一种悬臂结构件的焊接工装及悬臂结构件的加工方法与流程

本发明涉及机械加工技术领域，特别涉及一种悬臂结构件的焊接工装及悬臂结构件的加工方法。

背景技术：

悬臂结构件主要用于将海工平台上的救生艇的下放至海中，具体地，将转动轴安装在悬臂结构件上，将救生艇固定在悬臂结构件上，通过将悬臂结构件在转轴上转动，从而实现救生艇的下海操作。

悬臂结构件包括：第一铰链臂、第二铰链臂、连接筒、第一连接杆和第二连接杆，第一铰链臂焊接在连接筒的一端，第二铰链臂焊接在连接筒的另一端，且第一铰链臂和第二铰链臂布置在同一平面，第一连接杆和第二连接杆平行连接在第一铰链臂和第二铰链臂之间。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

第一铰链臂、第二铰链臂和连接筒均为锻件，第一铰链臂与连接筒之间以及第二铰链臂与连接筒之间均要求为熔透性焊缝，该焊缝厚度很大，且焊接时容易发生变形。

技术实现要素：

为了解决现有技术中焊接悬臂结构件容易发生变形的问题，本发明实施例提供了一种悬臂结构件的焊接工装及悬臂结构件的加工方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种悬臂结构件的焊接工装，所述焊接工装包括：底座、对称布置所述底座上的第一支撑组件和第二支撑组件，

所述第一支撑组件和所述第二支撑组件均包括：第一铰链臂支板、第二铰链臂支板和连接筒支板，所述第一支撑组件的第一铰链臂支板、所述第一支撑组件的连接筒支板、所述第二支撑组件的连接筒支板和所述第二支撑组件的第一铰链臂支板依次相对间隔布置，

所述连接筒支板固定在所述底座上，所述第一铰链臂支板滑动安装在所述底板上，且所述第一铰链臂支板的滑动方向垂直于所述连接筒支板，所述第一铰链臂支板与所述连接筒支板之间的所述底座上开设有焊接口，

所述第二铰链臂支板与所述第一铰链臂支板垂直布置并滑动安装在所述底座上，且所述第二铰链臂支板的滑动方向与所述第一铰链臂支板的滑动方向相同，所述第一支撑组件的第二铰链臂支板和所述第二支撑组件的第二铰链臂支板之间安装有连接定位装置，

所述第一铰链臂支板的顶部设置有与铰链臂的转动段形状相配合的第一凹口，所述连接筒支板的顶部设置有与连接筒的形状相配合的第二凹口，所述第一铰链臂支板的底部和所述底座上对应设有第一锁紧结构，所述第二铰链臂支板的底部和所述底座上对应设有第二锁紧结构。

具体地，所述连接定位装置包括：第一丝杆、第二丝杆和双头螺母，所述第一丝杠的一端安装在所述第一支撑组件的第二铰链臂支板上，所述第二丝杠的一端安装在所述第二支撑组件的第二铰链臂支板上，且所述第一丝杠的螺纹方向与所述第二丝杠的螺纹方向反向布置，所述双头螺母的一端安装在所述第一丝杠的另一端，所述双头螺母的另一端安装在所述第二丝杠的另一端。

具体地，所述第一凹口和所述第二凹口的内壁上分别设有调整片。

具体地，所述底座上安装有滑轨，所述第一铰链臂支板滑动安装在所述滑轨上，所述第一锁紧结构包括第一锁紧螺栓和开设在所述底座上的第一锁紧结构滑孔，所述第一锁紧结构滑孔与所述滑轨平行布置，所述第一锁紧螺栓滑动设置于所述第一锁紧结构滑孔内，并固定在所述第一铰链臂支板的底部。

具体地，所述底座上开设有滑槽，所述第二铰链臂支板滑动安装在所述滑槽内，所述第二锁紧结构包括第二锁紧螺栓，所述底座上还开设有所述第二锁紧结构滑孔，且所述第二锁紧结构滑孔开设在所述滑槽内，且所述第二锁紧结构滑孔的长度方向与所述滑槽的长度方向相同，所述第二锁紧螺栓滑动设置于所述第二锁紧结构滑孔内，并固定在所述第二铰链臂支板的底部。

具体地，所述焊接工装还包括用于安装在所述铰链臂的转动段和所述连接筒内的工装缸筒，所述工装缸筒的外径分别与留有加工余量的所述铰链臂的转动段的内径和留有加工余量的所述连接筒的内径相匹配。

具体地，所述焊接工装还包括用于焊接在两个所述铰链臂的支撑段的端部的支撑杆。

另一方面，本发明实施例提供了一种采用上述焊接工装焊接所述悬臂结构件的方法，所述方法包括：

将两个所述铰链臂的转动段分别固定在两个所述第一铰链臂支板上，将两个所述铰链臂的支撑段分别固定在两个所述第二铰链臂支板上，将所述连接筒的两端分别固定在两个所述连接筒支板上；

分别焊接两个所述铰链臂的转动段与所述连接筒顶面的焊缝；

分别将第一连接杆和第二连接杆平行地焊接在两个所述铰链臂的支撑段上，将锁定止挡块焊接在所述连接筒的顶部；

将所述焊接工装与所述悬臂结构件一同翻面，通过所述焊接口焊接两个所述铰链臂的转动段与所述连接筒另一面的焊缝。

具体地，在焊接前，在所述铰链臂的转动段的内壁和所述连接筒的内壁上均留有加工余量，将工装缸筒安装在所述铰链臂的转动段和所述连接筒内；

焊接后，加工掉所述工装缸筒，并去掉所述铰链臂的转动段的内壁和所述连接筒的内壁上的加工余量。

进一步地，将所述工装缸筒安装在所述铰链臂的转动段和所述连接筒内后，将支撑杆的两端分别焊接在两个所述铰链臂的支撑段的端部。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本发明实施例提供的焊接工装，能够分别通过第一铰链臂支板、第二铰链臂支板和连接筒支板与悬臂结构件的相应部位进行固定，这使得悬臂结构件在焊接时，焊接工装能够支撑并固定悬臂结构件，从而避免悬臂结构件在焊接时发生变形；本发明实施例提供的焊接方法，利用第一铰链臂支板、第二铰链臂支板和连接筒支板与悬臂结构件的相应部位进行固定，这使得悬臂结构件在焊接时，焊接工装能够支撑并固定悬臂结构件，从而避免悬臂结构件在焊接时发生变形。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的焊接工装的使用状态结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的焊接工装的左视结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的焊接工装的俯视结构示意图；

图4是本发明实施例一提供的焊接工装的主视结构示意图；

图5是本发明实施例一提供的连接定位装置的结构示意图；

图6是本发明实施例一提供的第一连接筒支板的结构示意图；

图7是本发明实施例一提供的第一铰链臂第一支板的结构示意图；

图8是本发明实施例一提供的图5的A-A向结构示意图；

图9是本发明实施例二提供的方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种悬臂结构件的焊接工装，该焊接工装适用于悬臂结构件的焊接。如图1和图2所示，该悬臂结构件包括：铰链臂、连接筒c、第一连接杆d和第二连接杆e。铰链臂包括：第一铰链臂a和第二铰链臂b，第一铰链臂a包括：第一铰链臂a的转动段a1和第一铰链臂a的支撑段a2，第一铰链臂a的支撑段a2固定在第一铰链臂a的转动段a1上，第二铰链臂b包括：第二铰链臂b的转动段b1和第二铰链臂b的支撑段b2，第二铰链臂b的支撑段b2固定在第二铰链臂b的转动段b1上。图3为转动段、连接筒和转动段的装配结构示意图。结合图3所示，第一铰链臂a的转动段a1的一端焊接在连接筒c的一端，第二铰链臂b的转动段b1的一端焊接在连接筒c的另一端，且第一铰链臂a的支撑段a2和第二铰链臂b的支撑段b2位于连接筒c的同侧并布置在同一平面上，第一连接杆d的一端安装在第一铰链臂a的支撑段a2上，第一连接杆d的另一端安装在第二铰链臂b的支撑段b2上，第二连接杆e的一端安装在第一铰链臂a的支撑段a2上，第二连接杆e的另一端安装在第二铰链臂b的支撑段b2上，且第一连接杆d和第二连接杆e平行布置，连接筒c的顶部还焊接有锁定止挡块f。

图4是本发明实施例提供的焊接工装的主视结构示意图。结合图4所示，该焊接工装包括：底座1、对称布置在底座1上的第一支撑组件和第二支撑组件，第一支撑组件包括：第一铰链臂支板2、第二铰链臂支板3和连接筒支板6。第二支撑组件包括：第一铰链臂支板4、第二铰链臂支板5和连接筒支板7。第一支撑组件的第一铰链臂支板2、第一铰链臂支板的连接筒支板6、第二支撑组件的连接筒支板7和第二支撑组件的第一铰链臂支板4依次相对间隔布置。

第一支撑组件的第一连接筒支板6和第二支撑组件的连接筒支板7均固定在底座1上，第一支撑组件的第一铰链臂支板2和第二支撑组件的第一铰链臂支板4均滑动安装在底座1上，且第一支撑组件的第一铰链臂支板2和第二支撑组件的第一铰链臂支板4的滑动方向均垂直于第一支撑组件的第一连接筒支板6，第一支撑组件的第一铰链臂支板2与第一铰链臂支板的连接筒支板6之间和第二支撑组件的第一铰链臂支板4和第二支撑组件的连接筒支板7的底座1上均开设有焊接口12。

第一支撑组件的第二铰链臂支板3与第一支撑组件的第一铰链臂支板2垂直布置并滑动安装底座1上，第二支撑组件的第二铰链臂支板5与第二支撑组件的第一铰链臂支板4垂直布置并滑动安装底座1上，且第二铰链臂支板3、5的滑动方向均与第一铰链臂支板2、4的滑动方向相同，第一支撑组件的第二铰链臂支板3和第二支撑组件的第二铰链臂支板5之间安装有连接定位装置14。

第一支撑组件的第一铰链臂支板2的顶部设置有与第一铰链臂a的转动段a1形状相配合的第一凹口2a，第二支撑组件的第一铰链臂支板4的顶部设置有与第二铰链臂b的转动段b1形状相配合的第三凹口(图中未示)，第一支撑组件的连接筒支板6的顶部和第二支撑组件的连接筒支板7的顶部分别设置有与连接筒c的形状相配合的第二凹口6a和第四凹口(图中未示)。

图5是本发明实施例提供的连接定位装置的结构示意图。如图5所示，该连接定位装置14可以包括：第一丝杆14a、第二丝杆14b和双头螺母14c，第一丝杆14a的一端安装在第一支撑组件的第二铰链臂支板3上，第二丝杆14b的一端安装在第二支撑组件的第二铰链臂支板5上，且第一丝杆14a的螺纹方向与第二丝杆14b的螺纹方向反向布置，双头螺母14c的一端安装在第一丝杆14a的另一端，双头螺母14c的另一端安装在第二丝杆14b的另一端。通过旋转双头螺母14c可以使第一丝杆14a和第二丝杆14b相对于双头螺母14c沿着连接定位装置的中心线方向移动，且第一丝杆14a和第二丝杆14b的运动方向相反，从而通过连接定位装置能够调整第一支撑组件的第二铰链臂支板3与第二支撑组件的第二铰链臂支板5之间的距离，当双头螺母14c不旋转时，连接定位装置又可以实现第一支撑组件的第二铰链臂支板3与第二支撑组件的第二铰链臂支板5的定位，提高焊接工装的稳定性。在实现时，第一丝杆14a的一端可以铰接在第一支撑组件的第二铰链臂支板3上，第二丝杆14b的一端可以铰接在第二支撑组件的第二铰链臂支板5上。

具体地，第二凹口6a和第四凹口的形状均为凹陷的圆弧形。第二凹口6a和第四凹口可以分别设置在第一支撑组件的连接筒支板6和第二支撑组件的连接筒支板7的两侧，用于支撑第一支撑组件的连接筒支板6和第二支撑组件的连接筒支板7，同时还能够防止第一支撑组件的连接筒支板6和第二支撑组件的连接筒支板7发生焊接变形。

图6为本发明实施例提供的连接筒支板的结构示意图。图7为本发明实施例提供的第一铰链臂支板的结构示意图。结合图6和图7所示，第一凹口2a、第三凹口、第二凹口6a和第四凹口的内壁上分别设有调整片15。调整片15能够调整第一凹口2a、第二凹口、第三凹口6a和第四凹口分别与悬臂结构件之间的距离，从而使焊接工装能够适用于多种规格的悬臂结构件。在实现时，调整片15可以通过沉头螺钉进行固定，同时，调整片15可以为多个，多个调整片15叠放固定在一起，并分别固定在第一凹口2a、第三凹口、第二凹口6a和第四凹口内，通过多个调整片15能够调整第一凹口2a、第三凹口、第二凹口6a和第四凹口适应更多型号的悬臂结构件。

具体地，结合图3和图4所示，底座1上安装有滑轨8，第一铰链臂支板2、4滑动安装在滑轨8上。第一锁紧结构16可以包括第一锁紧螺栓和开设在底座1上的第一锁紧结构滑孔18，第一锁紧结构滑孔18与滑轨8平行布置，第一锁紧螺栓滑动设置于第一锁紧结构滑孔18内，并固定在第一铰链臂支板2、4的底部。当第一铰链臂支板2、4在滑轨8上调整至合适的位置后，第一锁紧结构16可以将第一铰链臂支板2、4固定，防止第一铰链臂支板2、4移动。在实现时采用螺栓，能够降低焊接工装的加工成本和加工难度。在实现时，滑轨8可以为两条，并平行布置，第一锁紧结构滑槽位于两条滑轨8之间，这样能够在第一铰链臂支板2、4滑动时更稳定，同时，滑轨8安装方便，能够降低焊接工装的加工难度。

在本实施例中，如图7所示，滑轨8的横截面可以为矩形与梯形的组合，梯形两条平行的边中较短的一条边布置在矩形的顶面上，第一铰链臂支板2、4上对应滑轨开设有与滑轨8的横截面相配合的矩形与梯形的组合的开口。滑轨8的横截面中的矩形部分用于与底座1固定，这样能够保证滑轨8稳定地固定在底座1上，同时，滑轨8的横截面中的梯形部分能够有效防止滑轨8与第一铰链臂支板2、4分离。在其它实施例中，滑轨8的横截面还可以为梯形或矩形，第一铰链臂支板2、4上对应滑轨开设有与滑轨8的横截面相配合的梯形或矩形。

图8为第一铰链臂第二支板的剖视图，如图8所示，底座1上开设有滑槽10，第二铰链臂支板3、5滑动安装在滑槽10上。第二锁紧结构23可以包括第二锁紧螺栓，底座1上还开设有第二锁紧结构滑孔25，且第二锁紧结构滑孔25可以开设在滑槽10内，且第二锁紧结构滑孔25的长度方向与滑槽10的长度方向相同，第二锁紧螺栓滑动设置于第二锁紧结构滑孔25内，并固定在第二铰链臂支板3、5的底部。当第二铰链臂支板3、5在滑槽10上调整至合适的位置后，第二锁紧结构23可以将第二铰链臂支板3、5固定，防止第二铰链臂支板3、5移动。在实现时，第二锁紧结构23采用螺栓能够降低焊接工装的加工成本和加工难度。同时，第二锁紧结构滑孔25开设在滑槽10内，能够减少第二铰链臂支板3、5的体积，且更利于加工，第二锁紧结构滑孔25和滑槽10可以一次加工成型，且第二锁紧结构滑孔25的长度方向与滑槽10的长度方向相同更利于第二铰链臂支板3、5的稳定地滑动。

具体地，再次参见图1，该焊接工装还可以包括用于安装在第一铰链臂a的转动段a1、连接筒c和第二铰链臂b的转动段b1内的工装缸筒20，工装缸筒20的外径分别与留有加工余量的第一铰链臂a的转动段a1的内径、第二铰链臂b的转动段b1的内径和留有加工余量的连接筒c的内径相匹配。悬臂结构件在焊接时，工装缸筒20能够支撑并固定连接筒c与第一铰链臂a的转动段a1和第二铰链臂b的转动段b1，保持连接筒c、第一铰链臂a的转动段a1和第二铰链臂b的转动段b1的位置和形状，从而避免连接筒c与第一铰链臂a的转动段a1和第二铰链臂b的转动段b1发生焊接变形。

具体地，再次参见图1，该焊接工装还可以包括用于焊接在第一铰链臂a的支撑段a2的端部和第二铰链臂b的支撑段b2的端部的支撑杆21。在实现时，支撑杆21的中心线可以与第一连接杆d的中心线平行布置，该支撑杆21支撑并固定在第一铰链臂a的支撑段a2和第二铰链臂b的支撑段b2之间，能够防止第一铰链臂a的支撑段a2和第二铰链臂b的支撑段b2在焊接时发生焊接变形。

下面简单介绍一下本发明实施例提供的焊接工装的工作原理，具体如下：

将第一铰链臂a的转动段a1采用点焊的方式固定在第一支撑组件的第一铰链臂支板2，将第一铰链臂a的支撑段a2采用点焊的方式固定在第一支撑组件的第二铰链臂支板3上，将第二铰链臂b的转动段b1采用点焊的方式固定在第二支撑组件的第一铰链臂支板4上，将第二铰链臂b的支撑段b2固定在第二支撑组件的第二铰链臂支板5上，将连接筒c的两端分别采用点焊的方式固定在第一支撑组件的连接筒支板6和第二支撑组件的连接筒支板7上；

焊接第一铰链臂a的转动段a1与所述连接筒顶面的焊缝，焊接第二铰链臂b的转动段b1与连接筒c顶面的焊缝；

分别将第一连接杆d和第二连接杆e平行地焊接在第一铰链臂a的支撑段a2和第二铰链臂b的支撑段b2上，将锁定止挡块f焊接在连接筒c的顶部；

将焊接工装与悬臂结构件一同翻面，通过焊接口12焊接第一铰链臂a的转动段a1与连接筒c另一面的焊缝和第二铰链臂b的转动段b1与连接筒c另一面的焊缝。

本发明实施例提供的焊接工装，能够分别通过第一铰链臂支板、第二铰链臂支板和连接筒支板与悬臂结构件的相应部位进行固定，这使得悬臂结构件在焊接时，焊接工装能够支撑并固定悬臂结构件，从而避免悬臂结构件在焊接时发生变形。同时，第一铰链臂支板和第二铰链臂支板分别滑动安装在底座上，可根据悬臂结构件的尺寸进行调整，从而使该焊接工装能够适用于更多规格的悬臂结构件。

本发明实施例提供一种采用上述焊接工装焊接悬臂结构件的方法，如图9所示，该方法包括：

步骤1：将第一铰链臂a的转动段a1采用点焊的方式固定在第一支撑组件的第一铰链臂支板2上，将第一铰链臂a的支撑段a2采用点焊的方式固定在第一支撑组件的第二铰链臂支板3上，将第二铰链臂b的转动段b1采用点焊的方式固定在第二支撑组件的第一铰链臂支板4上，将第二铰链臂b的支撑段b2采用点焊的方式固定在第二支撑组件的第二铰链臂支板5上，将连接筒c的两端分别采用点焊的方式固定在第一支撑组件的连接筒支板6和第二支撑组件的连接筒支板7上；

步骤2：焊接第一铰链臂a的转动段a1与连接筒c的顶面的焊缝，焊接第二铰链臂b的转动段b1与连接筒c的顶面的焊缝；

步骤3：分别将第一连接杆d和第二连接杆e平行地焊接在第一铰链臂a的支撑段a2和第二铰链臂b的支撑段b2，将锁定止挡块f焊接在连接筒c的顶部；

步骤4：将焊接工装与悬臂结构件一同翻面，通过焊接口12焊接第一铰链臂a的转动段a1与连接筒c另一面的焊缝和第二铰链臂b的转动段b1与连接筒c另一面的焊缝。

具体地，在焊接前，在第一铰链臂a的转动段a1的内壁、第二铰链臂b的转动段b1的内壁和连接筒c的内壁上均留有加工余量，将工装缸筒20依次安装在第一铰链臂a的转动段a1、连接筒c和第二铰链臂b的转动段b1内；

焊接后，加工掉工装缸筒20，并去掉第一铰链臂a的转动段a1的内壁、第二铰链臂b的转动段b1和连接筒c的内壁上的加工余量。加工时，可以采用镗刀由工装缸筒20的内壁开始去掉工装缸筒20后再去掉加工余量，加工至第一铰链臂a的转动段a1的内壁、第二铰链臂b的转动段b1和连接筒c的内壁尺寸满足实际要求，从而便于在第一铰链臂a的转动段a1的内壁、第二铰链臂b的转动段b1和连接筒c内安装转轴(图中未示)。

进一步地，将工装缸筒20依次安装在第一铰链臂a的转动段a1、第二铰链臂b的转动段b1和连接筒c后，将支撑杆21的两端分别焊接在第一铰链臂a的支撑段a2的端部和第二铰链臂b的支撑段b2的端部。支撑杆21的中心线可以与第一连接杆d的中心线平行布置，该支撑杆21支撑在第一铰链臂a的支撑段a2和第二铰链臂b的支撑段b2之间，能够防止第一铰链臂a的支撑段a2和第二铰链臂b的支撑段b2在焊接时发生焊接变形，当悬臂结构件的焊缝加工完毕后，将支撑杆21拆除。

具体地，在焊接前，为了保证焊接质量，可以先清除焊缝及其周围20mm范围以内的水、油污、锈蚀以及氧化皮等杂质，并将待焊接部位打磨光滑。同时，焊前通过局部火焰进行预热。

在焊接后，对焊缝进行超声波探伤、磁粉探伤，检测焊缝是否达到NB/T47013-2015要求。

本发明实施例提供的焊接工装，能够分别通过第一铰链臂支板、第二铰链臂支板和连接筒支板与悬臂结构件的相应部位进行固定，这使得悬臂结构件在焊接时，焊接工装能够支撑并固定悬臂结构件，从而避免悬臂结构件在焊接时发生变形。同时，第一铰链臂支板和第二铰链臂支板分别滑动安装在底座上，可根据悬臂结构件的尺寸进行调整，从而使该焊接工装能够适用于更多规格的悬臂结构件；本发明实施例提供的焊接方法，利用第一铰链臂支板、第二铰链臂支板和连接筒支板与悬臂结构件的相应部位进行固定，这使得悬臂结构件在焊接时，焊接工装能够支撑并固定悬臂结构件，从而避免悬臂结构件在焊接时发生变形。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。