窄槽体直缝焊接工装的制作方法

本发明涉及工装夹具，尤其是窄槽体直缝焊接工装。

背景技术：

水槽在加工时，通常包括切割、折边、焊接、打磨、抛光和喷漆等步骤。焊接时，切割好的钢板通过弯折成型后，需要对折边与折边之间进行焊接，从而加工成一长方体状的槽体。

目前的水槽在焊接时，通常采用人工的方式，不仅效率低，而且容易造成焊缝的一致性不高，从而使得打磨量大为增多。也有一些自动焊接的设备，如申请号为201320595224.2的中国专利公开的一种水槽焊接装置，用于辅助焊接水槽，该水槽焊接装置包括床身和焊枪，所述床身上设有放置该水槽的斜面，且该斜面上设有和该水槽相配的调节机构，使用时通过将水槽放置于斜面上，且通过调节机构使该水槽所需焊接部位处于水平状态；又如申请号为201720274167.6的中国专利公开的一种水槽焊接机，包括基座，基座上设置有工作平台，工作平台下方设置有第一滑轨，第一滑轨上可滑动的设置有移动座，移动座上设置有支撑平面，支撑平面上设置有定位块，定位块的上表面设置有支承部，工作平台上位于支承部的上方设置焊缝，焊缝的底部两侧的工作平台上均设置有与支承部配合的第一倒角部，支承部与第一倒角部配合将构造成水槽内直角的两相邻折边夹紧。

上述的现有技术，仍然存在焊接时，构造成水槽内直角的两相邻折边没有进行稳定的定位的问题，容易导致水槽焊接处焊接质量不高，焊接不牢固的现象。

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存在的问题，提供一种稳定定位、提高焊缝一致性的窄槽体直缝焊接工装。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种窄槽体直缝焊接工装，包括工作台，其特征在于：还包括设置在工作台上的内部撑开结构，所述内部撑开结构包括固定座、两个支撑件以及位于固定座内部的撑开组件，所述固定座包括连接部和位于连接部两端的支撑部，所述支撑件与支撑部相对设置，所述撑开组件还包括能作升降运动的楔块、随楔块动作而能将支撑件向远离楔块方向推动的推杆，所述连接部、支撑部和被推杆撑开后的支撑件整体构成与窄槽体适配的长方体，并且所述支撑件具有向靠近楔块方向移动的趋势。

为便于楔块动作，所述撑开组件还包括用于驱动楔块动作的驱动机构，所述驱动机构驱动楔块向远离驱动机构的方向动作。

为便于对楔块的动作进行导向和限位，所述楔块呈长条形、相对的两端分别具有端面，所述端面包括上下布置、互相连接的垂直面和斜面，所述斜面朝向驱动机构的方向逐渐向外倾斜。

优选的，每个支撑部包括与连接部的外端部相交的直面，所述直面远离连接部的一端朝固定座的内部逐渐向连接部倾斜而形成导向斜面，所述直面与连接部垂直，所述直面与连接部的相交处圆滑过渡。

优选的，所述支撑件呈柱状，具有互相垂直的第一侧面和第二侧面，所述第一侧面与直面平行，所述第一侧面和第二侧面相交处圆滑过渡，并且第一侧面和第二侧面的相交处远离支撑部；所述支撑件还包括与第一侧面相交的第三侧面，所述第三侧面与导向斜面相对，并且第三侧面与导向斜面平行。

为确保固定座和支撑件整体构成长方体，所述支撑件还包括与第二侧面相交的第四侧面，所述第三侧面和第四侧面相交，所述推杆与第四侧面连接固定；所述导向斜面与连接部的相交处、导向斜面与直面的相交处，两个相交处之间的距离为d1；所述第三侧面与第四侧面的相交处、第三侧面与第一侧面的相交处，两个相交处之间的距离为，并且d1＞d2。

为使得焊接完成后支撑件复位，所述固定座还包括位于每个支撑部内侧的固定板，所述固定板的一端与连接部连接，所述固定板的延伸方向与支撑部一致；所述内部撑开结构还包括使得支撑件保持向靠近楔块方向移动趋势的复位机构，所述复位机构包括弹簧和弹簧座，所述弹簧座穿过固定板与支撑件相连接，所述弹簧座位于固定板内的一端具有直径增大的端部，所述弹簧的两端分别与弹簧座的端部和固定座抵接。

为限定支撑件的移动路径，同时便于对支撑件的移动进行限位，所述内部撑开结构还包括用于对支撑件的移动进行导向的导向机构，所述导向机构包括分别位于每个支撑件的底面和第三侧面的滑轨、以及相应的滑块，所述滑轨与支撑件连接固定，与支撑件底面上的滑轨配合的滑块与工作台连接固定，与支撑件第三侧面上的滑轨配合的滑块则与支撑部的导向斜面连接固定。

优选的，位于支撑件第三侧面上的滑轨与第三侧面贴合、并且水平设置，位于支撑件底面上的滑轨与底面贴合、并且与第三侧面平行。

为便于槽体的侧面和翻边压紧，还包括第一气缸，所述第一气缸包括两个、环绕内部撑开结构外周设置，分别与内部撑开结构外周的连接部的中间位置、两个支撑件之间的位置对应，所述第一气缸与竖直方向倾斜布置。

为便于槽体的翻边压紧，还包括第二气缸，所述第二气缸包括两个、环绕内部撑开结构外周设置，分别与内部撑开结构外周的支撑部的中间位置对应。

为便于槽体的弯折处压紧，还包括第三气缸，所述第二气缸包括八个、环绕内部撑开结构外周设置，分别与支撑件的第一侧面和第二侧面靠近相交处的位置、以及连接部和支撑部的直面靠近相交处的位置对应。

为进一步确保槽体的定位位置，所述工作台上、位于内部撑开结构的外周设置有用于定位窄槽体的定位销。

与现有技术相比，本发明的优点在于：通过内部撑开结构，使得槽体与内部撑开结构贴合，在一个焊接工装上进行一次夹持完成四条焊缝的拼接，可以使得各槽体侧面之间的四条焊缝的一致性提高。

附图说明

图1为本发明实施例的工装的示意图；

图2为本发明实施例的工装的内部撑开结构的示意图；

图3为本发明实施例的工装的内部撑开结构的分解结构示意图；

图4为图3的进一步分解示意图；

图5为本发明实施例的工装的焊接状态示意图。

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。

参见图1～图5，一种窄槽体直缝焊接工装，包括工作台1、第一气缸2、第二气缸5、第三气缸3和内部撑开结构4，窄槽体100呈开口向下的反扣在内部撑开结构4外周。窄槽体100是指宽度小于250mm的槽体。

内部撑开结构4设置在工作台1上，包括固定座41、支撑件42和用于使得支撑件42动作的撑开组件43。其中固定座41固定设置在工作台1上，支撑件42与固定座41配合，可靠近或远离固定座41运动。

在本实施例中，固定座41包括呈长方形的连接部411以及位于连接部411两端的支撑部412，连接部411和支撑部412构成大致的u型。固定座41还包括位于每个支撑部412内侧的固定板413，固定板413的一端与连接部411连接，固定板413的延伸方向与支撑部412一致，并且超出支撑部412，每个固定板413与连接部411垂直。每个支撑部412包括与连接部411的外端部相交的直面4121，直面4121远离连接部411的一端，向靠近固定板413的方向(朝向固定座41内部)、逐渐朝向连接部411倾斜，而形成导向斜面4122。直面4121与连接部411垂直、并且与固定板413平行，直面4121与连接部411的相交处圆滑过渡。

支撑件42包括两个，分别与每个支撑部412的导向斜面4122对应。支撑件42呈柱状，具有互相垂直的第一侧面421和第二侧面422，第一侧面421与直面4121平行，第一侧面421和第二侧面422相交处圆滑过渡，并且第一侧面421和第二侧面422的相交处远离支撑部412。支撑件42还包括与第一侧面421相交的第三侧面423、以及与第二侧面422相交的第四侧面424，第三侧面423和第四侧面423相交。第三侧面423与导向斜面4122相对，并且第三侧面423与导向斜面4122平行。导向斜面4122与连接部411的相交处、导向斜面4122与直面4121的相交处，两个相交处之间的距离为d1，第三侧面423与第四侧面424的相交处、第三侧面423与第一侧面421的相交处，两个相交处之间的距离为d2，并且d1＞d2。第四侧面423与固定板413相对，并且互相平行。

固定座41的连接部411、支撑部412与支撑件42撑开到位后共同构成的整体呈长方体，可以与窄槽体100适配。

撑开组件43包括楔块431、用于驱动楔块431作升降运动的驱动机构432、设置在楔块431和支撑件42之间的推杆433、设置在固定座41和支撑件42之间的复位机构434、以及导向机构435。

楔块431呈长条形，相对的两端分别具有端面4311，驱动机构432设置在楔块431的下方。端面4311包括上下布置、互相连接的垂直面4312和斜面4313，垂直面4312与水平方向垂直，斜面4313由上至下向相应固定板413的方向倾斜。垂直面4312和斜面4313可以分别为多个，此时垂直面4312和斜面4313交错布置。在本实施例中，具有两段斜面4313，三段垂直面4312，即由上至下分别为垂直面4312、斜面4313、垂直面4312、斜面4313和垂直面4312。

在本实施例中，驱动机构432为气缸，气缸的输出端设置有推块4321，与楔块431的底面相对，可推动楔块431向上移动。驱动机构432也可以采用其他任何可以推动楔块431直线移动的现有技术。

可替代的，驱动机构432也可以设置在楔块431的上方，此时楔块431的斜面4313由下至上向相应固定板413的方向倾斜。

推杆433具有两个，并且水平设置，其一端抵接在楔块431的端面4311、另一端则穿过固定板413后与相应的支撑件42的第四侧面424连接，固定板413可对推杆433在竖直方向上限位，使其只能在水平方向上移动，推杆433的延伸方向与相应的支撑件42的第四侧面424垂直。

推杆433朝向楔块431的端面4311的一面与端面4311的形状适配。由此，当楔块431在驱动机构432的驱动下向上移动时，由于楔块431的端面4311具有斜面4313，使得推杆433被向远离楔块431的方向推动，由此将支撑件42向远离固定板413的方向推出，直至使得支撑件42的第一侧面421与支撑部412的直面4121处于同一平面，两个支撑件42的第二侧面422处于同一平面，固定座41的连接部411、支撑部412和支撑件42整体构成与窄槽体100适配的长方形。端面4311的斜面4313起到推动推杆433和导向的作用，垂直面4312则可以起到对支撑件42的撑开尺寸进行限定的作用。

复位机构434包括弹簧4341和弹簧座4342，弹簧座4342穿过固定板413与支撑件42的第四侧面424相连接。弹簧座4342位于固定板413内侧的一端具有直径增大的端部，弹簧4341的两端分别与弹簧座4342的端部和固定板413抵接。

导向机构435包括分别位于每个支撑件42底面425(水平设置)和第三侧面423的滑轨4351以及相应的滑块4352，滑块4352与滑轨4351滑动配合。滑轨4351与支撑件42连接固定，与支撑件42底面425上的滑轨4351配合的滑块4352与工作台1连接固定，与支撑件42第三侧面423上的滑轨4351配合的滑块4352则与支撑部412的导向斜面4122连接固定。位于支撑件42第三侧面423上的滑轨4351与第三侧面423贴合，并且水平设置，位于支撑件42底面425上的滑轨4351与底面425贴合(即此滑轨4351水平设置)，并且与第三侧面423平行。当支撑件42动作时，导向机构435可起到导向和减小摩擦力的作用，同时使得内部撑开结构4的横向、纵向尺寸都能达到预设，从而与窄槽体100适配。

窄槽体100包括四个槽体侧面101和相应的四个翻边102，槽体侧面101和翻边102接近垂直。工作台1上位于内部撑开结构4的外周设置有定位销11，用于与窄槽体100的翻边102上的定位孔配合。

第一气缸2包括两个，环绕内部撑开结构4设置，分别与内部撑开结构4的外周的连接部411的中间位置、两个支撑件42之间的位置对应，第一气缸2的输出端设置有第一压块21，第一气缸2与竖直方向倾斜布置，由此其输出端呈倾斜，可以对窄槽体100施加倾斜向下的力。

第二气缸5包括两个，环绕内部撑开结构4设置，为旋转压紧气缸，分别与内部撑开结构4外周的支撑部412的中间位置对应，可以对窄槽体100的翻边102施加压力。

第三气缸3包括八个，环绕内部撑开结构4设置，分别与支撑件42的第一侧面421和第二侧面422靠近相交处的位置、以及连接部411和支撑部412的直面4121的靠近相交处的位置对应，第三气缸3的输出端设置有第二压块31，由此可以与窄槽体100的相邻两个槽体侧面101相交处(窄槽体100侧面弯折处)对应而压紧。

当需要焊接时，首先将窄槽体100反扣到内部撑开结构4上，驱动机构432启动，驱动楔块431动作，使得推杆433推动支撑件42向外移动一定距离，支撑件42向外移动撑开后的形状与窄槽体100的形状适配(两个支撑件42向外撑开的动作同时进行)，这一距离可预先设定，此时弹簧4341被拉伸；然后，将窄槽体100的翻边102上的定位孔扣到定位销11内；此后，使得各第一气缸2动作，与窄槽体100压紧，使窄槽体100的翻边102与槽体侧面101压紧；然后使得各第二气缸5动作，将窄槽体100的翻边102与工作台1压紧；最后，使得各第三气缸3动作，将槽体侧面101在弯折处压紧，使得窄槽体100的各侧面相交处的圆弧过渡完全包裹在内部撑开结构4的支撑件42和固定座41上，从而完成窄槽体100的装夹。

装夹完成后可人工抓点，也可以进行机器人焊接，提高效率。当焊接完成后，驱动机构432停止运行，支撑件42在弹簧4341的回复力作用下复位。

由于窄槽体100与内部撑开结构4的贴合，在一个焊接工装上进行一次夹持完成四条焊缝的拼接，可以使得各槽体侧面101之间的四条焊缝的一致性提高。