CN121199448B - 一种钢箱梁焊接工装及焊接工艺 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种钢箱梁焊接工装及焊接工艺，属于桥梁焊接技术领域，包括水平拼装胎架，其上设置有横移组件，横移组件上设置有横梁；横梁上装有侧向定位组件，并滑动设置两个纵移组件。纵移组件上装有升降组件，其活动端安装有水平夹紧组件。靠近侧向定位组件的水平夹紧组件上还设有竖直压紧组件。水平夹紧组件包括压紧安装座和两个侧面限位单元，每个单元含横向安装座，其上滑动设置有侧向夹持座和一组竖向安装的夹持辊轮，横向安装座由直线驱动元件三驱动横向移动。竖直压紧组件通过自动伸缩缸三驱动压板，并由导向杆二导向，完成稳定压紧；本申请能够实现球扁钢焊接中的自动夹持、精确定位与压紧，有效提高了焊接效率。

Description

一种钢箱梁焊接工装及焊接工艺

技术领域

本申请涉及桥梁焊接技术领域，具体涉及一种钢箱梁焊接工装及焊接工艺。

背景技术

钢箱梁作为现代大跨度桥梁的核心承重构件，其主体由顶板、底板及腹板等焊接而成。其中，顶板是直接承受桥面荷载的关键部分，为保障其在巨大载荷下的局部稳定性和整体刚度，必须在顶板上焊接大量的纵向加劲肋。球扁钢作为一种加劲肋型材，其一侧为扁平腹板，另一侧为带有凸起的球头，通过将腹板与顶板焊接，能显著提升桥梁结构的力学性能。因此，顶板与球扁钢组成的加劲板单元的质量，尤其是二者之间焊缝的焊接质量，直接关系到整个桥梁结构的安全与寿命。

目前，在顶板和球扁钢的定位焊接作业过程中，首先通过吊装设备将顶板放置于拼装胎架上，然后将多根球扁钢依次吊运并放置在顶板对应预设的装配位置线附近。随后，操作人员使用专用工具，将球扁钢从平放状态撬动至立起状态，之后操作人员需反复手动调整球扁钢的横向与纵向位置，以使球扁钢的腹板中心线与顶板上的装配位置线对齐，并保证球扁钢的端部与面板的端部平齐。在完成位置校准后，操作人员先将夹具的磁性底座牢固吸附在顶板上，然后通过手动旋紧夹具上部的螺旋压紧装置，使球扁钢底面与顶板表面实现紧密贴合。随后，操作人员在该压紧位置进行定位焊接。单个焊点完成后，操作人员需松开上部压紧装置，将整个夹具拆卸下来，转移至下一个定位焊点位置，重复上述的吸附、压紧流程，再次进行定位焊接。如此循环往复，直至完成整根球扁钢的所有定位焊点。

参照公告号为CN208323186U的中国专利申请文件，公开了一种球扁钢快速定位工装，主要包括可开合的左主板、右主板以及限位插销，左主板的右侧边上设有左定位缺口以及设在左定位缺口上方的左定位卡槽；右主板的左侧边上设有右定位缺口以及设在右定位缺口上方的右定位卡槽；通过左主板和右主板能够从两侧夹持球扁钢的腹板并卡住其球头，实现工装的快速拆装与定位，提高了整体效率。

参照上述技术方案，当球扁钢与顶板进行多点位的定位焊接时，操作人员每完成一个焊点的焊接，仍需先调整限位插销使左、右主板分离，将工装从当前焊点位置拆下；随后将工装搬运至下一个待焊位置，重新调整主板间距并通过限位插销固定，形成适配球扁钢的定位槽后，才能进行下一个焊点的焊接。这种操作模式不仅需要反复进行工装的拆卸和调整，还会因重复定位消耗大量工时，造成焊接过程频繁中断，严重制约了生产效率的提升。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种钢箱梁焊接工装及焊接工艺，主要用于解决在球扁钢和顶板定位焊接的过程中需要人工多次调整焊接工装而影响生产效率的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供一种钢箱梁焊接工装，包括水平拼装胎架，水平拼装胎架上设置有横移组件，横移组件上固定设置有横梁，横梁上安装有侧向定位组件，横梁上滑动安装有两个纵移组件，纵移组件上竖向安装有升降组件，升降组件的活动端固定安装有水平夹紧组件，靠近侧向定位组件的水平夹紧组件上固定安装有竖直压紧组件；水平夹紧组件包括压紧安装座和两个对称设置在压紧安装座两侧的横向安装座，横向安装座的底部滑动安装有侧面限位单元，且两个侧面限位单元同步运动；侧面限位单元包括滑动安装在横向安装座底部的侧向夹持座，侧向夹持座的内侧转动安装有一组纵向排列的夹持辊轮，压紧安装座上部安装有用于驱动侧向夹持座横向往复移动的直线驱动元件三；竖直压紧组件包括竖向安装在压紧安装座顶部的自动伸缩缸三，自动伸缩缸三的移动端与压板铰接，一组导向杆二的一端固定安装在压板上，另一端滑动穿过压紧安装座。

通过采用上述技术方案，在顶板和球扁钢进行定位焊接的过程中，利用外部吊装设备将顶板放置于水平拼装胎架上，并使顶板端面与侧向定位组件的工作面贴合。随后，将球扁钢吊运至顶板预设位置。焊接时，首先通过横移组件调整水平夹紧组件的横向位置，使水平夹紧组件移至球扁钢上方；接着通过纵移组件调整水平夹紧组件的纵向位置，使两个水平夹紧组件对准球扁钢两端。然后，升降组件驱动水平夹紧组件下行，待水平夹紧组件的夹持口到达球扁钢腹板位置时将其夹紧，并继续下行利用水平夹紧组件底部压平顶板。此后，横移组件带动被夹持的球扁钢横移以对正装配线，纵移组件再带动其纵移使端面与侧向定位组件贴合。精确定位后，竖直压紧组件下压球扁钢上部，确保球扁钢与顶板紧密贴合，最后由操作人员完成定位焊。相比于传统作业中依赖人工反复调整工装的模式，这种设计通过横移组件、纵移组件与升降组件的协同配合，实现了水平夹紧组件在三维空间内的精准移动，从而能够快速定位并夹持球扁钢。此外，水平夹紧组件利用两侧同步运动的夹持辊轮，在提供稳定侧向约束的同时，允许球扁钢在精确定位阶段产生微小的相对滚动，将纵向移动的动能转化为端面压紧力，确保了球扁钢端面与侧向定位挡板之间紧密贴合。而集成在水平夹紧组件上的竖直压紧组件则能在夹持定位后，对球扁钢上部施加垂直压紧力，有效消除了工件与顶板之间的间隙。

可选的，还包括转动安装在所述侧向夹持座底部的钩爪组件；钩爪组件包括转动安装在侧向夹持座底部的一根转轴，转轴上固定设置有一组钩爪，侧向夹持座上安装有用于驱动转轴转动的转动驱动元件。

通过采用上述技术方案，转动驱动元件驱动转轴转动，带动钩爪绕转轴旋转，使钩爪工作端从水平状态转为竖直向下并伸入平放的球扁钢下方，在水平夹紧组件驱动侧向夹持座相向移动的过程中，两侧钩爪先后向上转动，通过撬动作用使球扁钢从平放状态平稳转为立起状态；替代人工撬动操作，提高球扁钢立起的效率。

可选的，所述水平夹紧组件还包括一组纵向排列安装在侧向夹持座底部的支撑辊轮，支撑辊轮转动安装在侧向夹持座的底部，且支撑辊轮的轴线沿横向设置。

通过采用上述技术方案，水平夹紧组件带动球扁钢在顶板上移动时，支撑辊轮与顶板表面接触并随移动同步滚动，将球扁钢与顶板之间的滑动摩擦转化为滚动摩擦，减小接触阻力；使球扁钢在横向、纵向调整过程中移动更顺畅。

可选的，所述侧向定位组件包括滑动安装在横梁上部的挡板安装架，挡板安装架的底部固定安装有侧向定位挡板，挡板安装架的一侧固定安装有固定螺母，固定螺母内螺纹连接有锁紧螺杆，锁紧螺杆靠近横梁的一端转动安装有锁紧块。

通过采用上述技术方案，沿横梁滑动挡板安装架，带动侧向定位挡板纵向移动至与顶板端面贴合，旋转锁紧螺杆，通过固定螺母的螺纹传动使锁紧块压紧横梁侧面，固定挡板安装架的纵向位置；快速确立焊接作业的侧向基准，确保顶板与球扁钢的端面对齐，同时适配不同长度规格的顶板，提升工装的通用性。

可选的，所述水平拼装胎架包括支撑架和两个对称设置在支撑架两侧的对中单元，每个对中单元包含一组沿纵向排列且同步运动的横向调节单元，每个横向调节单元均包括滑动安装在支撑架上的限位座，自动伸缩缸一的一端铰接于限位座的一侧，另一端铰接在支撑架上。

通过采用上述技术方案，自动伸缩缸一伸缩驱动限位座沿支撑架横向移动，两侧的横向调节单元同步动作，从顶板两侧施加均匀的侧向力，推动顶板调整位置和角度；纠正顶板吊装后的初始角度偏转，使顶板中心线与工装基准线重合，实现顶板的精准对中。

可选的，所述横移组件由两个对称布置在水平拼装胎架两侧的横移单元组成，横移单元包括固定安装在水平拼装胎架上的横移固定座，横移固定座上滑动安装有横移滑座，且两个横移滑座同步运动，横移固定座上安装有用于驱动横移滑座横向往复移动的直线驱动元件一。

通过采用上述技术方案，直线驱动元件一驱动横移滑座在横移固定座上横向往复移动，两侧的横移单元同步动作，带动水平夹紧组件横向移动；快速调整水平夹紧组件的横向位置，实现球扁钢横向位置的快速调整，提升焊接效率。

可选的，所述纵移组件包括滑动安装在横梁上的纵移滑座，纵移滑座上固定安装有用于提供纵移滑座纵向往复移动动力的转动动力源二，横梁上固定安装有长度方向与纵向平行的第二齿条，转动动力源二驱动转动齿轮与第二齿条啮合传动。

通过采用上述技术方案，转动动力源二驱动齿轮转动，转动齿轮与第二齿条啮合传动，带动纵移滑座沿横梁纵向往复移动，进而带动水平夹紧组件纵向移动；调整水平夹紧组件的纵向位置，使组件快速到达球扁钢两端的夹持位置，为球扁钢端部与侧向定位挡板的贴合提供保障。

可选的，所述升降组件包括竖向安装在纵移滑座上部的自动伸缩缸二，自动伸缩缸二的移动端与水平夹紧组件铰接，一组升降导杆的一端固定安装在水平夹紧组件上，另一端滑动穿过纵移滑座。

通过采用上述技术方案，自动伸缩缸二驱动水平夹紧组件做垂直上下运动，升降导杆相对于纵移滑座滑动，承担侧向载荷，消除升降过程中的偏转与晃动，保证了水平夹紧组件上各执行元件的稳定性，为后续球扁钢的立起、定位作业提供可靠的垂直基准。

可选的，所述直线驱动元件三包括通过轴承座转动安装于横向安装座上部的第一丝杆，第一丝杆的一端固定安装有用于驱动第一丝杆转动的转动动力源三，侧向夹持座的上部固定安装有螺母安装座，且螺母安装座上安装的丝杆螺母与第一丝杆形成螺纹配合，横向安装座中部开设有供螺母安装座穿过的通槽。

通过采用上述技术方案，转动动力源三驱动第一丝杆旋转，通过与螺母安装座内丝杆螺母的螺纹配合，将旋转运动转化为螺母安装座沿第一丝杆轴线的移动，驱动侧向夹持座横向移动，实现对球扁钢腹板的精准对中与稳定夹持。

第二方面，本申请提供一种钢箱梁焊接工艺，应用于第一方面所述的一种钢箱梁焊接工装，其焊接工艺包括：

S1，吊装顶板至水平拼装胎架上并进行对中定位；吊运多根球扁钢至顶板预设位置；调整侧向定位组件使侧向定位挡板与顶板端面贴合后锁紧；

S2，通过横移组件与纵移组件驱动水平夹紧组件移动至球扁钢上方；升降组件驱动钩爪下行接触顶板表面；两侧钩爪依次向上转动，将球扁钢立起；

S3，利用水平夹紧组件夹紧球扁钢，然后下行压平顶板；通过横移组件与纵移组件调整球扁钢位置；

S4，启动竖直压紧组件压紧球扁钢并焊接一个点位；松开压板，纵向移动该水平夹紧组件至下一焊接点位再次压紧焊接；重复此过程，完成整根球扁钢所有定位焊点焊接；

S5，单根球扁钢定位焊完成后，所有部件松开复位，焊接工装移至下一工位，重复步骤S2至步骤S5，直至完成所有球扁钢焊接。

通过采用上述技术方案，该钢箱梁焊接工艺通过横移组件、纵移组件及升降组件的三维协同驱动实现焊件的快速对位，结合钩爪组件的自动立起、水平夹紧组件的稳定夹持与滚动调位以及竖直压紧组件的间歇压紧焊接，在实现球扁钢精准定位的同时有效消除了工件之间的间隙提升了焊接质量；此外，“单点压紧、移位焊接”的循环模式与工装整体移位的作业方式，形成了连续、高效的自动化焊接流程，从根本上减少了人工调整与干预，显著提升焊接效率与质量。

综上所述，与现有技术相比，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1、通过水平夹紧组件、竖直压紧组件和侧向定位组件的协同作业，实现了球扁钢的自动夹持、精确定位和压紧，减少了人工调整次数，提高了焊接效率。

2、通过钩爪组件与水平夹紧组件的协同操作，自动将平放球扁钢平稳立起，降低了劳动强度，提升了整体的生产效率。

3、通过支撑辊轮为水平移动提供滚动支撑，同时利用夹持辊轮在夹紧状态下的可滚动特性，在调整球扁钢纵向位置时，使其端面与侧向定位挡板自动压紧贴合，实现了球扁钢和面板之间的纵向定位。

4、采用可调整的侧向定位组件和水平拼装胎架中的对中单元，实现了顶板和球扁钢的快速对中和灵活调整，适应不同规格工件，提升了工装的通用性和焊接效率。

附图说明

图1为本申请一种钢箱梁焊接工装的立体结构示意图；

图2为本申请一种钢箱梁焊接工装的俯视结构示意图；

图3为本申请一种钢箱梁焊接工装的正视结构示意图；

图4为本申请中侧向定位组件的侧视结构示意图；

图5为本申请中侧向定位组件装配状态的立体结构示意图；

图6为本申请中升降组件、水平夹紧组件、竖直压紧组件和钩爪组件装配状态的立体结构示意图；

图7为本申请中水平夹紧组件、竖直压紧组件和钩爪组件装配状态的正视结构示意图；

图8为本申请中水平夹紧组件、竖直压紧组件和钩爪组件装配状态的侧视结构示意图；

图9为本申请中水平夹紧组件和竖直压紧组件装配状态的俯视结构示意图；

图10为本申请中水平夹紧组件、竖直压紧组件和钩爪组件装配状态的立体结构示意图；

图11为本申请中钩爪组件的正视装配结构示意图；

图12为本申请中钩爪组件的侧视装配结构示意图。

附图标记说明：

100、水平拼装胎架；110、支撑架；120、限位座；130、自动伸缩缸一；

200、横移组件；210、横移固定座；220、横移滑座；230、直线驱动元件一；231、转动动力源一；232、第一齿条；

300、纵移组件；310、横梁；320、纵移滑座；330、转动动力源二；340、第二齿条；

400、升降组件；410、升降导杆；420、自动伸缩缸二；

500、侧向定位组件；510、侧向定位挡板；520、挡板安装架；530、锁紧螺杆；540、固定螺母；550、锁紧块；

600、水平夹紧组件；610、压紧安装座；620、横向安装座；630、侧向夹持座；640、直线驱动元件三；641、转动动力源三；642、第一丝杆；643、螺母安装座；650、夹持辊轮；660、支撑辊轮；

700、竖直压紧组件；710、压板；720、导向杆二；730、自动伸缩缸三；

800、钩爪组件；810、钩爪；820、转动驱动元件；821、转动动力源四；

900、顶板；

910、球扁钢。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例的图1-图12，对本申请实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参照图1和图2，本实施例提供了一种钢箱梁焊接工装，包括水平拼装胎架100、横移组件200、横梁310、第二齿条340、两个纵移组件300、两个升降组件400、侧向定位组件500、两个水平夹紧组件600和竖直压紧组件700。横移组件200设置在水平拼装胎架100上，横梁310固定设置在横移组件200上，参照图2，第二齿条340固定安装在横梁310上，且第二齿条340的长度方向与纵向平行。参照图1，两个纵移组件300滑动安装在横梁310上；每个纵移组件300上各竖向安装有一个升降组件400，且两个升降组件400同步运动；侧向定位组件500安装在横梁310上，参照图3，两个水平夹紧组件600分别固定安装在两个升降组件400的活动端，竖直压紧组件700固定安装在其中一个水平夹紧组件600上，且该水平夹紧组件600位于靠近侧向定位组件500的一侧。

该实施例中，在对顶板900和球扁钢910进行定位焊接的过程中，首先通过外部吊装设备将顶板900放置于水平拼装胎架100上，然后调整顶板900的纵向位置，使顶板900的一侧端面与侧向定位组件500的工作面贴合，随后，将多根球扁钢910依次吊运并放置在顶板900对应预设的焊接位置。当开始将单根球扁钢910与顶板900定位焊接时，启动横移组件200，驱动安装在横移组件200上的横梁310、纵移组件300、升降组件400、水平夹紧组件600和竖直压紧组件700一起横向移动调整水平夹紧组件600的横向位置，使水平夹紧组件600移动至待焊接球扁钢910的上方。随后，启动纵移组件300，驱动升降组件400、水平夹紧组件600和竖直压紧组件700沿横梁310滑动调整水平夹紧组件600的纵向位置，使两个水平夹紧组件600分别移动至能够夹持球扁钢910两端位置的上方。接着，通过升降组件400驱动水平夹紧组件600和竖直压紧组件700整体下行，直至水平夹紧组件600的夹持口下降至能够夹持球扁钢910腹板的位置，然后水平夹紧组件600夹紧球扁钢910。随后升降组件400继续驱动水平夹紧组件600和竖直压紧组件700整体下行，直至水平夹紧组件600底部压紧顶板900，消除顶板900可能存在的拱起变形，确保顶板900的平整性。此后，启动横移组件200带动被夹持的球扁钢910横向移动，调整球扁钢910的横向位置，直至球扁钢910的中心线与顶板900上预设的装配位置线重合。横向定位完成后，启动纵移组件300带动被夹持的球扁钢910纵向移动，调整球扁钢910的纵向位置，直至球扁钢910的端面与侧向定位组件500的工作面贴合，完成球扁钢910的精确定位。在完成球扁钢910的精确定位后，竖直压紧组件700启动，对球扁钢910上部施加一个垂直于顶板900的压紧力，确保球扁钢910的底面与顶板900实现紧密贴合，有效防止因工件间存在间隙而引发的焊接缺陷，提高焊接成型质量。最后，由操作人员实施定位焊作业，完成焊接流程。

其中，参照图2，水平拼装胎架100包括支撑架110和两个对称设置在支撑架110两侧的对中单元，每个对中单元包含一组沿纵向排列的横向调节单元，且一组横向调节单元同步运动，每个横向调节单元均包括一个限位座120和一个自动伸缩缸一130（图2中横向调节单元的数量具体为5，当然根据实际需要，横向调节单元的数量可以进行调整，比如设置为4个或6个等）。参照图3，限位座120滑动安装在支撑架110上；参照图2，自动伸缩缸一130的一端铰接于限位座120的一侧，另一端铰接在支撑架110上，用以带动限位座120横向往复移动。

该实施例中，当外部吊装设备将顶板900放置于水平拼装胎架100上后，通过控制自动伸缩缸一130的伸缩动作，驱动限位座120沿横向移动，从而实现对顶板900的对中定位，对顶板900因吊装产生的初始角度偏转进行纠正。定位完成后，该对中单元继续提供稳定的侧向约束，防止顶板900在后续焊接过程中发生位移。另外，自动伸缩缸一130采用液压伸缩缸，很显然，也可以采用其他类型的自动伸缩缸，比如电动伸缩缸或气动伸缩缸，同样能起到相同的效果。

其中，参照图2，横移组件200由两个对称布置于水平拼装胎架100两侧的横移单元组成，横移单元包括横移固定座210、横移滑座220和直线驱动元件一230。横移固定座210固定安装在水平拼装胎架100上；横移滑座220滑动安装在横移固定座210上，且两个横移滑座220同步运动；直线驱动元件一230固定安装在横移滑座220上，用以带动横移滑座220横向往复移动。

该实施例中，在对球扁钢910横向位置进行调整时，直线驱动元件一230驱动横移滑座220横向移动，进而带动球扁钢910横向移动，提升了单根球扁钢910的横向定位效率。

具体的，参照图2和图3，直线驱动元件一230包括转动动力源一231和第一齿条232。参照图2，第一齿条232固定安装在横移固定座210的上部，且第一齿条232的长度方向和横移方向平行；参照图3，转动动力源一231通过电机安装座固定安装在横移滑座220上；横移滑座220底部设有转动齿轮，转动动力源一231的输出轴贯穿横移滑座220与转动齿轮相连，且转动齿轮与第一齿条232啮合传动。

该实施例中，在对球扁钢910横向位置进行调整时，两个转动动力源一231同步工作，驱动各自的转动齿轮旋转，由于第一齿条232固定不动，齿轮与齿条的啮合作用将旋转运动转化为横移滑座220的横向直线运动。防止了横移滑座220在长行程运动过程中可能发生的卡滞或偏摆，保障了移动过程中的定位精度，为球扁钢910的精准定位奠定了坚实的基础。另外，直线驱动元件一230通过齿轮齿条传动机构实现传动，很显然，也可以通过其他直线传动机构实现传动，比如同步带传动机构或摩擦轮传动机构。另外，转动动力源一231采用伺服电机，很显然，其也可以采用其他类型的转动动力源，比如液压马达或步进电机等，同样能起到相同的效果。

其中，参照图2和图3，纵移组件300包括纵移滑座320和转动动力源二330。纵移滑座320滑动安装在横梁310上；参照图3，转动动力源二330通过电机安装座固定安装在纵移滑座320上；纵移滑座320底部设有转动齿轮，转动动力源二330的输出轴贯穿纵移滑座320与转动齿轮相连，且转动齿轮与横梁310上的第二齿条340啮合传动。

该实施例中，在对球扁钢910纵向位置进行调整时，转动动力源二330驱动纵移滑座320底部的转动齿轮旋转，通过与固定安装在横梁310上的第二齿条340啮合传动，将旋转运动转化为纵移滑座320的纵向直线运动，进而带动纵移滑座320上的执行部件对球扁钢910的纵向位置进行微调，辅助实现球扁钢910与顶板900两者之间端面的精准对齐，提高了球扁钢910与顶板900之间的焊接质量。另外，转动动力源二330采用伺服电机，很显然，其也可以采用其他类型的转动动力源，比如液压马达或步进电机等，同样能起到相同的效果。

其中，参照图6，升降组件400包括升降导杆410和自动伸缩缸二420。自动伸缩缸二420的固定端竖向安装在纵移滑座320的上部，自动伸缩缸二420的移动端铰接在水平夹紧组件600上；一组升降导杆410的一端固定安装在水平夹紧组件600上，另一端滑动穿过纵移滑座320（图6中升降导杆410的数量具体为2，当然根据实际需要，升降导杆410的数量可以进行调整，比如设置为4个等）。

该实施例中，当需要调整水平夹紧组件600的高度时，自动伸缩缸二420的移动端驱动水平夹紧组件600做垂直上下运动，同时固定于水平夹紧组件600上的升降导杆410相对于纵移滑座320滑动；使自动伸缩缸二420只需提供轴向驱动力，而由升降导杆410承担全部侧向载荷，消除了升降过程中的偏摆现象，保证了水平夹紧组件600上各执行元件的稳定性，为后续焊接定位提供了可靠的垂直基准。另外，自动伸缩缸二420采用液压伸缩缸，很显然，也可以采用其他类型的自动伸缩缸，比如电动伸缩缸或气动伸缩缸，同样能起到相同的效果。

其中，参照图4，侧向定位组件500包括侧向定位挡板510、挡板安装架520、锁紧螺杆530、固定螺母540和锁紧块550。参照图5，挡板安装架520滑动安装在横梁310的上部，侧向定位挡板510固定安装在挡板安装架520的底部，参照图4，挡板安装架520的一侧固定安装有固定螺母540，锁紧螺杆530与固定螺母540螺纹连接，且锁紧螺杆530朝向横梁310的一端转动安装有锁紧块550。当旋紧锁紧螺杆530时，可驱动锁紧块550横向移动，压紧横梁310侧面，从而实现锁定。

该实施例中，当需要调整侧向焊接基准时，操作人员沿纵向移动挡板安装架520的纵向位置，从而带动侧向定位挡板510移动至与顶板900的端面贴合的位置，随后旋转锁紧螺杆530，使锁紧螺杆530端部的锁紧块550压紧在横梁310的侧面，形成锁定；不仅实现了侧向基准的快速定位，更能灵活适应不同的顶板900宽度规格与焊接标准，从而提升了焊接效率。

其中，参照图8和图10，水平夹紧组件600包括压紧安装座610和两个对称设置在压紧安装座610两侧的横向安装座620，横向安装座620的底部滑动安装有侧面限位单元，且两个侧面限位单元同步运动。侧面限位单元包括侧向夹持座630、直线驱动元件三640和一组夹持辊轮650。参照图8，压紧安装座610为倒U形框架结构，由水平设置的上顶板和自上顶板两端垂直向下延伸的一对侧板构成，压紧安装座610的顶部与自动伸缩缸二420的活动端铰接，参照图9，横向安装座620为一块中部开设通槽的矩形平板，且横向安装座620固定安装于压紧安装座610的侧板的一侧；参照图7，侧向夹持座630的上部滑动安装在横向安装座620的底部；参照图10，直线驱动元件三640安装在横向安装座620上部，用于驱动侧向夹持座630横向往复移动；参照图10和图11，一组夹持辊轮650纵向排列，该夹持辊轮650竖向安装在侧向夹持座630的内侧（图11中夹持辊轮650的数量具体为5个，当然根据实际需要，夹持辊轮650的数量可以进行调整，比如设置为4个或6个等）。

该实施例中，当需要夹紧球扁钢910时，两个直线驱动元件三640同步驱动两侧的侧向夹持座630沿横向彼此靠近，带动安装于侧向夹持座630上的夹持辊轮650从两侧夹紧球扁钢910；通过两侧夹持辊轮650的同步夹持与滚动导向作用，为球扁钢910提供了稳定的侧向约束，确保球扁钢910在焊接时保持更高的垂直度。当需要进行顶板900和球扁钢910之间的端面定位时，启动纵移组件300，带动被夹紧的球扁钢910纵向移动。在此移动阶段，球扁钢910被夹持辊轮650夹紧，球扁钢910和夹持辊轮650之间无相对运动。当球扁钢910的端面与侧向定位挡板510的工作面发生接触后，纵移组件300继续驱动水平夹紧组件600向前移动一个行程。此时，由于球扁钢910端部已被侧向定位挡板510阻挡，此行程迫使夹持辊轮650在球扁钢910表面产生相对滚动。将移动的动能转化为使球扁钢910端面与侧向定位挡板510工作面之间持续增大的压紧力，直至纵移组件300停止移动，最终确保球扁钢910和侧向定位挡板510之间实现紧密的贴合。

具体的，参照图8和图9，直线驱动元件三640包括转动动力源三641、第一丝杆642和螺母安装座643。参照图8，第一丝杆642通过两端的轴承座转动安装于横向安装座620的上部，且第一丝杆642的轴线沿横向设置；转动动力源三641通过电机安装座固定安装于横向安装座620的一端，转动动力源三641的输出轴通过联轴器与第一丝杆642的一端连接；参照图8和图9，螺母安装座643固定安装于侧向夹持座630的上部，并向上穿过横向安装座620中部开设的通槽，螺母安装座643上安装的丝杆螺母与第一丝杆642形成螺纹配合。

该实施例中，当转动动力源三641启动时，驱动第一丝杆642旋转，通过与螺母安装座643内丝杆螺母的螺纹配合，将旋转运动转化为螺母安装座643沿第一丝杆642轴线的移动；这一移动通过贯穿通槽的螺母安装座643直接传递给侧向夹持座630，驱动侧向夹持座630横向移动，实现了对球扁钢910腹板的精准对中与稳定夹持，为后续焊接作业提供了可靠的定位保障。另外，转动动力源三641采用伺服电机，很显然，其也可以采用其他类型的转动动力源，比如液压马达或步进电机等，同样能起到相同的效果。

具体地，参照图6和图7，水平夹紧组件600还包括一组支撑辊轮660，一组支撑辊轮660通过轴承座纵向排列安装在侧向夹持座630的底部，支撑辊轮660的轴线沿横向设置，且支撑辊轮660在纵向上的排布位置与同侧夹持辊轮650的位置一一对应（图7中夹持辊轮650的数量具体为5个，当然根据实际需要，夹持辊轮650的数量可以进行调整，比如设置为4个或6个等）。

该实施例中，当水平夹紧组件600带动球扁钢910在顶板900上移动时，支撑辊轮660随之滚动，将球扁钢910底板与顶板900之间的滑动摩擦转化为滚动摩擦，显著减小接触面积和摩擦阻力，使水平夹紧组件600能够轻松、平稳地带动球扁钢910在顶板900表面移动，确保了移动过程的顺畅性。

其中，参照图10，竖直压紧组件700包括压板710、导向杆二720和自动伸缩缸三730。参照图7，自动伸缩缸三730的固定端竖向固定安装在压紧安装座610的上顶板上，自动伸缩缸三730的移动端铰接在压板710上；参照图8，一组导向杆二720的一端固定安装在压板710上，另一端滑动穿过压紧安装座610（图7中导向杆二720的数量具体为2，当然根据实际需要，导向杆二720的数量可以进行调整，比如设置为4个等）。

该实施例中，当球扁钢910完成位置调整后，自动伸缩缸三730驱动压板710下行，通过导向杆二720的导向作用，对球扁钢910上表面施加垂直向下的压紧力，确保球扁钢910底面与顶板900紧密贴合，有效消除了工件间存在的间隙，为后续定位焊提供稳定的焊接条件。另外，自动伸缩缸三730采用液压伸缩缸，很显然，也可以采用其他类型的自动伸缩缸，比如电动伸缩缸或气动伸缩缸，同样能起到相同的效果。

参照图1，一种钢箱梁焊接工装还包括四个钩爪组件800，钩爪组件800转动安装在侧向夹持座630的底部。

该实施例中，当需要将平放的球扁钢910立起时，钩爪组件800向下转动，使钩爪组件800的工作端从初始的水平避让状态，旋转至垂直向下的工作姿态。随后，升降组件400的自动伸缩缸二420动作，驱动其下方的执行部件整体下行，使钩爪组件800的工作端贴合顶板900的上部。随后水平夹紧组件600中的两个直线驱动元件三640同步工作，驱动两侧的侧向夹持座630相向移动，此时，靠近球扁钢910球头一侧的钩爪组件800向上转动，使工作端伸入球扁钢910下方形成初始支点；随后，另一侧的钩爪组件800再向上转动。两个钩爪810通过这种先后衔接的撬动动作，将平放的球扁钢910平稳立起。替代传统人工撬动的方式，提高了球扁钢910和顶板900之间的焊接效率。

其中，参照图8和图10，钩爪组件800包括一组钩爪810和转动驱动元件820。参照图8，侧向夹持座630上排列设置有一组钩爪810，一组钩爪810固定设置在一根转轴上，该转轴转动安装在侧向夹持座630的底部，钩爪810轴线沿纵向方向设置，参照图11，钩爪810位于两个夹持辊轮650之间，侧向夹持座630在每个钩爪810的安装位置处开设有供钩爪810转动的通槽，参照图12，钩爪810的工作端呈月牙形，驱动端为圆弧形，从而形成可用于撬动球扁钢910的钩状结构。转动驱动元件820安装在侧向夹持座630上部，用于驱动钩爪810绕转轴转动（图11中钩爪810的数量具体为4，当然根据实际需要，钩爪810的数量可以进行调整，比如设置为3个或5个等）。

该实施例中，当需要将平放的球扁钢910立起时，靠近球扁钢910球头的钩爪810率先向上转动，使钩爪810上月牙形工作端伸入球扁钢910下方形成初始支点。随后，另一个钩爪810转动，二者通过先后衔接的运动将球扁钢910平稳撬起，克服了传统人工撬动效率低下的问题，显著提升了球扁钢910立起操作的效率。

具体地，参照图11，转动驱动元件820包括转动动力源四821。转动动力源四821固定安装在侧向夹持座630的上部，且转动动力源四821的输出端固定安装有主动链轮，钩爪810的转轴端部安装有从动链轮；主动链轮与从动链轮通过传动链条连接。

该实施例中，当需要实现球扁钢910立起操作时，转动动力源四821启动，带动输出端的主动链轮旋转，通过传动链条将动力传递至钩爪810转轴上的从动链轮，从而精准控制钩爪810绕其转轴的转动角度，为球扁钢910立起操作提供了稳定可靠的动力保障。另外，转动动力源四821采用伺服电机，很显然，其也可以采用其他类型的转动动力源，比如液压马达或步进电机等，同样能起到相同的效果。

本申请实施例一种钢箱梁焊接工装的实施原理为：

在对顶板900和球扁钢910进行定位焊接前，需要先进行准备工作，主要包括以下准备步骤：

1、通过外部吊装设备将顶板900放置于水平拼装胎架100上。

2、水平拼装胎架100上的自动伸缩缸一130启动，通过限位座120的移动调整顶板900在水平拼装胎架100上的位置与角度。

3、通过外部吊装设备将多根球扁钢910依次吊运并放置于顶板900上对应预设焊接位置。

4、由操作人员沿纵向调整侧向定位组件500的纵向位置，使侧向定位挡板510的工作面与已完成对中的顶板900的一端紧密贴合。随后旋转锁紧螺杆530，使锁紧螺杆530端部的锁紧块550压紧在横梁310上。

完成上述步骤后，就可以进行定位焊接作业，具体操作如下：

当开始进行单根球扁钢910和顶板900的定位焊接时，横移组件200首先启动，其上的直线驱动元件一230，驱动横移滑座220，带动升降组件400、水平夹紧组件600、竖直压紧组件700及钩爪组件800整体横向移动，使水平夹紧组件600移动至待焊接球扁钢910的上方。随后，纵移组件300启动，驱动升降组件400、水平夹紧组件600和竖直压紧组件700沿横梁310滑动调整水平夹紧组件600的纵向位置，使两个水平夹紧组件600分别移动至能够夹持球扁钢910两端位置的上方。紧接着，钩爪组件800中的转动驱动元件820启动，驱动钩爪810向下转动，使钩爪810月牙形工作端从初始的水平避让状态，旋转至垂直向下的工作姿态。随后，升降组件400的自动伸缩缸二420动作，驱动其下方的执行部件整体下行，使钩爪组件800的钩爪810上的月牙形工作端贴合顶板900的上部。随后水平夹紧组件600中的两个直线驱动元件三640同步工作，驱动两侧的侧向夹持座630相向移动，此时，靠近球扁钢910球头一侧的钩爪组件800上的转动驱动元件820启动，驱动钩爪810向上转动，使月牙形工作端伸入球扁钢910下方形成初始支点；随后，另一侧的钩爪组件800动作，驱动其钩爪810向上转动。两个钩爪810通过这种先后衔接的撬动动作，将平放的球扁钢910平稳立起。

球扁钢910立起后，钩爪组件800的转动驱动元件820反向转动，驱动钩爪810转动，使其月牙形末端从球扁钢910底部退出并复位至水平避让状态。紧接着，两侧的侧向夹持座630继续相向移动，使排列于侧向夹持座630上的夹持辊轮650从两侧夹紧球扁钢910，完成对球扁钢910的夹持。接着，升降组件400再次驱动水平夹紧组件600下行，通过安装在侧向夹持座630下部的支撑辊轮660对顶板900施加向下的压力，抑制顶板900可能存在的局部拱起。随后，横移组件200上的直线驱动元件一230工作，带动球扁钢910横向移动，调整球扁钢910横向位置，直至球扁钢910的中心线与顶板900上预设的装配位置线重合。横向定位完成后，纵移组件300上的转动动力源二330工作，带动球扁钢910纵向移动，直至球扁钢910的端面与侧向定位挡板510接触；纵移组件300继续进给，使夹持辊轮650产生相对滚动，从而将动能转化为球扁钢910端面与侧向定位挡板510工作面之间的压紧力，确保二者实现紧密贴合，完成精确定位。

在完成球扁钢910的精确定位后，竖直压紧组件700启动，自动伸缩缸三730驱动压板710下行，对球扁钢910的上部施加一个垂直于顶板900的压紧力，确保球扁钢910底板与顶板900表面实现无间隙的紧密贴合。

随后，进行间断的定位焊作业。具体步骤如下：

1、操作人员在安装有竖直压紧组件700的水平夹紧组件600的压紧区域内，靠近侧向定位组件500的一侧，完成第一个定位焊点的焊接。

2、当第一个焊点完成后，执行一个压板710转移循环：

a.安装有竖直压紧组件700的水平夹紧组件600的压板710上升，脱离与球扁钢910的接触。

b.纵移组件300驱动安装有竖直压紧组件700的水平夹紧组件600（另一端的水平夹紧组件600保持不动，以提供稳定的限位基准），向另一端移动一个预设间距。

c.压板710再次下行，将球扁钢910紧贴于顶板900上，形成新的压紧区域。

d.操作人员在新的压紧区域内，完成一个定位焊点的焊接。

3、重复上述循环，依次完成球扁钢910上所有预定定位焊点的焊接。

当单根球扁钢910上的所有定位焊点均完成后，安装有竖直压紧组件700的水平夹紧组件600上的压板710上升，两个水平夹紧组件600的侧向夹持座630均松开对球扁钢910的夹持。升降组件400带动水平夹紧组件600上升。随后，横移组件200和纵移组件300驱动两个水平夹紧组件600移动至下一工位，准备进行下一根球扁钢910的焊接。

第二方面，本申请提供一种钢箱梁焊接工艺，应用于第一方面的一种钢箱梁焊接工装，其钢箱梁焊接工艺包括：

S1，通过外部吊装设备将顶板900放置于水平拼装胎架100上并利用对中单元对顶板900进行对中定位；随后将多根球扁钢910吊运至顶板900上的预设位置，最后调整侧向定位组件500的纵向位置使侧向定位挡板510与顶板900端面贴合后锁紧；

S2，通过横移组件200，驱动水平夹紧组件600横向移动，使水平夹紧组件600移动至待焊接球扁钢910的正上方；随后通过纵移组件300，驱动水平夹紧组件600纵向移动，使水平夹紧组件600移动至能够夹持球扁钢910两端的位置；接着升降组件400驱动钩爪810下行，使钩爪810接触顶板900表面；最后通过两侧的钩爪810依次向上转动将球扁钢910平稳立起，完成立起操作；

S3，利用水平夹紧组件600两侧的夹持辊轮650夹紧立起的球扁钢910，随后升降组件400驱动水平夹紧组件600下行压平顶板900；继而通过横移组件200调整被夹持的球扁钢910的横向位置，使球扁钢910中心线与顶板900上的装配线重合，再通过纵移组件300调整球扁钢910纵向位置，使球扁钢910端部与侧向定位挡板510紧密贴合；

S4，启动竖直压紧组件700将球扁钢910压紧在顶板900上，在压紧状态下焊接一个焊接点位后，松开压板710，纵向移动安装有竖直压紧组件700的水平夹紧组件600至球扁钢910上的下一焊接点位（另一端的水平夹紧组件600保持夹持状态，以提供纵向限位基准），再次压紧并焊接，依次完成整根球扁钢910上所有预定的定位焊点焊接；

S5，单根球扁钢910定位焊完成后，所有夹紧与压紧部件松开并上升复位，焊接工装移动至下一工位，重复步骤S2至步骤S5，直至完成所有球扁钢910的焊接。

以上所述是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种钢箱梁焊接工装，包括水平拼装胎架，其特征在于，水平拼装胎架上设置有横移组件，横移组件上固定设置有横梁，横梁上安装有侧向定位组件，横梁上滑动安装有两个纵移组件，纵移组件上竖向安装有升降组件，升降组件的活动端固定安装有水平夹紧组件，靠近侧向定位组件的水平夹紧组件上固定安装有竖直压紧组件；

水平夹紧组件包括压紧安装座和两个对称设置在压紧安装座两侧的横向安装座，横向安装座的底部滑动安装有侧面限位单元，且两个侧面限位单元同步运动；侧面限位单元包括滑动安装在横向安装座底部的侧向夹持座，侧向夹持座的内侧转动安装有一组纵向排列的夹持辊轮，压紧安装座上部安装有用于驱动侧向夹持座横向往复移动的直线驱动元件三；

竖直压紧组件包括竖向安装在压紧安装座顶部的自动伸缩缸三，自动伸缩缸三的移动端与压板铰接，一组导向杆二的一端固定安装在压板上，另一端滑动穿过压紧安装座；

还包括转动安装在侧向夹持座底部的钩爪组件；钩爪组件包括转动安装在侧向夹持座底部的一根转轴，转轴上固定设置有一组钩爪，侧向夹持座上安装有用于驱动转轴转动的转动驱动元件；

水平夹紧组件还包括一组纵向排列安装在侧向夹持座底部的支撑辊轮，支撑辊轮转动安装在侧向夹持座的底部，且支撑辊轮的轴线沿横向设置。

2.根据权利要求1所述的一种钢箱梁焊接工装，其特征在于：所述侧向定位组件包括滑动安装在横梁上部的挡板安装架，挡板安装架的底部固定安装有侧向定位挡板，挡板安装架的一侧固定安装有固定螺母，固定螺母内螺纹连接有锁紧螺杆，锁紧螺杆靠近横梁的一端转动安装有锁紧块。

3.根据权利要求1所述的一种钢箱梁焊接工装，其特征在于：所述水平拼装胎架包括支撑架和两个对称设置在支撑架两侧的对中单元，每个对中单元包含一组沿纵向排列且同步运动的横向调节单元，每个横向调节单元均包括滑动安装在支撑架上的限位座，自动伸缩缸一的一端铰接于限位座的一侧，另一端铰接在支撑架上。

4.根据权利要求1所述的一种钢箱梁焊接工装，其特征在于：所述横移组件由两个对称布置在水平拼装胎架两侧的横移单元组成，横移单元包括固定安装在水平拼装胎架上的横移固定座，横移固定座上滑动安装有横移滑座，且两个横移滑座同步运动，横移固定座上安装有用于驱动横移滑座横向往复移动的直线驱动元件一。

5.根据权利要求1所述的一种钢箱梁焊接工装，其特征在于：所述纵移组件包括滑动安装在横梁上的纵移滑座，纵移滑座上固定安装有用于提供纵移滑座纵向往复移动动力的转动动力源二，横梁上固定安装有长度方向与纵向平行的第二齿条，转动动力源二驱动转动齿轮与第二齿条啮合传动。

6.根据权利要求1所述的一种钢箱梁焊接工装，其特征在于：所述升降组件包括竖向安装在纵移滑座上部的自动伸缩缸二，自动伸缩缸二的移动端与水平夹紧组件铰接，一组升降导杆的一端固定安装在水平夹紧组件上，另一端滑动穿过纵移滑座。

7.根据权利要求1所述的一种钢箱梁焊接工装，其特征在于：所述直线驱动元件三包括通过轴承座转动安装于横向安装座上部的第一丝杆，第一丝杆的一端固定安装有用于驱动第一丝杆转动的转动动力源三，侧向夹持座的上部固定安装有螺母安装座，且螺母安装座上安装的丝杆螺母与第一丝杆形成螺纹配合，横向安装座中部开设有供螺母安装座穿过的通槽。

8.一种钢箱梁焊接工艺，基于权利要求1所述的钢箱梁焊接工装，其特征在于，包括以下步骤：

S1，吊装顶板至水平拼装胎架上并进行对中定位；吊运多根球扁钢至顶板预设位置；调整侧向定位组件使侧向定位挡板与顶板端面贴合后锁紧；

S2，通过横移组件与纵移组件驱动水平夹紧组件移动至球扁钢上方；升降组件驱动钩爪下行接触顶板表面；两侧钩爪依次向上转动，将球扁钢立起；

S3，利用水平夹紧组件夹紧球扁钢，然后下行压平顶板；通过横移组件与纵移组件调整球扁钢位置；

S4，启动竖直压紧组件压紧球扁钢并焊接一个点位；松开压板，纵向移动该水平夹紧组件至下一焊接点位再次压紧焊接；重复此过程，完成整根球扁钢所有定位焊点焊接；

S5，单根球扁钢定位焊完成后，所有部件松开复位，焊接工装移至下一工位，重复步骤S2至步骤S5，直至完成所有球扁钢焊接。