一种钢结构球形网壳三角形框架的焊接装置的制作方法

本发明涉及一种钢结构球形网壳多种三角形框架类型的焊接装置，主要用于钢结构球形网壳中三角形框架的焊接。

背景技术：

钢结构球形网壳是建筑中一种样式新颖的结构形式，其具有受力合理、承载能力强、经济适用及应用范围广等优点，球形网壳是由多种三角形框架经覆膜后通过螺栓和法兰连接紧固后组成的，三角形框架作为钢结构球形网壳的基本组成单元，它是由边杆和角点套通过一定的空间位置关系焊接起来的，具有种类繁多、空间几何关系复杂等特点，这为其加工制造带来了很大的困难，其一般的焊接方法是在一个平板上通过划线找正的方法确定三角形框架的基准三角形，将边杆和角点套定位装置通过测量调整的方法固定到基准三角形相应位置上，该焊接装置存在一定的问题：

（1）由于平板表面是焊接装置的定位基准面且三角形框架的基准三角形要能在平板上画出，这就要求平板要有较高的精度及较大的几何尺寸，造成了其加工难度大，成本高等问题。这些问题在三角形框架尺寸较大时尤为突出；

（2）该焊接装置是以划线找正的方法确定边杆和角点套定位装置的相对位置关系，而划线找正的精度很低，造成边杆和角点套定位装置相对位置误差很大，给后续三角形框架装配成球形网壳带来一定的麻烦，不适合作为具有较高精度要求的焊接装置的定位方法；

（3）该焊接装置的边杆定位装置是以边杆两端孔和平面作为定位基准，边杆定位装置的长度会比较大，角度精度要求会比较大，这增加了加工难度，并且边杆定位装置固定在平板上后焊好的三角形框架取出有一定的困难；

基于以上原因，本发明设计的一种钢结构球形网壳三角形框架类型的焊接装置和方法，不但能解决以上问题，保证焊接装置的精度及加工工艺性，降低焊接装置的加工难度，而且还能适用于不同空间尺寸的三角形框架的焊接。

技术实现要素：

本发明专利的目的在于提供一种钢结构球形网壳多种类型的三角形框架的焊接装置，适用于多种类型和大小的三角形框架的焊接，可保证三角形框架的空间尺寸及形状精度，提高生产效率。

本发明的目的是这样实现的：一种钢结构球形网壳三角形框架的焊接装置，它包括底座，所述的底座的上表面设置有导轨组件a、导轨组件b和导轨组件c，所述的导轨组件a、导轨组件b和导轨组件c的内端通过可拆卸的方式进行固定连接，所述的导轨组件a、导轨组件b和导轨组件c均由导轨和槽钢组成，所述的槽钢与底座之间通过可拆卸的方式固定连接，所述的导轨组件a、导轨组件b和导轨组件c的上表面滑动的设置有角点套定位装置a、角点套定位装置b和角点套定位装置c，所述的角点套定位装置a、角点套定位装置b和角点套定位装置c均包括有基座，所述的基座的下表面设置有导向键，所述的导向键分别滑动的设置在导轨上表面的导向槽内，所述的基座的上表面设置有斜块，所述的斜块的上表面设置有安装槽，所述的安装槽内设置有圆柱套，所述的圆柱套的上表面低于斜块的上表面，所述的圆柱套内设置有测量锥，所述的角点套定位装置a、角点套定位装置b和角点套定位装置c分别通过可拆卸的方式固定连接在导轨组件a、导轨组件b和导轨组件c上，所述的角点套定位装置a、角点套定位装置b和角点套定位装置c的上表面分别设置有边杆定位装置a、边杆定位装置b和边杆定位装置c，所述的边杆定位装置a、边杆定位装置b和边杆定位装置c上分别设置有平板a和平板b，所述的平板a和平板b之间的角度可调，所述的平板a和平板b上分别可拆卸的固定连接有边杆，所述的边杆定位装置a、边杆定位装置b和边杆定位装置c中靠近平板a和平板b的交点位置处设置有角点套。

所述的导轨组件a、导轨组件b和导轨组件c中导轨的内端之间通过销轴、垫圈b和螺母b进行固定连接，且所述的销轴的中心轴通过三角形框架的基准三角形的外心，所述的导轨上表面的导向槽的轴线方向分别平行于三角形框架的基准三角形外心与基准三角形三个顶点的连线。

所述的斜块设置在基座的上表面的凹槽内。

所述的导轨组件a、导轨组件b和导轨组件c中的槽钢卡设在底座上并通过螺钉a与底座进行固定连接。

所述的导轨上的导向槽的截面形状为t型结构。

所述的基座与斜块和导向键之间分别通过螺钉b和螺钉c进行固定连接。

所述的角点套定位装置a、角点套定位装置b和角点套定位装置c与导轨组件a、导轨组件b和导轨组件c之间分别通过螺栓a、垫圈a、螺母a进行固定连接。

所述的边杆定位装置a、边杆定位装置b和边杆定位装置c还包括有定位轴a、定位轴b和法兰盘，所述的定位轴a、定位轴b的顶端分别穿过法兰盘上的两个孔并通过螺母c和垫圈c与法兰盘之间固定连接，所述的定位轴a和定位轴b的底端分别设置在角点套定位装置a、角点套定位装置b和角点套定位装置c的上表面设置的定位孔a和定位孔b内。

所述的角点套位于边杆定位装置中法兰盘下方，且所述的边杆定位装置上法兰盘和角点套之间通过角点套插销进行连接。

所述的平板a和平板b与边杆之间通过边杆插销进行连接。

本发明的有益效果：本发明中三角形框架中的基准三角形的三个顶点位于球面上，三个顶点与球心的连线在基准三角形所在平面上的投影交于基准三角形的外心，且该连线和对应的角点套轴线平行，将三个导轨组件按顺序通过中心销轴连接在一起，将角点套定位装置中的导向键放在导轨组件中的t型槽上并滑动以确定角点套定位装置的位置，通过各角点套定位装置之间的尺寸确定三个导轨组件之间的角度并将导轨组件固定在平板上，用角点套插销将边杆定位装置和角点套固定在角点套定位装置上，用边杆插销将边杆和边杆定位装置连接起来，将边杆和角点套焊接在一起，即可完成三角形框架的焊接。

附图说明

图1为本发明一种钢结构球形网壳三角形框架的焊接装置的结构示意图。

图2为本发明一种钢结构球形网壳三角形框架的焊接装置中三角形框架的结构示意图。

图3为本发明一种钢结构球形网壳三角形框架的焊接装置中三角形框架的中导轨组件的结构示意图。

图4为本发明一种钢结构球形网壳三角形框架的焊接装置中角点套定位装置的结构示意图。

图5为一种钢结构球形网壳三角形框架的焊接装置中角点套定位装置安装结构示意图。

图6为本发明一种钢结构球形网壳三角形框架的焊接装置中边杆定位装置的结构示意图。

图中：1、导轨组件a2、螺栓a3、垫圈a4、螺母a5、角点套定位装置a6、边杆定位装置a7、角点套插销8、边杆插销9、销轴10、垫圈b11、螺母b12、导轨组件b13、角点套定位装置b14、边杆定位装置b15、16、17、底座18、边杆定位装置c19、角点套定位装置c20、导轨组件c21、螺钉a22、角点套23、边杆24、导轨25、槽钢26、基座27、螺钉b28、斜块29、圆柱套30、导向键31、螺钉c32、定位孔a33、定位孔b34、测量锥35、定位轴a36、垫圈c37、螺母c38、法兰盘39、平板a40、平板b41、定位轴b。

具体实施方式

实施例1

如图1～6所示，一种钢结构球形网壳三角形框架的焊接装置，它包括底座17，所述的底座17的上表面设置有导轨组件a1、导轨组件b12和导轨组件c20，所述的导轨组件a1、导轨组件b12和导轨组件c20的内端通过可拆卸的方式进行固定连接，所述的导轨组件a1、导轨组件b12和导轨组件c20均由导轨24和槽钢25组成，所述的槽钢25与底座17之间通过可拆卸的方式固定连接，所述的导轨组件a1、导轨组件b12和导轨组件c20的上表面滑动的设置有角点套定位装置a5、角点套定位装置b13和角点套定位装置c19，所述的角点套定位装置a5、角点套定位装置b13和角点套定位装置c19均包括有基座26，所述的基座26的下表面设置有导向键30，所述的导向键30分别滑动的设置在导轨24上表面的导向槽内，所述的基座26的上表面设置有斜块28，所述的斜块28的上表面设置有安装槽，所述的安装槽内设置有圆柱套29，所述的圆柱套29的上表面低于斜块28的上表面，所述的圆柱套29内设置有测量锥34，所述的角点套定位装置a5、角点套定位装置b13和角点套定位装置c19分别通过可拆卸的方式固定连接在导轨组件a1、导轨组件b12和导轨组件c20上，所述的角点套定位装置a1、角点套定位装置b12和角点套定位装置c20的上表面分别设置有边杆定位装置a6、边杆定位装置b14和边杆定位装置c18，所述的边杆定位装置a6、边杆定位装置b14和边杆定位装置c18上分别设置有平板a39和平板b40，所述的平板a39和平板b40之间的角度可调，所述的平板a39和平板b40上分别可拆卸的固定连接有边杆23，所述的边杆定位装置a6、边杆定位装置b14和边杆定位装置c18中靠近平板a39和平板b40的交点位置处设置有角点套22。

本发明在使用时，将导轨组件a、导轨组件b、导轨组件c放置在底座上，且导轨组件a、导轨组件b、导轨组件c的内端连接在一起，然后将导轨组件a、导轨组件b和导轨组件c中的槽钢卡在底座上，并将槽钢与底座固定连接；之后将圆柱套装入斜块中，且保证圆柱套上平面低于斜块平面，再将斜块放入基座26上部并固定起来，将导向键放入基座底部的定位槽内，并并固定起来，这样就完成了角点套定位装置a、角点套定位装置b和角点套定位装置c的安装；将角点套定位装置中的导向键分别放入导轨组件中导轨中的导向槽中，并将角点套定位装置中的底面与导轨的上平面接触，角点套定位装置可以沿着导轨中的导向槽滑动，将测量锥插入角点套定位装置中圆柱套内，测量测量锥上的顶尖与三角形框架的基准三角形外心的尺寸l，滑动角点套定位装置使尺寸l变为理论正确尺寸，并将导轨组件和角点套定位装置固定在一起；将导轨组件12与底座17固定在一起，将导轨组件使其绕其连接中心旋转，同时测量角点套定位装置上测量锥顶尖之间的尺寸使其达到理论正确尺寸，将导轨组件与底座固定在一起，将导轨组件a、导轨组件b和导轨组件c的内端夹紧固定，使导轨组件a、导轨组件b和导轨组件c的接触面紧密结合，然后将三个导轨组件上的测量锥34取下，采用这样的固定导轨组件的方式不仅可以防止三角形框架焊接时因焊接应力使导轨组件翘起或导轨组件之间的角度发生变化，还可以使导轨组件能贴紧底座上平面进而使导轨组件a、导轨组件b和导轨组件c的上表面处于同一个平面内，提高焊接夹具定位精度；将边杆定位装置a、边杆定位装置b、边杆定位装置c分别固定在角点套定位装置a、角点套定位装置b和角点套定位装置c上，并将角点套固定在靠近平板a和平板b的交点位置处合适的位置，完成了边杆定位装置的组装；将边杆与对应的平板固定，再通过转动边杆定位装置上的平板，按照焊接操作要求将角点套和边杆焊接在一起，之后取下边杆定位装置，这样焊接好的三角形框架就可以取下了，通过调整角点套定位装置与三角形框架的基准三角形外心的距离及导轨组件之间的角度即可实现不同类型的三角形框架的焊接；本发明适用于多种类型和大小的三角形框架的焊接，可保证三角形框架的空间尺寸及形状精度，提高生产效率。

实施例2

如图1～6所示，一种钢结构球形网壳三角形框架的焊接装置，它包括底座17，所述的底座17的上表面设置有导轨组件a1、导轨组件b12和导轨组件c20，所述的导轨组件a1、导轨组件b12和导轨组件c20的内端通过可拆卸的方式进行固定连接，所述的导轨组件a1、导轨组件b12和导轨组件c20均由导轨24和槽钢25组成，所述的槽钢25与底座17之间通过可拆卸的方式固定连接，所述的导轨组件a1、导轨组件b12和导轨组件c20的上表面滑动的设置有角点套定位装置a5、角点套定位装置b13和角点套定位装置c19，所述的角点套定位装置a5、角点套定位装置b13和角点套定位装置c19均包括有基座26，所述的基座26的下表面设置有导向键30，所述的导向键30分别滑动的设置在导轨24上表面的导向槽内，所述的基座26的上表面设置有斜块28，所述的斜块28的上表面设置有安装槽，所述的安装槽内设置有圆柱套29，所述的圆柱套29的上表面低于斜块28的上表面，所述的圆柱套29内设置有测量锥34，所述的角点套定位装置a5、角点套定位装置b13和角点套定位装置c19分别通过可拆卸的方式固定连接在导轨组件a1、导轨组件b12和导轨组件c20上，所述的角点套定位装置a1、角点套定位装置b12和角点套定位装置c20的上表面分别设置有边杆定位装置a6、边杆定位装置b14和边杆定位装置c18，所述的边杆定位装置a6、边杆定位装置b14和边杆定位装置c18上分别设置有平板a39和平板b40，所述的平板a39和平板b40之间的角度可调，所述的平板a39和平板b40上分别可拆卸的固定连接有边杆23，所述的边杆定位装置a6、边杆定位装置b14和边杆定位装置c18中靠近平板a39和平板b40的交点位置处设置有角点套22；所述的导轨组件a1、导轨组件b12和导轨组件c20中导轨24的内端之间通过销轴9、垫圈b10和螺母b11进行固定连接，且所述的销轴9的中心轴通过三角形框架的基准三角形的外心，所述的导轨24上表面的导向槽的轴线方向分别平行于三角形框架的基准三角形外心与基准三角形三个顶点的连线；所述的斜块28设置在基座26的上表面的凹槽内；所述的导轨组件a1、导轨组件b12和导轨组件c20中的槽钢25卡设在底座17上并通过螺钉a21与底座17进行固定连接；所述的导轨24上的导向槽的截面形状为t型结构；所述的基座26与斜块28和导向键30之间分别通过螺钉b27和螺钉c31进行固定连接；所述的角点套定位装置a5、角点套定位装置b13和角点套定位装置c19与导轨组件a1、导轨组件b12和导轨组件c20之间分别通过螺栓a2、垫圈a3、螺母a4进行固定连接；所述的边杆定位装置a6、边杆定位装置b14和边杆定位装置c18还包括有定位轴a35、定位轴b41和法兰盘38，所述的定位轴a35、定位轴b41的顶端分别穿过法兰盘38上的两个孔并通过螺母c37和垫圈c36与法兰盘38之间固定连接，所述的定位轴a35和定位轴b41的底端分别设置在角点套定位装置a5、角点套定位装置b13和角点套定位装置c19的上表面设置的定位孔a32和定位孔b33内；所述的角点套22位于边杆定位装置a6、边杆定位装置b14和边杆定位装置c18中法兰盘38下方，且所述的边杆定位装置a6、边杆定位装置b14和边杆定位装置c18上法兰盘38和角点套22之间通过角点套插销7进行连接；所述的平板a39和平板b40与边杆23之间通过边杆插销8进行连接。

本发明在使用时，将导轨组件a、导轨组件b、导轨组件c放置在底座上，且导轨组件a、导轨组件b、导轨组件c的内端连接在一起，通过中心销轴、垫圈b、螺母b依次将导轨组件a、导轨组件b和导轨组件c连接起来但不拧紧，然后将导轨组件a、导轨组件b和导轨组件c中的槽钢卡在底座上，并将槽钢与底座固定连接，将螺钉a拧入槽钢上的螺纹孔中但不拧紧；之后将圆柱套装入斜块中，且保证圆柱套上平面低于斜块平面，再将斜块放入基座上部的槽内并通过内螺钉b将基座和斜块连接并固定起来，将导向键放入基座底部的定位槽内，并通过螺钉c将导向键和基座连接并固定起来，这样就完成了角点套定位装置a、角点套定位装置b和角点套定位装置c的安装；将角点套定位装置中的导向键分别放入导轨组件中导轨中的t型槽中，并将角点套定位装置中基座的底面与导轨的上平面接触，角点套定位装置可以沿着导轨中的t型槽滑动，将测量锥插入角点套定位装置中圆柱套内，测量测量锥上的顶尖与三角形框架的基准三角形外心中心销轴上顶尖的尺寸l，滑动角点套定位装置使尺寸l变为理论正确尺寸，并通过螺栓a、垫圈a、螺母a将导轨组件和角点套定位装置固定在一起；通过拧紧导轨组件上的螺钉a，使螺钉顶紧底座的底面将导轨组件与底座固定在一起，将导轨组件使其绕其中心销轴旋转，同时测量角点套定位装置上测量锥顶尖之间的尺寸使其达到理论正确尺寸，拧紧导轨组件上的螺钉a使螺钉a顶紧底座的底面将导轨组件与底座固定在一起，将导轨组件a、导轨组件b和导轨组件c的内端夹紧固定，拧紧中心销轴上的螺母b，使导轨组件a、导轨组件b和导轨组件c的接触面紧密结合，然后将三个导轨组件上的测量锥34取下，采用这样的固定导轨组件的方式不仅可以防止三角形框架焊接时因焊接应力使导轨组件翘起或导轨组件之间的角度发生变化，还可以使导轨组件能贴紧底座上平面进而使导轨组件a、导轨组件b和导轨组件c的上表面处于同一个平面内，提高焊接夹具定位精度；将定位轴a和平板a、定位轴b和平板b分别焊接在一起并按照相应的尺寸在平板a和平板b上加工销孔，之后将销轴定位轴a和定位轴b分别穿过法兰盘上的两个孔并用垫圈c、螺母c连接但不拧紧，这就完成了边杆定位装置的组装，将边杆定位装置上定位轴a和定位轴b分别插入角点套定位装置上的定位孔a和定位孔b中，将角点套放在边杆定位装置中法兰盘下方，并通过角点套插销将边杆定位装置上法兰盘和角点套连接起来，并插入角点套定位装置上圆柱套孔中拧紧固定；将边杆插销穿过平板及边杆上对应的孔，再通过转动边杆定位装置上的平板，将边杆插销穿过边杆定位装置上的平板及边杆上相应的孔。然后拧紧三个边杆定位装置上的螺母，按照焊接操作要求将角点套和边杆焊接在一起，取下角点套插销和边杆插销，并将边杆定位装置上的螺母c拧松，之后取下边杆定位装置，这样焊接好的三角形框架就可以取下了，通过调整角点套定位装置与三角形框架的基准三角形外心的距离及导轨组件之间的角度即可实现不同类型的三角形框架的焊接；本发明中销轴的中心轴通过三角形框架的基准三角形的外心，t型槽是基于三角形框架的基准三角形外心与基准三角形三个顶点的连线而设计的，通过将角点套定位装置上的导向键沿t型槽上滑动以及导轨组件绕中心销轴转动可以实现不同规格的三角形框架的焊接，降低了三角形框架的焊接夹具的数量，节约了加工成本；基座与斜块通过基座上平面和槽内侧面与斜块底面和两侧面定位，并通过螺栓连接，这样定位精度高，加工方便，而且只需将不同的斜块与同一个基座连接就可以实现不同三角形框架的角点套的定位；基座下表面的定位槽用于导向键的定位，并通过内六角螺钉将基座与导向键进行连接；导轨组件是由导轨和槽钢焊接而成的，这样可以保证导轨组件尺寸较长而底座的尺寸不用增加，适用于较大尺寸的三角形框架的焊接装置；在槽钢底部加工有螺纹孔，可以通过螺钉将导轨组件固定在底座上；这种固定方式不仅可以防止三角形框架焊接时因焊接应力使导轨组件翘起或导轨组件之间的角度发生变化，还可以使导轨组件能贴紧底座上平面进而使导轨组件的上表面处于同一个平面内，提高焊接夹具定位精度；该边杆定位装置是基于球形网壳实际装配情况而设计，销轴与平板焊接后再加工孔，销轴与法兰通过螺栓连接，将销轴插入角点套定位装置的斜块上的孔中，可以提高边杆定位装置的定位精度，同时通过转动平板可以非常方便边杆的定位安装及三角形框架的取出。