船舶特种设备基座的焊接装置及焊接方法与流程

本发明涉及船舶特种设备基座的焊接装置及焊接方法，其属于船舶建造领域。

背景技术：

在船舶的建造过程中，船舶基座与船体通常采用焊接方式进行固定，基座焊接加工的精度以及质量会引发形变，进而直接影响船体后期的施工精度。焊接造成的质量很难控制，对焊接人员的技术要求非常高，虽然焊接人员采用各种方式控制质量。焊接质量包括对焊接形变的控制、焊接气孔的产生等。例如：采用激光进行焊缝焊接，焊接过程中通电加热，焊接过程中施加交流电磁场，控制调整焊接速度，设定特定工作环境等方式减少气孔的产生和减小焊接形变的产生，但是上述方法效果并不理想，鉴于此，本发明提出一种船舶特种设备基座的焊接装置及焊接方法。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种船舶特种设备基座的焊接装置，可极大的提高焊接质量和工作效率，避免了同时对焊枪和工件进行角度调整造成误差积累。

本发明提出船舶特种设备基座的焊接装置，包括有设置在底座上方的基板，基板与底座之间连接有用于调节基板角度的伸缩组件，伸缩组件包括有两个相邻的第一电动伸缩杆和两个相邻的第二电动伸缩杆，两个相邻的第一电动伸缩杆和两个相邻的第二电动伸缩杆呈矩形分布，第一电动伸缩杆的顶端固定连接有第一连接板，第一连接板的顶端活动铰接有第二连接板，第二连接板与基板活动铰接，第二连接板与基板的铰接方式和第二连接板与第一连接板的铰接方式呈垂直方向，第二电动伸缩杆的顶端固定连接有第三连接板，第三连接板的顶端活动铰接有第四连接板，第四连接板的顶端活动铰接有滑块，滑块与第四连接板的铰接方式和第四连接板与第三连接板的铰接方式呈垂直方向，基板的底端开设有两个滑槽，两个滑槽呈垂直分布并位于第二电动伸缩杆的上方，滑块与滑槽滑动连接，第一电动伸缩杆和第二电动伸缩杆的底端均与底座固定连接；基板顶端设有用于夹持第一加工件并驱动第一加工件旋转的联动机构。

优选的，联动机构包括有第一传动板、第一离合机构、第二离合机构；

第一传动板的外侧固定连接有三个呈环形分布的撑架，撑架为l形，撑架的竖直边以及与竖直边短距离连接的水平边由刚性材料制成，，撑架的其它水平边由弹性材料制成，撑架的顶端两侧分别设有第一夹板和第二夹板，第一夹板与撑架的弹性材料部分固定连接，第二夹板和撑架的刚性材料部分固定连接；

第一传动板的底端转动连接有螺纹杆，螺纹杆底部固定连接有第一传动块，并且螺纹杆底部的第一传动块向下延伸至第一离合机构中并与之弹性卡接；

第一传动板的下方设有第二传动板，第二传动板的内部固定连接有螺纹套，螺纹杆通过螺纹套与第二传动板螺纹连接，第二传动板的外侧固定连接有三个呈环形分布的第一固定杆，第一固定杆远离第二传动板的一端固定连接于固定板的侧壁，固定板的顶部与撑架的底部相连；

第一离合机构位于第二离合机构的上方并且两者通过轴承转动连接，第二离合机构上环形分布有三个第二固定杆，每个第二固定杆均沿倾斜方向延伸连接于固定板的底部。

优选的，第一离合机构和第二离合机构均包括环形壳，第一离合机构和第二离合机构的环形壳之间通过轴承活动连接，环形壳的内侧固定连接有滑道，四个滑道呈环形分布为一层，滑道呈多层分布，滑道的内部滑动设置有活动球，滑道的内侧设有第二弹簧，第二弹簧的一端与环形壳固定连接，第二弹簧的另一端与活动球固定连接，第一传动块与第一离合机构的活动球弹性卡接。

优选的，第二离合机构的下方设有套筒，套筒的底端与基板固定连接，套筒的顶端通过轴承与第二离合机构中的环形壳活动连接，套筒的内部设有电机，电机的底端与基板固定连接，电机的电机轴上固定连接有花键伸缩杆，花键伸缩杆的活动端上固定连接有第二传动块，花键伸缩杆的内部设有第一弹簧，第二传动块上下运动以分别弹性卡接第一离合机构、第二离合机构。

本发明还提出船舶特种设备基座的焊接装置的焊接方法，方法如下：

步骤一、通过螺柱穿过呈锥形结构的第二加工件并螺纹扭入第一加工件形成基座，然后将基座卡接在焊接装置上；

步骤二、第二加工件的圆锥面与第一加工件的凹槽的侧边之间有第一夹角形成焊腔，调整焊接装置的角度使第一加工件的第一夹角平分线l1保持竖直向上，焊条沿第一夹角的平分线l1对焊腔进行焊接；

步骤三、焊接至面s1后，第二加工件的圆锥面与面s1构成第二夹角，再次调整焊接装置的角度，使第二夹角的平分线l2保持竖直向上，焊条沿第二夹角的平分线l2方向对第二夹角进行焊接；

步骤四、焊接完成，去掉螺柱。

优选的，在步骤二中，焊接装置旋转使焊腔相对于焊条由低处向高处方向运动完成第一夹角的焊接；在步骤三中，焊接装置旋转使焊腔相对于焊条由高处向低处方向运动完成第二夹角的焊接。

本发明还提出另一种船舶特种设备基座的焊接装置的焊接方法，方法如下：

步骤一、通过螺柱穿过呈锥形结构的第二加工件并螺纹扭入第一加工件形成基座，然后将基座卡接在所述焊接装置上；

步骤二、第二加工件的圆锥面与第一加工件的凹槽的侧边之间有第一夹角形成焊腔，焊条的位置处于左右方向上的第二电动伸缩杆的正上方，此时随着焊接装置的旋转，焊腔相对焊条端部由高处向低处运动然后再由低处向高处方向运动；

步骤三中，焊接至焊腔高度的2/3处，再次对前后两侧相对设置的第一电动伸缩杆和第二电动伸缩杆的高度进行调整，此时第一电动伸缩杆低、第二电动伸缩杆高，随着焊接装置的旋转，焊腔相对焊条端部由低处向高处方向运动然后再由高处向低处方向运动；

步骤四、焊接完成，去掉螺柱。

本发明中的有益效果为：

本发明中船舶基座由第一加工件和第二加工件组成，在焊接的过程中固定在焊接装置上，第二加工件的圆锥面与第一加工件的凹槽的侧边之间有第一夹角形成焊腔，通过调整相对设置的第一电动伸缩杆和第二电动伸缩杆的高度，第一电动伸缩杆和第二电动伸缩杆其中一个高另一个低，使第一加工件倾斜，实现第一夹角平分线竖直的状态。焊条则处于第二电动伸缩杆的上方并始终处于第一夹角的平分线l1上，驱动焊接装置旋转使焊腔由低处向高处方向运动，焊液在较小的焊腔内更容易流至焊腔底部，提高焊接质量。焊接至面s1后，再次调整该第一电动伸缩杆和第二电动伸缩杆的高度，焊接装置夹持住基座进行旋转并使焊腔由高处向低处方向运动，使得之前凝固的焊液再次融化并与新的焊液融合，使得焊接面处的焊接质量更好。同时，高度高且已经融化的焊液会沿着焊腔下流对下方的焊接为进行预热，并且可以使熔池范围扩大，更好的更快的填充宽度大、深度浅的焊腔。另外，基板倾斜时的旋转轴为另外一组的第一电动伸缩杆和第二电动伸缩杆之间构成直线上。由于基板倾斜角度的调整，可使l1和l2在焊接状态下进行平行，这样只需对焊枪的高度和水平方向进行调整即可，并不需要对焊枪的倾斜角度进行调整，可大大提高焊接质量和工作效率，避免了同时对焊枪和工件进行角度调整造成误差积累，有效减少了焊接中产生的气孔和气穴，提高了焊接质量和加工效率。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提出的船舶特种设备基座的焊接装置的左视结构示意图；

图2为本发明提出的一种船舶特种设备基座的焊接装置仰视结构示意图；

图3为本发明提出的一种船舶特种设备基座的焊接装置的剖面结构示意图；

图4为图3中a处的局部放大结构示意图；

图5为本发明中套筒和离合机构的剖面示意图；

图6为本发明中离合机构的结构示意图；

图7为本发明中加工工件的结构示意图；

图8为图7中的a处的局部放大结构示意图。

图中：1、基板；2、底座；3、第一电动伸缩杆；4、第一连接板；5、第二连接板；6、第二电动伸缩杆；7、第三连接板；8、第四连接板；9、滑块；10、滑槽；11、第一传动板；12、撑架；13、第一夹板；14、固定板；15、螺纹杆；16、第一传动块；17、第二传动板；18、第一固定杆；19、第二固定杆；20、电机；21、花键伸缩杆；22、第一弹簧；23、第二传动块；24、套筒；25、环形壳；26、滑道；27、第二弹簧；28、活动球；29、第二夹板；30、第一离合机构；31、第二离合机构；32、第一加工件；33、第二加工件；34、螺柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

实施例一

本发明公开了一种船舶特种设备基座的焊接方法，首先，本发明中的基座如图7所示，包括第一加工件32和呈圆锥体结构的第二加工件33，第一加工件32的上表面形成有用于放置第二加工件33的凹槽，第一加工件32和第二加工件33通过螺柱34连接，如图8所示，第二加工件33的圆锥面与第一加工件32的凹槽的侧边之间有第一夹角形成焊腔；

第一加工件32和第二加工件33的焊接步骤如下：

步骤一、通过螺柱34螺纹扭入将第一加工件32和第二加工件33连接在一起形成基座，然后将基座卡接在焊接装置上。

步骤二、调整焊接装置的角度使第一加工件32的第一夹角平分线l1保持竖直向上，焊条沿第一夹角的平分线l1对焊腔进行焊接，焊接装置旋转使焊腔相对于焊条由低处向高处方向运动完成第一夹角的焊接。

步骤三、待焊液由焊腔底部流至面s1后，第二加工件33的圆锥面与面s1构成第二夹角，再次调整焊接装置的角度，使第二夹角平分线l2保持竖直向上，焊条沿第二夹角的平分线l2方向对第二夹角进行焊接，焊接装置旋转使焊腔相对于焊条由高处向低处方向运动完成第二夹角的焊接。

步骤四、焊接完成，去掉螺柱34。

焊接装置具体的如图1所示，包括基板1，基板1的下方设有两个相邻的第一电动伸缩杆3和两个相邻的第二电动伸缩杆6，两个相邻的第一电动伸缩杆3和两个相邻的第二电动伸缩杆6呈矩形分布，第一电动伸缩杆3的顶端固定连接有第一连接板4，第一连接板4的顶端活动铰接有第二连接板5，第二连接板5与基板1活动铰接，第二连接板5与基板1的铰接方式和第二连接板5与第一连接板4的铰接方式呈垂直方向，第二电动伸缩杆6的顶端固定连接有第三连接板7，第三连接板7的顶端活动铰接有第四连接板8，第四连接板8的顶端活动铰接有滑块9，滑块9与第四连接板8的铰接方式和第四连接板8与第三连接板7的铰接方式呈垂直方向，如图2所示。本发明中在基板1的底端开设有两个滑槽10，两个滑槽10呈垂直分布并位于第二电动伸缩杆6的上方，滑块9与滑槽10滑动连接，基板1的下方设有底座2，第一电动伸缩杆3和第二电动伸缩杆6的底端均与底座2固定连接，通过两个第一电动伸缩杆3和第二电动伸缩杆6的伸缩配合可实现基板1的角度调节。

如图3-图6所示，基板1的顶端设有第一传动板11，第一传动板11的外侧固定连接有撑架12，撑架12有三个，三个撑架12呈环形分布，撑架12为l形，撑架12的竖直边以及与竖直边短距离连接的水平边由刚性材料制成，撑架12的其它水平边由弹性材料制成，本发明中对弹性材料不做限制，只要能够满足支撑强度以及形变即可。撑架12的顶端两侧分别设有第一夹板13和第二夹板29，第一夹板13与撑架12的弹性材料部分固定连接，第二夹板29和撑架12的刚性材料部分固定连接。

第一传动板11的底端转动连接有螺纹杆15，螺纹杆15的中部设有第二传动板17，第二传动板17的内部固定连接有螺纹套，螺纹杆15通过螺纹套与第二传动板17螺纹连接，第二传动板17的外侧固定连接有第一固定杆18，第一固定杆18有三个，三个第一固定杆18呈环形分布，第一固定杆18远离第二传动板17的一端与固定板14固定连接，螺纹杆15的底端固定连接有第一传动块16。

第一传动块16的外侧设有第一离合机构30，第一离合机构30的下方设有第二离合机构31，第一离合机构30和第二离合机构31均包括环形壳25，第一离合机构30和第二离合机构31的环形壳25之间通过轴承活动连接，环形壳25的内侧固定连接有滑道26，四个滑道26呈环形分布为一层，滑道26呈多层分布，滑道26的内部滑动设置有活动球28，滑道26的内侧设有第二弹簧27，第二弹簧27的一端与环形壳25固定连接，第二弹簧27的另一端与第一离合机构30的活动球28固定连接。

固定板14的底端固定连接有第二固定杆19，第二固定杆19的一端与第二离合机构31中的环形壳25固定连接。

第二离合机构31的下方设有套筒24，套筒24的底端与基板1固定连接，套筒24的顶端通过轴承与第二离合机构31中的环形壳25活动连接，套筒24的内部设有电机20，电机20的底端与基板1固定连接，电机20的电机轴上固定连接有花键伸缩杆21，花键伸缩杆21的活动端上固定连接有第二传动块23，花键伸缩杆21的内部设有第一弹簧22，第二传动块23上下运动以分别弹性卡接第一离合机构30、第二离合机构（31）。花键伸缩杆21为可伸缩杆件，包括活动端和固定端，活动端和固定端之间沿长度方向可伸缩且活动端与固定端之间保持同步旋转。

在使用焊接装置时，将基座放在第一夹板13和第二夹板29之间，启动电机20，电机20为低速顺时针旋转，按照设定速度进行旋转，例如每分钟5圈，电机20通过电机轴带动花键伸缩杆21旋转，图4为第二传动块23的初始位置示意图，花键伸缩杆21带动第二传动块23旋转，第二传动块23通过第一离合机构30带动第一传动块16旋转，第一传动块16带动螺纹杆15旋转，螺纹杆15与第二传动板17内部螺纹套的螺纹连接可使螺纹杆15向下移动，螺纹杆15带动第一传动板11向下移动，第一传动板11带动撑架12的一端向下移动，在移动过程中，因第一夹板13位于撑架12的弹性材料部分，第二夹板29位于撑架12的刚性材料部分，又因弹性材料的形变量大于刚性材料，所以会使第一夹板13向外靠而对待焊接物进行夹紧，同时螺纹杆15在向下移动的过程中会通过第一传动块16推动第二传动块23向下移动，第二传动块23通过花键伸缩杆21向下移动并进入第二离合机构31内，第一弹簧22逐渐处于压缩状态，第二传动块23与第一离合机构30的活动球28脱离后并进入第二离合机构31内，带动第二离合机构31进行旋转，第二离合机构31通过第二固定杆19和固定板14带动撑架12旋转，撑架12带动待焊接物进行旋转，方便焊枪进行焊接。

焊接过程中，以图2为例，首先通过调整左右两侧相对设置的第一电动伸缩杆3和第二电动伸缩杆6的高度，相对设置的第一电动伸缩杆3和第二电动伸缩杆6其中一个高另一个低（第一电动伸缩杆3高、第二电动伸缩杆6低），使第一加工件32倾斜，实现第一夹角平分线l1竖直的状态，焊条的位置处于第二电动伸缩杆6的正上方（焊条位于焊腔的最低处），此时随着焊接装置的旋转，焊腔由低处向高处方向运动，使得焊液在较小的焊腔内更容易流至焊腔底部，提高焊接质量，经过旋转第一加工件32，实现对第一夹角的焊接。焊接至面s1后，再次调整第一电动伸缩杆3和第二电动伸缩杆6的高度（此时第一电动伸缩杆3低、第二电动伸缩杆6高），随着焊接装置的旋转，焊腔由高处向低处方向运动，使得之前凝固的焊液再次融化并与新的焊液融合，使得焊接面处的焊接质量更好，同时，焊液在宽度较大、深度较浅的焊腔冷却时间更短，更快得填充焊腔，避免出现焊接质量较差的问题。在焊接完成后，关闭电机20，手动反向旋转第一离合机构30数圈，此时第一传动块16会向上移动一段距离，第二传动块23在第一弹簧22弹性的作用下，会推动第二传动块23向上移动与第一离合机构30的活动球28接触，此时可启动电机20进行反转，进而带动螺纹杆15进行反转，使撑架12恢复到原始状态。方便卸下加工好的基座。

实施例二

本实施例中关于船舶特种设备的基座的焊接方法以及焊接装置的发明构思与实施例一中相同，区别之处在于：在焊接过程中，再次参照图2，通过调整前后两侧相对设置的第一电动伸缩杆3和第二电动伸缩杆6的高度，第一电动伸缩杆3和第二电动伸缩杆6其中一个高另一个低（第一电动伸缩杆3高、第二电动伸缩杆6低），使第一加工件32倾斜，实现第一夹角平分线l1竖直的状态，焊条的位置处于左右方向上的第二电动伸缩杆6的正上方（焊条位于焊腔的最低处与最高处之间），此时随着焊接装置的旋转，焊腔相对焊条端部由高处向低处运动然后再由低处向高处方向运动，使得焊液在较小的焊腔内更容易流至焊腔底部，提高焊接质量，经过旋转第一加工件32，实现对第一夹角的焊接。其主要原因在于，焊液滴落至焊腔中，与焊腔侧壁接触，阻碍其下落，由于焊腔有高处向低处运动，使得滴落的焊液更容易进入由高处向低处运动的焊腔位置的底部。

焊接至焊腔高度（如图8中，即第一加工件32凹槽自上而下测得3/1处）的2/3处，再次对前后两侧相对设置的第一电动伸缩杆3和第二电动伸缩杆6的高度进行调整（此时第一电动伸缩杆3低、第二电动伸缩杆6高），随着焊接装置的旋转，焊腔相对焊条端部由低处向高处方向运动然后再由高处向低处方向运动，使得之前凝固的焊液再次融化并与新的焊液融合，使得焊接面处的焊接质量更好，同时，使得焊液在宽度较大、深度较浅的焊腔冷却时间更短，更快得填充焊腔，避免出现焊接质量较差的问题。

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。