专利名称：大弯头定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动焊接设备，特别是一种用于大口径弯头自动焊接设备的 定位装置。
背景技术：
目前，我国的大弯头焊缝焊接采用手工焊接。所说的大弯头是应用于输油、输气、 输送煤浆等高压管道中的大口径高压钢管连接件，管径在630mm以上，这些管道通常 要承受lOOMPa以上的高压。如
图1所示，大弯头由模压成型、上下对称的两个半弯 头焊接加工而成，有四条焊缝，分别为纵向拱形焊缝AA'弧、CC'弧和纵向凹形焊缝 BB'弧、DD'弧，这四段纵向弧形焊缝是四个同心圆的四段等角度弧线，其圆心为O， 通常以角AOA'的角度来命名弯头，如角AOA，为30度，则称该弯头为30度弯头。 常见的弯头有30度、45度、60度、90度、120度、150度和180度弯头。
由于大弯头体积大，重量大，焊接质量要求高，现有的手工焊接技术很难达到连 续均匀高质量的焊缝要求，而且手工焊接劳动强度大，效率低，尤其是管件内部的焊 接劳动环境恶劣，损坏工人的身体健康，因此，采用自动焊接技术加工高压管道中的 大弯头成为焊接技术领域迫切需要解决的技术问题，而如何定位大弯头，使其产生的 运动轨迹是适合自动焊接的轨迹，是该技术的难点。
在自动焊接技术领域，现有的技术包括平缝自动焊、环缝自动焊等，如中国专利 CN2595510 "压路机振动轮辐板环焊缝自动焊接系统"，介绍了一种环焊缝的自动焊接 技术；中国专利CN2552628"管道预制自动焊接机"，采用管子转动的环焊缝自动焊接 技术。此处的环缝，如图2所示，在与钢管轴线垂直的横截面对接形成；本实用新型 所说的凹形焊缝BB'弧、DD'弧，是由模压成型的两个半弯头片件纵向对接形成的， 参见图l。两者是不同的焊缝，大弯头的纵向凹形焊缝无法像环缝焊接一样绕工件自 身轴线的旋转形成环状的运动轨迹，给自动焊接带来极大的困难。目前尚未发现对大 弯头的纵向凹形缝进行自动焊接的定位卡板装置。 发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种大弯头定位装置。
大弯头定位装置，包括底板和若干块卡板，卡板与底板固定连接，其中卡板包括底部、左翼、右翼，整体呈V字形，左翼与右翼对称，卡板两翼内侧任意对称点之间规定的圆与卡装于此两点的大弯头的横截面重合。
所述的卡板左翼与右翼从靠近底部处往上依次包括小圆弧、两圆的切面、大圆弧和挡部。
所述的小圆弧下部有一个凹槽。 所述的卡板是通过如下方法制作而成的 (1)如图4所示，取奇数块足够大的钢板，等距离竖直平行摆放，在正中间板 上取点O',使00' =3Du其中，点O为自动焊接设备主轴的圆心，D1为设定的最小
加工件大弯头的直径长度。以0'为圆心2D,为半径作圆，与各钢板依次交于点Ooo、 0w、 0。2……，在各钢板的过O。。、 001、 0。2……各作一条水平线0。。 0 ， 、 001001， 、 002 0, '……，将各钢板沿水平线O。。 0。。' 、 0。,0。,' 、 0。2 0。2'……对齐水平叠置，如 图5所示；
(2) 如图6所示，在上述叠置的钢板水平线Ooo 0 ,' 、 001001' 、 0 2 0。2'…… 上取中点0。，过0。作0。60。6'的垂线Y 0。，在Y 0。上取点(X、 02，使OA=r1; 02 0。 =3r2—a，其中，r,为设定的最小加工件大弯头的半径长度，r2为设定的最大加工件 大弯头的半径长度，a为主轴轴心到平板上表面的距离；
(3) 分别以Oi为圆心、n为半径，02为圆心、ra为半径，做出两个圆，在两圆的 左侧做它们的外公切线HI，在两圆的右侧做其外公切线H' I'，分别与圆Oi交于H、 H'点，与02交于1、 I'点；
(4) 过02做YY'的垂线JJ，，与圆02交于J、 J'，分别过J、 J，点做JJ' 的垂线JK、 J， K'，使JK-J' K，，取JK、 J， K'适当的高度；
(5) 连接K、 K'并延长，在K、 K'点外侧分别取点L、 L'，使LK=K' L'， 取LK、 K' L'适当的长度；
(6) 在底边Y'的两侧，取点M、点M，，使Y' M=Y' M'，取Y， M、 Y， M， 适当的长度；
(7) 沿上述线段和圆弧线顺次切下，切出由M、 L、 K、 J、 I、 H、 H， 、 I' 、 J，、 K' 、 L' 、 M' 、 M点组成的左右对成的多边形卡板，其中HH'为小圆(X的圆弧、JI 和I' J，为大圆02的圆弧；
也可以在步骤(7)后继续进行如下步骤
(8) 在圆弧冊，上，在O,点的正下方开一个小槽NPP' N，；
(9) 沿上述步骤划出的线段顺次切下，切出由M、 L、 K、 J、 I、 H、 N、 P、 P'、 N' 、 H' 、 I' 、 J， 、 K' 、 L' 、 M' 、 M点组成的左右对称的多边形卡板。
将卡板固定到与主轴固定连接的平板上，大弯头定位装置优选的卡板的数量为3 到7块。
本实用新型提供的大弯头定位装置，其卡板可将被加工件大弯头自动定心和自动 对中焊缝，使工件大弯头的纵向凹形焊缝焊点的运动轨迹形成轨迹圆，为大弯头的自 动焊接提供了合适的定位装置，突破了大弯头纵向焊缝无法自动焊接的难题。而且该 装置的卡板结构简单，生产成本低。以下结合附图，对本实用新型作进一步的描述。
图1是大弯头结构示意图
图2是环缝结构示意图
图3是大弯头定位装置结构示意图
图4是卡板位置示意图
图5是钢板叠放结构示意图
图6是钢板划线示意图
图7是卡板的结构示意图
具体实施方式
大弯头定位装置，如图3所示，包括若干块固定在平板14上的卡板20，大弯头 定位装置具有自动定心和焊缝对中的功能，卡板结构，如图7所示，包括底部、左翼、 右翼，整体呈V字形，左翼与右翼对称，卡板两翼任意对称点之间规定的圆与卡装于 此两点的大弯头的横截面重合，如
图1所示，大弯头的横截面即圆Q。从靠近底部处 往上依次包括小圆弧、两圆的切面、大圆弧和挡部，小圆弧下部有一个凹槽。大弯头 定位装置卡板通过如下方法加工而成
(1) 如图4所示，取奇数块足够大的钢板，等距离竖直平行摆放，在正中间板 上取点O，，使00' =3D"其中，点O为自动焊接设备主轴的圆心，D,为设定的最小 加工件大弯头的直径长度，以0'为圆心2D,为半径作圆，与各钢板依次交于点Ooo、 001、 002……，在各钢板的过Ooo、 Om、 002……各作一条水平线Ooo 000' 、 001 、 002 002'……，将各钢板沿水平线000 000' 、 001 O01,' 、 002 002'……对齐水平叠置，如 图5所示；
(2) 如图6所示，在上述叠置的钢板水平线Ooo Ooo’ 、 001001’ 、 002 002'…… 上取中点00，过00作06O06，的垂线Y 00，垂线Y 00与底边交于Y'点，在Y 00上取 点01 02，使OA=r1; 02 00=3r2—a，其中，n为设定的最小加工件大弯头的半径 长度，r2为设定的最大加工件大弯头的半径长度，a为主轴轴心到平板上表面的距离；
如
图1所示，大弯头的中心圆弧线QQ'位于大弯头所在圆环的中心线位置，发明 人发现，只要保证大弯头的横截面中心Q或Q'绕主轴转动，即可保证纵向凹形焊缝 BB'弧、DD，弧上的焊点形成一个轨迹圆，从而将纵向凹形焊缝焊点轨迹变成了圆弧 形，只要将焊机头也沿此轨迹圆与焊点等速运动，即可实现纵向凹形焊缝的自动焊接。 发明人所说的外凹形焊缝的轨迹圆的直径是大弯头管径的6倍，各种规格弯头轨迹圆 不同心，但在同一条直线上，动力装置主轴中心到外凹形焊缝焊点轨迹圆圆心的距离 与管径相等；内凹形焊缝的轨迹圆的直径也是大弯头管径的6倍，各种规格弯头轨迹 圆不同心，但在同一条直线上，不同的是，动力装置主轴中心到内凹形焊缝焊点轨迹 圆圆心的距离是工件管径的两倍；
(3) 分别以O,为圆心、n为半径，02为圆心、1~2为半径，做出两个圆，在两圆的 左侧做它们的外公切线HI，在两圆的右侧做其外公切线H' I'，分别与圆(X交于H、 H'点，与02交于1、 r点；
(4) 过02做Y 00的垂线JJ'，与圆02交于J、 J'，分别过J、 J'点做JJ' 的垂线JK、 J' K，，使JK-J' K'，取JK、 J' K，适当的高度；
(5) 连接K、 K'并延长，在K、 K'点外侧分别取点L、 L，，使LK=K' L'， 取LK、 K' L'适当的长度；
(6) 在底边Y'的两侧，取点M、点M，，使Y， M=Y' M'，取Y' M、 Y' M， 适当的长度；
(7) 沿上述线段和圆弧线顺次切下，切出由M、 L、 K、 J、 I、 H、 H， 、 I’ 、 J'、 K' 、 L' 、 M' 、 M点组成的左右对成的多边形卡板，其中HH，为小圆(X的圆弧、JI和I' J，为大圆02的圆弧；
也可以在步骤(7)后继续进行如下步骤-
(8) 在圆弧HH，上，在O,点的正下方开一个小槽NPP' N，，用于在大弯头纵缝 外加装衬垫，防止焊穿，或者实施背面成形焊；
(9) 沿上述步骤划出的线段顺次切下，切出由M、 L、 K、 J、 I、 H、 N、 P、 P'、 N' 、 H' 、 I' 、 J， 、 K' 、 L' 、 M， 、 M点组成的左右对称的多边形卡板。
通过这种方法制作出来的定位装置具有自动定心和自动对中焊缝的功能。所谓自 动定心是指将大弯头卡装到三块以上卡板上时，保证其横截面中心线在以主轴中心为 圆心的圆上，使定位系统转动时纵向凹形焊缝上的焊点转动路线形成轨迹圆，便于操 作机头进行焊接。所谓自动对中焊缝是指将大弯头卡装到三块以上卡板上时，由于三 个卡板在通一个圆弧位置与大弯头接触，接触的三点在同一各圆弧线上，根据不在同 一条直线上的三点确定一个面，故被加工件大弯头被卡住后位置保持不动，焊缝恰好 在正中间，保证了焊缝的自动对中。
将工件大弯头卡入定位卡板，将大弯头点焊在卡板上辅助定位后，工件即可被牢 牢固定，完成焊接后再磨开。
启动自动焊接设备，主轴转动，大弯头定位卡板转动，大弯头的纵向凹形焊缝焊 点绕其轨迹圆运动，从而将凹形焊缝变为了圆弧形焊缝，将焊机同步转动于焊缝之上 即可实现凹形焊缝的自动焊接。
权利要求1. 大弯头定位装置，其特征在于，包括底板和若干块卡板，卡板与底板固定连接，卡板包括底部、左翼、右翼，整体呈V字形，左翼与右翼对称，卡板两翼内侧任意对称点之间规定的圆与卡装于此两点的大弯头的横截面重合。
2、 如权利要求1所述的大弯头定位装置，其特征在于，卡板左翼与右翼从靠近底部 处往上依次包括小圆弧、两圆的切面、大圆弧和挡部。
3、 如权利要求2所述的大弯头定位装置，其特征在于，卡板小圆弧下部有一个凹槽。
专利摘要大弯头定位装置，包括底板和若干块卡板，卡板与底板固定连接，卡板包括底部、左翼、右翼，整体呈V字形，左翼与右翼对称，卡板两翼内侧任意对称点之间规定的圆与卡装于此两点的大弯头的横截面重合。卡板是采用在钢板上划线、切割的方法生产的。采用该方法生产的卡板具有自动定心和自动对中焊缝的功能，将工件的凹形焊缝焊点的运动轨迹变为轨迹圆，解决了大弯头自动焊接的定位难题。卡板结构简单，生产成本低。
文档编号B23K37/04GK201076980SQ200720021618
公开日2008年6月25日 申请日期2007年4月30日 优先权日2007年4月30日
发明者李文秀 申请人:李文秀