CN111015061A - 一种锡槽底板钢构框架的制作方法及焊接工装 - Google Patents

Abstract

一种锡槽底板钢构框架的焊接工装，包括上框焊接工装、下框焊接工装和连接板焊接工装。通过下框焊接工装的翻转扣合，使下框焊接工装与上框焊接工装形成方体结构。方体结构限制了锡槽底板钢构框架的长宽高尺寸，并对锡槽底板钢构框架的形位误差进行了限制，不但使锡槽底板钢构框架具有很好的一致性，而且在方体结构的定位夹持限制下，对锡槽底板钢构框架实施了满焊，最大限度地减少焊接形变。一种锡槽底板钢构框架的制作方法，使支撑柱、连接板与上框、下框之间为零间隙焊接，焊接形变量小，保证了上框的平面度。本发明的连接板结构具有同一焊接定位基准，不但起到了支撑上框、下框的作用，还可保证组对后各上框之间的平面度，缩短了调整工期。

Description

一种锡槽底板钢构框架的制作方法及焊接工装

技术领域

本发明涉及电子级玻璃生产设备技术领域，尤其是涉及一种锡槽底板钢构框架的焊接方法。

背景技术

锡槽是电子级玻璃生产线的三大热工设备之一，锡槽安装质量的好坏直接影响到产品生产质量及设备的使用寿命，槽底的平整度质量的控制更是重中之重。锡槽底板钢构框架一般采用制作厂下料，然后运输到安装现场进行组对安装。一条电子级玻璃生产线通常由30多个锡槽底板钢构框架组对连接而成，组对连接后的长度超过100米，现场组对一旦出现组对偏差，不仅会浪费大量的材料，还会耽误工期。

如图1所示，锡槽底板钢构框架由方管型材焊接而成，包括上框11和下框 12，在上框11与下框 12之间焊接有支撑柱13。其结构并不复杂，但技术要求确很高，要求上下框有很好的平面度和平行度，尤其是上框的平面度≤1mm。每一个锡槽底板钢构框架的长度为7米左右，宽度为3米，如此大的钢架结构要保证1mm的平面度，其难度可想而知。现有的锡槽底板钢构框架焊接工装，多是采用分组焊接，然后再搭建焊接的方式，上框11和下框 12分别组焊后，再在上框11和下框 12之间焊接支撑柱13。但是众所周知，型材的差异、下料尺寸误差、焊接变形等不可避免的原因，使锡槽底板钢构框架的制造很难达到技术要求。

影响平面度的关键因素是支撑柱13对上框11、下框 12的拉伸应力，这种拉伸应力来自于焊前间隙。即使支撑柱13的下料尺寸控制在1mm以内，也不能消除各支撑柱13与上框11、下框 12之间的间隙。间隙的不均匀会造成各焊缝产生的应力不均匀，影响上框11、下框12焊后的平面度。

锡槽底板钢构框架还要求组对后的平面度≤2mm，这要求每一个锡槽底板钢构框架都有很好的一致性，以便于组对连接的精准度。通常在现场组对时，要先打点找平，后焊接连线。而现有技术锡槽底板钢构框架的一致性差，组对时存在间隙不均匀，焊接后会出现组对后的平面度超差，给施工造成影响。

发明内容

为了克服背景技术中的不足，本发明公开了一种锡槽底板钢构框架的焊接工装，其目的在于：保证锡槽底板钢构框架焊接的技术要求，减少焊接形变，并保证锡槽底板钢构框架焊接的一致性。本发明还公开了一种锡槽底板钢构框架的制作方法，其目的在于：消除不均焊接应力对平面度的影响，保证锡槽底板钢构框架在组对前、组对后的平面度要求。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种锡槽底板钢构框架的焊接工装，所述锡槽底板钢构框架由方管型材焊接而成，包括上框和下框，在上框与下框的左右两侧焊接有支撑柱、前后两端焊接有连接板；所述焊接工装包括：

上框焊接工装，包括主体定位板，在主体定位板上设有用于支撑、定位上框各方管型材件的平面和定位块，还设有用于压紧各方管型材件的夹具；在主体定位板的左侧或右侧连接有翻转轴承座；

下框焊接工装，包括翻转定位板，在翻转定位板上设有用于支撑、定位下框各方管型材件的平面和定位块，还设有用于压紧各方管型材件的夹具；在翻转定位板的一侧连接有高度定位柱，另一侧连接有与翻转轴承座对应的翻转轴，翻转轴与旋转油缸连接；当旋转油缸转动时，翻转定位板向主体定位板一侧翻转，高度定位柱与主体定位板接触定位，使翻转轴承座、高度定位柱、上框焊接工装以及下框焊接工装形成方体结构；

连接板焊接工装，为两套，对称地设置在主体定位板的前后两端，包括连接板定位体，连接板定位体通过线规滑块运动副与主体定位板滑动连接；在连接板定位体上设有与连接板对应的一面两销定位结构；所述连接板定位体连接有气缸，当气缸运动时，连接板定位体与上框、下框接触，使连接板得到焊接定位。

进一步地改进技术方案，所述主体定位板水平设置，在主体定位板上连接有支腿；当旋转油缸反向转动时，翻转定位板向远离主体定位板的一侧翻转，翻转定位板与支腿接触，使翻转定位板处于水平状态。

进一步地改进技术方案，所述高度定位柱设有用于与主体定位板接触定位的定位销孔和连接孔，所述主体定位板设有与所述定位销孔和连接孔对应的定位销孔和螺纹孔；所述高度定位柱与所述主体定位板通过定位销和螺栓接触定位。

进一步地改进技术方案，所述主体定位板、所述翻转定位板均设有用于背部焊接的镂空孔；所述主体定位板还设有加强筋板，在加强筋板连接有用于悬空吊挂焊接的吊挂梁。

一种锡槽底板钢构框架的制作方法，包括以下步骤：

S1：矫平；方管型材通过矫直机矫平，矫平后，方管型材主要面的平面度≤1mm；

S2：下料；在支撑柱的一端锯切斜面切口，其斜面角为A；在连接板的上下端铣斜面，斜面角为A；制作斜面垫板，斜面垫板的斜面角为A；

S3：上框、下框组焊；在主体定位板上定位夹紧上框各方管型材件，并在各焊口的关键连接点处对称点焊固定；翻转定位板与支腿接触，使翻转定位板处于水平状态，在翻转定位板上定位夹紧下框各方管型材件，并在各焊口的关键连接点处对称点焊固定；

S4：翻转扣合；通过旋转油缸使翻转定位板向主体定位板一侧翻转，使高度定位柱与主体定位板接触，高度定位柱与主体定位板通过定位销和螺栓定位连接，形成方体结构；

S5：消除支撑柱间隙；在上框与下框的左右两侧放置支撑柱及斜面垫板，使支撑柱的斜面切口与斜面垫板的斜面配合，支撑柱与斜面垫板的平面端分别与上框、下框贴合，通过斜面配合消除与上框、下框的间隙，并在各焊口的关键连接点处对称点焊固定；

S6：消除连接板间隙；在连接板定位体的一面两销定位结构上定位安装连接板，并通过气缸推动连接板定位体与上框、下框接触，使连接板在上框、下框之间定位；连接板的上下斜面分别与斜面垫板的斜面配合，上下两个斜面垫板的平面端分别与上框、下框贴合，通过斜面配合消除与上框、下框的间隙，并在各焊口的关键连接点处对称点焊固定；

S7：满焊；对锡槽底板钢构框架的两侧同时进行对称焊接，使用天车钩吊吊挂梁24将焊接工装悬空翻转，通过镂空孔对锡槽底板钢构框架的背部进行焊接；

S8：焊后时效；焊接后，自然冷却；去焊渣后，去定位销及螺栓，通过旋转油缸打开翻转定位板，取出锡槽底板钢构框架，再将锡槽底板钢构框架的上框面向下放置在平面上时效；

S9：检验；时效后，将锡槽底板钢构框架放置在检测平面上检测，对于超差的部位进行抛磨修整。

进一步地改进技术方案，所述斜面角A为：5°≤A≤12°。

进一步地改进技术方案，将锡槽底板钢构框架的上框面向下放置在振动台上振动时效。

由于采用上述技术方案，相比背景技术，本发明具有如下有益效果：

本发明的锡槽底板钢构框架焊接工装，通过翻转形成方体结构，方体结构限制了锡槽底板钢构件的长宽高尺寸，并对锡槽底板钢构件的形位误差进行了限制，不但使锡槽底板钢构件具有很好的一致性，而且在方体结构的定位夹持限制下，对锡槽底板钢构件实施了满焊，最大限度地减少了焊接形变，进而使上下框的平面度在要求之内。

本发明的制作方法使支撑柱、连接板与上框、下框之间为零间隙焊接，焊接时，未融化区域对熔融区起到了支撑作用，因此焊接形变量小。又因为各焊口都为零间隙，因此各焊口的焊接形变量均匀，对上框、下框的平面度影响小，因此保证了上框、下框的平面度。

本发明的连接板不但起到了支撑上框、下框的作用，还可保证组对后各上框之间的平面度。连接板具有同一焊接定位基准，各锡槽底板钢构框架在组对时有很好的互换性和较高的组对定位连接精度，可保证组对后各上框之间的平面度，缩短调整工期。

附图说明

图1为现有技术中锡槽底板钢构框架的结构示意图。

图2为本发明中锡槽底板钢构框架结构的示意图。

图3为本发明中锡槽底板钢构框架焊接工装的示意图。

图4为上框焊接工装的结构示意图。

图5为下框焊接工装的结构示意图。

图6为连接板焊接工装的结构示意图。

图7为上框下框在组焊时的结构示意图。

图8为锡槽底板钢构框架整体焊接时的结构示意图。

图9为支撑柱与上框、下框消除间隙的结构示意图。

图10为连接板与上框、下框消除间隙的结构示意图。

图中：1、锡槽底板钢构框架；11、上框；12、下框；13、支撑柱；14、连接板；15、斜面垫板；2、上框焊接工装；21、主体定位板；22、翻转轴承座；23、支腿；24、吊挂梁；3、下框焊接工装；31、翻转定位板；32、高度定位柱；33、翻转轴；4、连接板焊接工装；41、连接板定位体；42、线规滑块运动副；43、气缸；5、旋转油缸；6、气缸。

具体实施方式

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。需要说明的是，在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。

如图2所示，所述锡槽底板钢构框架1由方管型材焊接而成，包括上框11和下框12，在上框11与下框 12的左右两侧焊接有支撑柱13。与现有锡槽底板钢构框架1不同的是在上框11与下框 12的前后两端焊接有连接板14。连接板14用于锡槽底板钢构框架1之间的组对连接，在连接板14上设有定位销孔和连接螺栓孔。相邻两个锡槽底板钢构框架1之间通过定位销孔和连接螺栓孔连接，可保证组对后各上框11之间的平面度，缩短调整工期，避免焊接组对的弊端，但是这也对连接板14的焊接定位精度提出了更高的要求。

如图3所示，本锡槽底板钢构框架焊接工装包括：上框焊接工装2、下框焊接工装3和连接板焊接工装4，下面具体分述。

如图4所示，上框焊接工装2，包括主体定位板21，主体定位板21水平设置。在主体定位板21上设有用于支撑、定位上框11各方管型材件的平面和定位块，还设有用于压紧各方管型材件的夹具（图中未示出）。在主体定位板21的左侧连接有翻转轴承座22，在翻转轴承座22安装有旋转油缸5。上框11的平面度是要优先保证的，因此将上框11放在固定的主体定位板21上组焊。主体定位板21的底面厚，刚性大，不易变形。

如图5所示，下框焊接工装3，包括翻转定位板31，在翻转定位板31上设有用于支撑、定位下框12各方管型材件的平面和定位块，还设有用于压紧各方管型材件的夹具（图中未示出）。在翻转定位板31的一侧连接有高度定位柱32，另一侧连接有与翻转轴承座21对应的翻转轴33。翻转轴33与旋转油缸5连接，旋转油缸5为翻转定位板31的翻转提供动力。当翻转定位板31向主体定位板21一侧翻转后，高度定位柱32与主体定位板21接触定位，使翻转轴承座22、高度定位柱32、上框焊接工装2以及下框焊接工装3形成方体结构。方体结构限制了锡槽底板钢构框架1的长宽高尺寸，并对锡槽底板钢构框架1的形位误差进行了限制，使锡槽底板钢构框架1的具有很好的一致性。

为了保证方体结构的精确定位，并具有一定的紧固强度，高度定位柱32设有用于与主体定位板21接触定位的定位销孔和连接孔，主体定位板21设有与所述定位销孔和连接孔对应的定位销孔和螺纹孔；高度定位柱32与主体定位板21通过定位销定位，并通过螺栓紧固。经过定位销的定位和螺栓紧固，保证了方体结构的尺寸准确性和稳定性。

为了实现下框12在翻转定位板31上的水平施焊，进一步地改进技术方案，在主体定位板21上连接有支腿23；当翻转定位板31向远离主体定位板21的一侧翻转后，翻转定位板31与支腿23接触，使翻转定位板31处于水平状态，方便操作者定位夹紧各方管型材件并施焊。

为了防止满焊变形，本发明还可在不打开方体结构的情况下实施满焊。具体的，在主体定位板21、翻转定位板31均设有用于背部焊接的镂空孔。镂空孔一方面降低了主体定位板21、翻转定位板31的重量，另一方面便于操作者从镂空孔处对各方管型材件的背面施焊。由于焊接面具有多个方位角度，需要多角度翻转工装才能施焊，因此进一步地改进技术方案，在主体定位板21的底面设有加强筋板，在加强筋板连接有吊挂梁24。通过天车将吊挂梁24的两端悬空吊起，转动工装，可实现悬空吊挂焊接。

如图6所示，连接板焊接工装4为两套，对称地设置在主体定位板21的前后两端，包括连接板定位体41，连接板定位体41通过线规滑块运动副42与主体定位板21滑动连接。其中，连接板定位体41与四个滑块连接，一对线规与主体定位板21连接。在主体定位板21还安装有气缸6，其中，气缸杆与连接板定位体41连接。在连接板定位体41上设有与连接板14对应的一面两销定位结构，工作时，在连接板定位体41的一面两销定位结构上安装连接板14，打开气缸6，前后两个连接板定位体41相向运动，并分别与上框11、下框 12接触，使连接板14得到焊接定位。由于每一个锡槽底板钢构框架1上的连接板14都有同一定位基准，因此在组对时有很好的互换性和较高的组对定位连接精度，可保证组对后各上框11之间的平面度，缩短调整工期。

本发明使用上述焊接工装，还公开了一种锡槽底板钢构框架的制作方法，包括以下步骤：

S1：矫平；方管型材通过矫直机矫平，矫平后，方管型材主要面的平面度≤1mm。

S2：下料；在支撑柱13的一端锯切斜面切口，其斜面角为10°；在连接板14的上下端铣斜面，斜面角为10°；制作斜面垫板15，斜面垫板15的斜面角为10°。

S3：如图7所示，上框、下框组焊；在主体定位板21上定位夹紧上框11各方管型材件，并在各焊口的关键连接点处对称点焊固定；翻转定位板31与支腿23接触，使翻转定位板31处于水平状态，在翻转定位板31上定位夹紧下框12各方管型材件，并在各焊口的关键连接点处对称点焊固定。

S4：如图8所示，翻转扣合；通过旋转油缸5使翻转定位板31向主体定位板21一侧翻转，使高度定位柱32与主体定位板21接触，高度定位柱32与主体定位板21通过定位销和螺栓定位连接，形成方体结构。

方体结构限制了锡槽底板钢构框架1的长宽高尺寸，并对锡槽底板钢构框架1的形位误差进行了限制，使锡槽底板钢构框架1的具有很好的一致性。

S5：消除支撑柱间隙；如图9所示，在上框11与下框12的左右两侧放置支撑柱13及斜面垫板15，使支撑柱13的斜面切口与斜面垫板15的斜面配合，支撑柱13与斜面垫板15的平面端分别与上框11、下框12贴合，通过斜面配合消除与上框11、下框12的间隙，并在各焊口的关键连接点处对称点焊固定。

S6：消除连接板间隙；如图10所示，在连接板定位体41的一面两销定位结构上定位安装连接板14，并通过气缸6推动连接板定位体41与上框11、下框 12接触，使连接板14在上框11、下框 12之间定位；连接板14的上下斜面分别与斜面垫板15的斜面配合，上下两个斜面垫板15的平面端分别与上框11、下框12贴合，通过斜面配合消除与上框11、下框12的间隙，并在各焊口的关键连接点处对称点焊固定。

由于支撑柱13、连接板14与上框11、下框12之间为零间隙焊接，焊接时，未融化区域对熔融区起到了支撑作用，因此焊接形变量小。又因为各焊口都为零间隙，因此各焊口的焊接形变量均匀，对上框11、下框12的平面度影响小。为了防止过定位，连接板14的上下端都有斜面，通过上下两个斜面垫板15的配合调整消除与上框11、下框12之间的间隙，同时保证连接板14的焊接定位精度。提高连接板14的焊接定位精度，可保证组对后各上框11之间的平面度，缩短调整工期。

S7：满焊；对锡槽底板钢构框架1的两侧同时进行对称焊接，使用天车钩吊吊挂梁24将焊接工装悬空翻转，通过镂空孔对锡槽底板钢构框架1的背部进行焊接。

满焊时热量大，焊接部位融化区域大，如果各焊接件没有工装夹持，将发生自由形变。通过工装夹持，可减小满焊时自由形变。

S8：焊后时效；焊接后，自然冷却；去焊渣后，去定位销及螺栓，通过旋转油缸5打开翻转定位板31，取出锡槽底板钢构框架1，将锡槽底板钢构框架1的上框面向下放置在振动台上振动时效；振动时效可以缩短时效时间。

S9：检验；时效后，打磨平整上框11、下框 12主要面的焊缝，然后将锡槽底板钢构框架1放置在检测平面上检测，对于超差的部位使用手持砂轮机进行抛磨修整。

未详述部分为现有技术。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的保护范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种锡槽底板钢构框架的焊接工装，其特征是：所述锡槽底板钢构框架（1）由方管型材焊接而成，包括上框（11）和下框 （12），在上框（11）与下框（12）的左右两侧焊接有支撑柱（13）、前后两端焊接有连接板（14）；其特征在于，所述焊接工装包括：

上框焊接工装（2），包括主体定位板（21），在主体定位板（21）上设有用于支撑、定位上框（11）各方管型材件的平面和定位块，还设有用于压紧各方管型材件的夹具；在主体定位板（21）的左侧或右侧连接有翻转轴承座（22）；

下框焊接工装（3），包括翻转定位板（31），在翻转定位板（31）上设有用于支撑、定位下框（12）各方管型材件的平面和定位块，还设有用于压紧各方管型材件的夹具；在翻转定位板（31）的一侧连接有高度定位柱（32），另一侧连接有与翻转轴承座（21）对应的翻转轴（33），翻转轴（33）与旋转油缸（5）连接；当旋转油缸（5）转动时，翻转定位板（31）向主体定位板（21）一侧翻转，高度定位柱（32）与主体定位板（21）接触定位，使翻转轴承座（22）、高度定位柱（32）、上框焊接工装（2）以及下框焊接工装（3）形成方体结构；

连接板焊接工装（4），为两套，对称地设置在主体定位板（21）的前后两端，包括连接板定位体（41），连接板定位体（41）通过线规滑块运动副（42）与主体定位板（21）滑动连接；在连接板定位体（41）上设有与连接板（14）对应的一面两销定位结构；所述连接板定位体（41）连接有气缸（6），当气缸（6）运动时，连接板定位体（41）与上框（11）、下框 （12）接触，使连接板（14）得到焊接定位。

2.如权利要求1所述的一种锡槽底板钢构框架的焊接工装，其特征是：所述主体定位板（21）水平设置，在主体定位板（21）上连接有支腿（23）；当旋转油缸（5）反向转动时，翻转定位板（31）向远离主体定位板（21）的一侧翻转，翻转定位板（31）与支腿（23）接触，使翻转定位板（31）处于水平状态。

3.如权利要求2所述的一种锡槽底板钢构框架的焊接工装，其特征是：所述高度定位柱（32）设有用于与主体定位板（21）接触定位的定位销孔和连接孔，所述主体定位板（21）设有与所述定位销孔和连接孔对应的定位销孔和螺纹孔；所述高度定位柱（32）与所述主体定位板（21）通过定位销和螺栓接触定位。

4.如权利要求3所述的一种锡槽底板钢构框架的焊接工装，其特征是：所述主体定位板（21）、所述翻转定位板（31）均设有用于背部焊接的镂空孔；所述主体定位板（21）还设有加强筋板，在加强筋板连接有用于悬空吊挂焊接的吊挂梁（24）。

5.使用如权利要求4所述焊接工装的一种锡槽底板钢构框架的制作方法，其特征是：包括以下步骤：

S1：矫平；方管型材通过矫直机矫平，矫平后，方管型材主要面的平面度≤1mm；

S2：下料；在支撑柱（13）的一端锯切斜面切口，其斜面角为A；在连接板（14）的上下端铣斜面，斜面角为A；制作斜面垫板（15），斜面垫板（15）的斜面角为A；

S3：上框、下框组焊；在主体定位板（21）上定位夹紧上框（11）各方管型材件，并在各焊口的关键连接点处对称点焊固定；翻转定位板（31）与支腿（23）接触，使翻转定位板（31）处于水平状态，在翻转定位板（31）上定位夹紧下框（12）各方管型材件，并在各焊口的关键连接点处对称点焊固定；

S4：翻转扣合；通过旋转油缸（5）使翻转定位板（31）向主体定位板（21）一侧翻转，使高度定位柱（32）与主体定位板（21）接触，高度定位柱（32）与主体定位板（21）通过定位销和螺栓定位连接，形成方体结构；

S5：消除支撑柱间隙；在上框（11）与下框（12）的左右两侧放置支撑柱（13）及斜面垫板（15），使支撑柱（13）的斜面切口与斜面垫板（15）的斜面配合，支撑柱（13）与斜面垫板（15）的平面端分别与上框（11）、下框（12）贴合，通过斜面配合消除与上框（11）、下框（12）的间隙，并在各焊口的关键连接点处对称点焊固定；

S6：消除连接板间隙；在连接板定位体（41）的一面两销定位结构上定位安装连接板（14），并通过气缸（6）推动连接板定位体（41）与上框（11）、下框 （12）接触，使连接板（14）在上框（11）、下框 （12）之间定位；连接板（14）的上下斜面分别与斜面垫板（15）的斜面配合，上下两个斜面垫板（15）的平面端分别与上框（11）、下框（12）贴合，通过斜面配合消除与上框（11）、下框（12）的间隙，并在各焊口的关键连接点处对称点焊固定；

S7：满焊；对锡槽底板钢构框架（1）的两侧同时进行对称焊接，使用天车钩吊吊挂梁（24）将焊接工装悬空翻转，通过镂空孔对锡槽底板钢构框架（1）的背部进行焊接；

S8：焊后时效；焊接后，自然冷却；去焊渣后，去定位销及螺栓，通过旋转油缸（5）打开翻转定位板（31），取出锡槽底板钢构框架（1），再将锡槽底板钢构框架（1）的上框面向下放置在平面上时效；

S9：检验；时效后，将锡槽底板钢构框架（1）放置在检测平面上检测，对于超差的部位进行抛磨修整。

6.如权利要求5所述的一种锡槽底板钢构框架的制作方法，其特征是：所述斜面角A为：5°≤A≤12°。

7.如权利要求5所述的一种锡槽底板钢构框架的制作方法，其特征是：将锡槽底板钢构框架（1）的上框面向下放置在振动台上振动时效。

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