CN101733608B - 一种h型钢立柱焊接通用夹具和方法 - Google Patents

Abstract

一种H型钢立柱焊接通用夹具和方法，用以装夹H型钢、地脚法兰和加强筋以便焊接，该焊接夹具包括夹具组装模板和夹紧定位机构，夹紧定位机构包括至少两对夹紧定位组件，夹紧定位组件相对H型钢呈对称状设置，且通过夹具组装模板上的调整沉孔可调整地安装于所述夹具组装模板上；其中，每一夹紧定位组件又包括：固设于所述夹具组装模板上的转轴座、转轴和卡槽板，所述卡槽板可轴向移动调整地固设于所述转轴上，所述转轴可转动地穿设于所述转轴座内，所述卡槽板上设置有用于定位所述加强筋的卡槽。通过本发明的夹具，再结合本发明的焊接方法，能提高H型钢立柱焊接工件定位精度进而提高焊接质量，并且还能降低工人的工作强度，提高工作效率。

Description

一种H型钢立柱焊接通用夹具和方法

技术领域

本发明涉及一种焊接用夹具和方法，具体地说，是涉及H型钢立柱焊接通用夹具和方法。 

背景技术

H型钢立柱是在钢结构中比较普遍的结构形式，如现代化电器铁路系统广泛采用H型钢立柱作为电线杆。H型钢立柱采用焊接成形，靠其地脚法兰与地面基础通过连接螺栓固定，因此H型钢立柱的H型钢、地脚法兰、加强筋的焊接是其主要工作。 

H型钢立柱产品的形状如图1a和图1b所示，立柱地脚法兰12′的中间是一条H型钢11′，地脚法兰12′与H型钢11′连接处周围焊接加强筋13′起到加强作用，有的还需要焊接中间加强筋14′(如图1b所示)；构成立柱的H型钢可以有多种型号，因此对应的地脚法兰的尺寸也有多种，加强筋的种类也很多，H型钢、地脚法兰、加强筋可以组合成多种规格不同的H型钢立柱产品，根据地脚法兰的尺寸不同大致可以分成如图2a、图2b和图2c所示的三大系列，其中每一系列又可根据中间H型钢和加强筋的不同组合形式分为多个种类，三个系列可以组合成多种规格不同的H型钢立柱产品。 

目前，对于不同规格的H型钢立柱的焊接通常是采用手工焊接，其焊接时首先在地脚法兰面上人工划线，然后按划线位置摆放H型钢、地脚法兰、加强筋，点焊固定后再进行整体焊接。这样的焊接方式在焊接过程中，针对不同尺寸的地脚法兰，其上划线的位置也各不相同，进行人工划线时一旦划线位置错误，就会导致焊接位置错误，因此工作效率低，精度不易保证，工作强度大。 

发明内容

本发明的目的是改善现有对不同规格的H型钢立柱的焊接采用人工划线 定位的不足，提供一种无需人工划线的H型钢立柱焊接通用夹具和方法。 

为了实现上述目的，本发明的H型钢立柱焊接通用夹具，用以装夹H型钢、地脚法兰和加强筋以便焊接，该焊接夹具包括： 

夹具组装模板，包括设置在其上的多个安装调整孔和多个调整沉孔，所述安装调整孔用于可调整地安装所述地脚法兰； 

夹紧定位机构，包括至少两对夹紧定位组件，所述夹紧定位组件相对所述H型钢呈对称状设置，且通过所述调整沉孔可调整地安装于所述夹具组装模板上；其中，每一夹紧定位组件又包括：固设于所述夹具组装模板上的转轴座、转轴和卡槽板，所述卡槽板可轴向移动调整地固设于所述转轴上，所述转轴可转动地穿设于所述转轴座内，所述卡槽板上设置有用于定位所述加强筋的卡槽。 

上述的H型钢立柱焊接通用夹具，其中，一卡槽板定位座固设于所述转轴上，所述卡槽板定位座通过设置在所述夹具组装模板上的多个调整固定孔轴向固定；所述卡槽板定位座上设置有用于对所述卡槽板旋转定位的旋转定位孔，一定位销穿过所述卡槽板定位于所述旋转定位孔内。 

上述的H型钢立柱焊接通用夹具，其中，所述卡槽板为多个，每两个卡槽板之间设有用于调整所述卡槽板间距的调整套。 

上述的H型钢立柱焊接通用夹具，其中，所述卡槽板的前端具有定位面。 

上述的H型钢立柱焊接通用夹具，其中，所述卡槽的开槽尺寸与其所定位的加强筋的板厚相适应。 

上述的H型钢立柱焊接通用夹具，其中，所述夹紧定位组件还包括设置于所述转轴座和调整套之间的另些调整套。 

上述的H型钢立柱焊接通用夹具，其中，所述夹紧定位组件还包括设置于所述转轴座和卡槽板之间的另些调整套。 

本发明的H型钢立柱焊接通用方法，包括如下步骤： 

(a)根据H型钢立柱的型号，调整夹具组装模板上的夹紧定位组件的位置； 

(b)使每组夹紧定位组件的卡槽板处于打开状态，并向夹具组装模板上放置地脚法兰； 

(c)将H型钢的端面与地脚法兰接触，并使其处于地脚法兰中心位置， 并放置加强筋； 

(d)转动卡槽板使其对加强筋定位； 

(e)焊接，以使H型钢、地脚法兰和加强筋焊接成H型钢立柱； 

(f)打开每组夹紧定位组件的卡槽板，取下焊接成型的H型钢立柱。 

上述的H型钢立柱焊接用方法，其中，在所述步骤b中，还包括一定位卡槽板步骤，所述定位卡槽板步骤包括将一定位销穿过靠近一卡槽板定位座的卡槽板以位于一定位孔内，所述定位孔设置在所述卡槽板定位座上。 

上述的H型钢立柱焊接用方法，其中，在所述步骤d中，还包括一定位卡槽板步骤，所述定位卡槽板步骤包括将一定位销穿过靠近一卡槽板定位座的卡槽板以位于一定位孔内，所述定位孔设置在所述卡槽板定位座上。 

本发明的有益功效在于，采用本发明的H型钢立柱焊接通用夹具和方法，无需人工划线定位，就能够实现对H型钢立柱焊接工件(H型钢、地脚法兰、加强筋)焊接作业的定位，其使用原理，首先夹具处于开卡状态，人工将焊接工件地脚法兰放到夹具组装模板上，地脚法兰面上的安装孔与夹具组装模板上的调整安装孔对应，实现地脚法兰的装卡定位，再将H型钢的端面与地脚法兰接触并处于地脚法兰中心位置，卡槽板通过转轴回转处于夹具关闭位置，工件加强筋通过卡槽板上的卡槽定位到H型钢周围并与地脚法兰接触实现定位，这些焊接工件装卡定位后，便可以对其拼缝处进行焊接，最终焊接成型H型钢立柱。本发明的夹具结构简单、操作方便，在H型钢、地脚法兰、加强筋的焊接作业中定位准确快捷，该夹具是一种通用夹具，一套夹具通过调整能够满足多个规格立柱的装卡定位，通过本发明的夹具，再结合本发明的焊接方法，能提高H型钢立柱焊接工件(H型钢、地脚法兰、加强筋)定位精度进而提高焊接质量，并且还能降低工人的工作强度，提高工作效率。 

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。 

附图说明

图1a为H型钢立柱产品的结构图； 

图1b为另一规格的H型钢立柱产品的结构图； 

图2a为第一系列的地脚法兰示意图； 

图2b为第二系列的地脚法兰示意图； 

图2c为第三系列的地脚法兰示意图； 

图3为本发明的焊接夹具结构图； 

图4为图3中的B-B剖视图； 

图5为图3中的A-A剖视图； 

图6为图3中的C-C剖视图； 

图7为图3中的I部放大图； 

图8为图3中的II部放大图； 

图9为图5中的III部放大图； 

图10为图5中的IV部放大图； 

图11为图6中的V部放大图； 

图12为图4中的VI部放大图； 

图13为本发明的夹具打开示意图； 

图14为本发明的第一夹紧定位组件和第三夹紧定位组件上的另些调整套位于另一位置的结构示意图； 

图15为本发明的第二夹紧定位组件和第四夹紧定位组件上的减少另些调整套后的结构示意图； 

图16为本发明的第二夹紧定位组件和第四夹紧定位组件通过调整位置后的结构示意图； 

图17为本发明的焊接夹具相对地脚法兰调整位置后的结构示意图； 

图18为本发明的第一、第二、第三和第四夹紧定位组件上的卡槽板定位座调整位置后的结构示意图。 

其中，附图标记 

11′  H型钢 

12′  地脚法兰 

13′  加强筋 

14′  中间加强筋 

100   夹具组装模板 

20    第一夹紧定位组件 

30    第二夹紧定位组件 

40    第三夹紧定位组件 

50    第四夹紧定位组件 

2     卡槽板定位座 

21    定位孔 

3     转轴座 

31    安装孔 

4     定位销 

5     定位套 

6     轴端挡片 

7     转轴 

8     调整套 

9     定位销 

10    调整套 

11    调整套 

12    卡槽板 

121   安装孔 

122   开槽 

123   安装孔 

K1    调整固定孔 

K2    安装调整孔 

K3    定位面 

K4    调整沉孔 

K5    卡槽 

K7    紧定螺钉 

具体实施方式

下面结合附图对本发明的H型钢立柱焊接通用夹具作具体的描述： 

参阅图3本发明的焊接夹具结构图，并结合图4、图5和图6，如图所示，本发明的夹具，用以装夹如图1a和图1b所示的H型钢11′、地脚法兰12′、加强筋13′和中间加强筋14′以便焊接，其包括夹具组装模板100和由第一 夹紧定位组件20、第二夹紧定位组件30、第三夹紧定位组件40和第四夹紧定位组件50组成的夹紧定位机构。 

夹具组装模板100，用于将安装第一夹紧定位组件20、第二夹紧定位组件30、第三夹紧定位组件40和第四夹紧定位组件50以组成整套夹具，并用于使用时安装地脚法兰12′。夹具组装模板100上有多个安装调整孔K2，这些安装调整孔K2之间的距离与如图2a、图2b和图2c所示的第一系列、第二系列和第三系列的地脚法兰上的安装孔对应。装卡时，将地脚法兰上的安装孔与安装调整孔K2对应后，通过定位销4使地脚法兰相对夹具组装模板100定位，调整装卡时，可以根据地脚法兰上的安装孔与安装调整孔K2的对应关系，调整定位销4安装在安装调整孔K2的其它位置(见图17)。 

夹具组装模板100上还具有多个调整固定孔K1和多个调整沉孔K4作为夹具调整安装孔，第一夹紧定位组件20、第二夹紧定位组件30、第三夹紧定位组件40和第四夹紧定位组件50通过这些调整安装孔调整位置，从而可变换成能满足各规格H型钢立柱焊接要求的相适应夹具。 

第一夹紧定位组件20与第三夹紧定位组件40为一对夹紧定位组件，相对H型钢11′前后对称设置；第二夹紧定位组件30与第四夹紧定位组件50为一对夹紧定位组件，相对H型钢11′左右对称设置。第一夹紧定位组件20、第二夹紧定位组件30、第三夹紧定位组件40和第四夹紧定位组件50具有大致相同的结构，其都包括两个转轴座3、一个卡槽板定位座2、多个卡槽板12和一转轴7。 

参阅图3并结合图7、图8和图9，每个转轴座3上具有安装孔31，安装孔31对应夹具组装模板100上的一组调整沉孔K4，通过定位套5并结合螺钉可将转轴座3安装于夹具组装模板100。 

多个卡槽板12固设于转轴7上，转轴7可转动的穿设于转轴座3内，其中转轴7与转轴座3之间为间隙配合，以便转轴7灵活转动。如图12所示，卡槽板12上具有安装孔121、122和开槽123，转轴7穿过卡槽板12的安装孔121后，使紧定螺钉与安装孔122配合，借助紧定螺钉K7拧紧开槽122，以使转轴7与安装孔121紧配合，从而将卡槽板12固设于转轴7上。为了方便卡槽板对加强筋13′定位，卡槽板12上设置有卡槽K5，卡槽K5的开槽尺寸与其所定位的加强筋13′的板厚相适应，较佳地卡槽K5与加强筋13′之 间为间隙配合，间隙尺寸在0.2～0.5mm之间，以保证加强筋13′装卡顺畅同时准确满足焊接精度要求。 

卡槽板定位座2设置在两个转轴座3之间的转轴7的中部，卡槽板定位座2上设置有安装孔22，通过安装孔22将卡槽板定位座2安装在调整固定孔K1位置，由于安装孔22与多个调整固定孔K1，调整夹具时卡槽板定位座2可安装到其它调整固定孔K1位置(见图11、图14和图18)。卡槽板定位座2上设置有定位孔21，一定位销9穿过靠近卡槽板定位座2的一卡槽板12位于定位孔21内，以用于焊接作业时对穿设于转轴7上的所有卡槽板12定位，定位孔21较佳地设置为锥孔，定位销9较佳地为锥销。其中，多个卡槽板12每两个之间设有可以调整每两个卡槽板12之间的间距的调整套11。 

为了方便进行如图2b和图2c所示的第二系列的地脚法兰和第三系列的地脚法兰12′及其对应的H型钢11′、加强筋13′和中间加强筋14′的焊接，较佳地在第二夹紧定位组件30和第四夹紧定位组件50上的多个卡槽板12的前端设置定位面K3，以用于定位中间加强筋14′。 

再参阅图7和图8，本实施例给出的第一加紧定位机构20、第三夹紧定位组件40与第二夹紧定位组件30、第四夹紧定位组件50的结构的不同之处在于：第一加紧定位机构20、第三夹紧定位组件40上靠近转轴座3的卡槽板12设置于转轴座3的内侧，第二夹紧定位组件30与第四夹紧定位组件50靠近转轴座3的卡槽板12设置于转轴座3的外侧。但是随着待焊接的地脚法兰12′的系列的改变，卡槽板12相对转轴座3的位置并不局限于此。 

参阅图14，第一夹紧定位组件20和第三夹紧定位组件40还包括另些调整套10，其设置于相邻的转轴座3和调整套11之间，以调整两相邻的卡槽板12之间的间距。调整套10也可以设置成图7所示，放置于转轴7的两侧，并在转轴7上设置轴端挡片，以防止调整套10脱落，当设置成图7所示时，调整套10不起调整作用。 

参阅图8，第二夹紧定位组件30和第四夹紧定位组件50还包括另些调整套8，其设置于相邻的转轴座3和卡槽板12之间，以调整两相邻的卡槽板12之间的间距。可以通过增加或者减少调整套8的数量来调整两相邻的卡槽板12之间的间距。如图15所示，为减少调整套8后的示意图。 

当然，上述调整套10与调整套8的位置并不局限于此，只要能满足达到 调整两相邻的卡槽板12之间的间距的目的均可。 

如图3和图16所示，当需要调整第一夹紧定位组件20、第二夹紧定位组件30、第三夹紧定位组件40和第四夹紧定位组件50相对夹具组装模板100的位置时，可以将转轴座3的安装孔31对应另一组调整沉孔K4。虽然图中仅仅示出了第二夹紧定位组件30和第四夹紧定位组件50相对H型钢11′左右可调，但是，第一加紧定位机构20和第三夹紧定位组件40当然也可设置成相对H型钢11′前后可调。 

使用本发明的焊接夹具进行H型钢11′、地脚法兰12′、加强筋13′和中间加强筋14′焊接的方法，包括如下步骤： 

(a)根据H型钢立柱的型号，调整夹具组装模板100上的第一夹紧定位组件20、第二夹紧定位组件30、第三夹紧定位组件40和第四夹紧定位组件50的位置； 

(b)使第一夹紧定位组件20、第二夹紧定位组件30、第三夹紧定位组件40和第四夹紧定位组件50的多个卡槽板12处于打开状态(如图8所示)，向夹具组装模板100上放置地脚法兰； 

(c)将H型钢的端面与地脚法兰接触，并使其处于地脚法兰中心位置，并放置加强筋； 

(d)转动多个卡槽板12使其对加强筋定位； 

(e)焊接，以使H型钢、地脚法兰和加强筋焊接成H型钢立柱； 

(f)打开第一夹紧定位组件20、第二夹紧定位组件30、第三夹紧定位组件40和第四夹紧定位组件50的多个卡槽板12，取下焊接成型的H型钢立柱。 

其中，在进行步骤a时，主要根据所要焊接的地脚法兰12′的系列，分别将每个夹紧定位机构的转轴座3和卡槽板定位座2安装在夹具组装模板100的对应的调整固定孔K1和对应的调整沉孔K4。 

在所述步骤b中，还包括一定位卡槽板12步骤，进行该步骤时，将定位销9穿过靠近卡槽板定位座2的一卡槽板12位于定位孔21内。 

在所述步骤d中，还包括一定位卡槽板12步骤，将定位销9穿过靠近卡槽板定位座2的一卡槽板12位于定位孔21内。 

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但 这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。 

Claims (10)

1.一种H型钢立柱焊接通用夹具，用以装夹H型钢、地脚法兰和加强筋以便焊接，其特征在于，该焊接夹具包括：

夹具组装模板，包括设置在其上的多个安装调整孔和多个调整沉孔，所述安装调整孔用于可调整地安装所述地脚法兰；

夹紧定位机构，包括至少两对夹紧定位组件，所述夹紧定位组件相对所述H型钢呈对称状设置，且通过所述调整沉孔可调整地安装于所述夹具组装模板上；其中，每一夹紧定位组件又包括：固设于所述夹具组装模板上的转轴座、转轴和卡槽板，所述卡槽板可轴向移动调整地固设于所述转轴上，所述转轴可转动地穿设于所述转轴座内，所述卡槽板上设置有用于定位所述加强筋的卡槽。

2.根据权利要求1所述的H型钢立柱焊接通用夹具，其特征在于，一卡槽板定位座固设于所述转轴上，所述卡槽板定位座通过设置在所述夹具组装模板上的多个调整固定孔轴向固定；所述卡槽板定位座上设置有用于对所述卡槽板旋转定位的旋转定位孔，一定位销穿过所述卡槽板定位于所述旋转定位孔内。

3.根据权利要求1或2所述的H型钢立柱焊接通用夹具，其特征在于，所述卡槽板为多个，每两个卡槽板之间设有用于调整所述卡槽板间距的调整套。

4.根据权利要求1或2所述的H型钢立柱焊接通用夹具，其特征在于，所述卡槽板的前端具有定位面。

5.根据权利要求1所述的H型钢立柱焊接通用夹具，其特征在于，所述卡槽的开槽尺寸与其所定位的加强筋的板厚相适应。

6.根据权利要求3所述的H型钢立柱焊接通用夹具，其特征在于，所述夹紧定位组件还包括设置于所述转轴座和调整套之间的另些调整套。

7.根据权利要求3所述的H型钢立柱焊接通用夹具，其特征在于，所述夹紧定位组件还包括设置于所述转轴座和卡槽板之间的另些调整套。

8.一种利用权利要求1所述的H型钢立柱焊接通用夹具进行焊接的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(a)根据H型钢立柱的型号，调整夹具组装模板上的夹紧定位组件的位置；

(b)使每组夹紧定位组件的卡槽板处于打开状态，并向夹具组装模板上放置地脚法兰；

(c)将H型钢的端面与地脚法兰接触，并使其处于地脚法兰中心位置，并放置加强筋；

(d)转动卡槽板使其对加强筋定位；

(e)焊接，以使H型钢、地脚法兰和加强筋焊接成H型钢立柱；

(f)打开每组夹紧定位组件的卡槽板，取下焊接成型的H型钢立柱。

9.根据权利要求8所述的焊接方法，其特征在于，在所述步骤b中，还包括一定位卡槽板步骤，所述定位卡槽板步骤包括将一定位销穿过靠近一卡槽板定位座的卡槽板以位于一定位孔内，所述定位孔设置在所述卡槽板定位座上。

10.根据权利要求8所述的焊接方法，其特征在于，在所述步骤d中，还包括一定位卡槽板步骤，所述定位卡槽板步骤包括将一定位销穿过靠近一卡槽板定位座的卡槽板以位于一定位孔内，所述定位孔设置在所述卡槽板定位座上。

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