CN114273806B - 多种同球心空间三角形组件通用焊接夹具及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了多种同球心空间三角形组件通用焊接夹具及使用方法，涉及建筑设备技术领域。该装置包括定位板和三组定位组件，定位组件包括其上开设有弧形滑槽的引导架、与引导架滑动配合以能够沿着弧形滑槽移动的定位滑件，定位滑件上设置用以约束节点套位置以使节点套的轴线穿过弧形滑槽圆心的第一构件、用以约束定位板位置以使定位板与节点套外圆相切的第二构件，定位板设置有三条，三条定位板分别位于三个定位组件的两两之间，定位板的两端分别安设于其相邻两端的第二构件上。本装置有效节约成本，提高生产效率。

Description

多种同球心空间三角形组件通用焊接夹具及使用方法

技术领域

本发明涉及建筑技术领域，尤其是涉及多种同球心空间三角形组件通用焊接夹具及使用方法。

背景技术

对于球形空间边杆式建筑膜结构，通常为了增加球形空间建筑结构件的稳定性及刚度，希望组成空间球形膜结构的单元为三角形组件结构，同时要求三角形边杆的截面尺寸的高度方向指向球心，再者，三角形组件节点处的节点套中心也指向球心。而三角形组件边杆间采用螺栓与螺母夹紧连接，交汇节点处的多个节点套通过两边的对夹法兰进行固定，从而构成整体球形结构体。

对于上述空间球形膜结构三角形组件，在整个球形结构上有多种不同边长的三角形类型，其边长与节点套整体结构不再是一个二维的结构，而是一个空间结构件。在制造时需要保证空间直线尺寸与空间角度，这就对制造提出了较高的要求：在进行三角形组件的制造时，不但需要保证组成零件的尺寸，最关键的是保证组成三角形组件时的空间尺寸与角度，对于焊接式的三角形组件就需要专用的定位与夹紧的焊接夹具。

对于空间球形膜结构的三角形组件，采用焊接式三角形组件时，目前针对构成球形结构上面的多种不同尺寸与角度的三角形组件，为保证焊接精度，通常采取一种三角形组件用一套专用焊接夹具的方式。假如这个球形结构上的有N种三角形，就需要设计并制造N种对应的专利焊接夹具。

现有的多种焊接夹具对多种三角形组件的方式，既增加了大量的夹具设计工作量，同时也增加了大量的制造成本，又延长了产品的制造周期，降低了生产效率。

发明内容

本发明的目的在于提供了多种同球心空间三角形组件通用焊接夹具及使用方法，以解决现有技术中存在的制造成本高，生产效率低的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果（结构简单、成本低、使用方便）详见下文阐述。

本发明提供了一种多种同球心空间三角形组件通用焊接夹具，其特征在于，包括定位边杆用定位板和三组分别用于构成三角形组件三个角的定位组件，定位组件包括其上开设有弧形滑槽的引导架、与引导架滑动配合以能够沿着弧形滑槽移动的定位滑件，定位滑件上设置用以约束节点套位置以使节点套的轴线穿过弧形滑槽圆心的第一构件、用以约束定位板位置以使定位板与节点套外圆相切的第二构件，定位板设置有三条，三条定位板分别位于三个定位组件的两两之间，定位板的两端分别安设于其相邻两端的第二构件上。

优选地，还包括支撑块和夹具板，支撑块和定位组件均固定于夹具板上，任意定位板均对应有至少一个的支撑块，支撑块连接定位板以将定位板固定。

优选地，定位滑件包括匹配弧形滑槽形状设置的滑座、安设于滑座上的底座，第一构件设置为安设于底座上的定位柱或定位槽，第二构件安设于底座上且位于第一构件的外侧，节点套插至第一构件上且节点套的外周壁与第二构件相抵，第二构件的相对两侧均开设有与节点套相切的插槽，定位板的端头能够插入插槽内以使定位板与节点套相切，第二构件上与插槽相邻处留设有边杆与节点套相抵的空间，以方便边杆与节点套焊接。

优选地，第二构件包括安设于底座上的定位块，定位块上开设有沿其高度方向延伸的V形槽，节点套套设于第一构件外侧且节点套的外周壁与V形槽的两侧壁相抵，V形槽的两侧壁上开设有与节点套相切的插槽且插槽穿过定位块的侧壁。

优选地，引导架上设置有与滑座挡止配合以防止滑座从弧形滑槽高度方向移出的挡止结构，滑座上设置有与其螺纹连接且能够沿滑座旋拧以调节其与滑座相对位置的滑件螺栓，滑件螺栓能够穿过滑座以与弧形滑槽上挡止结构的向背侧抵接，且滑件螺栓继续旋拧能够提升滑座以使滑座与挡止结构相抵。

优选地，第一构件设置为定位柱，定位柱的轴线方向上开设有穿过其顶端的第一螺孔，定位组件还包括匹配第一螺孔设置的第一螺栓，第一螺栓与第一螺孔螺纹连接以使套设于定位柱上的节点套固定。

优选地，包括上述任一一项的焊接夹具，包括以下步骤：

S1:根据三角形组件理论设计基准平面和三角形组件的形状，夹具板的平面与基准平面平行，节点套的轴线延伸线与球心相交且投影至夹具板的平面上并画出投影线；

S2：三个引导架的对称中心线与S1中的三条投影线分别重合，根据设计焊接夹具时要求的引导架内端面尺寸确定引导架在夹具板上的准确位置，并固定在夹具板上；

S3：定位滑件装设至引导架上，并按照图纸标准尺寸调整定位滑件与引导架的相对位置后将定位滑件固定于引导架上；

S4：节点套分别对应安装至三个定位滑件上并固定；

S5：三条定位板分别位于三个定位组件的两两之间，定位板的两端分别安设于其相邻两端的定位滑件上，使定位板的两端内侧面与节点套相切，定位板通过定位块固定于夹具板上。

S6:边杆的外侧面与定位板的内侧面相对接触，同时利用边杆上位孔与定位板上的定位孔匹配对应后通过定位销对边杆定位并固定；

S7：边杆与节点套焊接。

本发明提供了多种同球心空间三角形组件通用焊接夹具及使用方法，与现有技术的区别在于，以往的夹具是针对每一种三角形组件就有一种焊接夹具，设计工作量巨大且制造成本高，造成整个结构件的制造周期长，本方案中，操作者可通过调节定位滑件位于引导架的位置以适配同球心的不同三角形组件，降低同球心空间三角形组件的制造成本，提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为球形空间骨架式建筑膜结构局部图；

图2为三角形组件的结构示意图；

图3为定位组件的局部图；

图4为通用焊接夹具的结构示意图；

图5为通用焊接夹具的俯视图；

图6为定位组件结构示意图；

图7为定位滑件的结构示意图。

图中：1、三角形组件；2、定位板；3、引导架；4、定位滑件；5、第一构件；6、第二构件；7、支撑块；8、边杆；9、弧形滑槽；10、滑件螺栓；11、夹具板；12、节点套；13、第一螺孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

实施例一

现有的三角形组件1由三个节点套12与三条边杆8组成，三个节点套12位于三角形的三个交点上，三条边杆8分别位于三个节点套12的两两之间且边杆8的两端与其相邻节点套12焊接，节点套12的轴线指向球形空间骨架式建筑膜结构的球心。

本实施例提供了多种同球心空间三角形组件1通用焊接夹具，如图所示，多种同球心空间三角形组件1通用焊接夹具包括定位边杆8用定位板2和三组分别用于构成三角形组件1三个角的定位组件，定位组件包括其上开设有弧形滑槽9的引导架3、与引导架3滑动配合以能够沿着弧形滑槽9延伸方向移动的定位滑件4，定位滑件4上设置有用以约束节点套12位置以使节点套12的轴线穿过弧形滑槽9圆心的第一构件5、用以约束定位板2位置以使定位板2上朝向节点套12侧侧壁与节点套12外圆相切的第二构件6，定位板2设置有三条，三条定位板2分别位于三个定位组件的两两之间，定位板2的两端分别对应设置于其相邻两端的第二构件6上，与安设于第一构件5上的节点套12相切，弧形滑槽9的弧度匹配由三角形组件1组成球形空间骨架式建筑膜结构的弧度设置。

引导架3包括两个对称连接的支架，支架上开设有沿其长度方向延伸的弧形槽，两个支架的弧形槽配合构成了弧形滑槽9，两个支架通过螺栓连接，支架的侧壁上开设有贯通的螺孔，螺栓穿过两个支架的螺孔以使支架通过螺栓固定，定位滑件4包括匹配弧形滑槽9形状设置的滑座、安设于滑座上的底座，第一构件5和第二构件6安设于底座上，第一构件5设置为安设于底座上的定位柱或定位槽，第二构件6安设于底座上且位于第一构件5的外侧，节点套12插至第一构件5上且节点套12的外周壁与第二构件6相抵，第二构件6的相对两侧均开设有与节点套12相切的插槽，定位板2的端头能够插入插槽内以使定位板2的内侧与节点套12的外圆相切，第二构件6上与插槽相邻处留设有边杆8与节点套12相抵的空间，以方便边杆8与节点套12焊接。

进一步的，第二构件6包括安设于底座上的定位块，定位块上开设有沿其高度方向延伸的V形槽，节点套12套设于第一构件5外侧且节点套12的外周壁与V形槽的两侧壁相抵，V形槽的两侧壁上开设有与节点套12相切且匹配边杆8的插槽，边杆8的一端从定位块的一侧插入插槽内，能够使边杆8的内侧面与节点套12的外圆相切，定位柱的延伸方向朝向弧形凹槽的圆心，进一步的，V形槽的两侧壁的延伸方向朝向弧形凹槽的圆心，V形槽的两侧壁呈90°。

作为可选地实施方式，多种同球心空间三角形组件1通用焊接夹具还包括支撑块7和夹具板11，支撑块7和定位组件均固定于夹具板11上，任意定位板2均对应有至少一个的支撑块7，支撑块7连接定位板2以将定位板2位置固定，定位板2设置为角板。

作为可选地实施方式，引导架3上设置有与滑座挡止配合以防止滑座从弧形滑槽9高度方向移出的挡止结构，滑座上设置有与其螺纹连接且能够沿滑座旋拧以调节其与滑座相对位置的滑件螺栓10，滑件螺栓10能够穿过滑座以与弧形滑槽9上挡止结构的向背侧抵接，且滑件螺栓10继续旋拧能够提升滑座以使滑座与挡止结构相抵。

进一步的，弧形滑槽9连通引导架3的上端面，滑座的两侧设置有凸出于滑座的滑块，弧形滑槽9内开设有沿弧形滑槽9的长度方向延伸的凹槽，滑座从弧形滑槽9的一端匹配插入弧形滑槽9内，滑座的滑块匹配设置于弧形滑槽9的凹槽内，滑座的上端面穿过引导架3的上端面与底座相连，滑座的前后两端均开设有贯通滑座上下端面的匹配滑件螺栓10的第一螺孔13，滑件螺栓10从滑座的上端面匹配穿入第一螺孔13内且能够旋拧穿出滑座的下端面、与弧形滑槽9的底壁相抵，滑件螺栓10继续同向旋拧以使滑件螺栓10与弧形滑槽9配合将滑座提升至与弧形滑槽9的上端面相抵，滑座与引导架3通过摩擦作用限制滑座沿弧形滑槽9的延伸方向移动以完成滑座与引导架3的固定。

作为可选地实施方式，还包括辅助支撑定位销，为了防止边杆8长度较长，中间会出现因自重引起的沉降弯曲，边杆8的中部开设有辅助孔，定位板2的中部开设有匹配辅助孔的辅助孔，辅助支撑定位销穿过定位板2的辅助孔和边杆8的辅助孔使边杆8和定位板2配合加固。

第一构件5设置为定位柱，定位柱的轴线方向上开设有穿过其顶端的第一螺孔13，定位组件还包括匹配第一螺孔13设置的第一螺栓，第一螺栓与第一螺孔13螺纹连接以使套设于定位柱上的节点套12固定。

多种同球心空间三角形组件1通用焊接夹具的使用方法，包括以下步骤：

S1:根据三角形组件1理论设计基准平面和同球心中任意一个三角形组件1的形状，夹具板11的平面与基准平面平行，该三角形组件1的三个节点套12的轴线延伸线投影至夹具板11的平面上并画出，三个节点套12的轴线延伸线的交点处即为多种同球心空间三角形组件1共同的球心；

S2：三个引导架3的对称中心线与S1中的三条投影线分别重合，根据设计焊接夹具时要求的引导架3内端面尺寸（每一种三角形组件1定位尺寸不同）确定引导架3在夹具板11上的准确位置，并固定在夹具板11上；

S3：定位滑件4装设至引导架3上，并按照图纸标准尺寸调整定位滑件4与引导架3的相对位置后将定位滑件4固定于引导架3上；

S4：节点套12分别对应安装至三个定位滑件4上并固定；

S5：三条定位板2分别位于三个定位组件的两两之间，定位板2的两端分别安设于其相邻两端的定位滑件4上，使定位板2的两端内侧面与节点套12相切。

节点套12的安装：

节点套12套设于第一构件5外，且节点套12与第二构件6的V形槽两侧壁分别相抵，第一螺栓上套装平垫并将第一螺栓沿第一螺孔13拧紧于第一构件5上，以使节点套12固定于第一构件5上。

边杆8的安装：

边杆8上开设有位孔，定位板2上开设有用于对应边杆8上位孔以完成边杆8位置确定的定位孔，边杆8的外侧面与定位板2的内侧面相对接触，同时利用边杆8上位孔与定位板2上的定位孔匹配对应确定边杆8位置，且边杆8的两端与其相邻节点套12相抵，定位销穿过定位孔和与定位孔对应的位孔后与螺母固定以完成边杆8的定位固定

边杆8的两端与其相邻节点套12点焊，任意边杆8的两端均完成与其相邻节点套12完成点焊工作后将三角形组件1从焊接夹具上取下，并按照现有的焊接工艺完成整个三角形组件1的满焊工作。

仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.多种同球心空间三角形组件通用焊接夹具，其特征在于，包括定位边杆用定位板和三组分别用于构成三角形组件三个角的定位组件，定位组件包括其上开设有弧形滑槽的引导架、与引导架滑动配合以能够沿着弧形滑槽移动的定位滑件，定位滑件上设置用以约束节点套位置以使节点套的轴线穿过弧形滑槽圆心的第一构件、用以约束定位板位置以使定位板与节点套外圆相切的第二构件，定位板设置有三条，三条定位板分别位于三个定位组件的两两之间，定位板的两端分别对应设置于其相邻两端的第二构件上，定位滑件包括匹配弧形滑槽形状设置的滑座、安设于滑座上的底座，第一构件设置为安设于底座上的定位柱或定位槽，第二构件安设于底座上且位于第一构件的外侧，节点套插至第一构件上且节点套的外周壁与第二构件相抵，第二构件的相对两侧均开设有与节点套相切的插槽，定位板的端头能够插入插槽内以使定位板与节点套相切，第二构件上与插槽相邻处留设有边杆与节点套相抵的空间，以方便边杆与节点套焊接。

2.根据权利要求1所述的多种同球心空间三角形组件通用焊接夹具，其特征在于，还包括支撑块和夹具板，支撑块和定位组件均固定于夹具板上，任意定位板均对应有至少一个的支撑块，支撑块连接定位板以将定位板固定。

3.根据权利要求1所述的多种同球心空间三角形组件通用焊接夹具，其特征在于，第二构件包括安设于底座上的定位块，定位块上开设有沿其高度方向延伸的V形槽，节点套套设于第一构件外侧且节点套的外周壁与V形槽的两侧壁相抵，V形槽的两侧壁上开设有与节点套相切的插槽且插槽穿过定位块的侧壁。

4.根据权利要求3所述的多种同球心空间三角形组件通用焊接夹具，其特征在于，引导架上设置有与滑座挡止配合以防止滑座从弧形滑槽高度方向移出的挡止结构，滑座上设置有与其螺纹连接且能够沿滑座旋拧以调节其与滑座相对位置的滑件螺栓，滑件螺栓能够穿过滑座以与弧形滑槽上挡止结构的向背侧抵接，且滑件螺栓继续旋拧能够提升滑座以使滑座与挡止结构相抵。

5.根据权利要求1所述的多种同球心空间三角形组件通用焊接夹具，其特征在于，定位板上开设有用于定位边杆的定位孔，边杆上安设有配合边杆以完成定位的位孔，边杆与定位板通过定位销穿过定位孔和与定位孔对应的位孔后与螺母固定以完成固定。

6.根据权利要求1所述的多种同球心空间三角形组件通用焊接夹具，其特征在于，第一构件设置为定位柱，定位柱的轴线方向上开设有穿过其顶端的第一螺孔，定位组件还包括匹配第一螺孔设置的第一螺栓，第一螺栓与第一螺孔螺纹连接以使套设于定位柱上的节点套固定。

7.多种同球心空间三角形组件通用焊接夹具的使用方法，其特征在于，包括权利要求1-6任意一项所述的焊接夹具，包括以下步骤：

S1:根据三角形组件理论设计基准平面和三角形组件的形状，夹具板的平面与基准平面平行，节点套的轴线延伸线与球心相交且投影至夹具板的平面上并画出投影线；

S2：三个引导架的对称中心线与S1中的三条投影线分别重合，根据设计焊接夹具时要求的引导架内端面尺寸确定引导架在夹具板上的准确位置，并固定在夹具板上；

S3：定位滑件装设至引导架上，并按照图纸标准尺寸调整定位滑件与引导架的相对位置后将定位滑件固定于引导架上；

S4：节点套分别对应安装至三个定位滑件上并固定；

S5：三条定位板分别位于三个定位组件的两两之间，定位板的两端分别安设于其相邻两端的定位滑件上，使定位板的两端内侧面与节点套相切，定位板通过定位块固定于夹具板上；

S6:边杆的外侧面与定位板的内侧面相对接触，同时利用边杆上位孔与定位板上的定位孔匹配对应后通过定位销对边杆定位并固定；

S7：边杆与节点套焊接。

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