CN112475675B - 一种具有控制焊接零件变形功能的焊接工装 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种具有控制焊接零件变形功能的焊接工装，主要包括操作台、预压辊、限位固定装置、升降调节装置、电磁脉冲矫正装置和控制装置，操作台包括承重座和焊接平台，焊接平台包括固定槽和升降槽，预压辊包括主动辊轮、从动辊轮、步进电机和升降架，限位固定装置包括移动杆、限位固定器和液压伸缩杆，升降调节装置包括电动升降杆和活动托板，电磁脉冲矫正装置包括电磁脉冲座和电磁脉冲锤。总之，本发明具有结构新颖、使用方便焊接零件变形量小等优点。

Description

一种具有控制焊接零件变形功能的焊接工装

技术领域

本发明属于焊接技术领域，具体是涉及一种具有控制焊接零件变形功能的焊接工装。

背景技术

焊接过程中焊件产生的变形称为焊接变形。焊后，焊件残留的变形称为焊接残余变形。焊接残余变形有纵向收缩变形、横向收缩变形、角变形、弯曲变形、扭曲变形和波浪变形等共六种，其中焊缝的纵向收缩变形和横向收缩变形是基本的变形形式，在不同的焊件上，由于焊缝的数量和位置分布不同，这两种变形又可表现为其它几种不同形式的变形。

对所有熔化式焊接，在焊缝及其热影响区都存在较大的残余应力，残余应力的存在会导致焊接构件的变形、开裂并降低其承载力；同时，在焊缝的焊趾部位还存在凹坑、余高、咬边造成的应力集中；而焊趾处的熔渣缺陷、微裂纹又形成了裂纹的提前萌生源。由于受残余拉应力、应力集中和裂纹萌生源的影响，焊接接头的疲劳寿命大大降低。残余应力都集中在焊缝附近，当焊接残余应力与承载的工作应力叠加，其数值超过材料的屈服极限时，工件就会在焊缝附近产生焊接变形，断裂等现象。研究残余应力的影响不仅考虑其数值的大小，而残余应力的方向也是重要因素，用盲孔法残余应力检测仪可以对焊接残余应力值的大小和方向进行测量。在分析残余应力的影响时，即使焊接构件的残余应力值远远低于其材料的屈服极限，但如果存在严重的应力集中，那么焊接构件在其运输和使用过程中也会因残余应力的释放而发生永久性的塑性变形。

消除残余应力的方法很多，如自然时效、热时效、振动时效等，但自然时效周期太长，已不适合如今市场经济的快速要求；热时效不仅消耗大量的能源、占用场地和较大的设备资金投入，而且消除残余应力的效果也因炉况的不同有很大的差异，所以，本发明设计了一种具有控制焊接零件变形功能的焊接工装。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供了一种具有控制焊接零件变形功能的焊接工装。

本发明的技术方案是：一种具有控制焊接零件变形功能的焊接工装，主要包括操作台、预压辊、限位固定装置、升降调节装置、电磁脉冲矫正装置和控制装置，

所述操作台包括固定设置在水平地面上的承重座和安装在承重座上的焊接平台，所述焊接平台包括垂直于焊接平台的中轴线两侧两个固定槽和平行于焊接平台的中轴线两侧的四个升降槽，

所述预压辊共有两个，分别设置在所述焊接平台的两侧端，两个预压辊均包括两端与焊接平台侧端固定的主动辊轮和活动安装在所述主动辊轮上方的从动辊轮，所述主动辊轮通过步进电机驱动，所述从动辊轮与主动辊轮两端通过升降架连接，

所述限位固定装置共有两个，分别设置在所述焊接平台上两侧，限位固定装置包括垂直于所述固定槽设置可以在固定槽内移动的移动杆和垂直安装在所述移动杆上端且与所述固定槽垂直的限位固定器，所述移动杆通过设置在所述承重座侧面的液压伸缩杆实现移动，

所述升降调节装置包括分别排列设置在所述升降槽内的电动升降杆和活动铰接在所述电动升降杆上端用于承托焊接零件的活动托板，

所述电磁脉冲矫正装置包括设置在所述焊接平台上方的天花板上的电磁脉冲座和通过伸缩杆连接在所述电磁脉冲座下方的电磁脉冲锤，所述电磁脉冲座内设有与电源连通的高压电容器，所述电磁脉冲锤为圆盘型，且电磁脉冲锤内部设有均匀盘设的电磁线圈，所述电磁线圈与所述高压电容器连接，用于通过高压电容器向电磁线圈放电在电磁脉冲锤下方形成均匀的压力脉冲，对焊接后零件进行冲压矫正，

所述控制装置设置在承重座前侧面，控制装置分别与所述步进电机、升降架、液压伸缩杆、电动升降杆、电磁脉冲矫正装置、矫正辊通过继电器连接。

进一步地，所述升降架内部设有与所述控制装置连接的压力传感器，用于根据焊接零件的厚度来调节从动辊轮与主动辊轮之间的距离，所述步进电机的驱动轴上设有行程监测器，所述行程监测器与所述压力传感器和控制装置分别连接，用于根据压力传感器监测的零件进出预压辊时间来获得步进电机的辊压行程，从而得到零件的长度，并根据零件的长度、厚度来控制限位固定装置的位置和升降调节装置的调节高度。

进一步地，所述升降架下方连接有与水平地面固定用于支撑所述预压辊的支撑座，避免预压辊的自重压迫焊接平台变形，提高设备安全系数。

进一步地，所述限位固定器包括固定在移动杆上端的固定器和活动安装在所述固定器两端的限位器，可以通过调节限位器与固定器的角度来使限位固定器贴合零件固定端，固定效果好，不易发生偏移。

进一步地，所述升降调节装置的电动升降杆均协同工作，并且在所述电动升降杆上升托起焊接零件时，所述液压伸缩杆控制限位固定器向焊接平台内侧移动，焊接零件在一端升起的情况下，另一端必然发生位移，若不调整限位固定器的位置，则焊接零件的焊接处无法接触连接。

进一步地，所述焊接平台的后侧端还设有矫正辊，所述矫正辊包括两个同速异向转动的矫正辊轮，通过所述矫正辊轮的旋转将焊接零件向所述操作台外侧移动，用于对焊接矫正后零件作进一步平整矫正并移出零件，由于焊接平台不是绝对的水平，矫正后的焊接零件可能存在应力导致的轻微变形，矫正辊可以将焊接零件进行最终平整。

进一步地，所述电磁脉冲锤的面积与所述承重座的面积相同，避免对焊接平台造成损坏。

进一步地，所述电磁脉冲矫正装置的工作时间为焊接完成后且限位固定装置、升降调节装置复位，避免电磁脉冲矫正装置发出的压力脉冲对限位固定装置、升降调节装置造成损坏。

本发明的工作原理是：将需要焊接的零件板材分别送入操作台两侧的预压辊内，预压辊升降架内的压力传感器根据主动辊轮与从动辊轮之间的压力获得零件的厚度信息，并调节升降架使从动辊轮与主动辊轮之间的距离等于零件厚度，在零件经过预压辊的过程中，步进电机的行程监测器根据压力传感器监测到压力的时间段内步进电机的形成来获得零件的长度，零件在经过预压辊后平置在焊接平台上，限位固定器的液压伸缩杆将限位固定器移动至零件的边缘处，调节限位固定器的限位器使限位固定器与零件边缘处贴合，控制装置根据零件厚度控制升降调节装置的电动升降杆上升，使零件的焊接处呈夹角状态，然后使用焊枪进行零件之间的焊接，焊接完成后，限位固定装置与升降调节装置复位，焊接零件在自身重力下克服焊接所产生的的应力慢慢恢复平整状态，待焊接零件冷却后，开启电磁脉冲矫正装置的高压电容器，高压电容器向电磁脉冲锤的电磁线圈间隔放电，在电磁脉冲锤的下方形成均匀的压力脉冲，通过反复的压力脉冲压迫焊接零件焊缝处恢复平整状态，平整后的焊接零件经矫正辊最终矫正后移出备用。

本发明的有益效果是：本发明提供的一种具有控制焊接零件变形功能的焊接工装，通过在焊接平台两侧设置预压辊，对韩姐零件进行预平整，是焊接零件的焊接处平整对应，降低焊接难度，同时在焊接平台上设置限位固定装置，通过可以调节形状的限位固定器对焊接零件进行限位固定，固定效果好，还设置了可以根据焊接零件厚度进行焊接零件夹角调节的升降调节装置，可以在焊接前对焊接零件进行与焊接变形方向相反的人为变形，使焊接零件在自身重力下消除焊接所产生的应力，恢复平整，本发明还设置了电磁脉冲矫正装置对焊接零件进行矫正，通过高压电容形成的压力脉冲对焊接零件进行锤击，避免了普通锤击在零件表面留下锤印。总之，本发明具有结构新颖、使用方便焊接零件变形量小等优点。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的焊接平台俯视图；

图3是本发明的预压辊结构示意图；

图4是本发明的限位固定器结构示意图；

图5是本发明的升降调节装置结构示意图；

图6是本发明的电磁脉冲锤结构示意图。

其中，1-操作台、11-承重座、12-焊接平台、121-固定槽、122-升降槽、2-预压辊、21-主动辊轮、211-步进电机、212-行程监测器、22-从动辊轮、23-升降架、231-支撑座、24-压力传感器、3-限位固定装置、31-移动杆、32-限位固定器、321-固定器、322-限位器、33-液压伸缩杆、4-升降调节装置、41-电动升降杆、42-活动托板、5-电磁脉冲矫正装置、51-电磁脉冲座、511-高压电容器、52-伸缩杆、53-电磁脉冲锤、531-电磁线圈、6-控制装置、7-矫正辊、71-矫正辊轮。

具体实施方式

为便于对本发明技术方案的理解，下面结合附图1-6和具体实施例对本发明做进一步的解释说明，实施例并不构成对发明保护范围的限定。

实施例1：如图1所示，一种具有控制焊接零件变形功能的焊接工装，主要包括操作台1、预压辊2、限位固定装置3、升降调节装置4、电磁脉冲矫正装置5和控制装置6，

操作台1包括固定设置在水平地面上的承重座11和安装在承重座11上的焊接平台12，如图2所示，焊接平台12包括垂直于焊接平台12的中轴线两侧两个固定槽121和平行于焊接平台12的中轴线两侧的四个升降槽122，

预压辊2共有两个，分别设置在焊接平台12的两侧端，如图3所示，两个预压辊2均包括两端与焊接平台12侧端固定的主动辊轮21和活动安装在主动辊轮21上方的从动辊轮22，主动辊轮21通过步进电机211驱动，从动辊轮22与主动辊轮21两端通过升降架23连接，升降架23下方连接有与水平地面固定用于支撑预压辊2的支撑座231，升降架23内部设有压力传感器24，用于根据焊接零件的厚度来调节从动辊轮22与主动辊轮21之间的距离，步进电机211的驱动轴上设有行程监测器212，行程监测器212与压力传感器24连接，用于根据压力传感器24监测的零件进出预压辊2时间来获得步进电机211的辊压行程，从而得到零件的长度，

限位固定装置3共有两个，分别设置在焊接平台12上两侧，限位固定装置3包括垂直于固定槽121设置可以在固定槽121内移动的移动杆31和垂直安装在移动杆31上端且与固定槽121垂直的限位固定器32，移动杆31通过设置在承重座11侧面的液压伸缩杆33实现移动，如图4所示，限位固定器32包括固定在移动杆31上端的固定器321和活动安装在固定器321两端的限位器322，

如图5所示，升降调节装置4包括分别排列设置在升降槽122内的电动升降杆41和活动铰接在电动升降杆41上端用于承托焊接零件的活动托板42，升降调节装置4的电动升降杆41均协同工作，并且在电动升降杆41上升托起焊接零件时，液压伸缩杆33控制限位固定器32向焊接平台12内侧移动，

电磁脉冲矫正装置5包括设置在焊接平台12上方的天花板上的电磁脉冲座51和通过伸缩杆52连接在电磁脉冲座51下方的电磁脉冲锤53，电磁脉冲座51内设有与电源连通的高压电容器511，如图6所示，电磁脉冲锤53为圆盘型，且电磁脉冲锤53内部设有均匀盘设的电磁线圈531，电磁线圈531与高压电容器511连接，用于通过高压电容器511向电磁线圈531放电在电磁脉冲锤53下方形成均匀的压力脉冲，对焊接后零件进行冲压矫正，电磁脉冲锤53的面积与承重座11的面积相同，

焊接平台12的后侧端还设有矫正辊7，矫正辊7包括两个同速异向转动的矫正辊轮71，通过矫正辊轮71的旋转将焊接零件向操作台1外侧移动，用于对焊接矫正后零件作进一步平整矫正并移出零件，

控制装置6设置在承重座11前侧面，控制装置6分别与步进电机211、升降架23、液压伸缩杆33、电动升降杆41、电磁脉冲矫正装置5、矫正辊6通过继电器连接，

上述步进电机211可选用35BYJ步进电机，行程监测器212可选用BDS1-F/LW转速行程传感器，压力传感器24可选用CT08-100A压力传感器，液压伸缩杆33可选用YQ-230液压伸缩杆，电动升降杆41可选用SJG气动式电动升降杆，高压电容器511可选用KEMET高压电容器，伸缩杆52可选用YNT-03电动伸缩杆，控制装置6可选用CoEpo-RTU智能多线程控制器。

上述实施例的工作方法是：将需要焊接的零件板材分别送入操作台1两侧的预压辊2内，预压辊2升降架23内的压力传感器24根据主动辊轮21与从动辊轮22之间的压力获得零件的厚度信息，并调节升降架23使从动辊轮22与主动辊轮之间的距离等于零件厚度，在零件经过预压辊2的过程中，步进电机211的行程监测器212根据压力传感器24监测到压力的时间段内步进电机211的形成来获得零件的长度，零件在经过预压辊2后平置在焊接平台12上，限位固定器3的液压伸缩杆33将限位固定器32移动至零件的边缘处，调节限位固定器32的限位器322使限位固定器与零件边缘处贴合，控制装置6根据零件厚度控制升降调节装置4的电动升降杆41上升，使零件的焊接处呈夹角状态，然后使用焊枪进行零件之间的焊接，焊接完成后，限位固定装置3与升降调节装置4复位，焊接零件在自身重力下克服焊接所产生的的应力慢慢恢复平整状态，待焊接零件冷却后，开启电磁脉冲矫正装置5的高压电容器511，高压电容器511向电磁脉冲锤53的电磁线圈531间隔放电，在电磁脉冲锤53的下方形成均匀的压力脉冲，通过反复的压力脉冲压迫焊接零件焊缝处恢复平整状态，平整后的焊接零件经矫正辊7最终矫正后移出备用。

Claims (6)

1.一种具有控制焊接零件变形功能的焊接工装，其特征在于，主要包括操作台(1)、预压辊(2)、限位固定装置(3)、升降调节装置(4)、电磁脉冲矫正装置(5)和控制装置(6)，

所述操作台(1)包括固定设置在水平地面上的承重座(11)和安装在承重座(11)上的焊接平台(12)，所述焊接平台(12)包括垂直于焊接平台(12)的中轴线两侧两个固定槽(121)和平行于焊接平台(12)的中轴线两侧的四个升降槽(122)，

所述预压辊(2)共有两个，分别设置在所述焊接平台(12)的两侧端，两个预压辊(2)均包括两端与焊接平台(12)侧端固定的主动辊轮(21)和活动安装在所述主动辊轮(21)上方的从动辊轮(22)，所述主动辊轮(21)通过步进电机(211)驱动，所述从动辊轮(22)与主动辊轮(21)两端通过升降架(23)连接，

所述限位固定装置(3)共有两个，分别设置在所述焊接平台(12)上两侧，限位固定装置(3)包括垂直于所述固定槽(121)设置可以在固定槽(121)内移动的移动杆(31)和垂直安装在所述移动杆(31)上端且与所述固定槽(121)垂直的限位固定器(32)，所述移动杆(31)通过设置在所述承重座(11)侧面的液压伸缩杆(33)实现移动，

所述升降调节装置(4)包括分别排列设置在所述升降槽(122)内的电动升降杆(41)和活动铰接在所述电动升降杆(41)上端用于承托焊接零件的活动托板(42)，

所述电磁脉冲矫正装置(5)包括设置在所述焊接平台(12)上方的天花板上的电磁脉冲座(51)和通过伸缩杆(52)连接在所述电磁脉冲座(51)下方的电磁脉冲锤(53)，所述电磁脉冲座(51)内设有与电源连通的高压电容器(511)，所述电磁脉冲锤(53)为圆盘型，且电磁脉冲锤(53)内部设有均匀盘设的电磁线圈(531)，所述电磁线圈(531)与所述高压电容器(511)连接，用于通过高压电容器(511)向电磁线圈(531)放电在电磁脉冲锤(53)下方形成均匀的压力脉冲，对焊接后零件进行冲压矫正，

所述焊接平台(12)的后侧端还设有矫正辊(7)，所述矫正辊(7)包括两个同速异向转动的矫正辊轮(71)，通过所述矫正辊轮(71)的旋转将焊接零件向所述操作台(1)外侧移动，用于对焊接矫正后零件作进一步平整矫正并移出零件；

所述控制装置(6)设置在承重座(11)前侧面，控制装置(6)分别与所述步进电机(211)、升降架(23)、液压伸缩杆(33)、电动升降杆(41)、电磁脉冲矫正装置(5)、矫正辊(7)通过继电器连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有控制焊接零件变形功能的焊接工装，其特征在于，所述升降架(23)下方连接有与水平地面固定用于支撑所述预压辊(2)的支撑座(231)。

3.根据权利要求1所述的一种具有控制焊接零件变形功能的焊接工装，其特征在于，所述限位固定器(32)包括固定在移动杆(31)上端的固定器(321)和活动安装在所述固定器(321)两端的限位器(322)。

4.根据权利要求1所述的一种具有控制焊接零件变形功能的焊接工装，其特征在于，所述升降调节装置(4)的电动升降杆(41)均协同工作，并且在所述电动升降杆(41)上升托起焊接零件时，所述液压伸缩杆(33)控制限位固定器(32)向焊接平台(12)内侧移动。

5.根据权利要求1所述的一种具有控制焊接零件变形功能的焊接工装，其特征在于，所述电磁脉冲锤(53)的面积与所述承重座(11)的面积相同。

6.根据权利要求1所述的一种具有控制焊接零件变形功能的焊接工装，其特征在于，所述电磁脉冲矫正装置(5)的工作时间为焊接完成后且限位固定装置(3)、升降调节装置(4)复位。

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