一种H型钢焊接装夹夹具的制作方法

本发明属于焊接夹具技术领域，尤其涉及一种h型钢焊接装夹夹具。

背景技术：

h型钢是一种截面面积分配更加优化、强重比更加合理的经济断面高效型材，因其断面与英文字母“h”相同而得名。由于h型钢的各个部位均以直角排布，因此h型钢在各个方向上都具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点，已被广泛应用。目前h型钢主要利用埋弧焊将三块钢板焊接在一起，焊接时，三块钢板准确对中并装夹较为困难，而且对于小批量生产或者需要临时焊接出少量h型钢进行强度试验时，启用工厂大型焊接机械成本过高得不偿失，因此，设计一种简易的夹具十分重要。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

针对现有存在的技术问题，本发明提供一种h型钢焊接装夹夹具，能够迅速的将三块钢板夹持、对中、接触，并调整倾斜角度方便埋弧焊接剂聚集焊接。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种h型钢焊接装夹夹具，包括：底座、两侧对中夹持机构和两端夹持翻转机构；

所述两侧对中夹持机构和所述两端夹持翻转机构设置在所述底座上；

所述两端夹持翻转机构能够夹紧中间钢板的两端，并将中间钢板固定于所述底座上方；

所述两侧对中夹持机构能够同时将两块钢板对中位于所述底座上方的中间钢板，用于焊接加工为h型钢；

在h型钢的一面焊接加工完成后，所述两端夹持翻转架构能够将中间钢板翻转180°，用以加工h型钢的另一面。

优选地，所述两端夹持翻转机构包括：前端夹持装置和后端夹持装置；

所述前端夹持装置和所述后端夹持装置分别固定设置在所述底座的前端和后端，用以夹持固定中间钢板的两端。

优选地，所述前端夹持装置包括：前电机、前电机支座、前轴座、拨盘轴、槽轮轴、前旋转轴、槽轮拨盘、万向节、槽轮、大齿轮、小齿轮和前支撑板；

所述前电机通过所述前电机支座安装在所述底座上；

所述前轴座固定在所述底座上，其上分别安装所述拨盘轴、所述槽轮轴和所述前旋转轴；

所述拨盘轴的内侧安装所述槽轮拨盘，并与所述前电机通过所述万向节连接；

所述槽轮轴的内侧安装所述槽轮，所述槽轮为四分度槽轮；

所述槽轮轴的外侧安装所述大齿轮；

所述前旋转轴的外侧安装所述小齿轮；

所述前旋转轴的内侧固定设置所述前支撑板；

所述小齿轮与所述大齿轮啮合，且齿数比为1:2。

优选地，所述前端夹持装置还包括：前夹紧电机、联轴器、前夹紧丝杠、前上夹板、前下夹板、前限位挡板、前滑块组和前直线导轨组；

所述前夹紧电机安装在所述前支撑板上，并通过所述联轴器连接所述前夹紧丝杠；

所述前夹紧丝杠的螺纹分上段和下段；

所述上段为右旋螺纹，所述下段为反旋螺纹，且螺距相等，通过与其对应的两个前丝杠螺母能够控制所述前上夹板和所述前下夹板夹紧或张开。

优选地，所述前下夹板的上表面固定设置所述前限位挡板；

所述前上夹板预留有与所述前限位挡板对应的通孔，在所述前上夹板和所述前下夹板夹紧时，所述前限位挡板能够插入所述通孔中；

其中，所述前滑块组包括：第一前滑块和第二前滑块；

所述前上夹板和所述前下夹板上分别安装所述第一前滑块和所述第二前滑块，并能够与安装在所述前支撑板上的所述前直线导轨组相对滑动。

优选地，所述后端夹持装置包括：后轴座、后旋转轴、后支撑板、后夹紧电机、后夹紧丝杠、后上夹板、后下夹板、后滑块组和后直线导轨组；

所述后轴座固定在所述底座上，其上安装所述后旋转轴；

所述后旋转轴的内侧固定设置所述后支撑板；

所述后夹紧电机所述后支撑板上，并能够为所述后夹紧丝杠提供驱动力；

所述后夹紧丝杠的结构与所述前夹紧丝杠的结构相同，并能够控制所述后上夹板和所述后下夹板夹紧或张开。

优选地，所述后滑块组包括：第一后滑块和第二后滑块；

所述后上夹板和所述后下夹板上分别安装所述第一后滑块和所述第二后滑块，并能够与安装在所述后支撑板上的所述后直线导轨组相对滑动。

优选地，所述两侧对中夹持机构包括：左侧夹持装置和右侧夹持装置；

所述左侧夹持装置和所述右侧夹持装置的结构相同；

所述左侧夹持装置和所述右侧夹持装置均设置在所述底座上。

优选地，所述左侧夹持装置包括：左气缸、左气缸支座、左支撑板、左夹紧电机、左夹紧丝杠、左上夹块、左下夹块、左滑块组、左直线导轨组、左下导向滑块组和左下导向滑轨组；

所述左气缸通过所述左气缸支座安装在所述底座上；

所述左气缸内设有左活塞，所述左活塞上铰接所述左支撑板；

所述左夹紧电机安装在所述左支撑板上，并能够为所述左夹紧丝杠提供驱动力；

所述左夹紧丝杠的结构与所述前夹紧丝杠的结构相同，并能够通过与其对应的两个左丝杠螺母控制所述左上夹块和所述左下夹块的夹紧或张开；

所述左上夹块和左下夹块具有成角度相对的夹槽，夹槽前端封闭，后端导通；

所述左滑块组包括：第一左滑块组件和第二左滑块组件；

所述左上夹块和左下夹块分别安装所述第一左滑块组件和所述第二左滑块组件，并能够借助于所述左滑块组与安装在所述左支撑板上的左直线导轨组相对滑动；

所述左支撑板底部安装所述左下导向滑块组，并能够借助于所述左下导向滑块组与安装在所述底座上的左下直线导轨组相对滑动。

优选地，所述底座下面设有底支撑架和底气缸组；

所述底气缸组能够通过调节高度带动所述底座整体向一侧倾斜，用以方便焊接。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明提供的一种h型钢焊接装夹夹具，具有以下有益效果：

(1)采用同一丝杠上正旋和反旋螺纹作用，带动相应的正旋和反旋螺母完成加紧和张开，具有高效、迅速并夹持紧不易松动等优点。

(2)利用丝杠带动螺母等距相对运动的特点，只需保证前后左右四个方向上丝杠轴向中点位于同一平面上，即可完成对于一定范围内的任意厚度、宽度的钢板夹持并对中。左上夹块4、左下夹块18、右上夹块7和右下夹块53设计有成角度的相对的夹槽，可以使任意厚度钢板加紧后都能保证垂直。这两个设计使该夹具具有一定尺寸范围内的h型钢板夹持通用性。

(3)利用槽轮机构的锁止弧精确定位旋转部件，有效防止焊接过程中转动，同时利用槽轮机构又能保证部件精确翻转180°，方便焊接另一面。

(4)底座下部加装气缸，控制底座产生倾斜角度，从而使焊缝区能够聚集埋弧焊剂，方便焊接。

(5)在左右侧的上下夹块以及前部上下夹板处都加装了定位结构，只需保证左右侧的上下夹块的夹槽前端封闭处与前下夹块的限位挡板处于同一平面，就可保证三块钢板前端对齐，使钢板对接、加持方便迅速。

(6)由于设计中需精确旋转的部件利用了槽轮这个间歇结构，使得该夹具采用的电动机均可是普通电动机，不需要精确定位的伺服电机，省去了复杂的控制系统。

(7)该夹具将定位、夹持、对中、解夹持以及翻转等功能集成在一起，简化了工作流程。

附图说明

图1为本发明提供的一种h型钢焊接装夹夹具的主视图；

图2为本发明提供的一种h型钢焊接装夹夹具的右视图；

图3为本发明提供的一种h型钢焊接装夹夹具的斜视图一；

图4为本发明提供的一种h型钢焊接装夹夹具的斜视图二；

图5为本发明提供的一种h型钢焊接装夹夹具的俯视图；

图6为本发明提供的一种h型钢焊接装夹夹具的主视图；

图7为本发明提供的一种h型钢焊接装夹夹具的右视图；

图8为本发明提供的一种h型钢焊接装夹夹具的斜视图一；

图9为本发明提供的一种h型钢焊接装夹夹具的斜视图二；

图10为本发明提供的一种h型钢焊接装夹夹具的左下夹块斜视图；

图11为本发明提供的一种h型钢焊接装夹夹具的夹紧左钢板示意图；

图12为本发明提供的一种h型钢焊接装夹夹具的夹紧中间钢板示意图；

图13为本发明提供的一种h型钢焊接装夹夹具的夹紧左钢板和中间钢板后抵近示意图；

图14为本发明提供的一种h型钢焊接装夹夹具的装夹完成示意图；

图15为本发明提供的一种h型钢焊接装夹夹具的h型钢翻转后示意图；

图16为本发明提供的一种h型钢焊接装夹夹具的底座左倾效果图；

图17为本发明提供的一种h型钢焊接装夹夹具的底座右倾效果图；

图18为本发明提供的一种h型钢焊接装夹夹具的槽轮机构示意图。

【附图标记说明】

1：左气缸；2：左活塞；3：左支撑板；4：左上夹块；5：前夹紧电机；6：前支撑板；7：右上夹块；8：右支撑板；9：右活塞；10：右气缸；11：底座；12：前轴座；13：前底气缸支座；14：前底气缸；15：底支撑架；16：大齿轮；17：小齿轮；18：左下夹块；19：左气缸支座；20：前上夹板；21：后夹紧电机；22：后上夹板；23：后夹紧丝杠；24：后支撑板；25：后下夹板；26：后轴座；27：后底气缸；28：右气缸支座；29：前电机支座；30：前电机；31：万向节；32：槽轮拨盘；33：左滑块组；34：左直线导轨组；35：左丝杠螺母；36：左夹紧丝杠；37：左下导向滑块组；38：左下直线导轨组；39：左夹紧电机；40：前夹紧丝杠；41：前下夹板；42：后底气缸支座；43：槽轮；44：拨盘轴；45：槽轮轴；46：前旋转轴；47：后旋转轴；48：前丝杠螺母；49：前滑块组；50：前直线导轨组；51：后滑块组；52：后直线导轨组；53：右下夹块；54：右夹紧电机；55：左钢板；56：右钢板；57：中间钢板。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

在本实施例的描述中，需要理解的是，术语以及结构名称中“前”、“后”、“左”、“右”、“底”、“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，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设备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。

如图1至图4所示，本实施例公开了一种h型钢焊接装夹夹具，包括：底座11、两侧对中夹持机构和两端夹持翻转机构。

具体地，所述两侧对中夹持机构和所述两端夹持翻转机构设置在所述底座11上；所述两端夹持翻转机构能够夹紧中间钢板的两端，并将中间钢板固定于所述底座11上方。

所述两侧对中夹持机构能够同时将两块钢板对中位于所述底座11上方的中间钢板，用于焊接加工为h型钢。

在h型钢的一面焊接加工完成后，所述两端夹持翻转架构能够将中间钢板翻转180°，用以加工h型钢的另一面。

这里应说明的是：这里的中间钢板对应的是成品h型钢的中间那块钢板，两块钢板是指成品h型钢的中间钢板两侧的两个钢板，本实施例中提供的夹具不仅能够将中间钢板固定的同时，还能够将两侧的两个钢板对中对准与中间钢板的焊接处，极大地方便了h型钢的加工制造，此外，这里提供的夹具还能够在一面焊接完成后，翻转中间钢板，达到便于焊接另一面的目的，当然这里提供的夹具还兼具结构简单的优点。

本实施例中所述的两端夹持翻转机构包括：前端夹持装置和后端夹持装置。所述前端夹持装置和所述后端夹持装置分别固定设置在所述底座11的前端和后端，用以夹持固定中间钢板的两端。

详细地，本实施例中所述的前端夹持装置包括：前电机30、前电机支座29、前轴座12、拨盘轴44、槽轮轴45、前旋转轴46、槽轮拨盘32、万向节31、槽轮43、大齿轮16、小齿轮17和前支撑板6。

应说明的是：本实施例中所述的前电机30通过所述前电机支座29安装在所述底座11上；所述前轴座12固定在所述底座11上，其上分别安装所述拨盘轴44、所述槽轮轴45和所述前旋转轴46。

所述拨盘轴44的内侧安装所述槽轮拨盘32，并与所述前电机30通过所述万向节31连接；所述槽轮轴45的内侧安装所述槽轮43，所述槽轮43为四分度槽轮；所述槽轮轴45的外侧安装所述大齿轮16；所述前旋转轴46的外侧安装所述小齿轮17；所述前旋转轴46的内侧固定设置所述前支撑板6；所述小齿轮17与所述大齿轮16啮合，且齿数比为1:2。

此外，本实施例中所述的前端夹持装置还包括：前夹紧电机5、联轴器、前夹紧丝杠40、前上夹板、前下夹板41、前限位挡板、前滑块组49和前直线导轨组50。

详细地，所述前夹紧电机5安装在所述前支撑板6上，并通过所述联轴器连接所述前夹紧丝杠40；所述前夹紧丝杠40的螺纹分上段和下段。

所述上段为右旋螺纹，所述下段为反旋螺纹，且螺距相等，通过与其对应的两个前丝杠螺母能够控制所述前上夹板和所述前下夹板41夹紧或张开。

本实施例中所述的前下夹板41的上表面固定设置所述前限位挡板；所述前上夹板预留有与所述前限位挡板对应的通孔，在所述前上夹板和所述前下夹板41夹紧时，所述前限位挡板能够插入所述通孔中。

其中，所述前滑块组49包括：第一前滑块和第二前滑块。

所述前上夹板和所述前下夹板41上分别安装所述第一前滑块和所述第二前滑块，并能够与安装在所述前支撑板6上的所述前直线导轨组50相对滑动。

本实施例中所述的后端夹持装置包括：后轴座26、后旋转轴47、后支撑板24、后夹紧电机21、后夹紧丝杠23、后上夹板22、后下夹板25、后滑块组51和后直线导轨组52；

所述后轴座26固定在所述底座11上，其上安装所述后旋转轴47；

所述后旋转轴47的内侧固定设置所述后支撑板24；

所述后夹紧电机21所述后支撑板24上，并能够为所述后夹紧丝杠23提供驱动力；

所述后夹紧丝杠23的结构与所述前夹紧丝杠40的结构相同，并能够控制所述后上夹板22和所述后下夹板25夹紧或张开。

其中，所述后滑块组51包括：第一后滑块和第二后滑块；所述后上夹板22和所述后下夹板25上分别安装所述第一后滑块和所述第二后滑块，并能够与安装在所述后支撑板24上的所述后直线导轨组52相对滑动。

本实施例中所述的两侧对中夹持机构包括：左侧夹持装置和右侧夹持装置；所述左侧夹持装置和所述右侧夹持装置的结构相同；所述左侧夹持装置和所述右侧夹持装置均设置在所述底座11上。

本实施例中所述左侧夹持装置包括：左气缸1、左气缸支座19、左支撑板3、左夹紧电机39、左夹紧丝杠36、左上夹块4、左下夹块、左滑块组33、左直线导轨组34、左下导向滑块组37和左下导向滑轨组37。

所述左气缸1通过所述左气缸支座19安装在所述底座11上；所述左气缸1内设有左活塞2，所述左活塞2上铰接所述左支撑板3。

所述左夹紧电机安装在所述左支撑板3上，并能够为所述左夹紧丝杠36提供驱动力；所述左夹紧丝杠36的结构与所述前夹紧丝杠40的结构相同，并能够通过与其对应的两个左丝杠螺母35控制所述左上夹块4和所述左下夹块的夹紧或张开。

所述左上夹块4和左下夹块具有成角度相对的夹槽，夹槽前端封闭，后端导通。

所述左滑块组33包括：第一左滑块组件和第二左滑块组件；所述左上夹块4和左下夹块分别安装所述第一左滑块组件和所述第二左滑块组件，并能够借助于所述左滑块组33与安装在所述左支撑板3上的左直线导轨组34相对滑动。

所述左支撑板3底部安装所述左下导向滑块组37，并能够借助于所述左下导向滑块组37与安装在所述底座11上的左下直线导轨组38相对滑动。

最后，应说明的是：所述底座11下面设有底支撑架15和底气缸组；所述底气缸组能够通过调节高度带动所述底座11整体向一侧倾斜，用以方便焊接。

如图1、2、3和4所示，底座11下部铰接有两个底支撑架15、前底气缸14和后底气缸27，底支撑架15底部预留螺栓孔，可以安装在焊接的工台上。前底气缸14和后底气缸27分别通过底部的前底气缸支座13和后底气缸支座42安装在焊接工作工作台上，通过两个底气缸的推动作用，可带动底座11整体产生倾斜，如图16和图17。

左气缸1通过左气缸支座19安装在底座11上，左气缸1内有左活塞2，左活塞2上铰接有左支撑板3，如图6所示。

如图7所示，左夹紧电机39安装在左支撑板3上，并通过联轴器连接左夹紧丝杠36，左夹紧丝杠36的螺纹分两段，上部为右旋螺纹，下部为反旋螺纹，且螺距相等，通过与其对应的两个左丝杠螺母35控制左上夹块4和左下夹块18的移动，左上夹块4和左下夹块18两端安装有左滑块组33，并与安装在左支撑板上的左直线导轨组34相对滑动，做辅助导向作用，由于丝杠上下螺纹相反，螺距相等，这样丝杠转动会带动上下夹块产生相反的等距运动，即可完成夹紧、对中和张开。左上夹块4和左下夹块18设计有成角度的相对的夹槽，如图10，成角度设计可以使任意厚度钢板加紧后都能保证垂直，夹槽前端封闭，后端导通，钢板从后端顺夹槽划入，顶到前端即可完成定位。

左支撑板3底部安装有两个左下导向滑块37，如图1、2和7所示，并与安装在底座11的左下直线导轨组38相对滑动，其可在左气缸1推动左支撑板3整体滑动时起辅助导向作用。

右侧的右气缸10、右气缸支座28、右活塞9、右支撑板8、右上夹块7、右下夹块53、右夹紧电机54等部件与左侧构成、安装方式、工作方式完全相同，这里不做陈述。

如图2和4，前电机30通过前电机支座29安装在底座11上。

如图8和9，前轴座12固定在底座11上，其上安装有三根轴：拨盘轴44、槽轮轴45、前旋转轴46。

拨盘轴44内侧安装有槽轮拨盘32，并与前电机30通过万向节31连接。

槽轮轴45内侧安装有槽轮43，该槽轮为四分度槽轮，外侧安装有大齿轮16。

前旋转轴46外侧安装有小齿轮17，内侧固定有前支撑板6，小齿轮17与大齿轮16啮合，齿数比1:2。

前夹紧电机5安装在前支撑板6上，并通过联轴器连接前夹紧丝杠40，前夹紧丝杠40的螺纹分两段，上部为右旋螺纹，下部为反旋螺纹，且螺距相等，通过与其对应的两个前丝杠螺母48便可控制前上夹板20和前下夹板41夹紧和张开。

前下夹板41的上表面固定有限位挡板，前上夹板20预留有限位挡板对应的通孔，钢板放入顶到挡板处即可完成定位，夹紧时，限位挡板可以插入孔中。

前上夹板20和前下夹板41上安装前滑块组49，并与安装在前支撑板6上的前直线导轨组50相对滑动，起辅助导向作用。由于丝杠上下螺纹相反，螺距相等，这样丝杠转动会带动上下夹块产生相反的等距运动，即可完成夹紧、对中和张开。

后侧的后轴座26、后旋转轴47、后支撑板24、后夹紧电机21、后夹紧丝杠23、后上夹板22、后下夹板25、后滑块组51,、后直线导轨组52安装方式与前侧相同，如图2、3和4，区别是后轴座26只有一个后旋转轴47的孔，后旋转轴47外侧不安装齿轮，后下夹板25和后上夹板22上没有相对的限位挡板和通孔。

下面是具体工作过程描述：

首先将所要焊接的h型钢的中间钢板57放入前上夹板20和前下夹板41以及后上夹板22和后下夹板25之间，并抵到前下夹板41上的限位挡板，启动前夹紧电机5和后夹紧电机21，其分别通过前夹紧丝杠40和后夹紧丝杠23带动上下夹板等距相对运动，夹紧后，关闭夹紧电机，效果如图12。此时，前电机30静止不转，槽轮43和槽轮拨盘32利用其锁止弧作用卡住不转，可以使整个前夹紧部件稳定不动，方便进行工件焊接。

然后将所要焊接的h型钢的左钢板55顺左上夹块4和左下夹块18夹槽从后端划入，顶到前端封闭处，启动左夹紧电机39带动左夹紧丝杠36转动，控制左上夹块4和左下夹块18等距相对运动，夹紧后，关闭夹紧电机,效果如图11。右钢板56夹紧方式与左侧相同。两侧都夹紧后，启动左气缸1和右气缸10，推动左右两侧支撑板3和8向中间靠近，使两侧钢板与中间钢板57接触，效果如图13和14。

接触后，启动前底气缸14和后底气缸27推动底座11右侧抬升，产生如图16所示效果，使左钢板55与中间钢板57的接触区能够方便聚拢埋弧焊剂，然后开始焊接此焊缝。结束后，前底气缸14和后底气缸27拉动底座11右侧下降，产生如图17所示效果，焊接右钢板56与中间钢板57焊缝。

两条焊缝焊接结束后，启动左夹紧电机39和右夹紧电机54反向转动，解开对左右钢板的夹持，然后启动左气缸1和右气缸10拉动左右两侧支撑板3和8退让，此时三块钢板已经焊接住不会分开，启动前电机，带动槽轮拨盘32转动，拨动四分度槽轮43转动90°后再次进入锁止弧区卡住，通过大齿轮与小齿轮传动比1:2，使小齿轮转动180°，进而带动前支撑板6旋转180°，效果如图15，将已焊好一个面的h型钢板反转，焊接另一面的两条缝。焊接结束后，启动前底气缸14和后底气缸27使底座11水平，启动前夹紧电机5和后夹紧电机21反向转动，解开夹持，即可将焊接好的h型钢取下。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。