一种用于铝合金材料的弧焊接方法及装置

1.本发明涉及焊接领域，具体为一种用于铝合金材料的弧焊接方法及装置。


背景技术：

2.铝合金因具有较高的比强度和比刚度、耐腐蚀性能好、无磁性、良好的导电、导热性以及良好的加工和力学性能，成为各行业的首选材料，同时，对中厚板铝合金焊接接头强度与综合性能提出了更高的要求。由于其厚度不一以及高热导性因素，当采用普通焊接方法时，因其焊接热输入量小，需采用多层多道焊，导致焊缝夹渣，而且焊后裂纹倾向严重，焊缝强度较低。因此，普通焊接的方式对于厚度不一的铝合金焊接难度极大。鉴于以上中厚板铝合金焊接特点与难点，要想得到优良的焊缝，需采用高效合理的焊接方法。
3.现有的技术中，在焊接时两工件大多只是焊接面接触放置，两者的接触并不紧密，由此容易产生焊缝，从而导致质量问题；且现有的焊接技术中，工件角度不易调整，对于一些角度特殊的焊接来说，将工件摆放到合适的角度及其不易，造成一定的焊接困难。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种用于铝合金材料的弧焊接方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于铝合金材料的弧焊接装置，包括底板、工件，还包括框架组件、夹紧组件、转动组件、平移机构、支撑机构，所述底板上对称设置有框架组件，其中一个框架组件固定在底板上，另一个框架组件通过平移机构滑动连接在底板上，以便调整两个待焊接工件之间的距离；所述框架组件中安装有用于夹紧工件的夹紧组件，夹紧组件可以夹紧并促使工件接触，框架组件中设置有转动组件，以便调整工件的焊接角度，所述两框架组件之间设置有多组支撑机构，支撑机构可拆卸的安装在底板上；所述框架组件包括外架、内框，所述外架一个固定在底板上，另一个与平移机构连接，外架中通过转动组件连接内框，使内框可以转动调节工件的角度；所述夹紧组件包括支撑块、推动块，所述支撑块在下，推动块在上，支撑块固定在内框中，推动块与支撑块相对的一面呈弧形，推动块中设置有与弧形面同圆心的弧形槽，弧形槽中滑动连接导向杆，导向杆通过支架固定在内框中，所述推动块的上端铰接气缸的输出端，气缸固定在内框上。
6.所述转动组件包括转动轴，所述转动轴一端固定连接内框，另一端穿过并转动连接外架，所述转动轴中部还设置有锁定机构，锁定机构安装在外架上，所述内框上还安装有转动辅助组件，用于辅助内框稳定转动。
7.优选的，所述锁定机构包括锁定箱、锁定轮、棘爪，所述锁定箱固定在外架中，转动轴穿过锁定箱，锁定箱中设置有锁定轮，锁定轮固定连接在转动轴上，所述锁定轮由两个自锁方向相反的棘轮组成，每个棘轮上卡接一个对应的棘爪，棘爪中部铰接在锁定箱中，其头
部一侧卡接棘轮，一侧固定连接棘爪弹簧的一端，棘爪弹簧的另一端固定在锁定箱中，所述棘爪的尾部铰接解锁推杆的一端，解锁推杆的另一端穿出并滑动连接锁定箱。
8.优选的，所述转动辅助组件包括辅助滑竿、辅助滑槽，所述转动轴下方设置有辅助滑竿，辅助滑竿的一端固定连接在内框上，另一端滑动连接在u型的辅助滑槽中，辅助滑槽设置在外架上，以限制内框的转动轨迹；所述内框远离转动轴的一端通过轴与外架转动连接，轴与转动轴同心设置，以保证转动过程中的稳固。
9.优选的，所述平移机构包括移动部和定位部，所述移动部与外架连接，带动外架移动，定位部连接在移动部下方，对外架的移动位置进行锁定。
10.优选的，所述移动部包括平移滑块、平移丝杆，所述平移丝杆转动连接在底板中，通过电机驱动，平移丝杆上滚珠丝杠副连接平移滑块的下部，平移滑块的上端固定连接外架的下端。
11.优选的，所述定位部包括锁定块、锁定螺栓，所述锁定块固定连接在平移滑块下端，锁定块上螺纹连接锁定螺栓中部，锁定螺栓一端穿出底板，在锁定螺栓拧紧状态下其两端均抵紧底板，用摩擦力锁定锁定螺栓的位置。
12.优选的，所述支撑机构包括支撑板、支撑螺杆、支撑下杆、支撑架，所述支撑板支撑工件，支撑板固定连接支撑螺杆上端，支撑螺杆下端滑动连接在支撑下杆中，支撑下杆下端固定连接在u型的支撑架中部，支撑架两端插接支撑插槽中，支撑插槽在底板上设置有多个，以便将支撑架插接在不同位置；所述支撑下杆上端转动连接支撑螺母，支撑螺母螺纹连接支撑螺杆中部，支撑板下还固定连接多根支撑导向杆上端，以防止支撑板转动，支撑导向杆下端滑动连接在支撑下杆中。
13.一种用于铝合金材料的弧焊接装置的焊接方法，其步骤是：a.组装装置并放置工件；使用前使内框处于中间、两个外架处于相远离的状态，并调松夹紧组件、平移机构，将支撑机构安装在底板上合适位置，然后将工件安放在夹紧组件中；b.对接两个工件；使用平移机构，移动部调整两个外架之间的距离，使两个工件相靠近对接，然后使用定位部对外架进行定位，以便焊接；c.夹紧工件；使用夹紧组件夹紧工件，工件放置在支撑块上，推动块下压并推动工件，使两个工件进一步靠近，从而方便焊接；d.调整工件焊接角度；解除锁定机构的锁定，使用转动组件调整内框的角度，使工件处于需要的焊接角度，转动过程中转动辅助组件辅助转动，并通过锁定机构对工件的角度进行锁定；e.对工件进行焊接。
14.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设置有夹紧组件，能使两工件在焊接过程中紧密接触，在夹紧工件的同时推动工件相互靠拢，使工件接触紧密；本发明设置有转动组件，转动组件带动工件转动，使两工件之间形成不同的角度，并锁定该角度，无需人工费力的摆放工件即可达到需要的焊接角度，省去了摆放的时间，便于焊接；本发明设置有支撑机构，对于一些角度刁钻的焊接，支撑机构的支撑板可以根据工件转动角度调节高度，以便对不同焊接角度下的工件提供良好支撑；
本发明支撑机构并非固定在底板上，在不使用支撑机构的时候，可以将其拆下，以便对底板进行清理。
附图说明
15.图1为本发明的主要结构示意图；图2为本发明的主视结构示意图；图3为本发明锁定箱的内部结构示意图；图4为本发明锁定轮的结构示意图；图5为本发明移动部的结构示意图；图6为本发明定位部的结构示意图；图7为本发明支撑机构的结构示意图；图8为本发明焊接流程示意图。
16.图中：1、底板，2、外架，3、内框，4、夹紧组件，401、支撑块，402、推动块，403、导向杆，404、气缸，5、转动组件，501、转动轴，502、锁定箱，503、锁定轮，504、棘爪，505、棘爪弹簧，506、解锁推杆，507、辅助滑竿，508、辅助滑槽，6、平移机构，601、平移滑块，602、平移丝杆，603、锁定块，604、锁定螺栓，7、支撑机构，701、支撑板，702、支撑螺杆，703、支撑螺母，704、支撑导向杆，705、支撑下杆，706、支撑架，707、支撑插槽，8、工件。
具体实施方式
17.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.请参阅图1-7，为解决现在焊接时两工件大多只是焊接面接触放置，两者的接触并不紧密；工件角度不易调整的问题，达到能使两工件在焊接过程中紧密接触，在夹紧工件的同时推动工件相互靠拢，使工件接触紧密；使两工件之间形成不同的角度，无需人工费力的摆放工件即可达到需要的焊接角度的效果，本发明提供一种技术方案：一种用于铝合金材料的弧焊接装置，包括底板1、工件8，还包括框架组件、夹紧组件4、转动组件5、平移机构6、支撑机构7，底板1上对称设置有框架组件，其中一个框架组件固定在底板1上，另一个框架组件通过平移机构6滑动连接在底板1上，以便调整两个待焊接工件8之间的距离；框架组件中安装有用于夹紧工件8的夹紧组件4，夹紧组件4可以夹紧并促使工件8接触，框架组件中设置有转动组件5，以便调整工件8的焊接角度，两框架组件之间设置有多组支撑机构7，支撑机构7可拆卸的安装在底板1上；本技术中电机、气缸、推杆等电气设备均采用现有型号。
19.请参阅图1-2，为便于对工件8进行调整，框架组件包括外架2、内框3，外架2一个固定在底板1上，另一个与平移机构6连接，外架2中通过转动组件5连接内框3，使内框3可以转动调节工件8的角度；使框架组件既可以移动又可以转动。
20.请参阅图1-2，为在夹紧工件8的同时能推动两个工件8相靠近，夹紧组件4包括支撑块401、推动块402，支撑块401在下，推动块402在上，支撑块401固定在内框3中，推动块402与支撑块401相对的一面呈弧形，推动块402中设置有与弧形面同圆心的弧形槽，弧形槽
中滑动连接导向杆403，导向杆403通过支架固定在内框3中，推动块402的上端铰接气缸404的输出端，气缸404固定在内框3上。推动块402可以根据工件8的形状更换与之适配的推动块402，以便更好地夹紧工件8。弧形的推动块402使夹紧组件4在夹紧的同时推动两工件8相靠近。
21.请参阅图1-4，为便于调整工件8的角度，设置有转动组件5，转动组件5包括转动轴501，转动轴501一端固定连接内框3，另一端穿过并转动连接外架2，转动轴501中部还设置有锁定机构，锁定机构安装在外架2上，内框3上还安装有转动辅助组件，用于辅助内框3稳定转动。转动辅助组件包括辅助滑竿507、辅助滑槽508，转动轴501下方设置有辅助滑竿507，辅助滑竿507的一端固定连接在内框3上，另一端滑动连接在u型的辅助滑槽508中，辅助滑槽508设置在外架2上，辅助滑槽508为盲槽，以限制内框3的转动轨迹；内框3远离转动轴501的一端通过轴与外架2转动连接，轴与转动轴501同心设置，以保证转动过程中的稳固。
22.请参阅图3-4，为便于锁定工件8转动后的角度，锁定机构包括锁定箱502、锁定轮503、棘爪504，锁定箱502固定在外架2中，转动轴501穿过锁定箱502，锁定箱502中设置有锁定轮503，锁定轮503固定连接在转动轴501上，锁定轮503由两个自锁方向相反的棘轮组成，每个棘轮上卡接一个对应的棘爪504，棘爪504中部铰接在锁定箱502中，其头部一侧卡接棘轮，一侧固定连接棘爪弹簧505的一端，棘爪弹簧505的另一端固定在锁定箱502中，棘爪504的尾部铰接解锁推杆506的一端，解锁推杆506的另一端穿出并滑动连接锁定箱502。锁定轮503由两个自锁方向相反的棘轮组成使内框3无论向哪边转动均能形成自锁。
23.请参阅图5-6，平移机构6包括移动部和定位部，移动部与外架2连接，带动外架2移动，定位部连接在移动部下方，对外架2的移动位置进行锁定。移动部包括平移滑块601、平移丝杆602，平移丝杆602转动连接在底板1中，通过电机驱动，平移丝杆602上滚珠丝杠副连接平移滑块601的下部，平移滑块601的上端固定连接外架2的下端。定位部包括锁定块603、锁定螺栓604，锁定块603固定连接在平移滑块601下端，锁定块603上螺纹连接锁定螺栓604中部，锁定螺栓604一端穿出并滑动连接在底板1侧壁开设的滑槽，在锁定螺栓604拧紧状态下其两端均抵紧底板1，用摩擦力锁定锁定螺栓604的位置。
24.请参阅图7，支撑机构7包括支撑板701、支撑螺杆702、支撑下杆705、支撑架706，支撑板701支撑工件8，支撑板701固定连接支撑螺杆702上端，支撑螺杆702下端滑动连接在支撑下杆705中，支撑下杆705下端固定连接在u型的支撑架706中部，支撑架706两端插接支撑插槽707中，支撑插槽707在底板1上设置有多个，以便将支撑架706插接在不同位置；支撑下杆705上端转动连接支撑螺母703，支撑螺母703螺纹连接支撑螺杆702中部，支撑板701下还固定连接多根支撑导向杆704上端，以防止支撑板701转动，支撑导向杆704下端滑动连接在支撑下杆705中。
25.请参阅图8，一种用于铝合金材料的弧焊接装置的焊接方法，其步骤是：a.组装装置并放置工件8；使用前使内框3处于中间、两个外架2处于相远离的状态，并调松夹紧组件4、平移机构6，将支撑机构7安装在底板1上合适位置，然后将工件8安放在夹紧组件4中；支撑机构7的位置灵活便于调整，将支撑架706插入合适位置的支撑插槽707中，以便对放置工件8形成支撑，在使用完毕装置时，将支撑机构7取下，以便对底板1进行清理。
26.b.对接两个工件8；使用平移机构6，移动部调整两个外架2之间的距离，使两个工件8相靠近对接，然后使用定位部对外架2进行定位，以便焊接；使用移动部，启动电机，电机带动平移丝杆602转动，平移丝杆602转动使平移滑块601移动，平移滑块601带动外架2和锁定块603移动；当外架2移动到合适位置的时候，停转电机，此时使用定位部，转动锁定螺栓604，通过与锁定块603螺纹连接的方式，锁定螺栓604向底板1中推进，直至其头部和尾部均抵住底板1，此时，锁定螺栓604与底板1形成摩擦，以完成对外架2的定位。
27.c.夹紧工件8；使用夹紧组件4夹紧工件8，工件8放置在支撑块401上，启动气缸404，气缸404推动推动块402，使推动块402沿弧形槽和导向杆403的方向滑动，推动块402下压并推动工件8，使两个工件8进一步靠近，从而方便焊接；d.调整工件8焊接角度；解除锁定机构的锁定，使用转动组件5调整内框3的角度，使工件8处于需要的焊接角度，转动过程中转动辅助组件辅助转动，并通过锁定机构对工件8的角度进行锁定；解除锁定机构锁定，根据转动方向，按压该方向自锁棘轮对应的解锁推杆506，请参阅图3，当需要顺时针转动的时候，按压图3中左侧的解锁推杆506以解除锁定，逆时针转动按压图3中右侧的解锁推杆506以解除锁定，解锁推杆506推动棘爪504的尾部，使棘爪504头部翘起，棘爪504头部远离棘轮并压缩棘爪弹簧505，此时该方向的自锁被解除，即可转动转动轴501带动内框3和锁定轮503转动进行角度调整，调整到合适角度后，松开解锁推杆506，棘爪504在棘爪弹簧505的作用下重新锁定棘轮；转动轴501远离支撑机构7的一端设置有便于抓握的把手，转动把手，带动转动轴501转动，转动轴501带动内框3转动，内框3带动转动辅助组件辅助转动；转动辅助组件中的内框3上远离转动轴501的轴与转动轴501同心设置，在转动过程中轴与转动轴501架起内框3的两端，以保证内框3在调整角度过程中的稳定，内框3同时带动辅助滑竿507在辅助滑槽508中滑动，以便进一步限制内框3的转动，使其在调整角度后能稳定夹紧工件8；为配合调整角度后的工件8，对支撑机构7的高度进行调整；转动支撑螺母703，支撑螺母703转动使支撑螺杆702发生垂直方向的位移，支撑螺杆702带动支撑板701在垂直方向上移动，以便对调整后的工件8进行支撑，支撑导向杆704在调整过程起限位作用，避免支撑板701、支撑螺杆702跟随支撑螺母703转动。
28.e.对工件8进行焊接。
29.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种用于铝合金材料的弧焊接装置，包括底板（1）、工件（8），其特征在于：还包括框架组件、夹紧组件（4）、转动组件（5）、平移机构（6）、支撑机构（7），所述底板（1）上对称设置有框架组件，其中一个框架组件固定在底板（1）上，另一个框架组件通过平移机构（6）滑动连接在底板（1）上，以便调整两个待焊接工件（8）之间的距离；所述框架组件中安装有用于夹紧工件（8）的夹紧组件（4），夹紧组件（4）可以夹紧并促使工件（8）接触，框架组件中设置有转动组件（5），以便调整工件（8）的焊接角度，所述两框架组件之间设置有多组支撑机构（7），支撑机构（7）可拆卸的安装在底板（1）上；所述框架组件包括外架（2）、内框（3），所述外架（2）一个固定在底板（1）上，另一个与平移机构（6）连接，外架（2）中通过转动组件（5）连接内框（3），使内框（3）可以转动调节工件（8）的角度；所述夹紧组件（4）包括支撑块（401）、推动块（402），所述支撑块（401）在下，推动块（402）在上，支撑块（401）固定在内框（3）中，推动块（402）与支撑块（401）相对的一面呈弧形，推动块（402）中设置有与弧形面同圆心的弧形槽，弧形槽中滑动连接导向杆（403），导向杆（403）通过支架固定在内框（3）中，所述推动块（402）的上端铰接气缸（404）的输出端，气缸（404）固定在内框（3）上。2.根据权利要求1所述的一种用于铝合金材料的弧焊接装置，其特征在于：所述转动组件（5）包括转动轴（501），所述转动轴（501）一端固定连接内框（3），另一端穿过并转动连接外架（2），所述转动轴（501）中部还设置有锁定机构，锁定机构安装在外架（2）上，所述内框（3）上还安装有转动辅助组件，用于辅助内框（3）稳定转动。3.根据权利要求2所述的一种用于铝合金材料的弧焊接装置，其特征在于：所述锁定机构包括锁定箱（502）、锁定轮（503）、棘爪（504），所述锁定箱（502）固定在外架（2）中，转动轴（501）穿过锁定箱（502），锁定箱（502）中设置有锁定轮（503），锁定轮（503）固定连接在转动轴（501）上，所述锁定轮（503）由两个自锁方向相反的棘轮组成，每个棘轮上卡接一个对应的棘爪（504），棘爪（504）中部铰接在锁定箱（502）中，其头部一侧卡接棘轮，一侧固定连接棘爪弹簧（505）的一端，棘爪弹簧（505）的另一端固定在锁定箱（502）中，所述棘爪（504）的尾部铰接解锁推杆（506）的一端，解锁推杆（506）的另一端穿出并滑动连接锁定箱（502）。4.根据权利要求2所述的一种用于铝合金材料的弧焊接装置，其特征在于：所述转动辅助组件包括辅助滑竿（507）、辅助滑槽（508），所述转动轴（501）下方设置有辅助滑竿（507），辅助滑竿（507）的一端固定连接在内框（3）上，另一端滑动连接在u型的辅助滑槽（508）中，辅助滑槽（508）设置在外架（2）上，以限制内框（3）的转动轨迹；所述内框（3）远离转动轴（501）的一端通过轴与外架（2）转动连接，轴与转动轴（501）同心设置，以保证转动过程中的稳固。5.根据权利要求1所述的一种用于铝合金材料的弧焊接装置，其特征在于：所述平移机构（6）包括移动部和定位部，所述移动部与外架（2）连接，带动外架（2）移动，定位部连接在移动部下方，对外架（2）的移动位置进行锁定。6.根据权利要求5所述的一种用于铝合金材料的弧焊接装置，其特征在于：所述移动部包括平移滑块（601）、平移丝杆（602），所述平移丝杆（602）转动连接在底板（1）中，通过电机驱动，平移丝杆（602）上滚珠丝杠副连接平移滑块（601）的下部，平移滑块（601）的上端固定连接外架（2）的下端。
7.根据权利要求5所述的一种用于铝合金材料的弧焊接装置，其特征在于：所述定位部包括锁定块（603）、锁定螺栓（604），所述锁定块（603）固定连接在平移滑块（601）下端，锁定块（603）上螺纹连接锁定螺栓（604）中部，锁定螺栓（604）一端穿出底板（1），在锁定螺栓（604）拧紧状态下其两端均抵紧底板（1），用摩擦力锁定锁定螺栓（604）的位置。8.根据权利要求1所述的一种用于铝合金材料的弧焊接装置，其特征在于：所述支撑机构（7）包括支撑板（701）、支撑螺杆（702）、支撑下杆（705）、支撑架（706），所述支撑板（701）支撑工件（8），支撑板（701）固定连接支撑螺杆（702）上端，支撑螺杆（702）下端滑动连接在支撑下杆（705）中，支撑下杆（705）下端固定连接在u型的支撑架（706）中部，支撑架（706）两端插接支撑插槽（707）中，支撑插槽（707）在底板（1）上设置有多个，以便将支撑架（706）插接在不同位置；所述支撑下杆（705）上端转动连接支撑螺母（703），支撑螺母（703）螺纹连接支撑螺杆（702）中部，支撑板（701）下还固定连接多根支撑导向杆（704）上端，以防止支撑板（701）转动，支撑导向杆（704）下端滑动连接在支撑下杆（705）中。9.根据权利要求1-8任一所述的一种用于铝合金材料的弧焊接装置的焊接方法，其特征在于，其步骤是：a.组装装置并放置工件（8）；使用前使内框（3）处于中间、两个外架（2）处于相远离的状态，并调松夹紧组件（4）、平移机构（6），将支撑机构（7）安装在底板（1）上合适位置，然后将工件（8）安放在夹紧组件（4）中；b.对接两个工件（8）；使用平移机构（6），移动部调整两个外架（2）之间的距离，使两个工件（8）相靠近对接，然后使用定位部对外架（2）进行定位，以便焊接；c.夹紧工件（8）；使用夹紧组件（4）夹紧工件（8），工件（8）放置在支撑块（401）上，推动块（402）下压并推动工件（8），使两个工件（8）进一步靠近，从而方便焊接；d.调整工件（8）焊接角度；解除锁定机构的锁定，使用转动组件（5）调整内框（3）的角度，使工件（8）处于需要的焊接角度，转动过程中转动辅助组件辅助转动，并通过锁定机构对工件（8）的角度进行锁定；e.对工件（8）进行焊接。

技术总结
本发明公开了一种用于铝合金材料的弧焊接方法及装置，包括底板、工件，还包括框架组件、夹紧组件、转动组件、平移机构、支撑机构，底板上对称设置有框架组件，其中一个框架组件固定在底板上，另一个框架组件通过平移机构滑动连接在底板上，以便调整两个待焊接工件之间的距离；框架组件中安装有用于夹紧工件的夹紧组件，夹紧组件可以夹紧并促使工件接触，框架组件中设置有转动组件，以便调整工件的焊接角度，两框架组件之间设置有多组支撑机构，支撑机构可拆卸的安装在底板上本发明设置有夹紧组件，能使两工件在焊接过程中紧密接触，在夹紧工件的同时推动工件相互靠拢，使工件接触紧密。密。密。


技术研发人员：春兰 包晓艳 洪海涛
受保护的技术使用者：内蒙古工业大学
技术研发日：2023.07.18
技术公布日：2023/8/16