CN105033564B - 一种管件反变形焊接夹具及利用该夹具阻止管件变形的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及管件热加工技术领域，特别是涉及一种管件反变形焊接夹具及利用该夹具阻止管件变形的方法，其中焊接夹具包括支座、用于夹持固定管件的固定装置和用于调节管件被夹持部位的调节装置；支座上设置有若干反变形限位块，反变形限位块包括底板、设置于底板上方的支撑板和弧形板，底板的一端向下折弯并延伸设置有用于阻止管件朝某个方向变形移动的折弯部，折弯部与支座卡接。与现有技术相比，本发明的夹具具有反变形功能和操作简单的优点，能够有效阻止焊接等热加工过程中管件往某个方向变形，减少变形校正工序，并且降低了管件成品误差，提高管件的加工质量。

Description

一种管件反变形焊接夹具及利用该夹具阻止管件变形的方法

技术领域

本发明涉及管件热加工技术领域，特别是涉及一种管件反变形焊接夹具及利用该夹具阻止管件变形的方法。

背景技术

管道组件（简称“管件”）包括主管件和多个分支管件，其制作过程中，往往涉及到不同位点的大量等离子切割、焊接等热加工，由此造成的管件受热受力而发生变形几乎是一种不可避免的缺陷，甚至会产生“船状翘曲”的变形，而对变形管件的调校往往需要花费大量的人力物力，效果却不尽人意。其原因是，经局部高温火烤调校后的工件，由于金相组织已经发生变化，导致管件容易出现脆断、裂纹、烤痕等次生不良。

目前，对管件焊接时出现的管道变形并没有行之有效的预防措施，不能进行事前有效预防，只能事后对已发生焊接变形的管道进行人工或机械校正。但是，对已发生焊接变形的管道进行人工或机械校正需要投入大量的人力、物力和时间，而且管道愈大愈难进行校正，最终所生产的管件尺寸误差大，严重影响了管件的加工质量和后续的装配使用。

因此，如何有效控制变形、降低管件成品的误差，为其在后续装配、使用过程中提供质量保证，避免高温加工变形校正过程中对管件（特别是亮光不锈钢管件）材质和表面损伤，是亟需考虑的问题。

发明内容

本发明的目的之一在于针对现有技术中的不足之处而提供一种操作简易、夹持方便、具有反变形功能的管件反变形焊接夹具，该夹具能够有效阻止焊接等热加工过程中管件往某个方向变形，减少变形校正工序，并且降低了管件成品误差，提高管件的加工质量。

本发明的目的之二在于针对现有技术中的不足之处而提供一种防止管件变形的方法，该方法操作简易，能够有效阻止焊接等热加工过程中管件往某个方向变形，减少变形校正工序，并且降低了管件成品误差，提高管件的加工质量。

为达到上述目的，本发明通过以下技术方案来实现。

提供一种管件反变形焊接夹具，包括支座、设置于所述支座一端的用于夹持固定管件的固定装置和设置于所述支座另一端的用于调节管件被夹持部位的调节装置；

所述支座上设置有若干反变形限位块，所述反变形限位块包括底板、设置于所述底板上方的支撑板和弧形板，所述支撑板的上端与弧形板焊接，所述支撑板的下端与所述底板焊接，所述弧形板的弧度与待加工管件的管径弧度相一致；

所述底板的一端向下折弯并延伸设置有用于阻止管件朝某个方向变形移动的折弯部，所述折弯部与所述支座卡接。

优选的，所述固定装置包括：

两个立柱，其分别焊接于所述支座两侧；

上定位组件和下定位组件，其上下对称设置于两个立柱之间，所述上定位组件和所述下定位组件均包括定位底板、设置于所述定位底板的定位支撑板和定位弧形板，所述定位支撑板的一端与所述定位弧形板焊接固定，所述定位支撑板的另一端与所述定位底板焊接固定；所述上定位组件的定位弧形板和所述下定位组件的定位弧形板之间拼接形成用于夹持管件的管件插孔；

固定压杆，其设置于上定位组件的上方且与上定位组件的定位底板抵接，所述固定压杆的一端与其中一个立柱枢接；

第一锁紧插销，其设置于所述固定压杆的上方且与另一个立柱枢接，以将所述固定压杆另一端锁紧固定。

更优选的，所述固定装置的两个立柱的上端均开设有第一插孔，所述固定压杆的一端设置有第一转轴，所述第一转轴设置于其中一个立柱的第一插孔，所述第一锁紧插销设置于另一个立柱的第一插孔。

更优选的，所述固定装置的两个立柱均开设有第一卡槽，所述固定压杆设置于所述第一卡槽内。

优选的，所述调节装置包括所述两个立柱、所述上定位组件和所述下定位组件以及调节螺杆，所述调节螺杆的底端与所述上定位组件的定位底板固定连接。

更优选的，所述调节装置还包括第一螺杆连杆、第二螺杆连杆、中心螺母和第二锁紧插销，所述第一螺杆连杆和所述第二螺杆连杆通过中心螺母连接，所述调节螺杆穿设于所述中心螺母，所述第一螺杆连杆的一端与其中一个立柱枢接，所述第二锁紧插销与另一个立柱枢接且设置于所述第二螺杆连杆的上方以将所述所述第二螺杆连杆锁紧固定。

更优选的，所述调节装置的两个立柱的上端均开设有第二插孔，所述第一螺杆连杆的一端设置有第二转轴，所述第二转轴设置于其中一个立柱的第二插孔，所述第二锁紧插销设置于另一个立柱的第二插孔。

更优选的，所述调节装置的两个立柱均开设有第二卡槽，所述第一螺杆连杆和所述第二螺杆连杆分别设置于对应的所述第二卡槽内。

优选的，所述支座的底部设置有移动底座，所述移动底座包括固定座和与所述固定座连接的四个支撑脚，所述四个支撑脚的底端均设置有万向轮。

本发明还提供利用上述一种管件反变形焊接夹具阻止管件变形的方法，包括以下步骤：

1）管件的定位及角度调整：

将主管件或者分支管件的待加工部位的两端分别固定于支座两端的固定装置和调节装置，并通过调节装置对管件的角度和位置进行调整；

2）布置反变形限位块的位置：

预先根据管件需要进行等离子切割、焊接等热加工的位点判断热加工时管件会朝支座的哪个方向发生变形移动，确定好管件变形方向后，使反变形限位块的折弯部位于所述管件变形方向的相反方向的一侧支座上，并将该折弯部卡接固定在支座上；

3）锁紧固定：

分别锁紧固定装置和调节装置，将管件固定好；

4）热加工：

向管件内通入冷却液，然后进行等离子切割、开孔、点焊等热加工；

5）反变形调校：

热加工过程中，预见管件的加工部位朝某个方向发生变形移动时，通过调节装置调节管件的角度和位置，并向该变形方向的反方向施加预紧力，使该加工部位发生反变形，从而对该加工部位的变形进行校正，一边热加工一边校正；

6）冷却：

主管件和各个分支管件均完成热加工及反变形校正后，经检验无误后即可对分支管件全焊，焊接时重复步骤5）进行反变形校正，最后待管件冷却后即为成品。

本发明的有益效果：

本发明的一种管件反变形焊接夹具及利用该夹具阻止管件变形的方法，其中焊接夹具包括支座、设置于支座一端的用于夹持固定管件的固定装置和设置于支座另一端的用于调节管件被夹持部位的调节装置；支座上设置有若干反变形限位块，反变形限位块包括底板、设置于底板上方的支撑板和弧形板，支撑板的上端与弧形板焊接，支撑板的下端与底板焊接，弧形板的弧度与待加工管件的管径弧度相一致；底板的一端向下折弯并延伸设置有用于阻止管件朝某个方向变形移动的折弯部，折弯部与支座卡接。使用时，预先根据管件需要进行热加工的位点判断热加工时管件会朝支座的哪个方向发生变形移动，确定好管件变形方向后，使反变形限位块的折弯部位于该管件变形方向的相反方向的一侧支座上，并将该折弯部卡接固定在支座上，这样在热加工时，折弯部通过与支座的卡接，对该管件变形方向的反方向施加阻止其变形移动的预紧力，从而有效阻止了管件的变形移动；另一方面，在热加工的过程中可进行反变形调校：当预见管件的加工部位朝某个方向发生变形移动时，通过调节装置调节管件的角度和位置，并向该变形方向的反方向施加预紧力，使该加工部位发生反变形，从而对该加工部位的变形进行反变形校正。与现有技术相比，本发明具有以下优点：

（1）本发明能够有效阻止热加工时管件往某个方向发生变形移动，还具有反变形功能，通过向该变形方向的反方向施加预紧力，使变形部位发生反变形，加工过程中即可进行对管件进行反变形调校，与现有技术的不使用夹具直接“裸焊”的工艺相比，大大节省了热加工后再进行调校变形等复杂工序的人力和物力；

（2）与现有技术不使用夹具直接“裸焊”的工艺相比，本发明既不会损伤管件材料本身的光亮表面的特性，又不需要经过火烤或其它复杂工序的变形调校，从而避免高温加工变形校正过程中对管件材质和表面损伤，还可避免管件出现脆断、裂纹、烤痕等次生不良，通过本发明的夹具辅助加工的管道成品组件扭曲变形小、不会产生“船状翘曲”的变形，从而降低了管件成品误差，保证了管件的加工质量；

（3）本发明的夹具结构简单，方法易于操作，适用于各种类型的管道组件，对于普通的管件，只需要一次装夹即可完成操作；对于极其复杂的管件或者精密管件，通过分步骤即可完成作业，能够快速完成对各类管件的后续装配使用，提高了生产效率，更好地满足企业规模化生产的需要。

附图说明

图1是本发明一种管件反变形焊接夹具的结构示意图。

图2是本发明一种管件反变形焊接夹具的反变形限位块的结构示意图。

图3是本发明一种管件反变形焊接夹具的固定装置的结构示意图。

图4是本发明一种管件反变形焊接夹具的上定位组件和下定位组件的组合状态结构示意图。

图5是本发明一种管件反变形焊接夹具的调节装置的结构示意图。

图6是本发明一种管件反变形焊接夹具的调节装置的局部结构示意图。

在图1至图6中包括有：

支座1；

固定装置2、立柱21、上定位组件22、定位底板221、定位支撑板222、定位弧形板223、下定位组件23、固定压杆24、第一转轴241、第一锁紧插销25；

调节装置3、调节螺杆31、第一螺杆连杆32、第二转轴321、第二螺杆连杆33、中心螺母34、第二锁紧插销35、调节把手36；

反变形限位块4、底板41、折弯部411、支撑板42、弧形板43、加强筋44；

管件插孔5；

固定座6；

支撑脚7；

万向轮8。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例和附图，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仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例 1 。

一种管件反变形焊接夹具，如图1至图6所示，包括支座1、设置于支座1一端的用于夹持固定管件的固定装置2和设置于支座1另一端的用于调节管件被夹持部位的调节装置3。

支座1上设置有若干反变形限位块4，反变形限位块4包括底板41、设置于底板41上方的支撑板42和弧形板43，支撑板42的上端与弧形板43焊接，支撑板42的下端与底板41焊接，弧形板43和底板41之间还设置有加强筋44。弧形板43的弧度与待加工管件的管径弧度相一致，便于放置和夹持管件。底板41的一端向下折弯并延伸设置有用于阻止管件朝某个方向变形移动的折弯部411，折弯部411与支座1卡接。与现有技术相比，本发明的反变形限位块4在使用时，预先根据管件需要进行热加工的位点判断热加工时管件会朝支座1的哪个方向发生变形移动，确定好管件变形方向后，使反变形限位块4的折弯部411位于该管件变形方向的相反方向的一侧支座1上，并将该折弯部411卡接固定在支座1上，这样在热加工时，折弯部411通过与支座1的卡接，对该管件变形方向的反方向施加阻止其变形移动的预紧力，从而有效阻止了管件的变形移动。

本实施例中，固定装置2包括两个立柱21、上定位组件22和下定位组件23、固定压杆24和第一锁紧插销25，其中：两个立柱21其分别焊接于支座1两侧，上定位组件22和下定位组件23分别上下对称设置于两个立柱21之间，上定位组件22和下定位组件23均包括定位底板221、设置于定位底板221的定位支撑板222和定位弧形板223，定位支撑板222的一端与定位弧形板223焊接固定，定位支撑板222的另一端与定位底板221焊接固定，定位弧形板223和定位底板221之间还设置有加强筋；上定位组件22的定位弧形板223和下定位组件23的定位弧形板223之间拼接形成用于夹持管件的管件插孔5。固定压杆24设置于上定位组件22的上方且与上定位组件22的定位底板221抵接，固定压杆24的一端与其中一个立柱21枢接。第一锁紧插销25设置于固定压杆24的上方且与另一个立柱21枢接，以将固定压杆24另一端锁紧固定。使用时，将管件的一端插入到管件插孔5内进行固定，然后插入第一锁紧插销25将管件的一端锁紧。

固定装置2的两个立柱21均开设有第一卡槽，固定压杆24设置于第一卡槽内。固定装置2的两个立柱21的上端均开设有第一插孔，固定压杆24的一端设置有第一转轴241，第一转轴241设置于其中一个立柱21的第一插孔，固定压杆24通过第一转轴241与其中一个立柱21枢接。第一锁紧插销25设置于另一个立柱21的第一插孔，将第一锁紧插销25插入第一插孔时，由于第一锁紧插销25设置于固定压杆24的上方，从而将使固定装置2将管件的一端锁紧固定。

本实施例中，调节装置3包括两个立柱21、上定位组件22和下定位组件23、调节螺杆31、第一螺杆连杆32、第二螺杆连杆33、中心螺母34和第二锁紧插销35，其中：两个立柱21、上定位组件22和下定位组件23的结构与固定装置2的完全相同，便于加工制造。调节螺杆31的底端与上定位组件22的定位底板221固定连接，调节螺杆31的顶端连接有调节把手36，第一螺杆连杆32和第二螺杆连杆33通过中心螺母34连接，调节螺杆31穿设于中心螺母34，第一螺杆连杆32的一端与其中一个立柱21枢接，第二锁紧插销35与另一个立柱21枢接且设置于第二螺杆连杆33的上方以将第二螺杆连杆33锁紧固定。该调节装置3能够对管件进行定位以及实现调节角度的作用，热加工过程中当需要调节管件时，旋转调节把手36，使调节螺杆31相对中心螺母34向上移动，调节螺杆31带动上定位组件22向上移动，使上定位组件22的定位弧形板223和下定位组件23的定位弧形板223之间拼接的管件插孔5增大，从而使管件能够在该管件插孔5内进行前后左右移动并调节至合适的角度，特别是在热加工的过程中，本发明的调节装置3具有反变形调校功能：热加工过程中，当预见管件的加工部位朝某个方向发生变形移动时，通过调节装置3调节管件的角度和位置，并向该变形方向的反方向施加预紧力，使该加工部位发生反变形，从而对该加工部位的变形进行反变形校正。当调节完成后，旋转调节把手36，使调节螺杆31相对于中心螺母34向下移动，带动上定位组件22向下移动直至将管件卡紧在管件插孔5内，然后插入第二锁紧插销35进行锁紧固定。

调节装置3的两个立柱21的上端均开设有第二插孔，第一螺杆连杆32的一端设置有第二转轴321，第二转轴321设置于其中一个立柱21的第二插孔，第二锁紧插销35设置于另一个立柱21的第二插孔，将第二锁紧插销35插入第二插孔时即可将管件的另一端锁紧固定。

调节装置3的两个立柱21均开设有第二卡槽，第一螺杆连杆32和第二螺杆连杆33分别设置于对应的第二卡槽内。

本实施例中，支座1的底部设置有移动底座，移动底座包括固定座6和与固定座6连接的四个支撑脚7，四个支撑脚7的底端均设置有万向轮8，便于整个设备的移动使用。支座1的底部还设置有工具箱9，便于放置工具使用。

本发明的夹具结构简单，方法易于操作，适用于各种类型的管道组件，对于普通的管件，只需要一次装夹即可完成操作；对于极其复杂的管件或者精密管件，通过分步骤即可完成作业，能够快速完成对各类管件的后续装配使用，提高了生产效率，更好地满足企业规模化生产的需要。与现有技术不使用夹具、直接“裸焊”的工艺相比，本发明的夹具既不会损伤管件材料本身的光亮表面的特性，又不需要经过火烤或其它复杂工序的变形调校，大大节省了热加工后再进行调校变形等复杂工序的人力和物力，避免了高温加工变形校正过程中对管件材质和表面损伤，还可避免管件出现脆断、裂纹、烤痕等次生不良，降低了管件成品误差，保证了管件的加工质量。

实施例 2 。

本实施例的利用一种管件反变形焊接夹具阻止管件变形的方法，包括以下步骤：

1）管件的定位及角度调整：

将主管件或者分支管件的待加工部位的两端分别固定于支座1两端的固定装置2和调节装置3，并通过调节装置3对管件的角度和位置进行调整；

2）布置反变形限位块4的位置：

预先根据管件需要进行等离子切割、焊接等热加工的位点判断热加工时管件会朝支座1的哪个方向发生变形移动，确定好管件变形方向后，使反变形限位块4的折弯部411位于所述管件变形方向的相反方向的一侧支座1上，并将该折弯部411卡接固定在支座1上；

3）锁紧固定：

分别锁紧固定装置2和调节装置3，将管件固定好；

4）热加工：

向管件内通入冷却液，然后进行等离子切割、开孔、点焊等热加工；

5）反变形调校：

热加工过程中，预见管件的加工部位朝某个方向发生变形移动时，通过调节装置3调节管件的角度和位置，并向该变形方向的反方向施加预紧力，使该加工部位发生反变形，从而对该加工部位的变形进行校正，一边热加工一边校正；

6）冷却：

主管件和各个分支管件均完成热加工及反变形校正后，经检验无误后即可对分支管件全焊，焊接时重复步骤5）进行反变形校正，最后待管件冷却后即为成品。

上述一种管件反变形焊接夹具与实施例1的完全相同。

与现有技术不使用夹具、直接“裸焊”的工艺相比，本发明的方法既不会损伤管件材料本身的光亮表面的特性，又不需要经过火烤或其它复杂工序的变形调校，大大节省了热加工后再进行调校变形等复杂工序的人力和物力，避免了高温加工变形校正过程中对管件材质和表面损伤，还可避免管件出现脆断、裂纹、烤痕等次生不良，降低了管件成品误差，保证了管件的加工质量。最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种管件反变形焊接夹具，其特征是：包括支座、设置于所述支座一端的用于夹持固定管件的固定装置和设置于所述支座另一端的用于调节管件被夹持部位的调节装置；

所述支座上设置有若干反变形限位块，所述反变形限位块包括底板、设置于所述底板上方的支撑板和弧形板，所述支撑板的上端与弧形板焊接，所述支撑板的下端与所述底板焊接，所述弧形板的弧度与待加工管件的管径弧度相一致；

所述底板的一端向下折弯并延伸设置有用于阻止管件朝某个方向变形移动的折弯部，所述折弯部与所述支座卡接。

2.根据权利要求1所述的一种管件反变形焊接夹具，其特征是：所述固定装置包括：

两个立柱，其分别焊接于所述支座两侧；

上定位组件和下定位组件，其上下对称设置于两个立柱之间，所述上定位组件和所述下定位组件均包括定位底板、设置于所述定位底板的定位支撑板和定位弧形板，所述定位支撑板的一端与所述定位弧形板焊接固定，所述定位支撑板的另一端与所述定位底板焊接固定；所述上定位组件的定位弧形板和所述下定位组件的定位弧形板之间拼接形成用于夹持管件的管件插孔；

固定压杆，其设置于上定位组件的上方且与上定位组件的定位底板抵接，所述固定压杆的一端与其中一个立柱枢接；

第一锁紧插销，其设置于所述固定压杆的上方且与另一个立柱枢接，以将所述固定压杆另一端锁紧固定。

3.根据权利要求2所述的一种管件反变形焊接夹具，其特征是：所述固定装置的两个立柱的上端均开设有第一插孔，所述固定压杆的一端设置有第一转轴，所述第一转轴设置于其中一个立柱的第一插孔，所述第一锁紧插销设置于另一个立柱的第一插孔。

4.根据权利要求3所述的一种管件反变形焊接夹具，其特征是：所述固定装置的两个立柱均开设有第一卡槽，所述固定压杆设置于所述第一卡槽内。

5.根据权利要求2所述的一种管件反变形焊接夹具，其特征是：所述调节装置包括所述两个立柱、所述上定位组件和所述下定位组件以及调节螺杆，所述调节螺杆的底端与所述上定位组件的定位底板固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种管件反变形焊接夹具，其特征是：所述调节装置还包括第一螺杆连杆、第二螺杆连杆、中心螺母和第二锁紧插销，所述第一螺杆连杆和所述第二螺杆连杆通过中心螺母连接，所述调节螺杆穿设于所述中心螺母，所述第一螺杆连杆的一端与其中一个立柱枢接，所述第二锁紧插销与另一个立柱枢接且设置于所述第二螺杆连杆的上方以将所述所述第二螺杆连杆锁紧固定。

7.根据权利要求6所述的一种管件反变形焊接夹具，其特征是：所述调节装置的两个立柱的上端均开设有第二插孔，所述第一螺杆连杆的一端设置有第二转轴，所述第二转轴设置于其中一个立柱的第二插孔，所述第二锁紧插销设置于另一个立柱的第二插孔。

8.根据权利要求7所述的一种管件反变形焊接夹具，其特征是：所述调节装置的两个立柱均开设有第二卡槽，所述第一螺杆连杆和所述第二螺杆连杆分别设置于对应的所述第二卡槽内。

9.根据权利要求1所述的一种管件反变形焊接夹具，其特征是：所述支座的底部设置有移动底座，所述移动底座包括固定座和与所述固定座连接的四个支撑脚，所述四个支撑脚的底端均设置有万向轮。

10. 利用权利要求1至9任意一项所述的一种管件反变形焊接夹具阻止管件变形的方法，其特征是：包括以下步骤：

1）管件的定位及角度调整：

将主管件或者分支管件的待加工部位的两端分别固定于支座两端的固定装置和调节装置，并通过调节装置对管件的角度和位置进行调整；

2）布置反变形限位块的位置：

预先根据管件需要进行等离子切割、焊接等热加工的位点判断热加工时管件会朝支座的哪个方向发生变形移动，确定好管件变形方向后，使反变形限位块的折弯部位于所述管件变形方向的相反方向的一侧支座上，并将该折弯部卡接固定在支座上；

3）锁紧固定：

分别锁紧固定装置和调节装置，将管件固定好；

4）热加工：

向管件内通入冷却液，然后进行等离子切割、开孔、点焊等热加工；

5）反变形调校：

热加工过程中，预见管件的加工部位朝某个方向发生变形移动时，通过调节装置调节管件的角度和位置，并向该变形方向的反方向施加预紧力，使该加工部位发生反变形，从而对该加工部位的变形进行校正，一边热加工一边校正；

6）冷却：

主管件和各个分支管件均完成热加工及反变形校正后，经检验无误后即可对分支管件全焊，焊接时重复步骤5）进行反变形校正，最后待管件冷却后即为成品。