CN104084740A - 石油过滤管套筒焊接夹具及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种石油过滤管套筒焊接夹具及使用该石油过滤管套筒焊接夹具焊接石油过滤管套筒的方法。该石油过滤管套筒焊接夹具包括套筒定位机构，所述套筒定位机构包括套筒轴、至少一个弹块、至少一个角度调整块、夹具芯棒、固定条和设置在点焊机焊接臂上的限位块。本发明的焊接夹具的弹块的设计解决了工件在焊接时角度旋转的定位问题；角度调整块的设计使得原本需要两套焊接夹具才能分别焊接悬挂器和弹性条精简为使用一套焊接夹具就可以完成悬挂器和弹性条的焊接，因而降低了生产成本。本发明的焊接夹具结构新颖，重复定位准确、加工速度快，成型好，产品合格率接近100％，目前生产效率是全手工焊接的3倍以上，节约大量的人力成本和原材料的损耗。

Description

石油过滤管套筒焊接夹具及焊接方法

技术领域

本发明涉及钻油工具的焊接技术领域，具体涉及一种石油过滤管套筒焊接夹具及使用该焊接夹具焊接石油过滤管套筒的方法。

背景技术

目前海洋石油开采日益激烈，世界上石油开采工具的高端技术一直掌握在国外几家石油巨头手里，石油勘探工具要求耐压耐温耐腐蚀，在地下各个岩层中工作，对钻油工具的制造工艺和原材有很高的要求，尤其是焊接方面的技术工艺更是重中之重，焊接的设备精度及焊接工艺，直接决定焊接产品的质量及其成品率。

由于石油过滤管套筒的特殊构造，目前行业内针对石油过滤管套筒的加工还是停留在全人工操作，生产效率低，焊接质量不稳定，废品率高。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种结构新颖，重复定位准确、加工速度快，成型好的石油过滤管套筒焊接夹具。

本发明还提供了一种使用上述石油过滤管套筒焊接夹具焊接石油过滤管套筒的方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种石油过滤管套筒焊接夹具，包括套筒定位机构，所述套筒定位机构包括套筒轴、至少一个弹块、至少一个角度调整块、夹具芯棒、固定条和设置在点焊机焊接臂上的限位块，其中，

所述套筒轴沿其轴向设置有通孔，所述套筒轴的外壁上沿其轴向设置有至少一个凹槽，所述弹块弹性设置于所述凹槽内，所述凹槽与套筒筒身上的开口槽相对应，所述弹块能够从所述套筒筒身上的开口槽中弹出；

所述角度调整块为具有内环的圆形结构，所述角度调整块的内环上设置有互成角度的第一直槽和第二直槽，所述角度调整块通过紧固件与所述套筒轴固接；

所述夹具芯棒的外壁上设置有第三直槽；

所述套筒轴通过所述固定条依次插入角度调整块的第一直槽或第二直槽、套筒轴的通孔、夹具芯棒的第三直槽，被固定于所述夹具芯棒上，所述夹具芯棒固接于点焊机的焊接臂上。

进一步地，所述弹块包括长条固定斜块，所述长条固定斜块具有相邻的横向斜面和竖向斜面，所述长条固定斜块的底部设置有弹簧，所述弹块通过紧固件锁入所述套筒轴的凹槽内。

进一步地，所述角度调整块的远离所述套筒轴的一侧设置有挡块，所述挡块为具有内环的圆形结构，所述挡块的内环上设置有与所述第一直槽和第二直槽相对应的第四直槽。

进一步地，所述夹具芯棒的一端设置有螺栓，通过螺母对夹具芯棒进行紧固。

进一步地，所述螺母与所述挡块之间设置有带槽垫圈。

进一步地，所述螺母与所述带槽垫圈之间设置有垫片。

进一步地，所述夹具芯棒的上方设置有辅助压板，所述辅助压板与套筒待焊接的部位相对应，所述辅助压板的一端与压板固定框连接，所述压板固定框的一端与支撑杆的一端连接，所述支撑杆的另一端与压板连接，所述压板固接于所述点焊机上。

进一步地，所述辅助压板具有一端开口、另一端闭合的长方形开口槽，所述长方形开口槽的宽度与悬挂器、弹性条的宽度相吻合。

进一步地，所述压板固定框的底部设置有弹簧，所述支撑杆的一端设置有台阶。

一种使用上述石油过滤管套筒焊接夹具焊接石油过滤管套筒的方法，包括在套筒上焊接悬挂器和弹性条两种零部件，具体步骤如下：

步骤A，焊接第一根悬挂器：

(1)将固定条依次插入挡块的第四直槽、角度调整块的第一直槽、套筒轴的通孔和夹具芯棒的第三直槽中，并对夹具芯棒进行紧固；

(2)定位待焊接悬挂器的套筒：将套筒套入套筒轴，转动套筒使得套筒轴上的其中一个弹块从套筒的开口槽中弹出，该弹块对套筒进行角度限位，同时，设置在点焊机焊接臂上的限位块对套筒进行轴向限位；

(3)定位悬挂器并进行焊接：操作人员抬起辅助压板，将悬挂器需要焊接的一端放入辅助压板的长方形开口槽处，操作人员放下辅助压板，完成焊接前的定位，在此过程中，操作人员可以对悬挂器进行轴向微调，确保焊点精确定位，最后焊接悬挂器；

步骤B，焊接第二根悬挂器：

完成步骤A后将套筒向外抽出，弹块被压缩入套筒内，逆时针旋转套筒使得套筒开口槽移动至下一个弹块处，该弹块从套筒的开口槽中弹出，然后重复步骤A中的步骤(2)和(3)即可实现第二根悬挂器的焊接；同样，可以重复步骤B实现第三根悬挂器的焊接；

步骤C，焊接第一根弹性条：

(4)将已经焊接悬挂器的套筒从套筒轴上完全抽出，拧松夹具芯棒，抽出固定条；

(5)将抽出的固定条依次插入挡块的第四直槽、角度调整块的第二直槽、套筒轴的通孔和夹具芯棒的第三直槽中，并对夹具芯棒进行紧固；

(6)定位待焊接弹性条的套筒：调转步骤(4)中的套筒的筒身，然后将套筒套入套筒轴，转动套筒使得套筒轴上的其中一个弹块从套筒的开口槽中弹出，该弹块对套筒进行角度限位，同时，设置在点焊机焊接臂上的限位块对套筒进行轴向限位；

(7)定位弹性条并进行焊接：操作人员抬起辅助压板，将弹性条需要焊接的一端放入辅助压板的长方形开口槽处，操作人员放下辅助压板，完成焊接前的定位，在此过程中，操作人员可以对弹性条进行轴向微调，确保焊点精确定位，最后焊接弹性条；

步骤D，焊接第二根弹性条：

完成步骤C后将套筒向外抽出，弹块被压缩入套筒内，逆时针旋转套筒使得套筒开口槽移动至下一个弹块处，该弹块从套筒的开口槽中弹出，然后重复步骤C中的步骤(6)和(7)即可实现第二根弹性条的焊接；同样，可以重复步骤D实现第三根弹性条的焊接。

与现有技术相比，本发明的石油过滤管套筒焊接夹具的有益技术效果是：

(1)弹块的设计解决了工件在焊接时角度旋转的定位问题，对工件进行良好的角度限位，因而方便操作者更好的进行焊接角度的定位，减少了产品报废率，保证了焊接质量；

(2)角度调整块的设计使得原本需要两套焊接夹具才能分别焊接悬挂器和弹性条精简为使用一套焊接夹具就可以完成悬挂器和弹性条的焊接，因而降低了生产成本，提高了工作效率；

(3)根据本发明的焊接夹具的设计原理，通过调整尺寸、辅助压板开口槽和角度调整块的直槽的位置，可以在具有开口槽的圆柱形套筒上焊接均衡分布的零部件，因而具有适应性强、焊接精度高的优点；

(4)焊接时无需人工手持焊接工件，避免人员受伤隐患，提高了操作人员的安全。

附图说明

图1是本发明的石油过滤管套筒焊接成品示意图；

图2是本发明的石油过滤管套筒的展开图；

图3是本发明的石油过滤管套筒焊接夹具的分解示意图；

图4是本发明的石油过滤管套筒焊接夹具的另一分解示意图；

图5是本发明的套筒轴和弹块的分解示意图；

图6是本发明的长条固定斜块的结构示意图；

图7是本发明的角度调整块的结构示意图；

图8是本发明的夹具芯棒的结构示意图；

图9是本发明的挡块的结构示意图；

图10是本发明的辅助压板的结构示意图；

图11是本发明的压板固定框的结构示意图；

图12是本发明的支撑杆的结构示意图；

图13(a)是本发明的辅助压板处于关闭状态的示意图；

图13(b)是本发明的辅助压板处于关闭状态的另一示意图；

图14(a)是本发明的辅助压板处于打开状态的示意图；

图14(b)是本发明的辅助压板处于打开状态的另一示意图；

图15是焊接悬挂器的示意图；

图16是焊接弹性条的示意图。

附图标记说明

1套筒轴、11通孔、12凹槽、2弹块、21长条固定斜块、211横向斜面、212竖向斜面、3角度调整块、31第一直槽、32第二直槽、4夹具芯棒、41第三直槽、42螺栓、5固定条、6限位块、7套筒、71开口槽、8点焊机、81焊接臂、82点焊头、9挡块、91第四直槽、10螺母、13带槽垫圈、14垫片、15辅助压板、151长方形开口槽、16压板固定框、17支撑杆、171台阶、18压板、19弹簧、20悬挂器、22弹性条。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合实施例及附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明需要在圆柱形的石油过滤管套筒(简称为“套筒”)7上焊接三根悬挂器20和三根弹性条22，图1显示了套筒7焊接成品，如图1和图2所示，套筒7的筒身上具有开口槽71。

如图3和图4所示，本发明的石油过滤管套筒焊接夹具包括套筒定位机构，该套筒定位机构包括套筒轴1、三个弹块2、两个角度调整块3、夹具芯棒4、固定条5和设置在点焊机8的焊接臂81上的限位块6。

如图5所示，套筒轴1沿其轴向设置有通孔11，套筒轴1的外壁上沿其轴向设置有三个凹槽12，弹块2弹性设置于凹槽12内，凹槽12与套筒7筒身上的开口槽71相对应，弹块2可以从套筒7筒身上的开口槽71中弹出。在一优选实施例中，如图5和图6所示，弹块2包括一个长条固定斜块21和两个弹簧19，长条固定斜块21具有相邻的横向斜面211和竖向斜面212，两个弹簧19安装在长条固定斜块21的底部，弹块2通过紧固件锁入套筒轴1的凹槽12内，通过两个弹簧19可以实现长条固定斜块21的上下活动。将套筒7套入套筒轴1时，弹块2的长条固定斜块21被压入套筒轴1的凹槽12中，通过转动套筒7可以使弹块2的长条固定斜块21从套筒7的开口槽71中弹出，弹块2对套筒7进行角度限位，同时，设置在点焊机8的焊接臂81上的限位块6对套筒7进行轴向限位。

从图1和图2可知，悬挂器20和弹性条22并不在同一直线上，为了实现使用同一套焊接夹具分别焊接悬挂器20和弹性条22，本发明设计了角度调整块3。如图7所示，角度调整块3为具有内环的圆形结构，角度调整块3通过螺丝与套筒轴1固接，角度调整块3的内环上设置有互成角度的第一直槽31和第二直槽32，第一直槽31和第二直槽32之间的角度就是套筒7需要转动的角度，以用来适应分别焊接悬挂器20和弹性条22，也就是在焊接悬挂器20和弹性条22时，弹块2需要对应不同的角度。

参照图8，夹具芯棒4的外壁上设置有第三直槽41，夹具芯棒4的一端设置有螺栓42，通过螺母10对夹具芯棒4进行紧固。如图1和图2所示，套筒轴1通过固定条5插入角度调整块3的第一直槽31或第二直槽32、套筒轴1的通孔11、夹具芯棒4的第三直槽41被固定于夹具芯棒4上，夹具芯棒4固接于点焊机8的焊接臂81上。

在一优选实施例中，如图3、图4和图9所示，角度调整块3的远离套筒轴1的一侧设置有挡块9，挡块9为具有内环的圆形结构，挡块9的内环上设置有与第一直槽31和第二直槽32相对应的第四直槽91。

在一优选实施例中，螺母10与挡块9之间设置有带槽垫圈13，螺母10与带槽垫圈13之间设置有垫片14，用于对夹具芯棒4进行更好的紧固。

如图3、图4以及图10至图16所示，夹具芯棒4的上方设置有辅助压板15，辅助压板15与套筒7待焊接的部位以及点焊头82相对应，辅助压板15的一端与压板固定框16连接，压板固定框16的一端与支撑杆17的一端连接，支撑杆17的另一端与压板18连接，压板18固接于点焊机8上。在一优选实施例中，辅助压板15具有一端开口、另一端闭合的长方形开口槽151，长方形开口槽151的宽度与悬挂器20、弹性条22的宽度相吻合。压板固定框16的底部设置有弹簧19，支撑杆17的一端设置有台阶171。图13(a)和13(b)为辅助压板15处于关闭状态，图14(a)和14(b)为辅助压板15处于打开状态，当把辅助压板15转到与支撑杆17的台阶171重叠的地方时，辅助压板15的活动就被禁止了。

本发明还提供了一种使用上述石油过滤管套筒焊接夹具焊接石油过滤管套筒的方法，包括在套筒7上焊接悬挂器20和弹性条22两种零部件，具体步骤如下：

步骤A，焊接第一根悬挂器：

(1)将固定条5插入挡块9的第四直槽91、角度调整块3的第一直槽31、套筒轴1的通孔11和夹具芯棒4的第三直槽41中，并对夹具芯棒4进行紧固，此时，固定条5插入角度调整块3的第一直槽31中用以实现焊接悬挂器20；

(2)定位待焊接悬挂器的套筒：将套筒7套入套筒轴1，转动套筒7使得套筒轴1上的其中一个弹块2从套筒7的开口槽71中弹出，该弹块2对套筒7进行角度限位，同时，设置在点焊机8焊接臂上81的限位块6对套筒7进行轴向限位；

(3)定位悬挂器并进行焊接：操作人员抬起辅助压板15，将悬挂器20需要焊接的一端放入辅助压板15的长方形开口槽151处，操作人员放下辅助压板15，在弹簧的拉力下辅助压板15下压，长方形开口槽151与悬挂器20相契合，此时完成焊接前的定位，在此过程中，操作人员可以对悬挂器20进行轴向微调，确保焊点精确定位，调整完毕后焊接悬挂器20；

步骤B，焊接第二根悬挂器：

完成步骤A后将套筒7向外抽出，由于弹块2的横向斜面211的作用，弹块2被压缩入套筒7的筒身内，逆时针旋转套筒7使得套筒7的开口槽71移动至下一个弹块2处，该弹块2从套筒7的开口槽71中弹出，然后重复步骤A中的步骤(2)和(3)即可实现第二根悬挂器的焊接；同样，可以重复步骤B实现第三根悬挂器的焊接；

步骤C，焊接第一根弹性条：

(4)将已经焊接悬挂器20的套筒7从套筒轴1上完全抽出，拧松夹具芯棒4，抽出固定条5；

(5)将抽出的固定条5插入挡块9的第四直槽91、角度调整块3的第二直槽32、套筒轴1的通孔11和夹具芯棒4的第三直槽41中，并对夹具芯棒4进行紧固，此时，固定条5插入角度调整块3的第二直槽32中用以实现焊接弹性条22；

(6)定位待焊接弹性条的套筒：调转步骤(4)中的套筒7的筒身，然后将套筒7套入套筒轴1，转动套筒7使得套筒轴1上的其中一个弹块2从套筒7的开口槽71中弹出，该弹块2对套筒7进行角度限位，同时，设置在点焊机8焊接臂81上的限位块6对套筒7进行轴向限位；

(7)定位弹性条并进行焊接：操作人员抬起辅助压板15，将弹性条22需要焊接的一端放入辅助压板15的长方形开口槽151处，操作人员放下辅助压板15，在弹簧的拉力下辅助压板15下压，长方形开口槽151与弹性条22相契合，此时完成焊接前的定位，在此过程中，操作人员可以对弹性条22进行轴向微调，确保焊点精确定位，调整完毕后焊接弹性条22；

步骤D，焊接第二根弹性条：

完成步骤C后将套筒7向外抽出，由于弹块2的横向斜面211的作用，弹块2被压缩入套筒7内，逆时针旋转套筒7使得套筒7的开口槽71移动至下一个弹块2处，该弹块2从套筒7的开口槽71中弹出，然后重复步骤C中的步骤(6)和(7)即可实现第二根弹性条22的焊接；同样，可以重复步骤D实现第三根弹性条的焊接。

本发明的焊接夹具利用套筒筒身的开口槽来定位，套筒轴上与开口槽相对应的弹块的设计解决了工件在焊接时角度旋转的定位问题，对工件在每次焊接时进行良好的角度限位；另外，角度调整块的设计使得原本需要两套焊接夹具才能分别焊接悬挂器和弹性条精简为使用一套焊接夹具就可以完成悬挂器和弹性条的焊接，因而降低了生产成本，此时，只需要把固定条插入角度限位块的不同直槽中，就能实现悬挂器和弹性条的切换焊接，提高了工作效率，减少了设备的浪费，角度调整块的设计还使得弹块对套筒进行角度限位后，需要焊接的部位正好处于点焊头的下方，实现精确的焊接。本发明的焊接夹具结构新颖，重复定位准确、加工速度快，成型好，产品合格率接近100％，目前生产效率是全手工焊接的3倍以上，节约了大量的人力成本和原材料的损耗。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种石油过滤管套筒焊接夹具，其特征在于，包括套筒定位机构，所述套筒定位机构包括套筒轴、至少一个弹块、至少一个角度调整块、夹具芯棒、固定条和设置在点焊机焊接臂上的限位块，其中，

所述套筒轴沿其轴向设置有通孔，所述套筒轴的外壁上沿其轴向设置有至少一个凹槽，所述弹块弹性设置于所述凹槽内，所述凹槽与套筒筒身上的开口槽相对应，所述弹块能够从所述套筒筒身上的开口槽中弹出；

所述角度调整块为具有内环的圆形结构，所述角度调整块的内环上设置有互成角度的第一直槽和第二直槽，所述角度调整块通过紧固件与所述套筒轴固接；

所述夹具芯棒的外壁上设置有第三直槽；

所述套筒轴通过所述固定条依次插入角度调整块的第一直槽或第二直槽、套筒轴的通孔、夹具芯棒的第三直槽，被固定于所述夹具芯棒上，所述夹具芯棒固接于点焊机的焊接臂上。

2.根据权利要求1所述的石油过滤管套筒焊接夹具，其特征在于，所述弹块包括长条固定斜块，所述长条固定斜块具有相邻的横向斜面和竖向斜面，所述长条固定斜块的底部设置有弹簧，所述弹块通过紧固件锁入所述套筒轴的凹槽内。

3.根据权利要求2所述的石油过滤管套筒焊接夹具，其特征在于，所述角度调整块的远离所述套筒轴的一侧设置有挡块，所述挡块为具有内环的圆形结构，所述挡块的内环上设置有与所述第一直槽和第二直槽相对应的第四直槽。

4.根据权利要求3所述的石油过滤管套筒焊接夹具，其特征在于，所述夹具芯棒的一端设置有螺栓，通过螺母对夹具芯棒进行紧固。

5.根据权利要求4所述的石油过滤管套筒焊接夹具，其特征在于，所述螺母与所述挡块之间设置有带槽垫圈。

6.根据权利要求5所述的石油过滤管套筒焊接夹具，其特征在于，所述螺母与所述带槽垫圈之间设置有垫片。

7.根据权利要求1-6任一项权利要求所述的石油过滤管套筒焊接夹具，其特征在于，所述夹具芯棒的上方设置有辅助压板，所述辅助压板与套筒待焊接的部位相对应，所述辅助压板的一端与压板固定框连接，所述压板固定框的一端与支撑杆的一端连接，所述支撑杆的另一端与压板连接，所述压板固接于所述点焊机上。

8.根据权利要求7所述的石油过滤管套筒焊接夹具，其特征在于，所述辅助压板具有一端开口、另一端闭合的长方形开口槽，所述长方形开口槽的宽度与悬挂器、弹性条的宽度相吻合。

9.根据权利要求8所述的石油过滤管套筒焊接夹具，其特征在于，所述压板固定框的底部设置有弹簧，所述支撑杆的一端设置有台阶。

10.一种使用根据权利要求1-9任一项所述的石油过滤管套筒焊接夹具焊接石油过滤管套筒的方法，其特征在于，包括在套筒上焊接悬挂器和弹性条两种零部件，具体步骤如下：

步骤A，焊接第一根悬挂器：

(1)将固定条依次插入挡块的第四直槽、角度调整块的第一直槽、套筒轴的通孔和夹具芯棒的第三直槽中，并对夹具芯棒进行紧固；

(2)定位待焊接悬挂器的套筒：将套筒套入套筒轴，转动套筒使得套筒轴上的其中一个弹块从套筒的开口槽中弹出，该弹块对套筒进行角度限位，同时，设置在点焊机焊接臂上的限位块对套筒进行轴向限位；

(3)定位悬挂器并进行焊接：操作人员抬起辅助压板，将悬挂器需要焊接的一端放入辅助压板的长方形开口槽处，操作人员放下辅助压板，完成焊接前的定位，在此过程中，操作人员可以对悬挂器进行轴向微调，确保焊点精确定位，最后焊接悬挂器；

步骤B，焊接第二根悬挂器：

完成步骤A后将套筒向外抽出，弹块被压缩入套筒内，逆时针旋转套筒使得套筒开口槽移动至下一个弹块处，该弹块从套筒的开口槽中弹出，然后重复步骤A中的步骤(2)和(3)即可实现第二根悬挂器的焊接；同样，可以重复步骤B实现第三根悬挂器的焊接；

步骤C，焊接第一根弹性条：

(4)将已经焊接悬挂器的套筒从套筒轴上完全抽出，拧松夹具芯棒，抽出固定条；

(5)将抽出的固定条依次插入挡块的第四直槽、角度调整块的第二直槽、套筒轴的通孔和夹具芯棒的第三直槽中，并对夹具芯棒进行紧固；

(6)定位待焊接弹性条的套筒：调转步骤(4)中的套筒的筒身，然后将套筒套入套筒轴，转动套筒使得套筒轴上的其中一个弹块从套筒的开口槽中弹出，该弹块对套筒进行角度限位，同时，设置在点焊机焊接臂上的限位块对套筒进行轴向限位；

(7)定位弹性条并进行焊接：操作人员抬起辅助压板，将弹性条需要焊接的一端放入辅助压板的长方形开口槽处，操作人员放下辅助压板，完成焊接前的定位，在此过程中，操作人员可以对弹性条进行轴向微调，确保焊点精确定位，最后焊接弹性条；

步骤D，焊接第二根弹性条：

完成步骤C后将套筒向外抽出，弹块被压缩入套筒内，逆时针旋转套筒使得套筒开口槽移动至下一个弹块处，该弹块从套筒的开口槽中弹出，然后重复步骤C中的步骤(6)和(7)即可实现第二根弹性条的焊接；同样，可以重复步骤D实现第三根弹性条的焊接。