CN112008406A - 一种h型钢构件的组立焊接矫形一体装置及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种H型钢构件的组立焊接矫形一体装置,包括组立胎架(10)、承辊机构(20)、一致侧压机构(30)和矫形辊机构(50)，所述组立胎架(10)包括底座(11)，底座(11)上平行地间隔且一体连接地设有两支撑梁(12)，两支撑梁(12)外侧分别一体连接C型梁(13)；C型梁(13)形成口字型空间(15)；所述一致侧压机构(30)用于与承辊机构(20)方向相反地对压翼板；所述矫形辊机构(50)用于与承辊机构(20)方向相反地对压腹板。所述组立焊接矫形一体装置，在同一组立工段，提供了焊接时的定位的防变形约束力，也提供了矫形时矫正板形的高强度约束力，结构简单实用。

Description

一种H型钢构件的组立焊接矫形一体装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及高层建筑施工用H型钢构件的技术领域，具体涉及一种H型钢构件的组立焊接矫形一体装置及其制造方法。
背景技术
H型钢件主要用于：各种民用和工业建筑结构，各种大跨度的工业厂房和现代化高层建筑，尤其是地震活动频繁地区和高温工作条件下的工业厂房，要求承载能力大、截面稳定性好、跨度大的大型桥梁等等。其可以很方便地组合成各种不同类型的构件，又便于机械和焊接作业，尤其适合高层建筑施工。
H型钢构件是一种截面面积分配更加优化、强重比更加合理的经济断面高效型材，由于H型钢的各个部位均以直角排布，因此H型钢在各个方向上都具有抗弯能力强、施工简单、节约成本和结构重量轻等优点。
现有技术的焊接H型钢构件存在如下缺点：
1)组立仅解决定位问题，难以控制或减小形变。组立是耗用劳动量最多的工序，对于定型产品，应当采用组立胎架，以提高效率和精度。但是，现有技术的组立胎架仅解决角度和焊缝定位，不解决焊接变形问题，需要后续的矫正工序来解决焊接变形的问题。
中国三冶集团有限公司的发明专利(CN110369941A，2019.10.25)的一种H型钢构件组立胎架及制作方法，定位撑架9定位腹板，通过立板2、3和定位垫板4、5来定位翼板。如图3所示，除了上述定位结构外，在立板2、3开口设置调节板8，调节板8向外旋转2-3°，预留反变形量。但是，这种调节板的方式对形变的控制力很小，仍需改进。
2)必须有专门的矫形工序，焊接时因高温加热和焊缝的残余应力无法避免钢板形变，需矫形步骤来校正H型钢构件，需在焊接工序后设置专门的液压矫形机来完成矫形工序。
因此，急需一种能保证定位准确、防变形、组立、焊接与矫形一体的装置来满足高效率的生产需要。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种H型钢构件的焊接矫形一体装置及其制造方法，解决现有技术的定位不准确、不能防变形和必须单独的矫形工序的技术问题。
本发明的目的是这样实现的，一种H型钢构件的组立焊接矫形一体装置,H型钢构件包括腹板和分别垂直地一体连接于腹板两侧的翼板，包括
组立胎架，所述组立胎架包括底座，底座上平行地间隔且一体连接地设有两支撑梁，
两支撑梁外侧分别一体连接C型梁；C型梁形成口字型空间；
承辊机构，所述承辊机构定位安装于口字型空间和支撑梁，所述承辊机构用于所述H型钢构件组立时分别支撑定位腹板和翼板；
一致侧压机构，所述一致侧压机构分别固定于两C型梁外侧，用于与承辊机构方向相反地对压翼板；
矫形辊机构，所述矫形辊机构横跨地固定安装于两C型梁，所述矫形辊机构用于与承辊机构方向相反地对压腹板；
在同一组立胎架中，在焊接时,所述一致侧压机构和矫形辊机构为所述H型钢构件提供防变形约束力；在矫形时,所述一致侧压机构和矫形辊机构为所述H型钢构件提供矫形约束力。
进一步地，C型梁通过C底梁、C顶悬空梁和C外侧梁一体围成所述口字型空间；所述口字型空间包括滑道。
进一步地，所述承辊机构包括腹板底承辊、翼板底承辊和翼板内侧承辊，所述腹板底承辊分别安装于两支撑梁顶面，所述翼板底承辊分别安装于两C型梁底部，所述翼板内侧承辊分别安装于C型梁内侧面和支撑梁位于口字型空间内的外侧面。
进一步地，所述一致侧压机构包括翼板外侧压辊、侧压油缸，翼板外侧压辊固定连接调压滑块，所述侧压油缸的活塞固定连接锁合调压滑块，侧压油缸固定于C型梁外侧壁。
进一步地，矫形辊机构包括固定梁，固定梁设有至少一排间隔设置的多个矫形压力可调的矫形压辊,所述矫形压辊的轴线与所述腹板底承辊沿长度方向交替设置。
进一步地，还包括分别设于腹板与翼板的焊缝的上下两侧的焊枪走缝机构，所述焊枪走缝机构包括导丝体、焊枪和导滑副，导丝体一端连接导滑副，另一端连接焊枪，导滑副固定于C顶悬空梁的顶部，或者固定于两支撑梁顶面靠近翼板一侧。
进一步地，所述组立胎架沿长度方向相继设有定位工段和组立工段，定位工段还设有沿长度方向相继设有腹板侧导辊段和翼板旋转抵靠段，腹板侧导辊段用于将腹板水平地且与两翼板等间隔地输入至组立工段，翼板旋转抵靠段用于将翼板从水平位置转动到竖直位置抵靠在翼板内侧承辊上。
进一步地，腹板侧导辊段间隔设有多个侧导辊，翼板旋转抵靠段包括沿长度方向间隔设置的至少3个翼板转闸，翼板转闸包括转闸体，转闸体顶侧间隔设有滚动辊，滚动辊一端的转闸体设有支撑块，转闸体连接翻转油缸。
一种所述H型钢构件的组立焊接矫形一体装置的制造方法，
1)板材组立定位
将腹板和翼板依序导向输入至组立胎架中依承辊机构定位；
2)启动防形变力调整
同时调整矫形辊机构和一致侧压机构的进油油压，当施加到腹板和翼板上的压力达到第一预定输入值；
3)保持组立定位的同时走缝焊接
沿H型钢构件的焊缝同时进行焊接；通过不间断的往返，完成同一焊缝的上下同时进行的多层施焊；
4)启动矫形力调整，保持组立定位的同时实施矫形
启动矫形力调整，同时调整矫形辊机构和一致侧压机构的进油油压，当施加到腹板和翼板上的压力达到第二预定输入值；
启动矫形，使得H型钢构件走出承辊机构和矫形辊机构，从而实施矫形。
一种所述H型钢构件的组立焊接矫形一体装置的制造方法，
1)板材组立定位
于定位工段，先将腹板放在腹板底承辊上沿腹板侧导辊段导向输入组立胎架中依承辊机构定位，然后将两翼板沿翼板旋转抵靠段翻转抵靠板内侧承辊和翼板底承辊并导向输入至组立胎架中依承辊机构；
2)启动防形变力调整
同时调整矫形辊机构和一致侧压机构的进油油压，当施加到腹板和翼板上的压力达到第一预定输入值；
3)保持组立定位的同时走缝焊接
沿H型钢构件的焊缝上下同时进行焊接；通过不间断的往返，完成同一焊缝的上下同时进行的多层施焊；
4)启动矫形力调整，保持组立定位的同时实施矫形
启动矫形力调整，同时调整矫形辊机构和一致侧压机构的进油油压，当施加到腹板和翼板上的压力达到第二预定输入值；
启动矫形，使得H型钢构件走出承辊机构和矫形辊机构，从而实施矫形。
本发明的H型钢构件的组立焊接矫形一体装置，板材组立定位准确，利用同样的一套承辊机构20和矫形辊机构50，在同一组立工段，提供了焊接时的定位的防变形约束力，也提供了矫形时矫正板形的高强度约束力，结构简单实用。
附图说明
图1为本发明一种H型钢构件的组立焊接矫形一体装置的组立工段的主剖视图；
图2为本发明一种H型钢构件的组立焊接矫形一体装置的图1的局部放大图；
图3为本发明一种H型钢构件的组立焊接矫形一体装置的图2的局部放大图I；
图4为本发明一种H型钢构件的组立焊接矫形一体装置的定位工段的腹板侧导辊段的主剖视图；
图5为本发明一种H型钢构件的组立焊接矫形一体装置的定位工段的翼板旋转抵靠段的主剖视图(水平位置)；
图6为本发明一种H型钢构件的组立焊接矫形一体装置的定位工段的翼板旋转抵靠段的主剖视图(竖直位置)。
上述图中的附图标记：
w H型钢构件，2左翼板,3腹板,4右翼板
10组立胎架，11底座，12支撑梁，13C型梁，14C型梁滑道，15口字型空间，16调压滑轨，17直角支撑
20承辊机构，21腹板底承辊，22翼板底承辊，23翼板内侧承辊，26腹板侧导辊段，27翼板旋转抵靠段，28翼板转闸
30一致侧压机构，31侧压油缸，32调压滑块，33进油总管，34出油总管,35竖直滑道
40焊枪走缝机构，41导丝体，42焊枪夹具，43焊枪，44导滑副
50矫形辊机构，51固定梁，52矫形压辊,53顶压滑块，54顶压油缸
13.1 C底梁,13.2 C顶悬空梁,13.3 C外侧梁
28.1转闸体，28.2滚动辊，28.3支柱，28.4翻转油缸,28.5支撑块
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例作详细说明，但不用来限制本发明的范围。
实施例一
一种H型钢构件的组立焊接矫形一体装置,H型钢构件w包括腹板2、左翼板3和右翼板4，所述组立焊接矫形一体装置包括组立胎架10，组立胎架10包括底座11，底座11上平行地间隔设有两支撑梁12，两支撑梁12外侧分别一体连接C型梁13。C型梁13通过C底梁13.1、C顶悬空梁13.2和C外侧梁13.3一体围成口字型空间15，口字型空间15包括C型梁滑道14。C顶悬空梁13.2正对支撑梁且距离支撑梁的距离大于承辊高度。
组立胎架10上定位安装有承辊机构20，用于H型钢构件组立时分别支撑定位腹板、左翼板和右翼板。所述承辊机构20包括腹板底承辊21、翼板底承辊22和翼板内侧承辊23，所述腹板底承辊21分别安装于两支撑梁12顶面，所述翼板底承辊22分别安装于两C型梁13底部，所述翼板内侧承辊23分别安装于C顶悬空梁13.2内侧面和支撑梁12外侧面的口字型空间15内。
底座11的底面设有水平基准面π0，所有安装承辊机构的定位面与水平基准面π0的平行度和垂直度分别小于0.01mm。底座11的中点垂直于水平基准面1-1设有中线竖直定位面π1。
口字型空间15内与承辊机构相对地设有一致侧压机构30，所述一致侧压机构30包括翼板外侧压辊33，在口字型空间15内，C型梁13沿长度方向间隔可水平滑动调节地设有多个翼板外侧压辊33，所述翼板外侧压辊33与翼板内侧承辊23一一对应且正相对地设置。C型梁滑道14上下表面沿长度方向间隔设有多个调压滑轨16，调压滑轨16上滑动设有调压滑块32。
所述一致侧压机构30还包括分别固定于两C型梁13的C外侧梁13.3的外侧壁的多个侧压油缸31，所述侧压油缸31的活塞连接调压滑块35，调压滑块35固定连接翼板外侧压辊33；多个所述侧压油缸31入油口通过软管并联连通进油总管34，出油口通过软管并联连通回油总管35。为加强C外侧梁13.3的强度，在C外侧梁13.3外间隔设置多个直角支撑17。
位于组立工位两端的翼板外侧压辊33连接驱动电机成为主动输送辊。
还包括焊枪走缝机构40，所述焊枪走缝机构40包括导丝体41、焊枪夹具42、焊枪43和导滑副44，导丝体41一端连接导滑副43，另一端连接焊枪43，焊枪夹具42夹持固定焊枪43，焊枪43中接入电源线，焊丝穿入导丝体41接入焊枪43。导滑副43固定于C顶悬空梁13.2的顶部，或者固定于两支撑梁12顶面靠近翼板一侧。所述焊枪走缝机构40沿H型钢构件的两条焊缝上下同时进行焊接。
所述组立胎架10沿长度方向相继设有定位工段和组立工段，除了与组立工段一致地设有腹板底承辊21、翼板底承辊22和翼板内侧承辊23外，定位工段还设有沿长度方向相继设有腹板侧导辊段26和翼板旋转抵靠段27，腹板侧导辊段26间隔设有多个侧导辊26.1，多个所述侧导辊26.1的轴线共面且平行于底架的中线竖直定位面π1。翼板旋转抵靠段27包括沿长度方向间隔设置的至少3个翼板转闸28，翼板转闸28包括转闸体28.1，转闸体28.1顶侧间隔设有滚动辊28.2，滚动辊28.2转轴连接驱动电机成为主动输送辊；滚动辊28.2一端的转闸体28.1设有支撑块28.5，底侧枢转固定于支柱28.3，转闸体28.1连接翻转油缸28.4。所述翼板转闸28通过翻转油缸在水平位置和竖直位置之间切换，在水平位置，滚动辊28.2的轴线平行于水平定位基准面，在竖直位置，滚动辊28.2的轴线垂直于水平定位基准面，支撑块28.5的顶面与翼板底承辊22的最高轮廓线齐平，将翼板抵紧于翼板内侧承辊23的同时，翼板底边抵接翼板底承辊22。启动滚动辊28.2，将翼板向前输送至组立工段。
横跨两C顶悬空梁13.2顶部还固定设有矫形辊机构50，矫形辊机构50包括固定梁51，固定梁51设至少一排间隔设置的多个矫形压力可调的矫形压辊52。优选地，矫形压辊52的轴线与所述腹板底承辊21沿长度方向交替设置或沿长度方向上下相对设置。所述矫形压辊52连接顶压滑块53，顶压滑块连接顶压油缸54。位于定位工段两端的矫形压辊52和腹板底承辊21位置上下正对且分别连接驱动电机成为主动输送辊。当定位工段的矫形压辊52和腹板底承辊21压在腹板2的上表面，转动矫形压辊52将腹板2送入组立工段；
焊接实施前，启动防形变力调整，同时调整矫形压辊52的顶压油缸54和一致侧压机构30的侧压油缸31的进油油压，当施加到腹板上的压力和施加到侧翼板上的压力达到第一预定输入值。该第一预定输入值F0小于对应板的屈服应力。
当焊枪走缝机构40施焊完成后，导滑副43带动焊枪走缝机构40走出组立工段，启动矫形力调整，同时调整矫形压辊52的顶压油缸54和一致侧压机构30的侧压油缸31的进油油压，当施加到腹板上的压力和施加到侧翼板上的压力达到第二预定输入值F1。该第二预定输入值F1约等于对应板的屈服应力。
利用焊接余热，启动矫形压辊52转动，随着矫形压辊的转动，带动H型钢构件从矫形辊机构50和组立胎架10之间输出，完成同一定位约束条件下的焊接矫形相继完成的一体化动作。
一种利用H型钢构件的组立焊接矫形一体装置的制造方法，包括如下步骤：
1)板材定位且导向输入
调整矫形压辊52为接触压力，在定位工段，启动矫形压辊52转动，将腹板2沿腹板侧导辊段26输入至组立工位；于翼板旋转抵靠段27，翼板转闸28切换到水平位置，将左翼板和右翼板分别放置在滚动辊28.2上，再将翼板转闸28切换到竖直位置，将左翼板和右翼板抵紧在翼板底承辊22上。启动翼板转闸28的滚动辊，将翼板输送至组立工段；
2)组立定位，启动防形变力调整
左翼板3、右翼板4和腹板2分别定位输送至承辊机构20和矫形辊机构50之间；启动防形变力调整；同时调整矫形压辊52的顶压油缸54和一致侧压机构30的侧压油缸31的进油油压，当施加到腹板上的压力和施加到侧翼板上的压力达到第一预定输入值。
3)保持组立定位的同时走缝焊接
同时启动上走缝机构40.1和下走缝机构40.2沿H型钢构件的焊缝同时进行焊接；通过不间断的往返，完成同一焊缝的上下同时进行的多层施焊。
4)启动矫形力调整，保持组立定位的同时实施矫形
导滑副43带动焊枪走缝机构40走出组立工段，启动矫形力调整，同时调整矫形压辊52的顶压油缸54和一致侧压机构30的侧压油缸31的进油油压，当施加到腹板上的压力和施加到侧翼板上的压力达到第二预定输入值F1。
启动组立工段两端的翼板外侧承辊24和矫形压辊52，带动H型钢构件走出承辊机构20和矫形辊机构50，从而实施矫形。
本发明的工作原理如下：
本发明通过以下技术手段解决“定位不准确、不能防变形和必须单独的矫形工序”的问题，
(1)C型梁与支撑梁协同配合承辊机构20和矫形辊机构50，分别形成对两侧翼板和腹板的承与压
C型梁与支撑梁的上部配合形成口字型空间，口字型空间的右侧竖直壁设有承辊，左侧竖直壁设有可调压力的压辊，承压相对且间隔多个，为翼板的焊接和矫形提供高强度的强制约束力。
支撑梁顶部的承辊和固定梁51的矫形压辊52分别为腹板的焊接和矫形提供高强度的强制约束力。
上述协同配合，分别形成对翼板和腹板的定位约束力。
(2)焊接与矫形整合于同一组立工序
通过在机架上集成矫形辊机构50和焊枪走缝机构40，在同一地点(组立工段)提供了焊接时的定位的防变形约束力，也提供了矫形时矫正板形的高强度约束力。焊接防形变和矫形同时利用了承辊机构20和矫形辊机构50，为板材提供焊接和矫形时的约束力。
本发明的H型钢构件的组立焊接矫形一体装置，正是以上两个方面的改进，使得板材组立的定位准确，利用同样的一套承辊机构20和矫形辊机构50，在同一组立工段，提供了焊接时的定位的防变形约束力，也提供了矫形时矫正板形的高强度约束力，结构简单实用。

Claims (10)

1.一种H型钢构件的组立焊接矫形一体装置,其特征在于，H型钢构件(w)包括腹板和分别垂直地一体连接于腹板两侧的翼板，包括
组立胎架(10)，所述组立胎架(10)包括底座(11)，底座(11)上平行地间隔且一体连接地设有两支撑梁(12)，两支撑梁(12)外侧分别一体连接C型梁(13)；C型梁(13)形成口字型空间(15)；
承辊机构(20)，所述承辊机构(20)定位安装于口字型空间(15)和支撑梁(12)，所述承辊机构(20)用于所述H型钢构件(w)组立时分别支撑定位腹板和翼板；
一致侧压机构(30)，所述一致侧压机构(30)分别固定于两C型梁(13)外侧，用于与承辊机构(20)方向相反地对压翼板；
矫形辊机构(50)，所述矫形辊机构(50)横跨地固定安装于两C型梁(13)，所述矫形辊机构(50)用于与承辊机构(20)方向相反地对压腹板；
在同一组立胎架中，在焊接时,所述一致侧压机构(30)和矫形辊机构(50)为所述H型钢构件(w)提供防变形约束力；在矫形时,所述一致侧压机构(30)和矫形辊机构(50)为所述H型钢构件(w)提供矫形约束力。
2.如权利要求1所述H型钢构件的组立焊接矫形一体装置，其特征在于，C型梁(13)通过C底梁(13.1)、C顶悬空梁(13.2)和C外侧梁(13.3)一体围成所述口字型空间(15)；所述口字型空间(15)包括C型梁滑道(14)。
3.如权利要求2所述H型钢构件的组立焊接矫形一体装置，其特征在于，所述承辊机构(20)包括腹板底承辊(21)、翼板底承辊(22)和翼板内侧承辊(23)，所述腹板底承辊(21)分别安装于两支撑梁(12)顶面，所述翼板底承辊(22)分别安装于两C型梁(13)底部，所述翼板内侧承辊(23)分别安装于C型梁(13)内侧面和支撑梁(12)位于口字型空间(15)内的外侧面。
4.如权利要求3所述H型钢构件的组立焊接矫形一体装置，其特征在于，所述一致侧压机构(30)包括翼板外侧压辊(33)、侧压油缸(35)，翼板外侧压辊(33)固定连接调压滑块(35)，所述侧压油缸的活塞固定连接锁合调压滑块(35)，侧压油缸(35)固定于C型梁(13)外侧壁。
5.如权利要求3所述H型钢构件的组立焊接矫形一体装置，其特征在于，矫形辊机构(50)包括固定梁(51)，固定梁(51)设有至少一排间隔设置的多个矫形压力可调的矫形压辊(52),所述矫形压辊(52)的轴线与所述腹板底承辊(21)沿长度方向交替设置。
6.如权利要求3所述H型钢构件的组立焊接矫形一体装置，其特征在于，还包括分别设于腹板与翼板的焊缝的上下两侧的焊枪走缝机构(40)，所述焊枪走缝机构(40)包括导丝体(41)、焊枪(43)和导滑副(44)，导丝体(41)一端连接导滑副(43)，另一端连接焊枪(43)，导滑副(43)固定于C顶悬空梁(13.2)的顶部，或者固定于两支撑梁(12)顶面靠近翼板一侧。
7.如权利要求3所述H型钢构件的组立焊接矫形一体装置，其特征在于，所述组立胎架(10)沿长度方向相继设有定位工段和组立工段，定位工段还设有沿长度方向相继设有腹板侧导辊段(26)和翼板旋转抵靠段(27)，腹板侧导辊段(26)用于将腹板水平地且与两翼板等间隔地输入至组立工段，翼板旋转抵靠段(27)用于将翼板从水平位置转动到竖直位置抵靠在翼板内侧承辊(23)上。
8.如权利要求3-7任一所述H型钢构件的组立焊接矫形一体装置，其特征在于，腹板侧导辊段(26)间隔设有多个侧导辊(26.1)，翼板旋转抵靠段(27)包括沿长度方向间隔设置的至少3个翼板转闸(28)，翼板转闸(28)包括转闸体(28.1)，转闸体(28.1顶侧间隔设有滚动辊(28.2)，滚动辊(28.2)一端的转闸体(28.1)设有支撑块(28.5)，转闸体(28.1)连接翻转油缸(28.4)。
9.一种如权利要求1-6任一所述H型钢构件的组立焊接矫形一体装置的制造方法，其特征在于，
1)板材组立定位
将腹板和翼板依序导向输入至组立胎架(10)中依承辊机构(20)定位；
2)启动防形变力调整
同时调整矫形辊机构(50)和一致侧压机构(30)的进油油压，当施加到腹板和翼板上的压力达到第一预定输入值；
3)保持组立定位的同时走缝焊接
沿H型钢构件的焊缝同时进行焊接；通过不间断的往返，完成同一焊缝的上下同时进行的多层施焊；
4)启动矫形力调整，保持组立定位的同时实施矫形
启动矫形力调整，同时调整矫形辊机构(50)和一致侧压机构(30)的进油油压，当施加到腹板和翼板上的压力达到第二预定输入值；
启动矫形，使得H型钢构件走出承辊机构(20)和矫形辊机构(50)，从而实施矫形。
10.一种如权利要求7或8所述H型钢构件的组立焊接矫形一体装置的制造方法，其特征在于，
1)板材组立定位
于定位工段，先将腹板放在腹板底承辊(21)上沿腹板侧导辊段(26)导向输入组立胎架(10)中依承辊机构(20)定位，然后将两翼板沿翼板旋转抵靠段(27)翻转抵靠板内侧承辊(23)和翼板底承辊(22)并导向输入至组立胎架中依承辊机构(20)；
2)启动防形变力调整
同时调整矫形辊机构(50)和一致侧压机构(30)的进油油压，当施加到腹板和翼板上的压力达到第一预定输入值；
3)保持组立定位的同时走缝焊接
沿H型钢构件的焊缝上下同时进行焊接；通过不间断的往返，完成同一焊缝的上下同时进行的多层施焊；
4)启动矫形力调整，保持组立定位的同时实施矫形
启动矫形力调整，同时调整矫形辊机构(50)和一致侧压机构(30)的进油油压，当施加到腹板和翼板上的压力达到第二预定输入值；
启动矫形，使得H型钢构件走出承辊机构(20)和矫形辊机构(50)，从而实施矫形。
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