上，兩條壓板8位于底梁7上方，放置在工件焊縫兩側(cè)，壓板8兩端通過(guò)主緊固螺釘10與底梁7相連，壓緊螺釘14通過(guò)外框的端板18上部將卡緊機(jī)構(gòu)及立柱6壓緊，實(shí)現(xiàn)對(duì)卡緊機(jī)構(gòu)與外框的相對(duì)位置固定，氬弧焊槍沿工件軸線行進(jìn)， 完成整個(gè)焊接任務(wù)。作為調(diào)整機(jī)構(gòu)的支撐的外框由兩個(gè)端板18通過(guò)副緊固螺釘11與兩個(gè)側(cè)板3呈 90°相連組成一個(gè)矩形結(jié)構(gòu)，側(cè)板3上有鏈接調(diào)整桿5的螺紋孔，外框通過(guò)連接螺釘19與底板2垂直相連，通過(guò)固定螺釘20將底板2固定在焊接工作臺(tái)1上。所述調(diào)整機(jī)構(gòu)由軸向分開(kāi)的相同的兩部分組成，各部分的調(diào)整板4內(nèi)側(cè)為軸向弧形，與工件管坯外徑吻合，外側(cè)通過(guò)小螺釘12與連接塊13相連，連接塊13上有連接調(diào)整桿 5的卡槽，調(diào)整桿5穿過(guò)側(cè)板3并通過(guò)其上的螺紋與其相連，通過(guò)旋轉(zhuǎn)兩個(gè)調(diào)整桿5帶動(dòng)調(diào)整板4沿管坯徑向移動(dòng)。所述調(diào)整機(jī)構(gòu)，將長(zhǎng)度小于工件的圓筒作為主體，在筒外壁焊接有與筒外徑相同孔的矩形厚板垂直于軸線，相當(dāng)于加強(qiáng)筋，作為調(diào)整板4的坯料，坯料內(nèi)側(cè)按工件內(nèi)徑尺寸增加0. 5 lmm機(jī)加工，使調(diào)整板4內(nèi)側(cè)的弧形部分能與工件管坯外徑很好地吻合，再采用線切割或者銑加工方式將之縱向分成兩部分，形成最終的調(diào)整板4。調(diào)整板4上還通過(guò)小螺釘 12連接有連接塊13，用于安裝調(diào)整桿5。所述卡緊機(jī)構(gòu)上的兩個(gè)壓板8，各自的兩端通過(guò)四個(gè)主緊固螺釘10與底梁7相連， 兩個(gè)壓緊螺釘14分別通過(guò)兩個(gè)端板18上部將底梁7的兩端、兩個(gè)立柱6壓緊，防止卡緊機(jī)構(gòu)與外框相互之間的位置發(fā)生變化。壓板8中間水平方向上開(kāi)有2mm寬的縱向長(zhǎng)槽，上端有調(diào)節(jié)螺釘15，用來(lái)控制和調(diào)節(jié)工件縱焊縫的錯(cuò)邊量。所述端板18下部中間有吻合立柱6下端的槽，上部有安裝壓緊螺釘14的螺紋孔。所述立柱6，下端置于端板18下部的槽上，立柱6上端開(kāi)槽，用于放置底梁7，壓緊螺釘14從端板18上部進(jìn)入，將底梁7和立柱6壓緊。如圖1所示，所述卡緊機(jī)構(gòu)上的底梁7長(zhǎng)度等于外框長(zhǎng)度，上端為階梯臺(tái)，中間有提供焊縫背面氬氣保護(hù)的淺窄槽，下端開(kāi)深槽，兩槽之間有若干小孔連通，深槽一端連有氬氣進(jìn)氣口，蓋板17通過(guò)平頭螺釘16與底梁7下端相連，蓋住深槽形成微型氬氣室。該裝置的工作原理和操作步驟如下
1、將連接有調(diào)整板4、連接塊13和調(diào)整桿5的調(diào)整機(jī)構(gòu)安裝在側(cè)板3上。2、將工作臺(tái)1水平放置，將連接有外框的底板2通過(guò)固定螺釘20固定在工作臺(tái)1 上。3、將連接有蓋板17的底梁7 —端和一個(gè)立柱6通過(guò)壓緊螺釘14壓緊在一個(gè)端板 18上。4、從底梁7另一端裝入工件，安裝另一個(gè)立柱6，并通過(guò)壓緊螺釘14壓緊在另一個(gè)端板18上。5、通過(guò)主緊固螺釘10將壓板8安裝在底梁7上，工件短于底梁7，見(jiàn)圖3俯視圖。6、旋轉(zhuǎn)調(diào)整桿5，通過(guò)調(diào)整板4調(diào)整工件縱焊縫裝配間隙，通過(guò)主緊固螺釘10將壓板8卡緊。7、通過(guò)調(diào)節(jié)螺釘15控制工件縱焊縫的錯(cuò)邊量。
8、氬弧焊槍9設(shè)置于本自動(dòng)焊接卡具上方，對(duì)準(zhǔn)管坯縱縫起弧，在自動(dòng)行走機(jī)構(gòu)的帶動(dòng)下開(kāi)始自動(dòng)焊接。9、焊接結(jié)束后松開(kāi)主緊固螺釘10，卸下壓板8 ；反向旋轉(zhuǎn)調(diào)整桿5，使工件松動(dòng)，松開(kāi)壓緊螺釘14，卸下立柱6，取出工件。整個(gè)過(guò)程結(jié)束。本發(fā)明小直徑厚壁管管坯縱縫焊接的自動(dòng)焊接卡具的設(shè)計(jì)
小直徑厚壁管管坯卷制后需要焊接縱縫，縱焊縫裝配質(zhì)量直接影響焊接質(zhì)量。一般情況下，卷制后的管坯有4種狀態(tài)，見(jiàn)圖4中如、仙、如、4(1。圖4 b為理想狀態(tài)，但焊接時(shí)由于熱變形，會(huì)使裝配尺寸發(fā)生改變，因此需要一套卡緊機(jī)構(gòu)來(lái)限制焊接過(guò)程中的變形。圖4c 中有錯(cuò)邊量，因此在卡具中應(yīng)增加控制和調(diào)節(jié)錯(cuò)邊量的裝置，如圖5施加a向壓力。應(yīng)將圖 4d中管坯沿水平方向稍用力向外拉，可以達(dá)到圖4b或如的狀態(tài)。對(duì)于最常見(jiàn)的為圖如中狀態(tài)，除上、下加力的卡緊機(jī)構(gòu)外，還需要一套水平方向加力的調(diào)整機(jī)構(gòu)，如圖5施加b向壓力，使管坯的兩條直邊合攏，達(dá)到圖4b或如的狀態(tài)。為使管坯受力平衡，調(diào)整機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成圖1、2中的前后兩部分，對(duì)卡緊機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)成上下兩部分。為使管坯受力均勻，將調(diào)整機(jī)構(gòu)與管坯接觸的部分設(shè)計(jì)成弧形或臺(tái)階形，調(diào)整板4內(nèi)側(cè)的弧形部分與管坯吻合，壓緊機(jī)構(gòu)的底梁7也設(shè)計(jì)成弧形或臺(tái)階形。為使調(diào)整機(jī)構(gòu)和卡緊機(jī)構(gòu)能夠同時(shí)對(duì)管坯加力，需要這兩部分通過(guò)一個(gè)媒介關(guān)聯(lián)，將兩端板與側(cè)板直角固定成一個(gè)外框作為調(diào)整機(jī)構(gòu)和卡緊機(jī)構(gòu)關(guān)聯(lián)的媒介，并將外框固定在底板2上，以增加外框的剛度。由于有些金屬材料焊接過(guò)程中背面需要?dú)鍤獗Ｗo(hù)，在卡緊機(jī)構(gòu)的下部分設(shè)計(jì)了氬氣保護(hù)的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明卡具的制造工藝
整個(gè)卡具不受任何外力，且內(nèi)部相互之間的受力也較小，在使用過(guò)程中不會(huì)有變形發(fā)生，考慮經(jīng)濟(jì)性，選用普通碳鋼制作，發(fā)黑處理。外框分為端板和側(cè)板兩部分，都采用整板加工，端板中間整體鏤空，邊角處圓弧過(guò)渡，上端中間鉆攻螺紋孔，下端內(nèi)側(cè)中間位置加工放置立柱的槽，間隙配合。側(cè)板中間鏤空三處，邊角處圓弧過(guò)渡，中間兩條筋上加工安裝調(diào)整桿的螺紋孔。端板和側(cè)板呈90°連接， 組成一個(gè)矩形結(jié)構(gòu)，因此在相應(yīng)位置加工連接用的孔或螺紋孔，為提高外框的剛度，底部增加底板，采用螺紋連接，同時(shí)在底板上加工兩個(gè)孔，用于將卡具固定在焊機(jī)工作臺(tái)上。調(diào)整機(jī)構(gòu)中，將一長(zhǎng)度小于工件的圓筒作為主體，在圓筒外壁垂直于圓筒軸向方向上焊接兩塊與圓筒外徑同孔的矩形厚板，兩者形成一個(gè)整體作為調(diào)整板的坯料，圓筒內(nèi)徑按管坯外徑增加0. 5到Imm的尺寸加工，然后采用線切割或者銑加工的方式沿縱向方向分成兩部分，并按圖紙去除多余部分，形成調(diào)整板的前后兩部分，這樣可以保證調(diào)整板的前后兩部分的弧形部分能與管坯外徑很好的吻合。卡緊機(jī)構(gòu)的上部分為壓板，下部分為底梁。壓板由于兼具控制或調(diào)節(jié)管坯錯(cuò)邊量的功能，可采用琴鍵式或螺釘調(diào)節(jié)式，受結(jié)構(gòu)限制，加工成螺釘調(diào)節(jié)式，即在壓板下部沿長(zhǎng)度方向開(kāi)前后通槽，兩端留出主緊固螺釘?shù)穆菁y孔部分不開(kāi)槽，上部鉆螺紋孔至開(kāi)槽處。壓板下側(cè)面應(yīng)加工成弧面或臺(tái)階形，銳角倒鈍，臺(tái)階形以管坯外圓為參照加工，避免壓板與管坯接觸時(shí)為單個(gè)線接觸，同時(shí)可使工作時(shí)管坯的著力點(diǎn)盡量靠近焊縫。底梁上側(cè)面應(yīng)加工成弧面或臺(tái)階形，銳角倒鈍，與管坯內(nèi)徑吻合。上側(cè)面中間位置沿長(zhǎng)度方向加工淺窄槽，用于焊縫背面的氬氣保護(hù)，下側(cè)面加工稍寬稍深的槽，作為儲(chǔ)存氬氣的微型氬氣室，并用平頭螺釘連接蓋板封閉。下端深槽在底梁的一端加工通孔，作為氬氣通道。兩個(gè)槽之間加工出直徑為1到1. 5mm的通孔，間距20到40mm，以便向管坯焊縫背面提供均勻的氬氣保護(hù)。
立柱加工成截面為方形的立方體，考慮受力情況和卡具的美觀程度，截面厚度與外框的端板厚度相同，上端中間位置加工放置底梁的槽，間隙配合。
權(quán)利要求
1.一種小直徑厚壁管管坯縱縫自動(dòng)焊接卡具，包括調(diào)整機(jī)構(gòu)，立柱和卡緊機(jī)構(gòu)，其特征在于由兩個(gè)端板通過(guò)副緊固螺釘與兩個(gè)側(cè)板呈90°相連組成一個(gè)矩形結(jié)構(gòu)的外框，外框前后兩側(cè)板上平行于工件安裝調(diào)整機(jī)構(gòu)，平行于側(cè)板中間安裝卡緊機(jī)構(gòu)底梁兩端置于立柱上，壓板兩端通過(guò)主緊固螺釘與底梁相連，工件夾在壓板與底梁之間，端板上部的壓緊螺釘將底梁的兩端與立柱壓緊，通過(guò)旋轉(zhuǎn)調(diào)整機(jī)構(gòu)的調(diào)整桿調(diào)整工件管坯焊縫的裝配間隙；旋轉(zhuǎn)主緊固螺釘卡緊工件，再由卡緊機(jī)構(gòu)的螺釘調(diào)整工件焊縫的錯(cuò)邊量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小直徑厚壁管管坯縱縫焊接的自動(dòng)焊接卡具，其特征在于所述調(diào)整機(jī)構(gòu)由軸向分開(kāi)的相同的兩部分組成，各部分上調(diào)整板內(nèi)側(cè)為軸向弧形，與工件管坯外徑吻合，外側(cè)通過(guò)小螺釘(1 與連接塊(1 相連，連接塊(1 上有連接調(diào)整桿 (5)的卡槽，調(diào)整桿(5)穿過(guò)側(cè)板C3)并通過(guò)其上的螺紋與其相連，通過(guò)旋轉(zhuǎn)兩個(gè)調(diào)整桿 (5)徑向調(diào)整兩調(diào)整板G)，實(shí)現(xiàn)調(diào)整焊縫的裝配間隙。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小直徑厚壁管管坯縱縫焊接的自動(dòng)焊接卡具，其特征在于所述調(diào)整機(jī)構(gòu)，將長(zhǎng)度小于工件的筒作為主體，在筒外壁焊接有與筒外徑相同孔的矩形厚板垂直于軸線，相當(dāng)于加強(qiáng)筋，作為調(diào)整板的坯料，坯料內(nèi)側(cè)按工件內(nèi)徑尺寸增加 0.5 lmm機(jī)加工，使調(diào)整板內(nèi)側(cè)的弧形部分能與工件管坯外徑很好地吻合，再采用線切割或者銑加工方式將之縱向分成兩部分，形成最終的調(diào)整板(4)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小直徑厚壁管管坯縱縫焊接的自動(dòng)焊接卡具，其特征在于所述卡緊機(jī)構(gòu)上的兩個(gè)壓板(8)，各自的兩端通過(guò)四個(gè)主緊固螺釘(10)與底梁(7)相連，兩個(gè)壓緊螺釘(14)分別通過(guò)兩個(gè)端板(18)將底梁(7)的兩端、兩個(gè)立柱(6)壓緊，防止底梁 (7)與工作臺(tái)(1)相互之間的位置發(fā)生變化；壓板(8)上中部水平方向開(kāi)有2mm寬的縱向長(zhǎng)槽，上端有調(diào)節(jié)螺釘(15)，用來(lái)控制和調(diào)節(jié)工件縱焊縫的錯(cuò)邊量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小直徑厚壁管管坯縱縫焊接的自動(dòng)焊接卡具，其特征在于所述外框的端板(18)下部中間有吻合立柱(6)下端的槽，上部有安裝壓緊螺釘(14)的螺紋孔；側(cè)板( 上有鏈接調(diào)整桿(5)的螺紋孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小直徑厚壁管管坯縱縫焊接的自動(dòng)焊接卡具，其特征在于所述立柱(6)，截面為方形的立方體，截面厚度與端板(18)厚度相同，下端置于端板(18)下部的槽上，立柱(6)上端開(kāi)槽，用于放置底梁(7)，壓緊螺釘(14)從端板(18)上部進(jìn)入，將底梁(7)和立柱(6)壓緊，使底梁(7)與工作臺(tái)(1)之間的相互位置不發(fā)生變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小直徑厚壁管管坯縱縫焊接的自動(dòng)焊接卡具，其特征在于所述卡緊機(jī)構(gòu)上的底梁(7)長(zhǎng)度等于外框長(zhǎng)度，上端為階梯臺(tái)，用來(lái)吻合管坯內(nèi)徑，上端中間沿中心線方向有提供焊縫背面氬氣保護(hù)的淺窄槽，并通過(guò)若干小孔與下端的微型氬氣室相連，下端開(kāi)深槽，兩槽之間有若干小孔連通，深槽一端開(kāi)有氬氣進(jìn)氣口，蓋板(17)通過(guò)平頭螺釘(16)與底梁(7)下端相連，蓋住深槽形成微型氬氣室。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小直徑厚壁管管坯縱縫焊接的自動(dòng)焊接卡具，其特征在于所述外框分為端板(18)和側(cè)板C3)兩部分，都采用整板加工，端板(18)中間整體鏤空，邊角處圓弧過(guò)渡，上端中間鉆攻螺紋孔，下端內(nèi)側(cè)中間位置加工放置立柱的槽，間隙配合；側(cè)板 (3)中間鏤空三處，邊角處圓弧過(guò)渡，中間兩條筋上加工有安裝調(diào)整桿的螺紋孔。
全文摘要
一種小直徑厚壁管管坯縱縫焊接的自動(dòng)焊接卡具，包括調(diào)整機(jī)構(gòu)，立柱和卡緊機(jī)構(gòu)，其特征在于由兩個(gè)端板通過(guò)副緊固螺釘與兩個(gè)側(cè)板呈90°相連組成一個(gè)矩形結(jié)構(gòu)的外框，外框前后兩側(cè)板上平行于工件安裝調(diào)整機(jī)構(gòu)，旋轉(zhuǎn)調(diào)整板上的調(diào)整桿徑向調(diào)整與工件之間的距離；平行于側(cè)板中間的底梁兩端垂直置于立柱上，并安裝卡緊機(jī)構(gòu)壓板兩端通過(guò)主緊固螺釘與底梁相連，工件夾在壓板與底梁之間，端板中部的壓緊螺釘將底梁的兩端與立柱壓緊實(shí)現(xiàn)對(duì)工件軸線縫隙部位上、下施壓，再由調(diào)整機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)調(diào)整桿徑向調(diào)整工件縫隙的錯(cuò)邊量。具有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，裝卸容易，操作方便，焊縫成型良好，省時(shí)、省力，勞動(dòng)強(qiáng)度低，焊接效率高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)B23K9/32GK102430847SQ201110410038
公開(kāi)日2012年5月2日 申請(qǐng)日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者孟多南, 曲斌, 王福新, 王記兵, 王雪 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)匯博熱能設(shè)備有限公司