多槽拼焊的焊接工装的制作方法

本发明涉及一种大型高精度全自动焊接工装，尤其涉及一种多槽拼焊的焊接工装，本工装特别适合将多个水槽斗焊接在一起。

背景技术：

在现代工业中，工装夹具大量出现在产品生产制造的各个环节，随着工业水平的提高，对工装夹具的精度和自动化程度要求越来越高，传统的工装夹具已很难满足现代化的生产需求。在精密焊接时，对被焊接件间的缝隙要求非常高，如果缝隙超过要求值则无法将两工件焊牢，使用传统夹具夹紧时焊接不良率较高且生产效率较低。

以多水槽斗的不锈钢水槽为例，由多个水槽斗组成，各水槽斗开口的四周有外翻的法兰面，相邻两水槽斗的法兰面焊接在一起，为保证焊接质量，水槽斗在焊接时，需要保证相邻两水槽斗的法兰面贴合在一起，同时要保证相邻两水槽斗的法兰面不会错位导致部分重叠在一起。

目前不锈钢水槽的焊接还采用较为传统的焊接方式，不仅焊接精度低，而且焊接耗时费人力。为提高不锈钢水槽的品质，如何保证在焊接时，相邻两水槽斗的法兰面贴合紧密，并杜绝法兰面不会错位重叠是本领域技术人员需要解决的技术问题，同时如何实现自动化焊接，降低人工成本也是本领域技术人员迫切需要解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种多槽拼焊的焊接工装，本工装能实现对多水槽斗拼焊形成的不锈钢水槽的自动焊接，且能保证相邻两水槽斗的法兰面贴合紧密，并杜绝法兰面不会错位重叠，为制造出高品质的不锈钢水槽提供保障。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种多槽拼焊的焊接工装，其特征在于：包括平台；滑动架，其底部通过水平滑轨结构约束在平台上而能前后滑移，该滑动架由推进驱动结构驱动而能相对平台前后滑移；放置架，其顶面开有多个用以放置水槽斗的开孔，所述顶面用以搁置水槽斗的法兰面，所述放置架通过竖直滑轨结构约束在放置架内并能上下滑移，放置架由安装在滑动架上的升降驱动结构驱动而能上下滑移；固定架，安装在平台上，固定架的台板与平台之间形成供放置架置于其内的容置空间，所述台板的底面构成压紧面，所述台板上开有供相邻两水槽斗法兰面的拼焊缝显露出来的条形孔；前后内撑结构及侧内撑结构，均安装在台板下方，前后内撑结构及侧内撑结构均能伸入置于放置架的各水槽斗内并压紧相应水槽斗的内表面；弹性顶升控制结构，安装在固定架的台板上，在放置架后移至所述容置空间内的状态下，所述升降驱动结构驱动放置架第一次上升至与弹性顶升控制结构接触，使得压紧面与水槽斗的法兰面之间形成控制间隙，该控制间隙的高度小于构成所述法兰面的板材的厚度，所述升降驱动结构驱动放置架第二次上升后，所述放置架克服弹性顶升控制结构的弹力进一步上移，并使压紧面将置于放置架内的水槽斗的法兰面压紧在放置架的顶面上。

进一步改进，上述弹性顶升控制结构包括多个限位螺栓，限位螺栓的杆部自下而上穿过固定架的台板后与限位螺母连接而吊设在台板下方，限位螺栓能相对台板上下移动，所述限位螺栓的杆部上套设有使限位螺栓保持下移趋势的限位弹簧，限位螺栓的头部用以与放置架挡位接触。该弹性顶升控制结构涉及部件少，结构简单，且组装方便，因限位弹簧对限位螺栓有向下的压力，当升降驱动结构驱动放置架第一次上升至与限位螺栓的头部接触后，向上的驱动力与弹簧的力基本平衡，从而让压紧面与水槽斗的法兰面之间形成控制间隙，当升降驱动结构的驱动力进一步加大，克服限位弹簧的弹力，放置架进一步上移，使压紧面将置于放置架内的水槽斗的法兰面压紧在放置架的顶面上，完成压紧。

作为优选，上述限位螺栓有四个，分布在固定架的台板的四个边角位置处，对放置架施加的压力更平衡，所述放置架的四个边角位置处具有侧凸的用以与所述限位螺栓的头部挡位接触的限位凸台。限位螺栓与位于放置架四个边角位置处的限位凸台配合，不会对放置架的工作平面产生干涉，布局合理。

作为优选，上述前后内撑结构包括由前气缸驱动而能前后滑移的前压紧块、由后气缸驱动而能前后滑移的后压紧块，所述侧内撑结构包括有侧气缸驱动而能左右滑移的侧压紧块，所述前气缸、后气缸及侧气缸均固定在台板的下方。该前后内撑结构及侧内撑结构均由气缸作为动力，利于控制。

在满足条件的缺口下，压紧块的数量越少越好，作为优选布局，上述放置架的顶面开有三个左右间隔设置的所述开孔，能伸入中间的开孔内的前压紧块、后压紧块和侧压紧块各有两块，能伸入两侧的开孔内的前压紧块、后压紧块和侧压紧块各有一块。

为保证在压紧及焊接过程中，滑动架不轻易滑移，上述平台的后部的左右两侧均设有由限位气缸驱动而能上下移动的限位销，所述滑动架的底部开有两个与定位销匹配的限位孔，在放置架后移至所述容置空间内的状态下，所述限位销与限位孔匹配，限位销的上移能插入相应限位孔。当放置架后移到位后，限位销在限位气缸驱动下上升，插入限位孔内，这样滑动架就不能前后滑移，保证压紧及焊接过程中位置准确性。

作为优选，上述升降驱动结构为固定在滑动架底部的分级增压液压缸，分级增压液压缸的活塞杆穿过滑动架后与所述放置架的底部连接。分级增压液压缸可提供分级驱动力，第一级驱动力(气动形成部分)与弹性顶升控制结构的弹力匹配，刚好两者平衡状态下，控制间隙位于设计范围内，当要进一步压紧，则只需分级增压液压缸增加压力(液压增压行程部分)即可带动放置架克服弹性顶升控制结构的弹力进一步上移，更利于分段压紧控制。

为将相邻两水槽斗相对位置牢靠稳定，相邻两水槽斗的外侧面需要采用连接支架连接，而连接支架也需要焊接到水槽斗上，为在该工装内也能完成连接支架的焊接，上述放置架的下部设有多个由压紧气缸驱动而前后滑移的装夹组件，装夹组件的内端面设有用以定位连接支架的定位结构，在装夹组件朝水槽斗方向移动后，定位在装夹组件上的连接支架能压紧其中两个相邻的水槽斗的外端面；所述放置架的顶面上开有供连接支架向上穿出的缺口，方便将焊接有连接支架的水槽取出放置架。

作为优选，上述装夹组件包括三块左右间隔设置的装夹块，所述定位结构设于中部的装夹块上，定位结构包括设于中部的装夹块内端面上的用以放置连接支架的凹部，凹部的中部设有用以插入连接支架的穿孔内的定位轴，所述连接支架的两侧则与两侧的装夹块内端面贴合。中部装夹块主要起到定位连接支架左右，而左右两侧的装夹块则用以将连接支架的焊接面压紧到水槽斗的外端面上。

作为优选，上述放置架的顶面上还设有多个用以活动插入水槽斗法兰面上的穿孔的定位销。定位销与水槽斗法兰面上的穿孔为间隙配合，两者可实现对水槽斗的粗定位。

与现有技术相比，本发明的优点在于：在初始位置，推进驱动结构将放置架随滑动架一起拉出容置空间，便于放置水槽斗；水槽斗安放完成后，推进驱动结构将放置架随滑动架一起送入容置空间，升降驱动结构第一次驱动放置架相对滑动架上移，即放置架朝靠近压紧面方向移动，当放置架与弹性顶升控制结构接触后，压紧面与水槽斗的法兰面之间形成控制间隙，接着各内撑结构动作将水槽斗内端面向四周压紧，因控制间隙的存在，槽体没有被完全压紧，保证水槽斗能被内撑结构驱动移动而实现精确定位，保证相邻需要焊接在一起的法兰面端面贴合紧密，因控制间隙的高度小于构成法兰面的板材的厚度，相邻两水槽斗的法兰面不可能重叠起来；升降驱动结构第二次驱动放置架相对滑动架上移，放置架克服弹性顶升控制结构的弹力进一步上移，并使压紧面将置于放置架内的水槽斗的法兰面压紧在放置架的顶面上，让相邻两水槽斗的法兰面的拼焊缝呈直线，适于激光焊接；焊接完成后，各气缸复位，并将滑动架移出容置空间，方便取出工件。本工装可实现多槽拼焊的自动化操作，在保证焊接精度的同时，降低焊接的综合成本。

附图说明

图1为本发明实施例的立体结构示意图一(滑动架外移位置状态)；

图2为本发明实施例的立体结构示意图二(滑动架外移位置状态)；

图3为本发明实施例的立体结构示意图(滑动架外移、放入水槽斗和连接支架状态)；

图4为本发明实施例的立体结构示意图(滑动架内移、放入水槽斗和连接支架状态)；

图5为本发明实施例的立体结构示意图(压紧焊接状态)；

图6为本发明实施例的立体结构示意图(第一次压紧状态)；

图7为本发明实施例的立体结构示意图(第二次压紧状态)；

图8为本发明实施例中滑动架的立体分解图；

图9为本发明实施例中固定架局部分解的立体结构示意图；

图10为本发明实施例中固定架局部分解的立体结构示意图；

图11为本发明实施例中固定架的立体结构示意图；

图12为本发明实施例中装夹组件的立体结构示意图；

图13为采用本发明实施例焊接后的不锈钢水槽的立体结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1～13所示，为本发明的一个优选实施例。

一种多槽拼焊的焊接工装，本工装用以将三个水槽斗6焊接在一起，包括

平台1，呈框架结构。

滑动架2，其底部通过水平滑轨结构3a约束在平台1上而能前后滑移，滑动架2由推进驱动结构4a驱动而能相对平台1前后滑移；推进驱动结构4a可以是驱动气缸，也可以是电机通过传动结构实现，平台1的后部的左右两侧均设有由限位气缸11驱动而能上下移动的限位销12，滑动架2的底部开有两个与定位销12匹配的限位孔21，在放置架5后移至所述容置空间s内的状态下，限位销12与限位孔21匹配，限位销12的上移能插入相应限位孔21。

放置架5，其顶面51开有多个用以放置水槽斗6的开孔52，所述顶面51用以搁置水槽斗6的法兰面61，所述放置架5通过竖直滑轨结构3b约束在放置架5内并能上下滑移，放置架5由安装在滑动架2上的升降驱动结构4b驱动而能上下滑移；升降驱动结构4b为固定在滑动架2底部的分级增压液压缸，分级增压液压缸的活塞杆穿过滑动架2后与所述放置架5的底部连接。放置架5的顶面上还设有多个用以活动插入水槽斗法兰面61上的穿孔62的定位销16。

固定架7，安装在平台1的后部，固定架7的台板71与平台1之间形成供放置架5置于其内的容置空间s，所述台板71的底面构成压紧面72，台板71上开有供相邻两水槽斗法兰面61的拼焊缝62显露出来的条形孔73；

前后内撑结构及侧内撑结构，均安装在台板71下方，前后内撑结构及侧内撑结构均能伸入置于放置架5的各水槽斗6内并压紧相应水槽斗6的内表面；前后内撑结构包括由前气缸10a驱动而能前后滑移的前压紧块9a、由后气缸10b驱动而能前后滑移的后压紧块9b，所述侧内撑结构包括有侧气缸10c驱动而能左右滑移的侧压紧块9c，所述前气缸10a、后气缸10b及侧气缸10c均固定在台板71的下方。放置架5的顶面51开有三个左右间隔设置的所述开孔52，能伸入中间的开孔52内的前压紧块9a、后压紧块9b和侧压紧块各9c有两块，能伸入两侧的开孔52内的前压紧块9a、后压紧块9b和侧压紧块9c各有一块。

弹性顶升控制结构8，安装在固定架7的台板71上，在放置架5后移至所述容置空间s内的状态下，所述升降驱动结构4b驱动放置架3第一次上升至与弹性顶升控制结构8接触，使得所述压紧面72与水槽斗6的法兰面61之间形成控制间隙x，该控制间隙x的高度小于构成所述法兰面61的板材的厚度，所述升降驱动结构4b驱动放置架5第二次上升后，所述放置架5克服弹性顶升控制结构8的弹力进一步上移，并使压紧面72将置于放置架5内的水槽斗6的法兰面61压紧在放置架5的顶面上。

本实施例中的弹性顶升控制结构8包括多个限位螺栓81，限位螺栓81的杆部自下而上穿过固定架7的台板71后与限位螺母82连接而吊设在台板71下方，限位螺栓81能相对台板71上下移动，所述限位螺栓81的杆部上套设有使限位螺栓81保持下移趋势的限位弹簧83，限位螺栓81的头部用以与放置架5挡位接触。限位螺栓81有四个，分布在固定架7的台板71的四个边角位置处，所述放置架5的四个边角位置处具有侧凸的用以与所述限位螺栓81的头部挡位接触的限位凸台53。

放置架5的下部设有多个由压紧气缸14驱动而前后滑移的装夹组件，装夹组件的内端面设有用以定位连接支架13的定位结构，在装夹组件朝水槽斗6方向移动后，定位在装夹组件上的连接支架13能压紧其中两个相邻的水槽斗6的外端面；放置架5的顶面51上开有供连接支架13向上穿出的缺口511。

装夹组件包括三块左右间隔设置的装夹块15，所述定位结构设于中部的装夹块15上，定位结构包括设于中部的装夹块15内端面上的用以放置连接支架13的凹部151，凹部151的中部设有用以插入连接支架13的穿孔131内的定位轴152，所述连接支架13的两侧则与两侧的装夹块15内端面贴合。

本发明实施例的工作原理及过程如下：

如图1、2所示，在初始位置，推进驱动结构4a将放置架5随滑动架2一起拉出容置空间s，便于放置水槽斗6和各连接支架13。

定位过程：将三个水槽斗6安放到开孔52内，各水槽斗6的法兰面61搁置在放置架5的顶面51上，各连接支架13放置到装夹组件上，如图3所示；然后推进驱动结构4a将放置架5随滑动架2一起送入容置空间s，如图4所示；升降驱动结构4b第一次驱动放置架5相对滑动架2上移，如图5所示，即放置架5朝靠近压紧面72方向移动，当放置架5与限位螺栓81的头部接触后，升降驱动结构4b提供的驱动力与弹簧83的弹力平衡，确保压紧面72与水槽斗6的法兰面61之间形成控制间隙x，如图6所示，接着各内撑结构动作将水槽斗6内端面向四周压紧，一般先中间水槽斗内的侧内撑结构动作，再两侧水槽的侧内撑结构动作，最后各水槽内的前后内撑结构动作，因控制间隙x的存在，水槽斗的法兰面61没有被完全压紧，如图7所示，水槽斗6能被内撑结构驱动移动而实现精确定位，保证相邻需要焊接在一起的法兰面61端面贴合紧密，又因控制间隙x的高度小于构成法兰面61的板材的厚度，在涨紧定位过程中相邻两水槽斗6的法兰面61不可能重叠起来；升降驱动结构4b第二次驱动放置架5相对滑动架2上移，放置架5克服弹簧83的弹力进一步上移，并使压紧面72将置于放置架5内的水槽斗6的法兰面61压紧在放置架5的顶面51上，让相邻两水槽斗6的法兰面61的拼焊缝62呈直线，适于激光焊接，拼焊缝62显露出条形孔73；压紧气缸14驱动装夹组块15朝水槽斗6方向移动，将连接支架13的两侧压紧并贴合在水槽斗6的外端面上以待焊接。

焊接完成后，各气缸复位，并将滑动架2移出容置空间s，方便取出焊接后的不锈钢水槽，如图13所述。

需要说明的是，本实施例的描述中，术语“前、后”、“左、右”、“上、下”等指示的方位或位置关系均为基于附图所示的方位或位置关系，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。