一种管道法兰焊接定位工装的制作方法

本发明属于焊接夹具技术领域，尤其涉及一种管道法兰焊接定位工装。

背景技术：

管道法兰在焊接过程中需要法兰与管道相互垂直，并且管道的中心轴线需要和法兰的中心一致，如果焊接时没有辅助装置，则很难实现真正的对正，传统的辅助装置一般只能提供几种尺寸的管道法兰的辅助固定，所以当管道法兰的尺寸更多时，需要的定位装置数量也会增多，成本高且使用不方便。

中国已公开专利“一种管道法兰焊接定位工装”(公开号：cn205967913u)中公开了一种能够同时满足若干组尺寸的管道法兰的定位装置，但是，每一台这样的装置能够提供的适用于管道法兰的尺寸的数量虽然多于一个但也并不能任意改变，虽然在传统的基础上做了改善，但依然不够明显，而且在对法兰和管道进行焊接时，并不能旋转，只能使焊接设备不断变换位置才能完成整个焊接，使用不方便。

技术实现要素：

根据以上现有技术的不足，本发明提供了一种管道法兰焊接定位工装，其能有效解决现有技术不能提供尽可能多的尺寸调整以适用于更多尺寸的管道法兰定位以及管道法兰焊接时焊接不方便的问题。

本发明解决的技术问题采用的技术方案为：一种管道法兰焊接定位工装，包括水平设置的方形底座，所述底座的顶部通过轴承垂直转动连接有立柱，所述立柱的顶部垂直固定连接有管道承托板，所述管道承托板的顶部固定设置有管道支撑组件，所述管道支撑组件的数量为三个，包括电机、第一丝杠、滑块和管道定位柱，三个所述电机的中心始终位于相同的圆弧上，三个所述电机围成的空间内固定设置一圆形衬板，所述圆弧和衬板的中心均位于立柱中心轴线的延长线上，所述衬板上沿径向开设有三条滑槽，相邻的两条所述滑槽之间夹角为120°，所述电机的输出轴固定连接有第一丝杠，所述第一丝杠上螺纹连接一滑块，每个滑槽内均沿其长度方向上滑动设置一滑块，所述滑块的形状、尺寸与滑槽的形状、尺寸相匹配，每个所述滑块的顶部均固定连接一竖直设置的管道定位柱，三个所述管道定位柱的中心均布于同一圆弧上；所述管道定位柱的上方从上到下依次间隔水平设置有第一方形框架和第二方形框架，所述第一方形框架的外侧和第二方形框架的外侧均通过若干竖向设置的支撑柱固定连接，若干所述支撑柱的底部垂直固定连接于底座，所述第一方形框架和第二方形框架之间竖向设置有第二丝杠和若干导向轴，所述第二丝杠与第一方形框架和第二方形框架均转动连接，所述第二丝杠的顶部穿过第一方形框架与一把手固定连接，所述导向轴上上下滑动设置有法兰承托板，所述法兰承托板水平设置且与第二丝杠转动连接；所述法兰承托板的中间开设有方形开口，所述方形开口内设置有法兰中心调节组件。

本工装上还设置有电源开关机构，三个电机、电源开关机构和电源通过电缆线串联连接，电源开关机构可以同步控制三个电机的启动和关闭以及其输出轴的转动方向，电源可以是移动电源或者经过整流滤波等处理后的交流市电。

滑块与滑槽的侧壁良好贴合，滑块与第一丝杠螺纹连接，所以可通过第一丝杠的转动移动滑块的位置。根据管道直径的大小选择将管道定位柱放置于管道的外侧还是内侧，将管道竖直放置在衬板上。当管道定位柱放置在管道的外侧时，通过三个管道定位柱对管道挤压进行管道固定，当管道直径较小时，只能适合这种外部挤压的情况；当管道的直径足够大时，可通过三个管道定位柱相互远离，从内部对管道的内侧壁进行挤压将管道固定住。因为三个管道支撑组件是完全相同的，三个管道定位柱位于同一个圆的圆弧上，所以当管道被固定后，其中心轴线和立柱的中心轴线相重合。

因为滑块的位置变换为第一丝杠的整个长度上，能够固定的管道的直径的尺寸即由滑块的不同位置所决定，所以本工装能够使用于多种不同尺寸的管道的固定，提供的使用范围相比于现有技术的单个工装更为广泛，大大节省了使用工装的数量。

通过方形开口内的法兰中心调节组件将法兰的中心调整到立柱的中心轴线延长线上，且法兰承托板为水平设置，法兰放置在法兰承托板上，使法兰和立柱的中心轴线相互垂直，通过调节第二丝杠，调整法兰的上下位置，至与管道接触，以方便点焊。当点焊完成后，可以旋转把手将法兰承托板向上挪开，旋转管道承托板使得整体管道法兰旋转，不需要移动焊接装置，即可完成连接处的所有焊接。

进一步地，所述方形开口的中心位于立柱的中心轴线的延长线上，所述法兰中心调节组件包括前滑板、后滑板、两个滑杆，所述前滑板和后滑板为形状相同的方形板，其前后侧边均相互平行，且均与方形开口的左右侧边相垂直，所述前滑板和后滑板均前后滑动设置于方形开口内，两所述滑杆相互平行，且均与前滑板的前侧边相垂直，所述滑杆左右滑动设置于前滑板和后滑板上，所述前滑板的顶部后端、后滑板的顶部前端和方形开口的左右两侧的板面顶部均设置有刻度线，所述前滑板和后滑板的顶部均设置有法兰定位挡板，设定位于所述前滑板上的法兰定位挡板与前滑板的后侧边的距离为a，设定位于所述后滑板上的法兰定位挡板与后滑板的前侧边的距离为b，a＝b。

前滑板和后滑板用于承托需焊接法兰的前后两端边缘，两个滑杆设置于法兰的左右两边，法兰定位挡板用于挡住法兰的前后两侧，使法兰中心到前滑板和后滑板的距离相等，结合前后滑板在刻度线的读数前后调整法兰中心位置，左右两个滑杆用于控制法兰的中心在左右方向上调整位置，方形开口的左右两侧的板面顶部的刻度线是左右对称的，且刻度线上零点位置应该设置在方形开口的前后长度的中心距离上，前滑板和后滑板上的刻度线也应该是前后对称的，其零点的位置也应该设置在方向开口左右宽度的中心位置上，且每个边上的刻度线的标号均应该以其本身的零点为中心呈对称设置，这样当两个滑杆分别在刻度线的零点左右两侧位置读数相同，同时前后滑板在刻度线上的零点前后两侧的位置读数相同时，滑杆和前、后滑板围成的空间的中心就会位于立柱的中心轴线的延长线上。

进一步地，所述方形开口的左右侧壁上均开设有燕尾槽a，所述前、后滑板的左右两侧边均向外突出设置有燕尾滑块a，所述燕尾滑块a前后滑动设置于燕尾槽a内，所述燕尾滑块a的形状、尺寸与燕尾槽a的形状、尺寸相配合。

进一步地，所述法兰定位挡板的中心位于方形开口前后方向的中轴线上，所述前滑板上固定设置有两个凸起块，两个所述凸起块分别位于法兰定位挡板的左右两边，每个所述凸起块的一侧边均开设有燕尾槽b，所述滑杆的前端均固定设置有燕尾滑块b，所述燕尾滑块b左右滑动设置于燕尾槽b内，所述燕尾槽b的形状、尺寸与燕尾滑块b的形状尺寸相匹配，所述滑杆上还设置有定位装置。

进一步地，所述定位装置包括l型锁定板和紧固螺栓，所述l型锁定板的竖直端垂直固定连接于滑杆的顶部，水平端平行间隔设置于凸起块的上方，所述紧固螺栓贯穿l型锁定板的水平端与凸起块相配合，所述紧固螺栓与l型锁定板螺纹连接。

两个滑杆位于法兰的左右两侧，将两个滑杆的位置调整到前滑板的刻度线上零点的左右两侧相同的距离上，然后通过定位装置将滑杆固定。

进一步地，所述滑块的顶部低于衬板的顶部，所述滑块为方形。滑块为方形，与滑槽的侧壁、管道承托板的顶部能够良好贴合，更有利于滑块的稳定，即管道定位柱始终保持竖直。

本发明具有以下有益效果：(1)本定位工装通过同步使电机控制第一丝杠进而控制三个竖向的管道定位柱的位置调整，以适应不同直径的管道定位，并通过法兰中心调节组件将法兰的中心调整到和管道定位柱的中心轴线相同，并通过第二丝杠将法兰放置于管道顶端，实现法兰和管道的良好垂直对正，相对于现有技术，本定位工装能够满足更多的不同尺寸的管道法兰的定位，减少了定位工装的使用数量；(2)通过点焊将初步对正的法兰和管道进行三点固定后通过转动第二丝杠移走法兰承托板，水平旋转管道承托板进行接口处一周的焊接，焊接过程中不需要焊接装置移动，操作方便，省时省力。

附图说明

图1是本发明所提供实施例的正视示意图；

图2是本发明所提供实施例从中端的横向剖视示意图；

图3是图1中法兰承托板的俯视结构放大示意图；

图4是前滑板和法兰承托板的部分组合剖视示意图；

图5是前滑板、定位装置和滑杆的组合部分剖视示意图；

图中：1、底座21、立柱22、管道承托板31、电机32、第一丝杠33、滑块34、管道定位柱35、衬板36、滑槽41、第一方形框架42、第二方形框架43、支撑柱44、第二丝杠441、把手45、导向轴5、法兰承托板51、方形开口511、燕尾槽a512、燕尾滑块a52、前滑板521、凸起块5210、燕尾槽b5211、燕尾滑块b53、后滑板54、滑杆55、法兰定位挡板61、l型锁定板62、紧固螺栓。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

实施例一：

如图1～图5所示，本发明所述的一种管道法兰焊接定位工装，包括水平设置的方形底座1，所述底座1的顶部通过轴承垂直转动连接有立柱21，所述立柱21的顶部垂直固定连接有管道承托板22，所述管道承托板22的顶部固定设置有管道支撑组件，所述管道支撑组件的数量为3个，包括电机31、第一丝杠32、滑块33和管道定位柱34，三个所述电机31的中心始终位于相同的圆弧上，三个所述电机31围成的空间内固定设置一圆形衬板35，所述圆弧和衬板35的中心均位于立柱21中心轴线的延长线上，所述衬板35上沿径向开设有三条滑槽36，相邻的两条所述滑槽36之间夹角为120°，所述电机31的输出轴固定连接有第一丝杠32，所述第一丝杠32上螺纹连接一滑块33，每个滑槽36内均沿其长度方向上滑动设置一滑块33，所述滑块33的形状、尺寸与滑槽36的形状、尺寸相匹配，每个所述滑块33的顶部均固定连接一竖直设置的管道定位柱34，三个所述管道定位柱34的中心均布于同一圆弧上；所述管道定位柱34的上方从上到下依次间隔水平设置有第一方形框架41和第二方形框架42，所述第一方形框架41的外侧和第二方形框架42的外侧均通过若干竖向设置的支撑柱43固定连接，若干所述支撑柱43的底部垂直固定连接于底座1，所述第一方形框架41和第二方形框架42之间竖向设置有第二丝杠44和若干导向轴45，所述第二丝杠44与第一方形框架41和第二方形框架42均转动连接，所述第二丝杠44的顶部穿过第一方形框架41与一把手441固定连接，所述导向轴45上上下滑动设置有法兰承托板5，所述法兰承托板5水平设置且与第二丝杠44转动连接；所述法兰承托板5的中间开设有方形开口51，所述方形开口51内设置有法兰中心调节组件。

本工装上还设置有电源开关机构，三个电机31、电源开关机构和电源通过电缆线串联连接，电源开关机构可以同步控制三个电机31的启动和关闭以及其输出轴的转动方向，电源可以是移动电源或者经过整流滤波等处理后的交流市电。

滑块33与滑槽36的侧壁良好贴合，滑块33与第一丝杠32螺纹连接，所以可通过第一丝杠32的转动移动滑块33的位置。根据管道直径的大小选择将管道定位柱放置于管道的外侧还是内侧，将管道竖直放置在衬板35上。当管道定位柱34放置在管道的外侧时，通过三个管道定位柱34对管道挤压进行管道固定，当管道直径较小时，只能适合这种外部挤压的情况；当管道的直径足够大时，可通过三个管道定位柱34相互远离，从内部对管道的内侧壁进行挤压将管道固定住。因为三个管道支撑组件是完全相同的，三个管道定位柱34位于同一个圆的圆弧上，所以当管道被固定后，其中心轴线和立柱21的中心轴线相重合。

因为滑块33的位置变换为第一丝杠32的整个长度上，能够固定的管道的直径的尺寸即由滑块33的不同位置所决定，所以本工装能够使用于多种不同尺寸的管道的固定，提供的使用范围相比于现有技术的单个工装更为广泛，大大节省了使用工装的数量。

通过方形开口51内的法兰中心调节组件将法兰的中心调整到立柱21的中心轴线延长线上，且法兰承托板5为水平设置，法兰放置在法兰承托板5上，使法兰和立柱21的中心轴线相互垂直，通过调节第二丝杠44，调整法兰的上下位置，至与管道接触，以方便点焊。当点焊完成后，可以旋转把手441将法兰承托板5向上挪开，旋转管道承托板22使得整体管道法兰旋转，不需要移动焊接装置，即可完成连接处的所有焊接。

进一步地，所述方形开口51的中心位于立柱21的中心轴线的延长线上，所述法兰中心调节组件包括前滑板52、后滑板53、两个滑杆54，所述前滑板52和后滑板53为形状相同的方形板，其前后侧边均相互平行，且均与方形开口51的左右侧边相垂直，所述前滑板52和后滑板53均前后滑动设置于方形开口51内，两所述滑杆54相互平行，且均与前滑板52的前侧边相垂直，所述滑杆54左右滑动设置于前滑板52和后滑板53上，所述前滑板52的顶部后端、后滑板53的顶部前端和方形开口51的左右两侧的板面顶部均设置有刻度线，所述前滑板52和后滑板53的顶部均设置有法兰定位挡板55，设定位于所述前滑板52上的法兰定位挡板55与前滑板52的后侧边的距离为a，设定位于所述后滑板53上的法兰定位挡板55与后滑板53的前侧边的距离为b，a＝b。

前滑板52和后滑板53用于承托需焊接法兰的前后两端边缘，两个滑杆54设置于法兰的左右两边，法兰定位挡板55用于挡住法兰的前后两侧，使法兰中心到前滑板52和后滑板53的距离相等，结合前后滑板在刻度线的读数前后调整法兰中心位置，左右两个滑杆54用于控制法兰的中心在左右方向上调整位置，方形开口51的左右两侧的板面顶部的刻度线是左右对称的，且刻度线上零点位置应该设置在方形开口51的前后长度的中心距离上，前滑板52和后滑板53上的刻度线也应该是前后对称的，其零点的位置也应该设置在方向开口51左右宽度的中心位置上，且每个边上的刻度线的标号均应该以其本身的零点为中心呈对称设置，这样当两个滑杆54分别在刻度线的零点左右两侧位置读数相同，同时前后滑板在刻度线上的零点前后两侧的位置读数相同时，滑杆54和前、后滑板围成的空间的中心就会位于立柱21的中心轴线的延长线上。

进一步地，所述方形开口51的左右侧壁上均开设有燕尾槽a511，所述前、后滑板的左右两侧边均向外突出设置有燕尾滑块a512，所述燕尾滑块a512前后滑动设置于燕尾槽a511内，所述燕尾滑块a512的形状、尺寸与燕尾槽a511的形状、尺寸相配合。

进一步地，所述法兰定位挡板55的中心位于方形开口51前后方向的中轴线上，所述前滑板52上固定设置有两个凸起块521，两个所述凸起块521分别位于法兰定位挡板55的左右两边，每个所述凸起块521的一侧边均开设有燕尾槽b5210，所述滑杆54的前端均固定设置有燕尾滑块b5211，所述燕尾滑块b5211左右滑动设置于燕尾槽b5210内，所述燕尾槽b5210的形状、尺寸与燕尾滑块b5211的形状尺寸相匹配，所述滑杆54上还设置有定位装置。

进一步地，所述定位装置包括l型锁定板61和紧固螺栓62，所述l型锁定板61的竖直端垂直固定连接于滑杆54的顶部，水平端平行间隔设置于凸起块521的上方，所述紧固螺栓62贯穿l型锁定板61的水平端与凸起块521相配合，所述紧固螺栓62与l型锁定板61螺纹连接。

两个滑杆54位于法兰的左右两侧，将两个滑杆54的位置调整到前滑板52的刻度线上零点的左右两侧相同的距离上，然后通过定位装置将滑杆54固定。

进一步地，所述滑块33的顶部低于衬板35的顶部，所述滑块33为方形。滑块33为方形，与滑槽36的侧壁、管道承托板22的顶部能够良好贴合，更有利于滑块33的稳定，即管道定位柱34始终保持竖直。

工作原理：根据管道直径的大小，确定将管道定位柱34放置于管道内部还是外侧，此处选择将管道定位柱34放置于管道内侧作为例子。

连通电机31的电源，控制开关机构将管道定位柱34移动到相互靠近的位置，将管道定位柱34放置于管道中，并将管道竖直放置到管道承托板22上，调整开关机构，控制电机31反转，向外移动管道定位柱34，至将管道定位柱34牢固抵于管道内侧壁即可关闭电源，这样实现了管道的中心轴线与立柱21的中心轴线的延长线重合。

旋转把手441，调整法兰承托板5的位置，根据法兰的直径调整前滑板52和后滑板53之间的距离，使得法兰的前后两端搭载于前滑板52和后滑板53上，并使得法兰定位挡板55分别抵住法兰的前后两边，且滑杆54位于法兰的左右两侧，将滑杆54贴紧法兰，并调整法兰、两个滑杆54的左右位置，使得两个滑杆54在前滑板52的刻度线的零点左右两侧的读数相同，然后旋转紧固螺栓62，将两个滑杆54的位置固定；保持法兰定位挡板55抵住法兰的前后两端，整体前后移动前滑板52、后滑板53和法兰，使得，前滑板52和后滑板53在方形开口51的左右两侧边的刻度线的零点前后两侧的读数相同；这样实现了法兰的中心点位于了立柱21的中心轴线的延长线上。

上述步骤结束后，就实现了法兰的中心在管道的中心轴线的延长线上，实现了管道与法兰的位置校对。

转动把手441，使得法兰跟随法兰承托板5朝向管道的顶端移动，当法兰与管道的顶端接触时，进行点焊，将法兰与管道顶部固定，然后分离前滑板52和后滑板53，取消对法兰的承托作用，并反向旋转把手441，将法兰承托板5向上移动，远离法兰，旋转管道承托板22，并完成法兰和管道顶部一周的焊接。

以上所述为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书以及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。