一种焊接用对中工装及对中方法与流程

1.本发明涉及工程机械焊接工装技术领域，具体涉及一种焊接用对中工装及对中方法。


背景技术：

2.工程机械中用到的横梁、吊臂（包括桥式起重机、轮式起重机）等通常采用钢板拼焊的方式加工。在实际生产中，下料工序采用切割机裁切出两块矩形钢板，然后在钢板的两侧加工用于焊接的坡口，接着通过折弯机折成两件开口大小相同的钢构件，最后通过焊机将两个钢构件焊接在一起。
3.图1中的钢梁一1、钢梁二2是上述记载的被折弯之后的两个钢构件，两者的待焊接部位已经加工了用于焊接的坡口。将钢梁一1、钢梁二2焊接完成之后，即可初步形成轮式起重机的吊臂，由于起重机吊臂在工作中承载的负载较大，并且产品的安全系数要求也较高，因此对上述焊接工艺有着较高的要求。在折弯工艺本身及焊接工艺本身能够达到设计要求的前提下，焊接过程中涉及到的要求主要体现在：一是需要保证两个钢梁焊接之前的定位精度；二是需要保证在焊接之后钢梁的定位精度，避免焊接后的变形。
4.为了解决上述两个问题，现有技术中的做法是在钢梁内部打龙骨，图1中的内支撑杆3放置在钢梁的内部，为了保证支撑力，内支撑杆3的长度需要略大于钢梁的内宽度，通过倾斜挤压的方式保证内支撑力；同时，为了避免焊接变形，内支撑杆3还需要能够提供拉力，用于避免钢梁在焊接之后向外变形，因此内支撑杆3的两端还需要通过点焊的方式固定在钢梁的内表面。另一方面，由于钢梁的长度较长（视起重机的吨位而定，通常在10米左右），因此内支撑杆3需要有多根，在某些情况下，内支撑杆3的端部与钢梁之间还需要配置一根槽钢，用于提升内支撑杆3对于钢梁支撑的一致性及可靠性。钢梁在焊接完成并完全冷却之后，需要拆除上述龙骨。
5.在工人师傅丰富经验的加持下，尽管上述解决方式能够满足现有的小吨位起重机吊臂的焊接需求。但操作方式却极为原始，并且有着较大的局限性。主要存在问题及局限性如下：一是在吊臂焊接内支撑杆3并拆除会在一定程度上影响吊臂的力学性能；二是在拆除龙骨时，需要人工进入至焊接完成之后吊臂的内部，这对于截面尺寸较小的吊臂来说无法实现，现有的做法是针对小尺寸吊臂仅在两端打龙骨，这样就不能保证整根吊臂拼接的尺寸精度；三是内支撑杆对于吊臂的支撑力或拉力的大小完全取决于操作师傅的经验及手法，很难做到统一标准；四是这种吊臂对中方式需要先点焊后满焊（全焊）才可以使用，无法做到直接满焊。
6.针对上述问题，工程实际中需要一种能够同时克服上述四个问题的焊接对中方式。


技术实现要素：

7.为解决现有技术中的不足，本发明提供一种焊接用对中工装及对中方法。
8.为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：一种焊接用对中工装，应用于钢梁的拼焊，钢梁包括钢梁一、钢梁二：包括两根端梁、两组外横梁及内支撑组件，每根端梁均设有两个滑动卡接件，且每个滑动卡接件均通过油缸驱动沿端梁轴向滑动，滑动卡接件设有用于同时夹持钢梁一、钢梁二端部的钳口；钳口还设有用于避让钢梁一、钢梁二焊接坡口的侧开口；外横梁的两端分别可滑动连接于两根端梁，两组外横梁之间通过竖向拉杆连接，竖向拉杆的一端铰接于其中一组外横梁，另一端通过横梁顶丝连接于另一组外横梁；当滑动卡接件同时夹持钢梁一、钢梁二时，同一端梁上两个滑动卡接件之间的距离等于钢梁的宽度、两组外横梁分别挤压于钢梁的外焊接缝两侧、且内支撑组件挤压于钢梁内焊接缝的内表面。
9.优选，每组外横梁均有两根，且两根外横梁均设有l型压板，同一组外横梁的两根l型压板之间设有用于避让焊缝的间隙。
10.优选，内支撑组件包括两根平行设置的内横梁，每根内横梁的内部均铰接至少两组内撑杆，同一组内撑杆的端部铰接，且铰接部位通过平行于内横梁的拉杆连接，拉杆穿过其中一根端梁并连接拉紧机构。
11.优选，滑动卡接件的侧部设有l型限位板，内横梁的两端设有用于放置滑动卡接件的缺口，且内横梁的两端搭接于l型限位板。
12.优选，内横梁的钢梁连接面还设有用于避让焊缝的凹陷槽。
13.优选，同一端梁的两个滑动卡接件之间还设有可拆卸连接于端梁的限位卡套，限位卡套的长度与钢梁宽度相匹配。
14.优选，钳口开口尺寸大于钢梁的厚度，且钳口上表面设有用于连接钢梁的钳口顶丝。
15.优选，端梁和滑动卡接件之间还设有定位结构，定位结构包括设置于端梁的定位凸起、设置于限位卡套、且用于与定位凸起相配合的定位槽。
16.采用前述焊接用对中工装对中方法：包含以下步骤：将两根端梁均调节至竖直状态，使两根端梁之间的距离与待拼焊钢梁长度相匹配，并使同一端梁上两个滑动卡接件之间的间距与钢梁的宽度相匹配；在两组外横梁及内支撑组件对钢梁一、钢梁二无干涉的情况下，分别从滑动卡接件的两侧将钢梁一、钢梁二插入至钳口；调整钢梁一、钢梁二之间的间距，通过钳口夹紧钢梁一、钢梁二的待焊接坡口，并使紧钢梁一、钢梁二的待焊接坡口对齐；紧固钳口；在端梁外部安装与钢梁宽度相匹配的限位卡套，通过油缸驱动滑动卡接件挤压于限位卡套的端部；调整拉紧机构，使两个内横梁分别正压于钢梁的两个待焊接坡口；将竖向拉杆连接于外横梁，并通过横梁顶丝挤压外横梁；调节外横梁及拉紧机构使钢梁的侧面保持在同一平面。
17.本发明所达到的有益效果：首先，本发明可重复使用，在焊接前、焊接后不需要人工进入至钢梁的内部打龙骨或拆龙骨，避免因打龙骨对钢梁造成损伤。
18.其次，本发明通过滑动卡接件、外横梁及内支撑组件可完成对钢梁焊缝处整个纵向方向的固定及约束，避免局部发生变形，在保证约束的前提下，本发明将焊缝处完全裸露在外，保证了气保焊在焊接时能够一次性完成焊接，保证焊接质量、同时也保证了产品焊接工序质量的稳定性，规避了现有技术中的先点焊、后满焊的焊接方式。
19.最后，本发明具备变位功能，在焊接完成之后，可直接旋转至另一焊接面完成焊接。
附图说明
20.图1是现有技术中钢梁拼焊结构示意图；图2是本发明整体结构图；图3是本发明部分结构图；图4是图3的局部分解图；图5是图4中a处的局部放大图；图6是滑动卡接件处的局部放大图；图7是钢梁连接于对中状态时，焊缝处的局部放大图；附图标记的含义：1-钢梁一；2-钢梁二；3-内支撑杆；4-端梁；5-滑动卡接件；41-回转支撑；42-定位凸起；51-油缸；52-限位卡套；521-定位槽；501-钳口；502-钳口顶丝；503-l型限位板；504-侧开口；6-外横梁；61-l型压板；62-竖向拉杆；621-横梁顶丝；7-内支撑组件；71-内横梁；711-缺口；712-凹陷槽；72-内撑杆；73-拉杆。
实施方式
21.下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
22.如图2至图7所示：本实施例公开了一种焊接用对中工装，应用于钢梁的拼焊，钢梁包括钢梁一1、钢梁二2，钢梁一1、钢梁二2通常由两块矩形钢板折弯而成。
23.本实施例包括两根端梁4、两组外横梁6及内支撑组件7，每根端梁4均设有两个滑动卡接件5，且每个滑动卡接件5均通过油缸51驱动沿端梁4轴向滑动。油缸51固定安装于外横梁6，且动力输出端连接滑动卡接件5。滑动卡接件5与端梁4之间需要具备一定的配合精度，两者间隙不宜过大。
24.滑动卡接件5设有用于同时夹持钢梁一1、钢梁二2端部的钳口501，两根端梁4上的钳口501相对设置。钳口501设有用于避让钢梁一1、钢梁二2焊接坡口的侧开口504，侧开口504用于保证焊缝不被钳口501所遮挡，用于给焊枪预留位置。
25.当滑动卡接件5同时夹持钢梁一1、钢梁二2时，同一端梁4上两个滑动卡接件5之间的距离等于钢梁的宽度，用于保证钢梁的侧面是平面状态。两组外横梁6分别挤压于钢梁的外焊接缝两侧（不覆盖到焊缝位置），并且内支撑组件7挤压于钢梁内焊接缝的内表面，通过内支撑组件7及外横梁6的挤压，保证了钢梁一1、钢梁二2焊接处的对齐。
26.外横梁6的两端可以选择伸缩于端梁4的方式与两根端梁4连接，为了保证两组外横梁6之间的连接刚性，两组外横梁6之间通过竖向拉杆62连接，竖向拉杆62的一端铰接于其中一组外横梁6，另一端通过横梁顶丝621连接于另一组外横梁6。需要注意的是，由于需
要将钢梁一1、钢梁二2从两组外横梁6之间穿过，这就需要使竖向拉杆62的一端是铰接的方式连接、另一端是与外横梁6可分离的方式。另一方面，还需要保证钢梁本身不对竖向拉杆62造成干涉，因此位于径向尺寸较大处的竖向拉杆62需要相应的向外弯曲。
27.由于需要同时对钢梁一1、钢梁二2进行按压，并且还需要保证焊枪能够伸入至焊缝处，因此在本实施例中每组外横梁6均有两根，且两根外横梁6均设有l型压板61，同一组外横梁6的两根l型压板61，两者之间设有用于避让焊缝的间隙，图7中加粗虚线表示焊缝。
28.结合图3及图4：内支撑组件7包括两根平行设置的内横梁71，两根内横梁71之间至少设有两组内撑杆72，每组内撑杆72有两根，两根内撑杆72远离内横梁71的端部也是铰接关系，且铰接部位通过平行于内横梁71的拉杆73连接，拉杆73穿过其中一根端梁4并连接拉紧机构，拉紧机构通常选用现有技术中的螺纹拉紧方式。内支撑组件7相对于端梁4的轴向方向最好要有一定的移动量，因此端梁4上与拉杆73所配合的通孔最好是具备一定轴向长度的腰型孔。为了保证内支撑组件7具有足够的支撑力，内撑杆72的长度不宜较长，这样在其处于撑开状态时，不会产生较大的轴向力，一般来说，在内支撑组件7处于撑开状态下，内撑杆72与内横梁71之间的角度不宜小于60度，但也最好不要超过80度，这样不易控制其支撑力的大小。
29.为了保证同一根端梁4上两个滑动卡接件5相对于内支撑组件7的距离（该距离是沿着端梁4的轴向方向）是相等的，保证两根内横梁71能够同步支撑到钢梁的焊缝处，同时使滑动卡接件5与内支撑组件7同步对钢梁进行夹持、支撑。在端梁4和滑动卡接件5之间还设有定位结构，该定位结构包括设置于端梁4的定位凸起42、设置于限位卡套52、且用于与定位凸起42相配合的定位槽521，并且定位凸起42的截面呈长条形，用于与拉杆73上的螺母进行配合，避免端梁4被螺母过度磨损。也就是说：保证同一根端梁4上的两个滑动卡接件5在两个油缸51的分别驱动下，具有一个固定的中间限位，该中间限位就是被定位凸起42轴向固定的限位卡套52。
30.通过上述描述可以看出：当将限位卡套52卡接于端梁4表面时，由于定位结构的作用，限位卡套52不会相对于端梁4轴向滑动，这样限位卡套52的两端分别与两侧的滑动卡接件5相配合，起到限位的作用。由于油缸51的传动精度不高，而同一端梁4上两个滑动卡接件5相应钳口501之间的距离必须要等于所夹持的钢梁的宽度（图1中的d），因此需要在两个滑动卡接件5放置长度固定且具备一定刚性的限位结构（限位卡套52），用于配合油缸51保证传动精度，使同一端梁4上两个滑动卡接件5之间的距离与钢梁的截面尺寸相匹配。
31.当钢梁一1、钢梁二2完成对接之后，由于内支撑组件7被钢梁所遮挡，并且内支撑组件7的质量较重，不容易在钢梁内部操控，因此最好是能够将内支撑组件7的两端挂接于滑动卡接件5，如果要实现这一方式需要克服以下问题：一是内支撑组件7与两端的滑动卡接件5具备一定的滑动能力，这是因为不同规格钢梁的长度会略有不同；二是内支撑组件7不能对钳口501的夹持造成影响。为了实现上述目的，本实施例在滑动卡接件5的侧部设有l型限位板503，内横梁71的两端设有用于放置滑动卡接件5（对应钳口501位置）的缺口711，且内横梁71的两端搭接于l型限位板503。l型限位板503用于托起内支撑组件7，并在轴向方向上对内支撑组件7进行限位。
32.为了避免在焊接过程中，焊枪击穿焊接坡口将钢梁和内支撑组件7焊接为一体，本实施例中内横梁71的钢梁连接面还设有用于避让焊缝的凹陷槽712。
33.本实施例的钳口501采用固定开口形式的钳口，其开口尺寸大于钢梁的厚度，且钳口501上表面设有用于连接钢梁的钳口顶丝502，通过钳口顶丝502挤压钢梁的形式实现对钢梁的固定。
34.为了使焊接之后的钢梁能够翻转，本实施例还具备旋转功能，与现有技术中常用的变位机作用相同。因此在端梁4还设有回转支撑41，回转支撑41设有齿轮，并且外部通过托辊托住。
35.本实施例还公开了采用上述对中工装的对中方法：具体包含以下步骤：将两根端梁4均调节至竖直状态，使两根端梁4之间的距离与待拼焊钢梁长度相匹配，通过相应的油缸51使同一端梁4上两个滑动卡接件5之间的间距与钢梁的宽度相匹配。
36.在两组外横梁6及内支撑组件7对钢梁一1、钢梁二2无干涉的情况下，分别从滑动卡接件5的两侧将钢梁一1、钢梁二2插入至钳口501；接着调整钢梁一1、钢梁二2之间的间距，使两者的坡口处于最佳焊接状态。
37.旋紧钳口顶丝502，使其夹紧钢梁一1、钢梁二2的待焊接坡口，在夹紧的过程中，保证紧钢梁一1、钢梁二2的待焊接坡口对齐之后，进一步完成钳口501的紧固。
38.在端梁4外部安装与钢梁宽度相匹配的限位卡套52并使完成定位结构的锁定（定位槽521套入定位凸起42），通过油缸51驱动滑动卡接件5挤压于限位卡套52的端部。这样油缸51只需要足够大的推力即可保证钢梁一1、钢梁二2处于正确的对齐状态。
39.然后调整拉紧机构，使两个内横梁71分别正压于钢梁的两个待焊接坡口，并保证焊缝正好处于凹陷槽712的中心位置。内支撑组件7的撑开大小应当与钢梁的宽度相匹配，由于撑开的大小是通过拉杆73上的螺母的旋转扭矩控制的，因此在实际应用中只需要控制螺母的旋转扭矩即可。
40.竖向拉杆62连接于外横梁6，并通过横梁顶丝621挤压外横梁6，这样就实现了对钢梁焊缝处内外的同时固定。
41.通过调节外横梁6及拉紧机构使钢梁一1、钢梁二2的侧面共面，保证钢梁的侧面是同一平面。接着采用气保焊对焊缝进行焊接，由于本实施例能够直接完成两个钢梁的定位，因此不需要采用先点焊、后满焊的焊接工艺，直接可采用满焊的方式焊接完成。
42.在焊接完一个焊缝之后，通过回转支撑41可实现钢梁的翻转，这样即可直接怼另一焊缝完成焊接。
43.需要说明的是，本实施例是建立在钢梁一1、钢梁二2折弯工艺正确的基础之上实现的，也就是说：钢梁一1在折弯之后，其两个侧面（焊缝面）应当是平行的关系，钢梁二2同样也是，如果钢梁一1、钢梁二2在折弯之后，存在折弯误差，应该是返回上道工序采用折弯机重新修复。针对有折弯误差的钢梁，即使本实施例通过外横梁6及内支撑组件7的作用将其矫正，但由于钢梁自身的任性，当外横梁6及内支撑组件7松开之后，钢梁很可能还会发生变形，影响质量。
44.相对于现有技术，本实施例具有以下优势：首先，本实施例可重复使用，在焊接前、焊接后不需要人工进入至钢梁的内部打龙骨或拆龙骨，避免因打龙骨对钢梁造成损伤。
45.其次，本实施例通过滑动卡接件5、外横梁6及内支撑组件7可完成对钢梁焊缝处整个纵向方向的固定及约束，避免局部发生变形，在保证约束的前提下，本实施例将焊缝处完
全裸露在外，保证了气保焊在焊接时能够一次性完成焊接，保证焊接质量、同时也保证了产品焊接工序质量的稳定性，规避了现有技术中的先点焊、后满焊的焊接方式。
46.最后，本实施例具备变位功能，在焊接完成之后，可直接旋转至另一焊接面完成焊接。
47.以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种焊接用对中工装，应用于钢梁的拼焊，所述钢梁包括钢梁一（1）、钢梁二（2），其特征在于：包括两根端梁（4）、两组外横梁（6）及内支撑组件（7），每根端梁（4）均设有两个滑动卡接件（5），且每个滑动卡接件（5）均通过油缸（51）驱动沿端梁（4）轴向滑动，滑动卡接件（5）设有用于同时夹持钢梁一（1）、钢梁二（2）端部的钳口（501）；所述钳口（501）还设有用于避让钢梁一（1）、钢梁二（2）焊接坡口的侧开口（504）；所述外横梁（6）的两端分别可滑动连接于两根端梁（4），两组外横梁（6）之间通过竖向拉杆（62）连接，竖向拉杆（62）的一端铰接于其中一组外横梁（6），另一端通过横梁顶丝（621）连接于另一组外横梁（6）；当滑动卡接件（5）同时夹持钢梁一（1）、钢梁二（2）时，同一端梁（4）上两个滑动卡接件（5）之间的距离等于钢梁的宽度、两组外横梁（6）分别挤压于钢梁的外焊接缝两侧、且内支撑组件（7）挤压于钢梁内焊接缝的内表面。2.根据权利要求1所述的一种焊接用对中工装，其特征在于：每组外横梁（6）均有两根，且两根外横梁（6）均设有l型压板（61），同一组外横梁（6）的两根l型压板（61）之间设有用于避让焊缝的间隙。3.根据权利要求2所述的一种焊接用对中工装，其特征在于：所述内支撑组件（7）包括两根平行设置的内横梁（71），每根内横梁（71）的内部均铰接至少两组内撑杆（72），同一组内撑杆的端部铰接，且铰接部位通过平行于内横梁（71）的拉杆（73）连接，所述拉杆（73）穿过其中一根端梁（4）并连接拉紧机构。4.根据权利要求3所述的一种焊接用对中工装，其特征在于：所述滑动卡接件（5）的侧部设有l型限位板（503），所述内横梁（71）的两端设有用于放置滑动卡接件（5）的缺口（711），且所述内横梁（71）的两端搭接于l型限位板（503）。5.根据权利要求4所述的一种焊接用对中工装，其特征在于：所述内横梁（71）的钢梁连接面还设有用于避让焊缝的凹陷槽（712）。6.根据权利要求4所述的一种焊接用对中工装，其特征在于：同一端梁（4）的两个滑动卡接件（5）之间还设有可拆卸连接于端梁（4）的限位卡套（52），所述限位卡套（52）的长度与钢梁宽度相匹配。7.根据权利要求1所述的一种焊接用对中工装，其特征在于：所述钳口（501）开口尺寸大于钢梁的厚度，且钳口（501）上表面设有用于连接钢梁的钳口顶丝（502）。8.根据权利要求6所述的一种焊接用对中工装，其特征在于：所述端梁（4）和滑动卡接件（5）之间还设有定位结构，所述定位结构包括设置于端梁（4）的定位凸起（42）、设置于限位卡套（52）、且用于与定位凸起（42）相配合的定位槽（521）。9.采用权利要求1-8中任意一项所述焊接用对中工装对中方法，其特征在于：包含以下步骤：将两根端梁（4）均调节至竖直状态，使两根端梁（4）之间的距离与待拼焊钢梁长度相匹配，并使同一端梁（4）上两个滑动卡接件（5）之间的间距与钢梁的宽度相匹配；在两组外横梁（6）及内支撑组件（7）对钢梁一（1）、钢梁二（2）无干涉的情况下，分别从滑动卡接件（5）的两侧将钢梁一（1）、钢梁二（2）插入至钳口（501）；调整钢梁一（1）、钢梁二（2）之间的间距，通过钳口夹紧钢梁一（1）、钢梁二（2）的待焊接坡口，并使紧钢梁一（1）、钢梁二（2）的待焊接坡口对齐；
紧固钳口（501）；在端梁（4）外部安装与钢梁宽度相匹配的限位卡套（52），通过油缸（51）驱动滑动卡接件（5）挤压于限位卡套（52）的端部；调整拉紧机构，使两个内横梁（71）分别正压于钢梁的两个待焊接坡口；将竖向拉杆（62）连接于外横梁（6），并通过横梁顶丝（621）挤压外横梁（6）；调节外横梁（6）及拉紧机构使钢梁的侧面保持在同一平面。

技术总结
本发明公开了一种焊接用对中工装及对中方法，应用于钢梁的拼焊，钢梁包括钢梁一、钢梁二：包括两根端梁、两组外横梁及内支撑组件，每根端梁均设有两个滑动卡接件，且每个滑动卡接件均通过油缸驱动沿端梁轴向滑动，滑动卡接件设有用于同时夹持钢梁一、钢梁二端部的钳口；钳口还设有用于避让钢梁一、钢梁二焊接坡口的侧开口。本发明通过滑动卡接件、外横梁及内支撑组件可完成对钢梁焊缝处整个纵向方向的固定及约束，避免局部发生变形，本发明保证了气保焊在焊接时能够一次性完成焊接，保证焊接质量、同时也保证了产品焊接工序质量的稳定性，规避了现有技术中的先点焊、后满焊的焊接方式。式。式。


技术研发人员：程建康
受保护的技术使用者：苏州澳克机械有限公司
技术研发日：2023.06.15
技术公布日：2023/7/21