CN112975275A - 一种金属框架结构及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明属机加工领域，具体涉及一种金属框架结构及其制作方法。为解决现有金属框架结构制造工艺复杂，工作强度大，存在尖角安全隐患，生产效率低，环境污染大等问题，本发明提供一种工艺简单，外形美观，无尖角安全隐患，环境污染小，生产效率高的金属框架结构及其制作方法。该金属框架结构具体由八个顶角接头和框梁对接拼装而成。顶角接头为顶角和棱边均为圆弧过渡的精压件或精铸件。制造时仅需将顶角接头与框梁对接内表面焊接，工艺简单易操作，无需打磨或仅需少量打磨修整，无粉尘污染，显著提高生产效率，广泛用于各类箱体、台体及框架结构体的加工制造，小批量及大批量生产均适用，具有广阔的推广应用前景。

Description

一种金属框架结构及其制作方法

技术领域

本发明属机加工领域，具体涉及一种金属框架结构及其制作方法。

背景技术

在机械制造、机加工领域，有大量的各种箱体、台体及框架结构体的加工制造，其最常用的结构是采用条形型材对接，搭建成一个稳固的框梁结构长方体，再根据需要加装面板，如附图4所示。各类箱体、台体及框梁结构体等作为重要的各类机电产品的外壳护体、容器和支撑体，其最基本的要求有：外形美观整洁，无毛刺、尖角等，特别与人体经常接触的金属结构体，其尖锐的顶角、棱边存在一定的安全隐患。而对于金属加工，要实现各种结构体顶角、棱边的圆弧过渡，往往需要经过较为复杂的加工、处理过程。如附图5起重机联动台制造，现有加工存在的问题有：

1、先要对型材对接口切割、打磨成可以相互垂直并贴合连接的形状，再对接焊接，其尺寸精度难以把握，且焊接工作量非常大。

2、顶角焊接后形成尖角，并且型材对接棱角焊接处形成尖锐棱边，无法做出圆弧过渡，对人体存在安全隐患。

3、需要对焊接处进行手工砂轮打磨，但对打磨技术要求高，不易控制，打磨量大，并且容易造成不平整，影响外观。

4、接口切割、焊接、手工打磨等工艺复杂，工作强度大，费时、费力，效率低，人工成本高。

5、手工打磨粉尘大，环境影响大，粉尘到处飞扬。

6、为防止较薄型材在打磨时磨透，需要较厚型材加工，增加了框架重量，材料成本高。

发明内容

为解决现有金属框架结构体制造工艺复杂，工作强度大，精度低，外形不美观，存在尖角安全隐患，生产效率低，环境污染大，成本高等问题，本发明提供一种生产工艺简单，制造成本低，精度高，外形美观，无尖角安全隐患，环境污染小，生产效率高的金属框架结构及其制作方法。

技术方案：

一种金属框架结构，其形状为由条形框梁对接而成的长方体框架，包括四条上框梁、四条下框梁和四条垂直框梁。该金属框架结构由八个顶角接头1和框梁2对接拼装而成，顶角接头1拼装在所述长方体框架的八个顶角位置，一个顶角接头1分别与相邻并相互垂直的三条框梁2固定连接。顶角接头1为精压件或精铸件，具有一个顶角和三个相互垂直的顶角面，并有与顶角相连的三条相互垂直的棱边，该顶角和棱边均为圆弧过渡。顶角接头1在每条棱边的端部设有与框梁2端部相匹配对接的接口。顶角接头1和框梁2之间通过内表面焊接连接。框梁2为截面呈角形、槽形或矩形的金属条形型材，或采用由条形板材折边而成的条形型材。

在上述技术方案中，顶角接头1与框梁2对接部边沿可设置延伸的台阶1a，该台阶面朝外，与框梁2对接时，该台阶面与框梁2的内表面相接触，便于对接时定位准确并贴合紧密。

采用上述结构在制作时，仅需将具有圆弧过渡的顶角接头1与相应的框梁2对接，通过内表面接口处焊接，无需对框梁2接口形状进行特殊切割处理，即可对接准确，焊接后可以不需要打磨或少量打磨修整，即可获得顶角具有圆弧过渡的金属框架结构。制作过程简单易操作，框梁2可采用预先批量切割成相应长度的条形型材，便于标准化批量生产，显著减少以往工艺接口切割、焊接、手工打磨等工艺复杂，工作强度大，费时费力效率低，人工成本高，手工打磨粉尘大，污染重等问题。

如将顶角接头1按标准件预制，批量制作成不同规格尺寸的预制精压件或精铸件，将进一步显著降低材料成本，扩大本发明适用推广范围，适合各类形状大小的箱体、台体及框梁结构体的批量生产，进一步显著提高生产效率，降低生产成本。

有益效果：

机电产品生产中有大量箱体、台体及框梁结构体的制造加工，本发明解决了现有金属框架结构制造工艺复杂，工作强度大，精度低，外形不美观，存在尖角安全隐患，生产效率低，成本高，环境污染大等难题，具有生产工艺简单，制造成本低，精度高，外形美观，环境污染小，生产效率高等优点，适合小批量及批量生产，应用广泛，具有显著的有益效果：

1、采用顶角接头与框梁对接内表面焊接，工艺简单易操作，对接准确精度高。

2、拼装焊接后形成顶角和棱边均为圆弧过渡的框梁结构，外形美观，表面平整，无尖角、毛刺，解决了现有工艺存在尖角、尖锐焊口棱边对人体有安全隐患的问题。

3、无需打磨或仅需少量打磨修整，解决了现有工艺接口切割、焊接、手工打磨等工艺复杂，工作强度大，费时、费力、效率低，人工成本高等问题，显著提高生产效率，降低生产成本。

4、生产无粉尘或仅有少量粉尘产生，显著减少粉尘对工作环境的污染，解决了现有工艺手工打磨量大，粉尘飞扬，严重污染工作环境，影响人体健康的问题。

5、顶角接头和框梁型材的材料薄、厚均适用，采用较薄材料时，可显著减轻框架重量，降低材料成本。而现有工艺需要较厚型材，防止尖角及焊接棱边处打磨时磨透，造成框架重，材料成本高。

6、框梁2可采用预先批量切割成相应长度的条形型材，便于实现标准化批量生产。如将顶角接头1按标准件预制，批量制作成不同规格尺寸的预制精压件或精铸件，将进一步显著降低材料成本，扩大本发明适用推广范围。

7、本发明可广泛用于机械制造、机加工领域的各类箱体、台体(包括桌台)及各类框架结构体的加工制造，小批量及大批量生产均适用，具有广阔的推广应用前景。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是本发明顶角接头1、框梁2的立体分解放大示意图。

图3是本发明顶角接头1边沿设有台阶的立体放大图。

图4是本发明具体实施方式中定位卡具的立体结构示意图。

图5是现有工艺制作的金属框架结构照片。

具体实施方式

如图1至图2所示，本发明形状为由条形框梁对接而成的长方体框架，包括四条上框梁、四条下框梁和四条垂直框梁。该金属框架结构由八个顶角接头1和框梁2对接拼装而成，顶角接头1拼装在所述长方体框架的八个顶角位置，一个顶角接头1分别与相邻并相互垂直的三条框梁2固定连接。顶角接头1为精压件或精铸件，具有一个顶角和三个相互垂直的顶角面，并有与顶角相连的三条相互垂直的棱边，该顶角和棱边均为圆弧过渡。顶角接头1在每条棱边的端部设有与框梁2端部相匹配对接的接口。顶角接头1和框梁2之间通过内表面焊接连接。框梁2为截面呈角形、槽形或矩形的金属条形型材，或采用由条形板材折边而成的条形型材。

在上述实施方式中，顶角接头1与框梁2对接部边沿可设置延伸的台阶1a，如图3所示，该台阶面朝外，与框梁2对接时，该台阶面与框梁2的内表面相接触，便于对接时定位准确并贴合紧密。

上述金属框架结构的制作方法，包括以下步骤：

A.制备框梁2：若金属框架结构的大小为长a、宽b、高h，顶角接头1一条棱边两端的接口面和顶角面之间的垂直距离为w，则分别截取长为a-2w、b-2w和h-2w的框梁型材各4条，截取的型材两端应修边，去毛刺；

B.制备顶角接头1：采用精铸工艺或精压工艺制备顶角接头1，一个金属框架需要8个顶角接头1；

C.取步骤A制备的长度为a-2w和b-2w的框梁型材各两条，用四个顶角接头1对接，接口处通过内表面焊接，得到一个长a、宽b的矩形框架，为保证对接精度，可将框梁型材和顶角接头1放置在预制的定位卡具中对接，并用夹具固定后再焊接；用同样方法再制作一个长a、宽b的矩形框架，共制得两个矩形框架；

D.将其中一个矩形框架放置在所述定位卡具中，将四条长度为h-2w的框梁型材垂直对接在矩形框梁四角位置的顶角接头1上，并用夹具固定，接口处通过内表面焊接；再用同样方法将另一个矩形框架焊接在四条垂直框梁型材另一端，即完成整个金属框架结构的制作。

如图4所示，上述步骤C和步骤D中的定位卡具包括底板3、四个水平定位块4、四个垂直定位块5。水平定位块4均为一个顶角有直角缺口的方形块，固定连接在底板3上，该四个水平定位块4的四个直角缺口均向内围成一个长a、宽b的矩形，制作上述长a、宽b的矩形框架时，将相应四条框梁型材和四个顶角接头1放置在该矩形区域内对接，并用夹具固定，以限定其对接位置，并防止焊接时发生位移。垂直定位块5为截断面为L形的条形块，垂直竖向固定在水平定位块4上，其内棱角与水平定位块4的直角缺口平齐，对接垂直框梁型材时将其紧贴在垂直定位块5的内棱角，使其底端与下方的矩形框梁的顶角接头1准确对接。

上述在定位卡具中对接框梁2和顶角接头1时，如所用框梁型材和顶角接头1的材质为铁质材料时，也可用一组磁铁吸附在水平定位块4和垂直定位块5上，以代替夹具作用，利用其磁性将框梁2和顶角接头1固定在定位卡具中，比采用夹具更加方便。

Claims (7)

1.一种金属框架结构，其形状为由条形框梁对接而成的长方体框架，包括四条上框梁、四条下框梁和四条垂直框梁，其特征在于：由八个顶角接头(1)和框梁(2)对接拼装而成，顶角接头(1)拼装在所述长方体框架的八个顶角位置，一个顶角接头(1)分别与相邻并相互垂直的三条框梁(2)固定连接；所述顶角接头(1)为精压件或精铸件，具有一个顶角和三个相互垂直的顶角面，并有与顶角相连的三条相互垂直的棱边，该顶角和棱边均为圆弧过渡；所述顶角接头(1)在每条棱边的端部设有与框梁(2)端部相匹配对接的接口。

2.根据权利要求1所述的一种金属框架结构，其特征在于：所述顶角接头(1)和框梁(2)之间通过内表面焊接连接。

3.根据权利要求1所述的一种金属框架结构，其特征在于：所述顶角接头(1)与框梁(2)对接部边沿设有延伸的台阶(1a)，该台阶面朝外，与框梁(2)对接时，该台阶面与框梁(2)的内表面相接触，便于对接时定位准确并贴合紧密。

4.根据权利要求1所述的一种金属框架结构，其特征在于：所述框梁(2)为截面呈角形、槽形或矩形的金属条形型材，或采用由条形板材折边而成的条形型材。

5.一种如权利要求1所述的金属框架结构的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.制备框梁(2)：若所述金属框架结构的大小为长a、宽b、高h，所述顶角接头(1)一条棱边两端的接口面和顶角面之间的垂直距离为w，则分别截取长为a-2w、b-2w和h-2w的框梁型材各4条，截取的型材两端应修边，去毛刺；

B.制备顶角接头(1)：采用精铸工艺或精压工艺制备顶角接头(1)，一个金属框架需要8个顶角接头(1)；

C.取步骤A制备的长度为a-2w和b-2w的框梁型材各两条，用四个顶角接头(1)对接，接口处通过内表面焊接，得到一个长a、宽b的矩形框架，为保证对接精度，可将框梁型材和顶角接头(1)放置在预制的定位卡具中对接，并用夹具固定后再焊接；用同样方法再制作一个长a、宽b的矩形框架，共制得两个矩形框架；

D.将其中一个矩形框架放置在所述定位卡具中，将四条长度为h-2w的框梁型材垂直对接在矩形框梁四角位置的顶角接头(1)上，并用夹具固定，接口处通过内表面焊接；再用同样方法将另一个矩形框架焊接在四条垂直框梁型材另一端，即完成整个金属框架结构的制作。

6.根据权利要求5所述的金属框架结构的制作方法，其特征在于：所述步骤C和步骤D中的定位卡具包括底板(3)、四个水平定位块(4)、四个垂直定位块(5)；所述水平定位块(4)均为一个顶角有直角缺口的方形块，固定连接在底板(3)上，该四个水平定位块(4)的四个直角缺口均向内围成一个长a、宽b的矩形，制作所述长a、宽b的矩形框架时，将相应四条框梁型材和四个顶角接头(1)放置在该矩形区域内对接，并用夹具固定，以限定其对接位置；所述垂直定位块(5)为截断面为L形的条形块，垂直竖向固定在水平定位块(4)上，其内棱角与水平定位块(4)的直角缺口平齐，对接垂直框梁型材时将其紧贴在垂直定位块(5)的内棱角，并用夹具固定，使其底端与下方的矩形框梁的顶角接头(1)准确对接。

7.根据权利要求5或6所述的任一种金属框架结构的制作方法，其特征在于：在所述定位卡具中对接框梁(2)和顶角接头(1)时，如所用框梁型材和顶角接头(1)的材质为铁质材料时，也可用一组磁铁吸附在水平定位块(4)和垂直定位块(5)上，以代替夹具作用，利用其磁性将框梁(2)和顶角接头(1)固定在定位卡具中。

Images