一种圆管焊接工装的制作方法

本发明涉及一种圆管焊接工装。

背景技术：

圆管在我们的生产生活中大量的利用，圆管可用于管道、热工设备、机械工业、石油地质钻探、容器、化学工业和特殊用途。用于脚手架支撑用的支撑连接圆管，需要在圆管的一端焊接支撑底座，在圆管的另一端焊接螺纹接头，使能满足使用的需要。这种圆管的焊接通常需要用到圆管焊接工装。授权公告号为cn207239578u的一篇中国实用新型专利文件中公开了一种圆管焊接用径向固定机构，也可称其为圆管焊接工装，该圆管焊接工装包括底座，沿水平方向设置于所述底座上的圆管固定机构以及设置于所述底座上的圆管焊接机构，所述圆管固定机构包括同轴设置于所述底座两侧的转动卡盘和气缸，以及设置于底座上用于支撑圆管的支撑轮，所述气缸的输出轴上转动设有锥形顶针头，所述底座上设有卡扣板，所述卡扣板的一侧与所述底座铰接，所述卡扣板上设有与所述圆管相配合的弧形槽，所述圆管设置于所述弧形槽内。圆管在焊接的过程中在该固定结构的驱动下，圆管与具有弧形槽的卡扣板和支撑轮发生相对转动，为保证圆管焊接的质量，需要对圆管起限位支撑作用的转动装夹结构，即具有弧形槽的卡扣板和支撑轮具有较高的自身结构精度和装配精度，这种设有较高自身结构精度和装配精度的转动装夹结构，同时增加了整个圆管焊接工装的成本。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种圆管焊接工装，用以解决现有技术中由于圆管与圆管焊接工装间发生相对转动而需要在圆管焊接工装上设置较高自身结构精度和装配精度的转动装夹结构导致整个圆管焊接工装成本较高的技术问题。

为实现上述目的，本发明圆管焊接工装的技术方案是：该圆管焊接工装包括用于由焊接机床驱动转动的工装主体，将工装主体的旋转中心轴线延伸方向定义为左右方向，工装主体上设有用于将两待焊圆管分别装夹固定的两侧装夹结构，以在所述工装主体上形成与两待焊圆管对接处对应的焊接位，任一侧装夹结构均包括与工装主体旋转中心轴线同轴布置的用于与待焊圆管外周面吻合适配的下圆弧槽段，下圆弧槽段沿左右方向延伸或间隔分布有多个，任一侧装夹结构还包括用于将待焊圆管压装在相应下圆弧槽段中的压板，压板沿左右方向延伸或间隔分布有多个，压板的下侧面上设有用于与待焊圆管吻合适配的上圆弧槽段，圆管焊接工装还包括用于在左右方向上顶紧两待焊圆管的轴向顶压结构。

本发明的有益效果是：本发明的圆管焊接工装中，压板和工装主体上设有与待焊圆管形状吻合圆弧槽段，形成对待焊圆管更有效的契合支撑，以保证工装对待焊圆管更有效的装夹精度，且在对圆管焊接的过程中，圆管与工装同轴同步转动，与现有技术中圆管与工装相对转动的情况相比，在保证待焊圆管转动同轴度和圆管焊接质量相同的情况下，本发明中与待焊圆管同轴同步转动的工装结构，降低了圆管焊接工装的成本。

作为对上述上圆弧槽和下圆弧槽段的进一步限定，所述上圆弧槽段和下圆弧槽段均为劣弧段。以使待焊圆管与上圆弧槽和下圆弧槽均吻合适配，待焊圆管固定压紧在下圆弧槽内，避免待焊圆管在上下圆弧槽内的攒动。

作为对上述轴向顶压结构的进一步限定，所述轴向顶压结构包括所述工装主体上设有的固定顶压部以及所述工装主体上设有的用于与固定顶压部配合以将两待焊圆管轴向顶紧的活动顶压件。固定顶压部和活动顶压件将两段待焊圆管轴向压紧，减小两段待焊圆管之间的间隙，提高焊接后圆管的焊缝质量。

作为对上述固定顶压部的进一步限定，所述固定顶压部为所述工装主体上设有的固定顶压面。使待焊圆管的端面与固定顶压面紧密贴合，便于两待焊圆管轴向的压紧。

作为对上述活动顶压件的进一步限定，所述活动顶压件为螺旋装配在所述工装主体上的顶压螺钉或为设置在工装主体上的压簧。利用轴向预紧的顶压螺钉的顶压作用，将两待焊圆管轴向压紧，或者利用压簧的弹簧力，将两待焊圆管轴向压紧。

作为对上述工装主体的进一步限定，所述工装主体一端设有用于焊接机床夹持的圆柱段，另一端设有与圆柱段同轴布置的尾顶孔。该圆柱段便于与焊接机床的装配，尾顶孔用于与焊接机床的尾顶配合，保证工装主体整体同轴的固定在焊接机床上，避免工装主体在旋转的过程中尾部发生摆动。

作为对工装主体上的装夹结构的进一步限定，所述下圆弧槽段沿所述工装主体左右方向间隔分布有多个，相邻两个下圆弧槽段间设有用于对待焊圆管上的装配件避让的避让凹部。使该圆管焊接工装具有较高的适配性。

作为对上述焊接位的进一步限定，所述焊接位处设有沿前后方向延伸的凹槽，凹槽的槽底前后两侧向下倾斜。以满足所述工装主体在周向上具有用于使焊接机床上的焊接枪口对待焊圆管焊接至少半周的避让位。

作为对上述压板和工装主体的进一步限定，所述压板与所述工装主体之间通过螺钉紧固装配。螺钉紧固的装配结构便于操作，对待焊圆管具有较好的压紧作用，使待焊圆管不易松动。

作为对上述焊接位的进一步限定，所述工装主体上沿左右方向间隔布置有至少两个所述焊接位。用以适配不同长度的待焊圆管，使该圆管焊接工装具有更好的通用性。

附图说明

图1为本发明所提供圆管焊接工装的结构示意图；

图2为本发明所提供圆管焊接工装的结构主视图；

图3为图2中a向剖视图；

图4为本发明所提供圆管焊接工装在使用状态的结构示意图；

图中，1-工装主体，11-中间下圆弧槽段，12-左侧下圆弧槽段，13-右侧下圆弧槽段，14-尾顶孔，15-避让凹部，16-圆柱段，17-左侧焊接位，18-右侧焊接位，2-中间压板，21-中间上圆弧槽段，3-左侧压板，4-右侧压板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的圆管焊接工装的具体实施例，圆管焊接工装与焊接机床配合使用，此处该焊接机床具体为激光焊接机床(未画出)，在介绍圆管焊接工装之前，先介绍激光焊接机床，激光焊接机床上一般设有夹持工件或工装的夹持装置(未画出)，且激光焊接机床能够驱动夹持装置带动被夹持工件或工装绕夹持装置的中心轴线转动，激光焊接机床上还设有与夹持装置旋转轴线同轴布置的尾顶(未画出)，该尾顶用于顶紧被夹持的工件或工装，避免被夹持工件或工装在旋转过程中尾部发生摆动现象。

本实施例中的圆管焊接工装，如图1所示，包括用于由激光焊接机床驱动而转动的工装主体1，工装主体1整体上沿左右方向延伸，该工装主体1由长方体型材加工而成，其底部为平直面，便于在工作台(未画出)上的放置，工装主体1左端部设有与其一体成型的圆柱段16，圆柱段16用于被激光焊接机床上的夹持装置夹持，且圆柱段16的中心轴线与夹持装置的旋转轴线同轴。另外，在工装主体1的右端部设有设有尾顶孔14，该尾顶孔14用于与激光焊接机床上的尾顶配合，该尾顶孔14与左端的圆柱段16同轴布置，这样，在工装主体1装夹固定在机床上时，由于机床上夹持装置及尾顶的同轴精度，可有效保证工装主体1在转动过程中的同轴度。

本实施例中，规定工装主体1的旋转中心轴线延伸方向为左右方向，在工装主体1上设有用于在左右方向上间隔布置以形成焊接位的两侧装夹结构，焊接时，两侧装夹结构分别装夹固定一个待焊圆管，使得两待焊圆管的对接处与焊接位对应，以便于机床上的激光焊枪进行焊接操作。

需要解释的，此处的两侧装夹结构是对单个焊接位来讲，也就是说，对于每个焊接位来讲，其左右两侧的相应装夹结构即为上述的两侧装夹结构。就图1中的工装主体1来讲，工装主体1上在靠近左端的位置处布置有左侧焊接位17，在靠近右端的位置处布置有右侧焊接位18，在工装主体1上设置有左侧装夹结构、中间装夹结构以及右侧装夹结构，此处的左侧装夹结构和中间装夹结构间隔布置形成了左侧焊接位17，中间装夹结构和右侧装夹结构间隔布置形成了右侧焊接位18。

实际上，上述左侧装夹结构、中间装夹结构以及右侧装夹结构的结构基本相同，都是采用下圆弧槽段和具有上圆弧槽段的压板相配合的结构,，此处的下圆弧槽段和上圆弧槽段分别与待焊圆管的外周吻合适配，且均为劣弧段，便于放置待焊圆管。本实施例中，压板和工装主体上设有与待焊圆管形状吻合的圆弧槽段，形成对待焊圆管更有效的契合支撑，以保证工装对待焊圆管更有效的装夹精度。

本实施例中，由于一般的待焊圆管端部的直径较大，左侧装夹结构和右侧装夹结构的上下圆弧槽段的尺寸要比中间装夹结构的上下圆弧槽段尺寸大，具体制作工装时，可以根据待焊圆管的尺寸加工上下圆弧槽段的尺寸。

具体来说，如图1所示，左侧装夹结构包括左侧下圆弧槽段12和左侧压板3，右侧装夹结构包括右侧下圆弧槽段13和右侧压板4，就本实施例来讲，左右侧装夹结构分别仅包括单个下圆弧槽段和单个压板。这是由于要装夹的待焊圆管长度较短，仅采用单个下圆弧槽段和单个压板即可满足装夹要求。如果待焊圆管较长的话，可以通过设置多个下圆弧槽段和对应的压板来实现装夹固定。而且，需要特别说明的是，对于左侧装夹结构和右侧装夹结构来讲，对应各下圆弧槽段分别设置有单个的压板，这是由于下圆弧槽段长度较短。如果下圆弧槽段长度较长的话，可以设置长度较长的压板，也可以间隔布置两个以上压板。

本实施例中，如图1所示，中间装夹结构包括四个中间下圆弧槽段11和对应的四个中间压板2，四个中间下圆弧槽段11的径向尺寸相同，四个中间压板2的中间上圆弧槽段21的径向尺寸也相同。实际上，从图1和图2中可以看出来，四个中间下圆弧槽段11在左右方向上的轴向尺寸也不相同，这是根据待焊圆管长度来决定的，可以对应加工不同长度的待焊圆管，进而有效扩大加工范围，提高单个工装的通用性。

本实施例中，如图1和图2所示，中间装夹结构采用的间隔布置的四个中间下圆弧槽段11，以在工装主体1上间隔形成避让凹部15，该避让凹部15用于避让待焊圆管上装配的其他零部件，避免工装主体1与待焊圆管上装配的零部件干涉，工装主体1上的避让凹部15与待焊圆管上装配的零部件数量和位置相对应。其他实施例中，该避让凹部的具体结构形状可与装配在待焊圆管上的零部件结构相适配。其他实施例中，若待焊圆管上未装配有其他零部件，该工装主体上也要设置这种凹部结构，其一是为了减轻整个工装的质量，降低工装对激光焊接机床上夹持装置的作用力，其二，由于工装上的圆弧槽段加工精度较高，同轴度较好，而具有一定长度的小直径圆管其不可避免的会有较小程度的变形，若工装与圆管为长距离的线接触配合，这种配合会使圆管产生形变，故工装主体的中段需设置凹部结构，以保证在工装主体的中段间隔设置至少两个用于对待焊圆管起定位支承作用的圆弧槽段即可。

上述实施例中，如图1所示，中间装夹结构采用的间隔布置的四个中间下圆弧槽段11，在其他实施例中，也可以采用单个沿左右方向延伸的中间下圆弧槽段。只是采用单个中间下圆弧槽段的话，不再设置避让凹部。

本实施例中，如图1所示，左侧装夹结构、右侧装夹结构和中间装夹结构的压板的固定方式相同，此处以中间装夹结构中的中间压板的固定方式为例进行介绍。中间压板2位于工装主体1上的中间下圆弧槽段11位置，其上设有与中间下圆弧槽段11对应的中间上圆弧槽段21，在中间压板2上的中间上圆弧槽段21两侧各设有一个用于穿装螺钉的通孔，相应的在工装主体1上对应中间压板2位置处设有与螺钉配合的螺纹孔，当待焊圆管处于工装主体1的中间下圆弧槽段11内时，依靠中间压板2和与中间压板2、工装主体1配合的螺钉，将待焊圆管固定压紧在工装主体1上。其他实施例中，压板上设有楔形凸起，该楔形凸起用于与工装主体上的楔形槽配合，以将通过压板将待焊圆管固定压紧在工装主体上的圆弧槽内。

本实施例中，如图1所示，左侧装夹结构和中间装夹结构形成左侧焊接位17，右侧装夹结构和中间装夹结构形成右侧焊接位18，此处的左侧焊接位17的结构与右侧焊接位18的结构相同，以左侧焊接位17为例来介绍其具体结构，如图3所示，在该左侧焊接位17处设有沿前后方向延伸的凹槽，凹槽的槽底前后两侧向下倾斜，形成具有一定夹角的倾斜面，该夹角形成在左侧焊接位17处的上凸结构，该夹角为240°，可使待焊圆管在一次夹持旋转的过程中，其周向的2/3均可被焊接到，形成用于避让激光焊接机床上激光焊枪夹持部的避让位。其他实施例中，该夹角为大于180°小于等于270°范围内的任意角度。

本实施例中，如图1和图4所示，两段待焊圆管的长度小于整个圆管焊接工装的总体长度，圆管焊接工装在使用的过程中，一般根据待焊圆管长度选择焊接位，将待焊圆管其中一个的左端压紧在图1中工装主体1上待焊圆管放置位的左侧端面，该端面即为工装主体1上的固定顶压面，左侧压板3通过螺钉将该待焊圆管固定在工装主体1的左侧下圆弧槽段12内，另一个待焊圆管预固定在工装主体1上的中间下圆弧槽段11内，通过尾顶孔14左侧面上的压簧，将该待焊圆管与左侧的待焊圆管压紧，锁紧中间压板2上的螺钉，将右侧待焊圆管压紧在工装主体1的中间下圆弧槽段11内，将装配有待焊圆管的圆管焊接工装整体装配在激光焊接机床上，激光焊接机床的夹持装置夹紧工装主体1上的左侧圆柱段16，调整激光焊接机床上的尾顶，使尾顶与工装主体1上的尾顶孔14顶紧，以将整个圆管焊接工装装配在激光焊接机床上，调整激光焊接机床上激光焊枪的具体位置，使其对准两段待焊圆管的对接处，激光焊接机床驱动圆管焊接工装转动的同时使激光焊枪对待焊圆管的对接处进行焊接，本实施例中的圆管焊接工装，可对待焊圆管进行周向240°的焊接，其他实施例中，依据焊接位处倾斜面所形成的角度不同，工装对待焊圆管的在一次夹持中的轴向焊接角度也不同。本实施例中，对待焊圆管进行240°周向焊接后，调整待焊圆管的周向位置，对待焊圆管周向的剩下120°进行焊接。

其他实施例中，工装主体的尾孔为螺纹孔，激光焊接机床上的尾顶顶在与该尾孔配合的顶压螺钉头部的十字槽内，顶压螺钉的螺杆尾部压紧在工装主体右侧的待焊圆管上，通过调节螺钉与尾顶孔的配合，控制两段待焊圆管之间的距离，即焊缝的距离。

本实施例中，工装主体上形成两处焊接位，在其他实施例中，也可以仅设置单处焊接位，或者是设置三处以上的焊接位，这样可以由机床的焊枪移动幅度以及待焊圆管的长度决定。

本发明所提供的圆管焊接工装，在对圆管焊接的过程中，圆管与工装同轴同步转动，与现有技术中圆管与工装相对转动的情况相比，在保证待焊圆管转动同轴度和圆管焊接质量相同的情况下，本发明中与待焊圆管同轴同步转动的工装结构，降低了圆管焊接工装的成本。