CN102240908A - 异径接头管件自动成型焊接设备及方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于管件加工技术领域，涉及一种金属异径接头管件成型焊接的自动设备及方法。异径接头管件自动成型焊接设备包括成型模具、固定成型模具的液压机台座和通过气缸驱动可实现自动焊接的氩弧焊焊接装置，成型模具包括模腔、模芯、模芯轴和侧模，模腔固定在液压机台座上，液压机台座上安装有用于驱动侧模和模芯实现将薄壁板料成型成异径管件半成品的液压机组件。该设备在使用时，只需要将冲压好的板料放置在模腔内，之后成型、焊接2道关键工序自动完成，然后将半产品取出，继续放料进行循环生产，大大缩短了产品的成型和焊接时间。

Description

异径接头管件自动成型焊接设备及方法

技术领域

本发明属于管件加工技术领域，涉及一种金属异径接头管件成型焊接的自动设备及方法。

背景技术

目前在制造均匀壁厚的金属异径接头管件的方法上，基本上采用薄壁板料成型焊接的工艺。传统的方法是：下料、手工成型、手工焊接、整形、割口、表面处理6道工序，其中成型、焊接这2道工序直接决定产品的质量。然而这种采用手工敲打成型和人工焊接制作出来的产品，对工人的技术水平要求较高，耗费人力多，而且产品的良品率低，生产时间过长，不利于大批量生产。

发明内容

本发明提供了一种简洁、高效、稳定的异径接头管件自动成型焊接设备，利用该设备生产的产品，尺寸控制到位，壁厚均匀，合格率高，解决了现有传统工艺的浪费人力、浪费原材料、产品质量不稳定的特点。

本发明还提供一种利用所述的焊接设备进行异径接头管件自动成型焊接的方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种异径接头管件自动成型焊接设备，包括成型模具、固定成型模具的液压机台座和通过气缸驱动可实现自动焊接的氩弧焊焊接装置，成型模具包括模腔、模芯、模芯轴和侧模，模腔固定在液压机台座上，液压机台座上安装有用于驱动侧模和模芯实现将薄壁板料成型成异径管件半成品的液压机组件。液压机主缸活塞杆推动油缸支架作上下运动，油缸固定在油缸支架的一端，两侧的侧缸活塞杆连接成型模具-侧模，侧缸活塞杆推动侧模作左右运动，液压机台座与成型模具-模腔连接。该设备在使用时，只需要将冲压好的板料放置在模腔内，之后成型、焊接2道关键工序自动完成，然后将半产品取出，继续放料进行循环生产，大大缩短了产品的成型和焊接时间。

作为优选，所述的液压机组件包括液压机主缸、油缸和液压机侧缸，两个用于驱动侧模与模芯配合实现将薄壁板料成型成异径管件半成品的液压机侧缸对称安装于液压机台座的两侧，液压机侧缸的活塞杆与侧模相连。

作为优选，所述的液压机主缸的活塞杆连接有油缸支架，油缸支架呈倒L形，油缸支架安装有油缸和氩弧焊焊接装置，油缸的活塞杆通过活动连杆与模芯轴的一端铰接，模芯轴的另一端与油缸支架铰接，所述的模芯套在模芯轴上。

作为优选，所述的氩弧焊焊接装置包括竖直无杆气缸、无杆气缸、焊枪固定架、调角度支架和焊枪，调角度支架一端与竖直无杆气缸的滑台固定连接，调角度支架另一端与无杆气缸活动连接，焊枪通过焊枪固定架固定在无杆气缸的滑台上。焊枪固定在焊枪固定架上，焊枪固定架安装在无杆气缸上并可沿无杆气缸的导杆左右运动；无杆气缸活动固定在调角度支架上，通过松紧螺丝可让无杆气缸与水平面成0°～45°夹角，进而使焊枪与需焊接面垂直，调角度支架安装在竖直无杆气缸上，可沿导杆上下运动。

作为优选，所述的模腔通过底板固定在液压机台座上。

作为优选，模腔两侧沿水平方向设有T形槽，模腔的中部设有用于放置模芯的模芯槽，模芯槽同轴方向上设有模芯轴固定槽，模腔的上端面设有与待加工异径管件产品的板料展开大小尺寸相配合的板料槽，T形槽与模芯槽的轴线相垂直。

作为优选，左右侧模为左右对称结构，侧模底部设有T形块，T形块与模腔的T形槽配合，侧模上设有与待加工异径管件产品弧度一致的弧面，侧模7上还设有与模芯上的焊接口方向和位置一致的焊接槽。

作为优选，模芯呈中空的圆锥台状，其形状与待加工异径管件产品的尺寸和形状相配合，模芯大头端底部设有一圈环形沿；模芯轴上设有平键使模芯上开有焊接口的一面朝上固定，模芯相对于平键的部位开有平键槽。模芯轴上设有平键，使模芯轴方向固定。模芯轴小头端与油缸支架可通过销钉相连接，通过销钉支点固定一端作杠杆运动，模芯轴另一端（大头端）通过活动连杆与油缸活塞杆连接，通过油缸活塞的往复运动作上下运动，成型模具-侧模与液压机侧缸活塞杆相连，通过侧缸活塞的往复运动作左右运动。进一步优选，模芯上的环形沿的厚度≥待加工异径管件产品的厚度。

一种利用所述的焊接设备进行异径接头管件自动成型焊接的方法，其特征在于包括如下步骤：

a、准备与待加工异径管件产品相配合的成型模具，将成型模具中的模腔安装在液压机台座上，将侧模安装在侧缸活塞杆上，将模芯套在模芯轴上，固定模芯轴，同时紧固模芯轴与活动连杆连接的一端；

b、调节无杆气缸与调角度支架的夹角，使焊枪与焊接面垂直；

c、将冲压好的板料放置在模腔上；

d、液压机组件驱动侧模和模芯实现将薄壁板料成型成异径管件半成品；

e、氩弧焊焊接装置上对异径管件半成品进行焊接，得到产品。

因此，与现有的成型焊接手工操作方式相比，本异径接头管件自动成型焊接设备的优点在于：

1、该设备结构简单，造价低，实现自动操作的传动件和电气原件都是最常用的。

2、操作简便，不需要操作者较高的专业技术即可完成管件的成型焊接操作。

3、通过该设备制作的管件成品率很高，能节约大量原材料成本和人工。

4、该设备制作的异径管件尺寸控制较准确，壁厚均匀，由于是设备自动焊接，焊接面的质量得到保证。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图。

图2是本发明的左视图。

图3是本发明的右视图。

图4是本发明除去液压机主缸的正面立体结构示意图。

图5是本发明除去液压机主缸的后面立体结构示意图。

图6是本发明氩弧焊焊接装置正面结构示意图。

图7是本发明氩弧焊焊接装置后面结构示意图。

图8是本发明模芯的立体结构示意图。

图9是本发明模芯的俯视结构示意图。

图10是本发明模腔的立体结构示意图。

图11是本发明模腔的俯视结构示意图。

图12是本发明模腔的左视结构示意图。

图13是本发明侧模的立体结构示意图。

图14是本发明侧模的俯视结构示意图。

图15是本发明侧模的正面结构示意图。

图16是本发明待加工异径管件产品的板料下料形状示意图。

图17是本发明成型模具在板料成型前的组合结构示意图。

图18是本发明成型模具在板料成型后的组合结构示意图。

图19是本发明成型模具在异径管件半成品焊接后的组合结构示意图。

标号说明：液压机台座1，液压机侧缸2，液压机主缸3，油缸4，模腔6，侧模7，模芯8，模芯轴9，油缸支架10，底板11，竖直无杆气缸12，无杆气缸13，调角度支架14，焊枪15，焊枪固定架16，活动连杆17，紧固螺钉18，松紧螺钉19，油缸销钉20，销钉21，活动连杆销钉22，T形槽61，模芯槽62，板料槽63，模芯轴固定槽64，T形块71，弧面72，焊接槽73，焊接口81，平键槽82，环形沿83。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

以下实施例中所使用的技术，除非特别说明，均为本领域的技术人员已知的常规技术；所使用的仪器设备、试剂等，除非是本说明书特别说明，均为本领域的研究和技术人员可以通过公共途径获得的。

实施例：

如图1、图2和图3所示的一种异径接头管件自动成型焊接设备，包括成型模具、固定成型模具的液压机台座1和通过气缸驱动可实现自动焊接的氩弧焊焊接装置，成型模具包括模腔6、模芯8、模芯轴9和侧模7，模腔固定在液压机台座1上，液压机台座1上安装有用于驱动侧模7和模芯实现将薄壁板料成型成异径管件半成品的液压机组件。液压机组件包括液压机主缸3、油缸4和液压机侧缸2，两个液压机侧缸2对称安装于液压机台座的两侧，液压机侧缸的活塞杆与侧模相连。液压机侧缸用于驱动侧模与模芯配合实现将薄壁板料成型成异径管件半成品的过程。液压机主缸3的活塞杆连接有油缸支架10，油缸支架呈倒L形，油缸支架安装有油缸4和氩弧焊焊接装置，油缸4与油缸支架10之间通过油缸销钉20连接，油缸4的活塞杆通过活动连杆17与模芯轴的一端铰接，模芯轴的另一端与油缸支架铰接。模芯轴9与活动连杆17之间通过活动连杆销钉22连接。

如图4和图5所示，成型模具的模腔6通过底板11固定在液压机台座上。如图10、图11和图12所示，模腔6两侧沿水平方向设有T形槽61，模腔6的中间部位设有用于放置模芯的模芯槽62，模芯槽同轴方向上设有模芯轴固定槽64，模腔的上端面设有与待加工异径管件产品的板料平铺大小尺寸相配合的板料槽63，T形槽与模芯槽的轴线相垂直。

侧模7固定在液压机侧缸2的活塞杆上，如图13、图14和图15所示，侧模底部（图13中为一侧，图13、图14和图15显示的是图1中左侧模，左右侧模为左右对称结构）设有T形块71，T形块71与模腔的T形槽61配合，通过液压机侧缸活塞的往复运动推动侧模7作左右运动。侧模7上设有与待加工异径管件产品弧度一致的弧面72，两块侧模相抵靠时此弧面恰好将放置于板料槽63内的板料推挤至于模芯想贴合，从而使板料成型。侧模7上还设有与模芯上的焊接口方向和位置一致的焊接槽73，两个侧模拼合在一起时，焊接槽位于模芯焊接口的正上方并将焊接口完全露出。

模芯8呈中空的圆锥台状，其形状与待加工异径管件产品的尺寸和形状相配合，模芯8大头端底部设有一圈环形沿83，环形沿的厚度等于待加工异径管件产品的厚度；模芯8套置在模芯轴9上，模芯轴9上设有平键使模芯上开有焊接口81的一面朝上固定，模芯8相应于平键的部位开有平键槽82（见图8和图9），模芯轴小头一端通过销钉21与油缸支架10底部铰接，销钉固定模芯轴端部使之作上下转动的杠杆运动，销钉末端设有一段螺纹，可通过手动松紧取出和紧固销钉。模芯轴9的另一端（大头端）通过活动连杆17与油缸4活塞杆连接，模芯轴9通过油缸4活塞的往复运动作上下运动。成型模具在板料成型前、成型后以及异径管件半成品焊接后的组合结构示意图分别如图17、图18和图19所示。

如图7和图6所示，氩弧焊焊接装置由固定在油缸支架10上的竖直无杆气缸12、安装在竖直无杆气缸12上的调角度支架14、固定在调角度支架上的无杆气缸13、焊枪15和焊枪固定架16组成。焊枪固定架16安装在无杆气缸13的滑台上，焊枪固定在焊枪固定架16上且与无杆气缸13垂直。无杆气缸13通过紧固螺钉18固定在调角度支架上，手动调节松紧螺钉19可调节无杆气缸13与水平面的夹角（调节至无杆气缸与焊接面平行即可），使固定在无杆气缸13上的焊枪与焊接面垂直。

竖直无杆气缸12活塞的往复运动，驱动氩弧焊焊接装置作上下运动；无杆气缸13活塞的往复运动，驱动焊枪在垂直于焊接面的轨道上作直线运动，通过调节无杆气缸13进气的气压大小，可控制焊枪焊接的速度。无杆气缸通过润滑油作缓冲处理，可保证焊枪的运动是匀速的，进而保证焊接的质量达到要求。

利用本发明的设备生产管件的方法如下：

以生产AS100/50的澳标不锈钢异径接头管件为例，采用1.5mm厚的不锈钢板。

步骤一、选用AS100/50的成型模具，将模腔安装在液压机台座上，将侧模安装在侧缸活塞杆上，将模芯套在模芯轴上，紧固销钉固定模芯轴，同时紧固模芯轴另一端与活动连杆连接的活动连杆销钉22，使之与油缸活塞杆相连。

步骤二、松开调角度支架上的松紧螺钉（经计算无杆气缸13与调角度支架的夹角为14.3°时，可使焊枪与焊接面垂直），调节无杆气缸13与调角度支架的夹角为14.3°，然后拧紧松紧螺钉。

步骤三、将冲压好的板料放置在模腔上的板料槽内。

步骤四、启动设备电源，然后按下自动按钮，此时设备进入自动运行状态，具体动作如下：

1、液压机主缸下行，运动至模腔一定距离后，主缸停止。

2、油缸启动，向下推动活动连杆使模芯面接触板料，将板料压入模腔内，至模芯完全进入模腔后，油缸停止。

3、液压机侧缸启动，从两侧将侧模缓缓推向中心模腔，板料被侧模推到模芯上紧紧包在模芯表面。侧模完全合模后，液压机侧缸停止。

4、竖直无杆气缸12启动，推动氩弧焊焊接装置向下运动，至离模腔一定距离的位置后，竖直无杆气缸12停止。

5、无杆气缸13启动，推动焊枪焊接管件。焊接完成后，无杆气缸13停止。

6、竖直无杆气缸12启动，推动氩弧焊焊接装置向上运动，至原来初始位置后，竖直无杆气缸12停止。

7、无杆气缸13启动，推动焊枪回至初始位置后，无杆气缸13停止，同时侧缸启动，使侧模回至初始位置后，侧缸停止。

8、油缸启动，拉动活动连杆使模芯轴运动至初始位置后，油缸停止。

9、液压机主缸启动，上行运动至初始位置后，液压机主缸停止。此时自动状态结束。

步骤五、手动松开销钉，从模芯轴小头端取出已成型焊接完毕的管件，然后将模芯轴安装至油缸支架指定位置处，装入销钉并旋紧螺纹。此时1个产品已经成型焊接完毕。

本异径接头管件自动成型焊接设备的优点在于：

1、该设备结构简单，造价低，实现自动操作的传动件和电气原件都是最常用的。

2、操作简便，不需要操作者较高的专业技术即可完成管件的成型焊接操作。

3、通过该设备制作的管件成品率很高，能节约大量原材料成本和人工。

4、该设备制作的异径管件尺寸控制较准确，壁厚均匀，由于是设备自动焊接，焊接面的质量得到保证。本发明也适用于材质为铜、铁等塑性较好的金属异径接头管件的成型焊接制造。

应理解，该实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。如模芯上的环形沿的厚度大于待加工异径管件产品的厚度同样可以实现本发明目的，环形沿为优选方案，也可以不设置。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种异径接头管件自动成型焊接设备，其特征在于：包括成型模具、固定成型模具的液压机台座（1）和通过气缸驱动可实现自动焊接的氩弧焊焊接装置，成型模具包括模腔、模芯、模芯轴和侧模（7），模腔固定在液压机台座（1）上，液压机台座上安装有用于驱动侧模和模芯实现将薄壁板料成型成异径管件半成品的液压机组件。

2.根据权利要求1所述的，其特征在于：所述的液压机组件包括液压机主缸（3）、油缸（4）和液压机侧缸（2），两个用于驱动侧模与模芯配合实现将薄壁板料成型成异径管件半成品的液压机侧缸（2）对称安装于液压机台座的两侧，液压机侧缸的活塞杆与侧模相连。

3.根据权利要求2所述的异径接头管件自动成型焊接设备，其特征在于：所述的液压机主缸（3）的活塞杆连接有油缸支架（10），油缸支架呈倒L形，油缸支架安装有油缸（4）和氩弧焊焊接装置，油缸（4）的活塞杆通过活动连杆（17）与模芯轴的一端铰接，模芯轴的另一端与油缸支架铰接，所述的模芯套在模芯轴上。

4.根据权利要求1或3所述的异径接头管件自动成型焊接设备，其特征在于：所述的氩弧焊焊接装置包括竖直无杆气缸（12）、无杆气缸（13）、焊枪固定架（16）、调角度支架（14）和焊枪（15），调角度支架一端与竖直无杆气缸的滑台固定连接，调角度支架另一端与无杆气缸活动连接，焊枪通过焊枪固定架固定在无杆气缸的滑台上。

5.根据权利要求1或2或3所述的异径接头管件自动成型焊接设备，其特征在于：所述的模腔通过底板（11）固定在液压机台座上。

6.根据权利要求1或2或3所述的异径接头管件自动成型焊接设备，其特征在于：模腔两侧沿水平方向设有T形槽（61），模腔的中部设有用于放置模芯的模芯槽（62），模芯槽同轴方向上设有模芯轴固定槽（64），模腔的上端面设有与待加工异径管件产品的板料展开大小尺寸相配合的板料槽（63），T形槽与模芯槽的轴线相垂直。

7.根据权利要求6所述的异径接头管件自动成型焊接设备，其特征在于：左右侧模为左右对称结构，侧模（7）底部设有T形块（71），T形块与模腔的T形槽（61）配合，侧模上设有与待加工异径管件产品弧度一致的弧面（72），侧模7上还设有与模芯上的焊接口方向和位置一致的焊接槽（73）。

8.根据权利要求6所述的异径接头管件自动成型焊接设备，其特征在于：模芯呈中空的圆锥台状，其形状与待加工异径管件产品的尺寸和形状相配合，模芯大头端底部设有一圈环形沿（83）；模芯轴（9）上设有平键使模芯上开有焊接口（81）的一面朝上固定，模芯相对于平键的部位开有平键槽（82）。

9.根据权利要求8所述的异径接头管件自动成型焊接设备，其特征在于：

模芯上的环形沿的厚度≥待加工异径管件产品的厚度。

10.一种利用权利要求1所述的焊接设备进行异径接头管件自动成型焊接的方法，其特征在于包括如下步骤：

a、准备与待加工异径管件产品相配合的成型模具，将成型模具中的模腔安装在液压机台座上，将侧模安装在侧缸活塞杆上，将模芯套在模芯轴上，固定模芯轴，同时紧固模芯轴与活动连杆连接的一端；

b、调节无杆气缸（13）与调角度支架的夹角，使焊枪与焊接面垂直；

c、将冲压好的板料放置在模腔上；

d、液压机组件驱动侧模和模芯实现将薄壁板料成型成异径管件半成品；

e、氩弧焊焊接装置上对异径管件半成品进行焊接，得到产品。

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