CN102430845B - 薄板角焊缝自动焊接设备 - Google Patents

Abstract

一种薄板角焊缝自动焊接设备，焊90°两种结构，其特征在于角长边结构一：底板固定在支架水平面上，底板上安装电机、滑轨、滑块及连接的调节机构，调节机构斜面安装的焊枪与中间水平面的焊件换热片成30°斜度接触线；焊件组装支撑起换热片的待焊空间，由螺母将底板和压板两长端夹紧，并由衬板螺栓横向固定整个焊件组装；启动电机、氩弧焊枪，自动完成焊接作业。焊角宽边结构二区别是：角宽边焊接用支架与焊件底座分离，三角形支架高边与外框立面固定，且增加一个垫板。优点：能够满足焊缝强度、外观质量、薄板平面度和垂直度的要求。焊缝成形良好，省时、省力，劳动强度低，焊接效率高的特点。操作简便上、可靠性高、焊接效率高。

Description

薄板角焊缝自动焊接设备

技术领域

本发明涉及金属加工，一种薄板与薄板成90°夹角焊接的自动焊接设备。

背景技术

目前，薄板焊接的换热片，已成为板式换热器上用于换热的主要换热元件。现有自动焊接设备没有薄板直角焊接用的设备。需要解决的问题是将2片板厚为1.2mm的薄板折后，将翻折边端面与未折边薄板边缘90°角相互焊接，形成通道相互交叉成90°的换热器中一组矩形体换热片。技术难点是焊接时薄板本身因边部受热极易产生波浪变形。折边高度仅为12mm，因此折边空间小，固夹持难度大。且要保证薄板折边一侧与未折边一侧相对待焊时成90°夹角，保证待焊两边完整贴合。如果两直角边相对时，某点接触不好，会出现未焊透、未熔合缺陷，质量不能保证，造成废品。焊接完成后，还要保证每片薄板的平面度和垂直度。所以加工难度极大，传统的不加夹具的手工焊接必然不能满足要求，且生产效率低。

发明内容

本发明的目的是提供一种薄板角焊缝自动焊接设备，保证薄板厚度1.2mm与两边折边高度仅12mm的90°夹角自动焊接，满足焊后薄板平面度和垂直度以及换热器的质量要求。

这种薄板角焊缝自动焊接设备，用于焊缝位于薄板折边端与薄板边缘成90°夹角处的平行焊接作业，包括两种结构，其特征在于焊角长边设备：底板固定在支架水平面上，底板上安装滑轨、滑块，滑块上连接调节机构，调节机构斜面安装的焊枪与焊件组合中间水平面的焊件换热片成30°斜度接触线；焊件薄板置于底板、衬板之间，再在衬板上放一张薄板，最后压上压板，支撑起焊件换热片的待焊空间，由螺母将底板和压板两长端夹紧，并由衬板螺栓横向固定焊件；在底板上固定的电机带动齿轮拖动滑块，使调节机构上的焊枪沿焊件组合的90°待焊角焊接，氩弧焊枪在传送带的带动下，自动完成整个焊接作业。焊接角宽边用的结构二与角长边用的结构一区别是：角宽边焊接用支架与焊件底座分离，三角形支架高边与外框立面固定，且增加一个垫板。

本设计薄板角焊缝自动焊接设备，有效地解决了现有技术中薄板焊接易变形，待焊空间小，夹持难度大，焊缝外观质量差的技术难题，能够满足焊缝强度、外观质量、薄板平面度和垂直度的要求。具有结构设计合理，装卸容易，操作方便，焊缝成形良好，省时、省力，劳动强度低，焊接效率高的特点。经过反复试验，可靠性高、焊接效率高。

附图说明

图1是薄板角焊缝自动焊接设备中角长边结构主视图；

图2是图1长边结构俯视图；

图3是图1中焊枪以30°斜度与焊件组合90°待焊角长边的放大示意图；

图4是薄板角焊缝自动焊接设备中角宽边结构主视图；

图5是图4宽边结构俯视图；

图6是图4中焊枪以30°斜度与焊件组合90°待焊角宽边的放大示意图；

图7是焊件自支撑全焊接板式换热片的示意图。

具体实施方式

一种薄板角焊缝自动焊接设备，见图1、图2：用于焊缝位于薄板折边端与薄板边缘成90°夹角处的平行焊接作业，包括两种结构，其特征在于焊角长边的设备结构一是底板Ⅰ固定在支架1a水平面上，底板Ⅰ两端分别固定电机10和两个齿轮11，底板Ⅰ上安装滑轨3、滑块4，滑块4上连接调节机构5，调节机构5斜面安装的焊枪6与焊件组合中间水平面的焊件成30°接触线；焊件薄板一置于底板Ⅰ、衬板8之间，再在衬板8上放一张薄板二，最后压上压板7，这样底板Ⅰ、薄板一、衬板8、薄板二及压板7组装支撑起焊件换热片的待焊空间，由衬板螺母13将底板Ⅰ和压板7长向两端夹紧，衬板螺栓13横向固定焊件换热片，防止换热片横向波浪变形，由底板螺栓14通过垫片9卡紧衬板8、薄板一折边及底板Ⅰ，纵向固定换热片，防止换热片纵向波浪变形，进而夹紧整个焊件组合；将全部螺栓拧紧，运行调节机构5，校准焊枪。启动氩弧焊枪6，并同时启动电机10，带动固定在底板Ⅰ两端的齿轮11拖动滑块4，使两套调节机构5上的氩弧焊枪6以30°斜度，沿焊件组合的90°待焊角焊接，氩弧焊枪6在传送带12的带动下，自动完成两焊件薄板形成一组换热片的平行角长边焊接作业。

焊长边时设备结构一中的支架1a为底板Ⅰ和换热片的工作平台，有垂直于地面的立柱，中部支撑焊件的平面高、沿长向两边侧低，安装底板Ⅰ后与中间平面相等，为底板Ⅰ和换热片提供水平面，并承担底板Ⅰ和换热片的全部重量；其宽度大于焊件及两侧调节机构5宽度之和，长度长于底板Ⅰ。

底板Ⅰ为换热片提供水平面，其长度长于焊件换热片长度，其长向表面有与换热片折边同形的直角凹缺，见图3，凹缺高边小于薄板折边高度；凹缺部分为换热片提供水平面，其宽度小于折边至凹凸台距离，凹缺边高边沿宽向的非提供换热片水平面方向延展，与高于提供换热片水平面的平面相接，过渡部位截面为30°角。底板Ⅰ宽度大于焊枪6在底板Ⅰ上的投影与凹缺为换热片提供水平面宽度之和，底板Ⅰ高度大于40mm，高面两端有螺栓孔，保证底板螺栓14能够夹紧垫片9、换热片折边以及底板。

焊接角宽边焊接用设备结构二，见图3、图4：三角支架1b与角长边用支架1a的区别是：三角支架1b与焊件支撑底座18分离，三角支架1b为底板Ⅱ的工作平台，为底板Ⅱ提供水平面，并承担底板Ⅱ的全部重量。三角支架1b高边与外框15立面固定，可在外框15上下移动。且在压板7与另一组换热片（或N个焊完长边后的换热片组）之间增加一个垫板17。焊角宽边用的焊件支撑底座18是略大于焊件宽度及长度的支撑台，为焊件薄板提供水平面，承担焊件换热片的全部重量。四边的外框15规格大于焊件支撑底座18与两侧调节机构5宽度之和，外框15两宽端上横梁上安装两副定滑轮16与配重连接，用于调整底板Ⅱ的高度。底板Ⅱ固定在三角支架1b上，底板Ⅱ通过外框15横梁上定滑轮16与配重连接，随着换热片组的增加，使调节底板更加省力。

底板Ⅰ、底板Ⅱ长向上有n-φ120孔，均布，宽面非待焊侧焊有槽钢。底板Ⅰ为换热片提供水平面，其长度长于焊件换热片长度，其长向表面有与换热片折边同形的直角凹缺，见图3，凹缺高边小于折边高度。凹缺部分为换热片提供水平面，其宽度小于折边至凹凸台距离，凹缺的高边沿上沿向非提供换热片水平面方向延展，与高于提供换热片水平面的平面相接，过渡部位截面为30°角。底板Ⅰ宽度大于焊枪6在底板Ⅰ上的投影与凹缺为换热片提供水平面宽度之和，底板Ⅰ高度大于40mm，高面两端有螺栓孔，保证底板螺栓14能够夹紧垫片9、换热片折边以及底板Ⅰ。见图6，底板Ⅱ与底板Ⅰ的区别在于，凹缺长向中部边缘制成与换热片空间相同形状，深度小于焊件换热片的凹凸台至折边的距离、高度小于凹凸台和折边高度。长度等于待焊换热片长度，这样底板Ⅱ凹缺便能插入焊接完成后的换热片空间。

调节机构5为有30°夹角的座架，其底边为水平面与滑块4固定，其斜面与底边呈30°夹角固定焊枪6，焊枪6在可在其斜面上自由移动。

衬板8为矩形板，长度长于换热片的的待焊边长，宽小于折边至凹凸台的距离、高小于换热片折边高度；高方向一侧上下倒角分别为4×45°与3×45°。

压板7为矩形板，使用时压板垂直于压板轴线两端受力，受力大小及方向相同。轴线的曲率发生变化，因此压板中段向上会有微小弧形，导致换热片中部不能夹紧。因此压板轴向反方向有微小弧形，中段反弓形接触换热片的中段，在两端螺栓紧锁时，向下压力与压板7的反弹力同时作用于工作换热板，使之贴合紧密。压板7长度长于被焊产品长度，长出焊件部位有螺孔，用于焊宽边时螺栓将压板7、衬板8、垫片9夹紧固定、压板7宽度小于折边至凸凹台的距离、高大于60mm。焊长边时压板7两端有宽向缝豁，容纳折边。

垫片9为一个矩形板，长度长于底板与衬板的高之和，宽大于底板螺栓孔大小，厚大于15mm。

垫板17为矩形板，仅宽边使用，其宽边插入焊件直角内，该部位下方是准备焊接边，垫板长等于待焊边长度，宽小于焊件折边至凸凹台的距离，高小于折边高；垫板17高边一侧有螺栓孔，用于焊后由螺栓将其从焊件折边内角中取出。

本发明的任务之一是为自支撑全焊接板式换热器的加工而设计的，见图7，这种结构的换热器是由相邻换热板片本体焊接而成，其特征在于矩形换热板片上均匀并间隔分布凸起圆锥台和凹陷圆锥台，圆锥台以行为单位在板材两侧均匀交错排列，间距均相等，换热板片只两平行边侧有相向折边，折边高度是板上隆起高度与凹陷深度之和；并且两板的凸起圆锥台和凹陷圆锥台相对。将折边端面与未折边板片边缘90°角相互焊接，形成通道相互交叉成90°的矩形体的换热器。

以上述结构的自支撑全焊接板式换热器加工为例，本装置的工作原理和操作步骤如下：

一、将两换热板片的角长边焊接成为一组换热片：其中一片薄板长边平行两侧边相向翻折边90°，折边高度12mm。另一片薄板宽边平行两侧相向折边90°，折边高度12mm。折边之后保证两张薄板平面规格大小相同。将两个薄板的长边对长边、宽边对宽边、折边方向相同叠放在一起。这样长边折边的薄板与长边未折边的薄板成90°夹角，宽边同理，并且两板的凸起圆锥台和凹陷圆锥台相对，组成一组换热片。

1．1将支架1a调整成水平位置，底板Ⅰ放在支架1a上。

1.2依次装上薄板一、衬板8、薄板二、压板7，并用衬板螺栓13横向固定，由底板螺栓14通过垫片9卡紧衬板8、薄板一折边及底板2，纵向固定换热片，防止换热片纵向波浪变形。保证底板Ⅰ、衬板8、薄板及压板7横向及纵向夹紧。

1.3调整调节机构5带动焊枪6，调整好焊枪与焊件的相对位置。

1.4电机10通电开始工作，调整好速度，焊枪起弧，开始焊接。

1.5焊接完成后，将电机关闭，焊枪熄弧。松开并卸下衬板螺栓13及底板螺栓14，依次卸下压板7，抽出衬板8，最后取出角长边焊接完成后的一组换热片。

二、将角长边设备一焊接结束的多组换热片移到焊接角宽边的设备二上：

2.1、将三角支架1b调整成水平位置，底板Ⅱ放在支架1a上。增加换热片时，将换热片放在支撑底座18上。

2.2、将底板Ⅱ插入焊好角长边的一组换热片中，依次放上衬板8，将另一组焊接完成的换热片放在衬板8上，其特征在于将垫板17插入这另一组换热片中，压上压板7并用衬板螺栓13横向固定，由底板螺栓14通过垫片9卡紧衬板8、换热片一折边及底板2，纵向固定换热片，防止换热片纵向波浪变形。保证底板Ⅱ、衬板8、垫板17及压板7横向及纵向将换热片组夹紧。

2.3、调整调节机构5带动焊枪6，调整好焊枪与焊件的相对位置。

2.4、电机10通电开始工作，调整好速度，焊枪起弧，开始焊接。

2.5、焊接完成后，将电机关闭，焊枪熄弧。松开并卸下衬板螺栓13及底板螺栓14，依次卸下压板7，抽出垫板17、衬板8及底板Ⅱ。

2.6、整个过程结束。施焊后卸下换热片，用螺栓拧进垫板17的螺栓孔中，将其抽出。

2.7、多层换热片焊接时，由支撑底座18支撑起焊接完成的换热片，重复2～6过程，调整三角支架1b的高度，进而调节底板Ⅱ的高度。将配重与底板Ⅱ连接使其在一条中心线上，通过定滑轮16最终达到调整底板高度完成多层换热片的焊接。

2～6过程，调整三角支架1b的高度，进而调节底板Ⅱ的高度。将配重与底板Ⅱ连接使其在一条中心线上，通过定滑轮16最终达到调整底板高度完成多层换热片的焊接。

Claims (2)

1.一种薄板角焊缝自动焊接设备，用于焊缝位于薄板折边端与薄板边缘成90°夹角处的平行焊接作业，包括两种结构，其特征在于焊角长边设备结构一：底板Ⅰ固定在支架(1a)水平面上，底板Ⅰ上安装滑轨、滑块，滑块上连接调节机构，调节机构斜面安装的焊枪(6)与焊件组合中间水平面的焊件换热片成30°斜度接触线；焊件薄板置于底板Ⅰ、衬板(8)之间，再在衬板(8)上放一张薄板，最后压上压板(7)，支撑起焊件换热片的待焊空间，由螺母将底板Ⅰ和压板(7)两长端夹紧，并由衬板螺栓横向固定焊件；由底板螺栓（14）通过垫片（9）卡紧衬板(8)、换热片折边及底板Ⅰ，纵向固定换热片，防止换热片纵向波浪变形；在底板Ⅰ上固定的电机带动齿轮拖动滑块，使调节机构上的焊枪沿焊件组合的90°待焊角焊接，氩弧焊枪在传送带的带动下，自动完成焊接作业；焊接角宽边用的结构二与焊接角长边用的结构一区别是：角宽边焊接用三角支架(1b)与焊件底座分离，三角支架(1b)高边与外框(15)立面固定，且增加一个垫板(17)。

2.根据权利要求1所述的薄板角焊缝自动焊接设备，其特征在于焊长边时设备中的支架(1a)为底板Ⅰ和换热片的工作平台，有垂直于地面的立柱，中部支撑焊件的平面高、沿长向两边侧低，安装底板Ⅰ后与中间平面相等；其宽度大于焊件及两侧调节机构（5）宽度之和，长度长于底板Ⅰ。

3. 根据权利要求1所述的薄板角焊缝自动焊接设备，其特征在于焊角长边结构一中的底板Ⅰ长度长于焊件换热片长度，其长向表面有与换热片折边同形的直角凹缺，凹缺高边小于薄板折边高度；凹缺部分为换热片提供水平面，其宽度小于折边至凹凸台距离；凹缺高边沿宽向的非提供换热片水平面方向延展，与高于提供换热片水平面的平面相接，过渡部位截面为30°角；底板Ⅰ宽度大于焊枪（6）在底板Ⅰ上的投影与凹缺为换热片提供水平面宽度之和，底板Ⅰ高度大于40mm，高面两端有螺栓孔，保证底板螺栓（14）能够夹紧垫片（9）、换热片折边以及底板Ⅰ。

4. 根据权利要求1所述的薄板角焊缝自动焊接设备，其特征在于焊接角宽边设备结构二：焊接角宽边用的三角支架(1b)与长边用支架(1a)的结构区别是：三角支架(1b)与焊件支撑底座(18)分离，三角支架(1b)高边与外框(15)立面固定，可在外框(15)上下移动；三角支架(1b)为底板Ⅱ提供水平面，并承担底板Ⅱ的全部重量，焊件支撑底座(18)是大于焊件宽度及长度的支撑台，为焊件换热片组提供水平面，承担换热片的重量；外框(15)规格大于焊件支撑底座(18)与两侧调节机构(5)宽度之和，外框(15)两宽端上横梁上安装两副定滑轮(16)与配重连接，用于调整三角支架(1b)高度，进而调整底板Ⅱ的高度。

5.根据权利要求1所述的薄板角焊缝自动焊接设备，其特征在于焊接角宽边设备结构二：底板Ⅱ与底板Ⅰ的区别在于，凹缺长向中部边缘制成与换热片空间相同形状，深度小于焊件换热片的凹凸台至折边的距离、高度小于凹凸台和折边高度，长度等于待焊换热片长度，以便底板Ⅱ凹缺能插入焊接完成后的换热片空间。

6.根据权利要求1所述的薄板角焊缝自动焊接设备，其特征在于焊接角宽边设备结构二的组装：在压板(7)与另一组或N个焊完长边后的换热片组之间增加一个垫板(17)；将底板Ⅱ插入焊好角长边的一组换热片中，依次放上衬板(8)，将另一组焊接完长边的换热片放在衬板(8)上，另一组换热片的空间由垫板(17)支撑:底板Ⅱ，衬板(8)，垫板(17)及压板(7)支撑起2组换热片的空间，压上压板（7）并由衬板螺栓(13)横向固定换热片，防止换热片横向波浪变形；纵向固定换热片：垫片（9）加在衬板（8）和底板螺栓（14）之间，由底板螺栓(14) 通过垫片（9）卡紧衬板（8）、换热片一折边及底板Ⅰ和底板Ⅱ，防止换热片纵向波浪变形；将全部螺栓拧紧，运行调节机构(5)，校准并启动氩弧焊枪(6)，同时启动电机(10)，自动完成整个焊接作业。

7.根据权利要求1所述的薄板角焊缝自动焊接设备，其特征在于调节机构(5)：为有30°夹角的座架，其底边为水平面与滑块(4)固定，其斜面与底边呈30°夹角固定焊枪(6)，焊枪(6)可在其斜面上自由移动。

8.根据权利要求1所述的薄板角焊缝自动焊接设备，其特征在于衬板（8）：为矩形板，衬板（8）长度长于换热片待焊边长，宽小于折边至凹凸台的距离、高小于换热片折边高度；高方向一侧上下倒角分别为4×45°与3×45°；垫片(9)规格为一个矩形板，长度长于底板与衬板的高之和，宽大于底板螺栓孔大小，厚大于15mm。

9.根据权利要求1所述的薄板角焊缝自动焊接设备，其特征在于压板（7）：为矩形板，轴向微小弧形，使用时板中段反弓形接触工件的中段，在两端螺栓紧锁时，向下压力与压板（7）的反弹力同时作用于工作换热板，使之贴合紧密；压板长度长于被焊产品长度、长出焊件部位有螺孔，用于焊宽边时螺栓将压板（7）、衬板（8）、垫片(9)夹紧固定；压板(7)宽度小于换热片折边至凸凹台的距离，高大于60mm；焊长边时压板（7）两端有宽向缝豁，容纳折边。

10.根据权利要求1所述的薄板角焊缝自动焊接设备，其特征在于焊接角宽边结构二用的垫板(17)为矩形板，该部位下方是准备焊接边，垫板(17)长等于待焊边长度，宽小于焊件换热板片折边至凸凹台的距离、高小于折边高；垫板(17)高边一侧有螺栓孔，螺栓孔大小小于垫板(17)的高，用于焊后由螺栓将其取出； 垫片(9)加在衬板（8）和底板螺栓（14）之间，由底板螺栓（14）通过垫片（9）卡紧衬板（8）、换热片一折边及底板Ⅰ和底板Ⅱ，纵向固定换热片，防止换热片纵向波浪变形。

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