一种阳极钢爪的组立工装及工艺的制作方法

本发明涉及冶金设备领域，具体涉及一种阳极钢爪的组立工装及工艺。

背景技术：

铝及铝合金产品具有质轻、耐腐蚀且强度高等优势，其产品已在各大行业中广泛应用，比如汽车工业、轨道交通、航天工业和造船工业等，并且在新兴领域如crh中国高铁领域也已开始规模应用，铝及铝合金产业的未来发展前景将相当广阔，钢爪产品作为电解铝工业上的阳极产品使用，产品更是供不应求，钢爪产品属于消耗品，每年的工业需求量非常大，传统工艺为铸造，近几年由焊接制品逐步替代。

阳极钢爪6产品显著特点有三，体积小重量近600kg，各项定位尺寸多且精度要求高，以及批量制作性强，阳极钢爪6的其主要结构由上部的x型横梁61和下部的圆钢支腿62两部分组成，参见附图1，给出了一种阳极钢爪6的结构示意图，其中x型横梁61由两个弯梁611和两个连接板612组合而成，两个弯梁611对称焊接，两个连接板612分别焊接在两个弯梁611中部的外侧，x型横梁61的左右两侧分别焊接有三个圆钢支腿62，圆钢支腿62具有顶部斜面6a，该顶部斜面6a与圆钢支腿62轴线的夹角为135°(也即可为其他角度)。在阳极钢爪6中，需要保证圆钢支腿62轴线与x型横梁61顶部平面和底部平行的垂直度，同时圆钢支腿62的顶部斜面6a与x型横梁61顶部平面也要呈135°。

现有阳极钢爪6产品的常规拼装工艺为：首先选择好平台，拼装上部简单的x型横梁61，同时制作好一个垫块，高度为x型横梁61下部至底平面距离，便于将x型横梁61直接定位到图纸尺寸，最后将6件圆钢支腿62一件一件组立，组立过程极为复杂，通过调整每一件圆钢支腿62的纵向、横向、以及顶部斜面夹角尺寸来初步定位，由于圆钢支腿62底面切割时会有2mm左右的垂直度误差，不能以圆钢支腿62的底面自然定位，需要再进行整体垂直度调整，将垂直度误差控制在2mm以内，六件圆钢支腿62组立需要重复6次工作，每根圆钢重量近60kg，人工调整尺寸费时费力，效率极其低下，无法满足成千上万件批量拼装的质量和效率要求。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明要解决的技术问题在于提一种供阳极钢爪的组立工装及工艺，能够使阳极钢爪在组立时精确定位，且操作方便，工作效率高。

为实现上述目的，本发明提供一种阳极钢爪的组立工装，用于阳极钢爪组立时的定位焊接，所述阳极钢爪包括x型横梁、以及焊接于x型横梁两侧的圆钢支腿，且x型横梁上与圆钢支腿的焊接位置为焊接点，所述圆钢支腿顶部具有顶部斜面，且顶部斜面与圆钢支腿轴线夹角为θ，所述组立工装包括底部平台、主定位机构、侧顶板、夹持驱动机构、以及定位靠尺；所述主定位机构包括安装在底部平台上的定位座、以及脱模组件，所述定位座包括两个相对设置的定位块，且两个定位块内侧之间具有间隙，所述脱模组件驱动两个定位块相靠拢或者复位分开，所述定位块顶部具有用于安放x型横梁的拼装基准平面，所述定位块外侧设有多个第一圆弧定位面，且第一圆弧定位面的轴线垂直于拼装基准平面，所述第一圆弧定位面半径与圆钢支腿周面半径相同，所述第一圆弧定位面用于安放圆钢支腿，且圆钢支腿周面与第一圆弧定位面相贴靠时会与安放于拼装基准平面上的x型横梁的焊接点相抵接；所述侧顶板设置在定位块的外侧，所述夹持驱动机构驱动侧顶板靠近或者远离定位块的第一圆弧定位面，所述侧顶板用于抵靠在圆钢支腿上使圆钢支腿周面与第一圆弧定位面相贴靠；所述定位靠尺上设有第一定位斜面和第一定位斜面，且第一定位斜面和第一定位斜面之间夹角为θ。

进一步地，所述主定位机构还包括固定在底部平台上且位于定位块外侧的复位限位板，当两个定位块复位分开时与限位板相抵靠。

进一步地，所述脱模组件包括正反丝套管、以及两个分别固接在两个定位块上的紧固螺栓，且两个紧固螺栓分别螺接在正反丝套管两端中，所述正反丝套管正反旋转时两个紧固螺栓相靠拢或者远离。

进一步地，所述夹持驱动机构包括固定于底部平台的安装座、以及安装在安装座上的螺旋千斤顶，所述侧顶板固定在螺旋千斤顶上。

进一步地，所述侧顶板朝向定位块的内侧设有与第一圆弧定位面相对的第二圆弧定位面，且第二圆弧定位面半径与圆钢支腿周面半径相同，所述第二圆弧定位面用于与圆钢支腿相抵靠。

进一步地，所述定位块顶部的拼装基准平面的平面度在1mm以内。

进一步地，所述定位块顶部的拼装基准平面与底部平台相平行。

本发明还提供一种阳极钢爪的组立工艺，采用上述的组立工装进行，包括以下步骤：

s1、将x型横梁底部平面安放在两个定位块顶部的拼装基准平面上，并预定好；

s2、将圆钢支腿吊装至定位块的第一圆弧定位面中，圆钢支腿底部安放在底部平台上；

s3、利用夹紧驱动机构驱动侧顶板靠近定位块并抵靠在圆钢支腿外周面上，使圆钢支腿与第一圆弧定位面相贴但不压紧，对圆钢支腿进行初步地垂直度定位；

s4、将定位靠尺的第一定位斜面贴靠在x型横梁的上端平面，转动圆钢支腿顶部，使其顶部斜面与定位靠尺的第二定位斜面能够贴合，对圆钢支腿的顶部斜面完成定位；按照上述方式，将所有圆钢支腿的顶部斜面定位好；

s5、驱动侧顶板压紧在圆钢支腿外周面上，将圆钢支腿与第一圆弧定位面相压紧，将圆钢支腿固定定位好，此时圆钢支腿与x型横梁的焊接点接触；

s6、在焊接点处，将圆钢支腿与x型横梁铆焊好；

s7、利用夹紧驱动机构驱动侧顶板远离定位块，解除对圆钢支腿的压紧；然后利用脱模组件驱动两个定位块靠近一定距离，将焊接好的阳极钢爪从定位块上取下。

进一步地，所述步骤s1包括：先将x型横梁在拼装基准平面上拼装并焊接好，再进行安放预定位。

进一步地，所述步骤s5还包括：将圆钢支腿固定定位好后，对圆钢支腿和x型横梁的各项尺寸进行检查，确认在工艺余量范围内。

如上所述，本发明涉及的组立工装及工艺，具有以下有益效果：

通过设置底部平台、主定位机构、侧顶板、夹持驱动机构、以及定位靠尺，使用时，使用时，将x型横梁底部平面安放在两个定位块顶部的拼装基准平面上，然后将圆钢支腿吊装至定位块的第一圆弧定位面中，驱动侧顶板靠近定位块并抵靠在圆钢支腿外周面上，将圆钢支腿夹紧在第一圆弧定位面中，利用第一圆弧定位面对圆钢支腿进行垂直度定位；并六定位靠尺对圆钢支腿的顶部斜面完成定位，焊接完毕后，利用脱模组件驱动两个定位块靠近一定距离，确保焊接好的阳极钢爪能够从定位块上取下。本发明涉及的组立工装，结构简单，使用方便，采用其进行的组立方法，能够确保阳极钢爪在组立时圆钢支腿的垂直度、以及其顶部斜面的定位，提高定位精确度，保证阳极钢爪质量，减少嫌少劳动强度，工作效率高。

附图说明

图1为阳极钢爪的结构示意图。

图2为本发明的组立工装的结构示意图。

图3为图2的俯视图。

图4为图2的前视图。

图5为本发明中的定位靠尺的结构示意图。

图6为本发明的组立工装的工作示意图。

图7为图6的俯视图。

图8为图6的前视图。

图9为本发明的组立工艺的流程示意图。

元件标号说明

1底部平台

2主定位机构

21定位块

21a第一圆弧定位面

21b拼装基准平面

22脱模组件

221正反丝套管

222紧固螺栓

23限位板

3侧顶板

3a第二圆弧定位面

4夹持驱动机构

41安装座

42旋转千斤顶

43支撑板

5定位靠尺

5a第一定位斜面

5b第二定位斜面

6阳极钢爪

61x型横梁

611弯梁

612连接板

62圆钢支腿

62a顶部斜面

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书附图所绘的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等的用语，亦仅为便于叙述明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明提供了一种阳极钢爪6的组立工装，用于阳极钢爪6组立时的定位焊接，参见图1，阳极钢爪6包括x型横梁61、以及焊接于x型横梁61两侧的圆钢支腿62，且x型横梁61上与圆钢支腿62的焊接位置为焊接点，x型横梁61包括两个左右相对称焊接的弯梁611、以及两个分别焊接在两个弯梁611上的连接板612，连接板612焊接弯梁611外侧的中部位置，圆钢支腿62顶部具有顶部斜面62a，且顶部斜面62a与圆钢支腿62轴线夹角为θ。具体在附图1给的具体示例中，x型横梁61的左右两侧分别焊接有三个圆钢支腿62，且三个圆钢支腿62分别焊接在弯梁611的两个端部和连接板612上，x型横梁61左右两侧的圆钢支腿62保持相对称，顶部斜面62a与圆钢支腿62轴线夹角为θ为135°。

参见图2至图8，本发明的组立工装包括底部平台1、主定位机构2、侧顶板3、夹持驱动机构4、以及定位靠尺5；主定位机构2包括安装在底部平台1上的定位座、以及脱模组件22，定位座包括两个相对设置的定位块21，且两个定位块21内侧之间具有间隙，脱模组件22驱动两个定位块21相靠拢或者复位分开，定位块21顶部具有用于安放x型横梁61的拼装基准平面21b，定位块21外侧设有多个第一圆弧定位面21a，且第一圆弧定位面21a的轴线垂直于拼装基准平面21b，第一圆弧定位面21a半径与圆钢支腿62周面半径相同，第一圆弧定位面21a用于安放圆钢支腿62，且圆钢支腿62周面与第一圆弧定位面21a相贴靠时会与安放于拼装基准平面21b上的x型横梁61的焊接点相抵接；侧顶板3设置在定位块21的外侧，夹持驱动机构4驱动侧顶板3靠近或者远离定位块21的第一圆弧定位面21a，侧顶板3用于抵靠在圆钢支腿62上使圆钢支腿62周面与第一圆弧定位面21a相贴靠；定位靠尺5上设有第一定位斜面5a和第一定位斜面5a，且第一定位斜面5a和第一定位斜面5a之间夹角为θ。

本发明中，定位块21外侧的第一圆弧定位面21a的数量与位置根据x型横梁61一侧的圆钢支腿62的数量和位置确定，保持相对应。具体在本实施例中，参见图2，两个定位块21左右对设置，两个定位块21的外侧(左边定位块21的左侧、右边定位块21的右侧)各设有三个第一定位斜面5a，分别与x型横梁61一侧的三个圆钢支腿62对应。当然，在其他的实施例中，阳极钢爪6中的圆钢支腿62可以为其他数量或者位置，对应地，定位块21外侧的第一圆弧定位面21a做相应调整。

本发明涉及的组立工装的基本工作原理为：使用时，参见图6、图7和图8，将x型横梁61底部平面安放在两个定位块21顶部的拼装基准平面21b上，并预定好，然后将圆钢支腿62吊装至定位块21的第一圆弧定位面21a中，圆钢支腿62底部安放在底部平台1上；利用夹紧驱动机构驱动侧顶板3靠近定位块21并抵靠在圆钢支腿62外周面上，使圆钢支腿62与第一圆弧定位面21a相贴但不压紧，以能够旋转圆钢支腿62为准，以此对圆钢支腿62进行初步地垂直度定位；然后将定位靠尺5的第一定位斜面5a贴靠在x型横梁61的上端平面，转动圆钢支腿62，使其顶部斜面62a与定位靠尺5的第二定位斜面5b能够贴合，这样对顶部斜面62a完成定位，确保顶部斜面62a与x型横梁61的上端平面之间呈θ夹角。将所有圆钢支腿62的顶部斜面62a进行定位好后；然后利用驱动侧顶板3压紧在圆钢支腿62外周面上，将圆钢支腿62与第一圆弧定位面21a相贴合并压紧，六个圆钢支腿62从不同位置将x型横梁61夹紧固定，此时圆钢支腿62轴线与第一圆弧定位面21a轴线同轴，由于第一圆弧定位面21a轴线与拼装基准平面21b相垂直，因此可以保证圆钢支腿62轴线与x型横梁61的上端平面的垂直度，以此将圆钢支腿62固定定位好，此时圆钢支腿62与x型横梁61的焊接点接触；然后在焊接点处，将圆钢支腿62与x型横梁61铆焊好即可；焊接完毕后，驱动侧顶板3远离定位块21，解除对圆钢支腿62的压紧，此时由于铆焊会导致圆钢支腿62与x型横梁61之间距离稍微变小，因此六个圆钢支腿62会夹紧在定位块21上，难以取下。利用脱模组件22驱动两个定位块21靠近一定距离，圆钢支腿62不再夹紧在定位块21上，从能够将焊接好的阳极钢爪6从定位块21上取下，进行后续的生产工序。

本发明涉及的组立工装，结构简单，能够确保阳极钢爪6在组立时圆钢支腿62的垂直度、以及其顶部斜面62a的定位，提高定位精确度，保证阳极钢爪6质量，且使用方便，能够减少嫌少劳动强度，工作效率高。

在本实施例中，参见图2、图3和图4，作为优选设计，主定位机构2还包括固定在底部平台1上且位于定位块21外侧的复位限位板23，当两个定位块21复位分开至正常工作位置时，其外侧与限位板23相抵靠，以此确保脱模工作完成后，两个定位块21能够准确回到其正常工作下的位置。

在本发明中，脱模组件22可以选择多种现有结构，能够驱动两个定位块21相靠近或分离即可。在本实施例中，参见图2和图4，作为优选设计，脱模组件22包括正反丝套管221、以及两个分别固接在两个定位块21上的紧固螺栓222，正反丝套管221两端的内螺纹方向相反，两个紧固螺栓222分别螺接在正反丝套管221两端中，正反丝套管221正反旋转时两个紧固螺栓222相靠拢或者远离，从而带动两个定位块21相互靠近或分开。

在本实施例中，参见图2、图3和图4，作为优选设计，夹持驱动机构4包括固定于底部平台1的安装座41、以及安装在安装座41上的螺旋千斤顶，并且在底部平台1还设有支撑板43支撑住螺旋千斤顶，侧顶板3固定在螺旋千斤顶上，通过螺旋千斤顶的伸出和收缩，带动侧顶板3左右移动，靠近或者远离定位块21。当然，夹持驱动机构4也可以采用其他现有机构，例如气缸等等。

在本发明中，用于与一个圆钢支腿62对应的第一圆弧定位面21a，可以是由一道较长的弧形面构成，确保第一圆弧定位面21a与圆钢支腿62具有足够的接触面积。本实施例中，参见图2、图3和图4，第一圆弧定位面21a，由上下两道圆弧面组成，分别与圆钢支腿62的上部位置和下部位置接触。

在本实施例中，参见图2、图3和图4，作为优选设计，侧顶板3朝向定位块21的内侧设有与第一圆弧定位面21a相对的第二圆弧定位面3a，且第二圆弧定位面3a半径与圆钢支腿62半径相同，第二圆弧定位面3a用于与圆钢支腿62相抵靠，以此侧顶板3顶靠在圆钢支腿62时通过第二圆弧定位面3a与圆钢支腿62实现面接触，进一步保证圆钢支腿62的定位稳定。

在本实施例中，底部平台1具体可采用一块平板，定位块21顶部的拼装基准平面21b与底部平台1保持相平行或者基本相平行，以此确保圆钢支腿62安放在底部平台1上时能够保持比较好的竖向状态。定位块21顶部的拼装基准平面21b的平面度在1mm以内。

参见图9，本发明还提供了一种阳极钢爪6的组立工艺，用于阳极钢爪6组立时的定位焊接，采用本发明上述的组立工装进行，包括以下步骤：

s1、将x型横梁61底部平面安放在两个定位块21顶部的拼装基准平面21b上，并预定好。优选地，在本步骤中，先将x型横梁61在拼装基准平面21b上拼装并焊接好，具体地，将x型横梁61中的两个弯梁611和两个连接板612在拼装基准平面21b两两对称布置好，然后在拼装基准平面21b上直接焊接完成好，再将x型梁在拼装基准平面21b上预定位好，在本实施例中，两个定位块21左右相对称，预定位时，将x型梁横向中心线和纵向中心线分别与两个定位块21的横向中心线和纵向中心线对齐，x型梁横向上的各个焊接点靠近对应的第一圆弧定位面21a处。。

s2、将圆钢支腿62吊装至定位块21的第一圆弧定位面21a中，圆钢支腿62底部安放在底部平台1上；

s3、利用夹紧驱动机构驱动侧顶板3靠近定位块21并抵靠在圆钢支腿62外周面上，使圆钢支腿62与第一圆弧定位面21a相贴但不压紧，对圆钢支腿62进行初步地垂直度定位；

s4、将定位靠尺5的第一定位斜面5a贴靠在x型横梁61的上端平面，转动圆钢支腿62顶部，使其顶部斜面62a与定位靠尺5的第二定位斜面5b能够贴合，对圆钢支腿62的顶部斜面62a完成定位；按照上述方式，将所有圆钢支腿62的顶部斜面62a定位好；

s5、驱动侧顶板3压紧在圆钢支腿62外周面上，将圆钢支腿62与第一圆弧定位面21a相压紧，将圆钢支腿62固定定位好，此时圆钢支腿62与x型横梁61的焊接点接触；将圆钢支腿62固定定位好后，对圆钢支腿62和x型横梁61的各项尺寸进行检查，确认在工艺余量范围内。

s6、在焊接点处，将圆钢支腿62与x型横梁61铆焊好；

s7、利用夹紧驱动机构驱动侧顶板3远离定位块21，解除对圆钢支腿62的压紧；然后利用脱模组件22驱动两个定位块21靠近一定距离，将焊接好的阳极钢爪6从定位块21上取下，至此完成了一个阳极钢爪6的组立定位。再通过脱模组件22驱动两个定位块21分开复位，回到正常工作位置，即可进行下一个阳极钢爪6的组立。

由上可知，本发明的组立工装及工艺，具有以下优势：阳极钢爪6的各零部件一次组装到位，大幅度提高阳极钢爪6工件组立效率，使组立时间缩短为传统人工的六分之一以内；阳极钢爪6各零部件定位尺寸精度一致，提升产品质量；突破传统全人工组立工艺，实现部分自动化组立定位功能，具有智慧化装备制造潜力；能够有效地降低制造成本。

综上所述，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具有高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。