本發(fā)明涉及盾構(gòu)制造的，具體而言，涉及一種焊接夾具、夾緊裝置及盾構(gòu)機(jī)組裝焊接方法。

背景技術(shù)：

1、盾構(gòu)機(jī)是一種常見的隧道掘進(jìn)設(shè)備，大型盾構(gòu)機(jī)由于直徑太大，增大了制作、加工、運(yùn)輸?shù)雀鞣矫娴碾y度。目前的大型盾構(gòu)機(jī)多采用分塊式設(shè)計(jì)，便于加工運(yùn)輸，使用時(shí)再進(jìn)行拼裝，相鄰塊體之間采用兩兩配對的法蘭板焊接固定。

2、在進(jìn)行塊體的組裝焊接時(shí)，通常先將法蘭板放置在相鄰塊體之間的縫隙中，在法蘭板兩側(cè)加碼板固定后配鉆打孔，采用螺栓固定碼板和法蘭板，重點(diǎn)部位則是通過增加螺栓的數(shù)量來增強(qiáng)緊固效果，等組焊完畢后再拆掉碼板。

3、螺栓緊固的方式使得法蘭板受力不均，容易導(dǎo)致焊后法蘭面大面積變形，特別是螺栓固定少的位置變形更加明顯，甚至在拼裝后法蘭匹配面出現(xiàn)肉眼可見的寬縫隙，對盾構(gòu)機(jī)的施工質(zhì)量、使用安全以及耐久性都會(huì)產(chǎn)生不利影響。而且螺栓數(shù)量增多還會(huì)導(dǎo)致拆卸碼板費(fèi)時(shí)費(fèi)力，從而降低盾構(gòu)機(jī)的組裝效率。而且，焊接變形較大的部位位于法蘭板與盾構(gòu)機(jī)塊體之間合圍所形成的封閉角落處，操作空間狹小，對打螺栓以及安裝碼板來說極為不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明解決的問題是如何減小法蘭板的焊接變形，提高分塊式盾構(gòu)機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量。

2、為解決上述問題，本發(fā)明提供一種焊接夾具、夾緊裝置及盾構(gòu)機(jī)組裝焊接方法。

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種焊接夾具，采用如下技術(shù)方案：

4、一種焊接夾具，包括安裝架、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)臂及夾緊件，兩個(gè)所述轉(zhuǎn)動(dòng)臂軸對稱轉(zhuǎn)動(dòng)連接于所述安裝架，所述夾緊件與所述轉(zhuǎn)動(dòng)臂一一對應(yīng)連接，所述曲柄滑塊機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)以使兩個(gè)所述夾緊件彼此靠近或遠(yuǎn)離。

5、本發(fā)明的有益效果是：采用曲柄滑塊機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)兩側(cè)的轉(zhuǎn)動(dòng)臂對稱轉(zhuǎn)動(dòng)，以此帶動(dòng)夾緊件同步開合，夾緊件分別從兩側(cè)抵緊法蘭板。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明從外部固定法蘭板，不會(huì)對法蘭板自身結(jié)構(gòu)造成損壞。在焊接的過程中，夾緊件與法蘭板為面接觸，通過增大接觸面積來避免應(yīng)力集中，從而減輕因受力不均導(dǎo)致的焊接變形，使法蘭板在焊接之后具有更高的拼裝精度，進(jìn)而提高分塊式盾構(gòu)機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量。

6、可選地，所述曲柄滑塊機(jī)構(gòu)包括菱形四鉸連桿、螺紋桿及兩個(gè)滑塊，所述菱形四鉸連桿通過一對對角鉸接軸分別與位于兩側(cè)的所述轉(zhuǎn)動(dòng)臂鉸接相連，所述菱形四鉸連桿的另一對對角鉸接軸分別與一個(gè)所述滑塊固定相連；其中一個(gè)所述滑塊上開有第一螺紋孔，另一個(gè)所述滑塊上開有第二螺紋孔，所述螺紋桿同時(shí)與兩個(gè)所述滑塊螺紋連接，且所述第一螺紋孔與所述第二螺紋孔的螺紋旋向相反。

7、可選地，所述夾緊件為剛性夾板，所述轉(zhuǎn)動(dòng)臂與所述剛性夾板通過兩根轉(zhuǎn)軸鉸接相連，兩根所述轉(zhuǎn)軸沿所述轉(zhuǎn)動(dòng)臂長度方向間隔設(shè)置。

8、可選地，兩根所述轉(zhuǎn)軸分別連接于所述剛性夾板的兩端，所述剛性夾板一端延長形成懸伸部。

9、第二方面，本發(fā)明提供了一種夾緊裝置，包括移動(dòng)支架、調(diào)節(jié)裝置及夾持組件，所述調(diào)節(jié)裝置連接在所述移動(dòng)支架與所述夾持組件之間，所述調(diào)節(jié)裝置用于調(diào)整所述夾持組件的位置及角度，所述夾持組件采用如前所述的焊接夾具。

10、由于所述夾緊裝置中夾持組件的技術(shù)改進(jìn)和技術(shù)效果與所述焊接夾具相同，因此不再對所述夾持組件進(jìn)行贅述。設(shè)置移動(dòng)支架能夠便于對夾持組件進(jìn)行運(yùn)輸，調(diào)節(jié)裝置能夠調(diào)整夾持組件的位置及角度，從而根據(jù)法蘭板所要焊接的部位而動(dòng)態(tài)調(diào)整夾持組件的夾持部位及朝向，這種半自動(dòng)式的調(diào)節(jié)方式比人工手動(dòng)拆卸并更換夾具位置要更加便利高效。所述夾緊裝置不僅能夠減小法蘭板的焊接變形、提高焊接品質(zhì)，還同時(shí)具有提高焊接速度、減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度的效果。

11、可選地，所述調(diào)節(jié)裝置包括依次連接的升降組件、伸縮組件、翻轉(zhuǎn)組件及旋轉(zhuǎn)組件，所述升降組件用于調(diào)整所述夾持組件的高度，所述伸縮組件用于調(diào)整所述夾持組件與所述移動(dòng)支架之間的水平距離，所述翻轉(zhuǎn)組件用于驅(qū)動(dòng)所述夾持組件上下翻轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)組件用于驅(qū)動(dòng)所述夾持組件左右旋轉(zhuǎn)。

12、可選地，所述移動(dòng)支架包括底座與立柱，所述底座設(shè)有滾輪，所述升降組件包括第一滑動(dòng)件、升降電機(jī)，所述第一滑動(dòng)件滑動(dòng)連接于所述立柱，所述升降電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述第一滑動(dòng)件滑移。

13、可選地，所述翻轉(zhuǎn)組件包括翻轉(zhuǎn)電機(jī)、阻尼傳動(dòng)件及翻轉(zhuǎn)平臺(tái)，所述翻轉(zhuǎn)平臺(tái)通過所述阻尼傳動(dòng)件與所述伸縮組件轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述翻轉(zhuǎn)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述翻轉(zhuǎn)平臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述阻尼傳動(dòng)件被配置為使所述翻轉(zhuǎn)平臺(tái)在不同傾斜角度下保持懸停；所述旋轉(zhuǎn)組件包括連接板及旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述連接板與所述夾持組件可拆卸連接，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定安裝于所述翻轉(zhuǎn)平臺(tái)，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸與所述連接板固定連接，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)用于驅(qū)動(dòng)所述連接板轉(zhuǎn)動(dòng)。

14、可選地，所述翻轉(zhuǎn)電機(jī)固定連接于所述翻轉(zhuǎn)平臺(tái)，所述阻尼傳動(dòng)件包括相互嚙合的主動(dòng)齒輪與從動(dòng)齒輪，所述主動(dòng)齒輪與所述翻轉(zhuǎn)電機(jī)的輸出軸同軸固定，所述從動(dòng)齒輪與所述翻轉(zhuǎn)平臺(tái)固定連接；

15、和/或，所述伸縮組件包括懸伸滑軌與第二滑動(dòng)件，所述第二滑動(dòng)件滑動(dòng)連接于所述懸伸滑軌，所述懸伸滑軌一端與所述第一滑動(dòng)件固定連接；和/或，所述連接板上設(shè)有限位件與緊固螺栓，所述安裝架底部設(shè)有掛鉤，所述掛鉤與所述限位件凹凸配合，所述緊固螺栓用于抵緊所述掛鉤與所述限位件以鎖定所述夾持組件。

16、第三方面，本發(fā)明提供了一種盾構(gòu)機(jī)組裝焊接方法，使用如前所述的焊接夾具，包括以下步驟：

17、s1、拼合：提供盾構(gòu)塊體，所述盾構(gòu)塊體包括相互垂直固定的環(huán)板及隔板，將所有所述盾構(gòu)塊體兩兩首尾相接拼合成封閉的環(huán)形；

18、s2、組裝：提供法蘭板與所述焊接夾具，將兩塊法蘭板重疊后插入相鄰兩個(gè)所述盾構(gòu)塊體之間，使所述盾構(gòu)塊體分別從兩側(cè)抵接于所述法蘭板，所述法蘭板與所述環(huán)板、隔板合圍形成封閉角落，將所述焊接夾具穿過所述法蘭板的鏤空部位，并使兩個(gè)所述轉(zhuǎn)動(dòng)臂伸入所述封閉角落，調(diào)節(jié)所述曲柄滑塊機(jī)構(gòu)使兩個(gè)所述夾緊件分別從兩側(cè)抵緊所述法蘭板；

19、s3、焊接：提供焊機(jī)，沿拼縫依次將所述環(huán)板與所述法蘭板、所述隔板與所述法蘭板焊接固定；焊接完成后取下所述焊接夾具，得到盾構(gòu)主體。

20、本發(fā)明的有益效果是：利用前述焊接夾具，從鏤空部位將轉(zhuǎn)動(dòng)臂伸入法蘭板與盾構(gòu)塊體連接處的封閉死角部位，使前述焊接夾具的兩個(gè)夾緊件能夠分別從兩側(cè)抵緊法蘭板，解決了由于封閉角落處空間狹窄難以有效緊固法蘭板而導(dǎo)致焊接變形大的問題。

技術(shù)特征：

1.一種焊接夾具，其特征在于，包括安裝架(1)、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(2)、轉(zhuǎn)動(dòng)臂(3)及夾緊件(4)，兩個(gè)所述轉(zhuǎn)動(dòng)臂(3)軸對稱轉(zhuǎn)動(dòng)連接于所述安裝架(1)，所述夾緊件(4)與所述轉(zhuǎn)動(dòng)臂(3)一一對應(yīng)連接，所述曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(2)用于驅(qū)動(dòng)所述轉(zhuǎn)動(dòng)臂(3)轉(zhuǎn)動(dòng)以使兩個(gè)所述夾緊件(4)彼此靠近或遠(yuǎn)離。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接夾具，其特征在于，所述曲柄滑塊機(jī)構(gòu)(2)包括菱形四鉸連桿(21)、螺紋桿(22)及兩個(gè)滑塊(23)，所述菱形四鉸連桿(21)通過一對對角鉸接軸(211)分別與位于兩側(cè)的所述轉(zhuǎn)動(dòng)臂(3)鉸接相連，所述菱形四鉸連桿(21)的另一對對角鉸接軸(211)分別與一個(gè)所述滑塊(23)固定相連；其中一個(gè)所述滑塊(23)上開有第一螺紋孔(231)，另一個(gè)所述滑塊(23)上開有第二螺紋孔(232)，所述螺紋桿(22)同時(shí)與兩個(gè)所述滑塊(23)螺紋連接，且所述第一螺紋孔(231)與所述第二螺紋孔(232)的螺紋旋向相反。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊接夾具，其特征在于，所述夾緊件(4)為剛性夾板(41)，所述轉(zhuǎn)動(dòng)臂(3)與所述剛性夾板(41)通過兩根轉(zhuǎn)軸(42)鉸接相連，兩根所述轉(zhuǎn)軸(42)沿所述轉(zhuǎn)動(dòng)臂(3)長度方向間隔設(shè)置。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的焊接夾具，其特征在于，兩根所述轉(zhuǎn)軸(42)分別連接于所述剛性夾板(41)的兩端，所述剛性夾板(41)一端延長形成懸伸部(411)。

5.一種夾緊裝置，其特征在于，包括移動(dòng)支架(5)、調(diào)節(jié)裝置(6)及夾持組件(7)，所述調(diào)節(jié)裝置(6)連接在所述移動(dòng)支架(5)與所述夾持組件(7)之間，所述調(diào)節(jié)裝置(6)用于調(diào)整所述夾持組件(7)的位置及角度，所述夾持組件(7)采用如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的焊接夾具。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的夾緊裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)裝置(6)包括依次連接的升降組件(61)、伸縮組件(62)、翻轉(zhuǎn)組件(63)及旋轉(zhuǎn)組件(64)，所述升降組件(61)用于調(diào)整所述夾持組件(7)的高度，所述伸縮組件(62)用于調(diào)整所述夾持組件(7)與所述移動(dòng)支架(5)之間的水平距離，所述翻轉(zhuǎn)組件(63)用于驅(qū)動(dòng)所述夾持組件(7)上下翻轉(zhuǎn)，所述旋轉(zhuǎn)組件(64)用于驅(qū)動(dòng)所述夾持組件(7)左右旋轉(zhuǎn)。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的夾緊裝置，其特征在于，所述移動(dòng)支架(5)包括底座(51)與立柱(52)，所述底座(51)設(shè)有滾輪(53)，所述升降組件(61)包括第一滑動(dòng)件(611)、升降電機(jī)(612)，所述第一滑動(dòng)件(611)滑動(dòng)連接于所述立柱(52)，所述升降電機(jī)(612)用于驅(qū)動(dòng)所述第一滑動(dòng)件(611)滑移。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的夾緊裝置，其特征在于，所述翻轉(zhuǎn)組件(63)包括翻轉(zhuǎn)電機(jī)(631)、阻尼傳動(dòng)件(632)及翻轉(zhuǎn)平臺(tái)(633)，所述翻轉(zhuǎn)平臺(tái)(633)通過所述阻尼傳動(dòng)件(632)與所述伸縮組件(62)轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述翻轉(zhuǎn)電機(jī)(631)用于驅(qū)動(dòng)所述翻轉(zhuǎn)平臺(tái)(633)轉(zhuǎn)動(dòng)，所述阻尼傳動(dòng)件(632)被配置為使所述翻轉(zhuǎn)平臺(tái)(633)在不同傾斜角度下保持懸停；所述旋轉(zhuǎn)組件(64)包括連接板(641)及旋轉(zhuǎn)電機(jī)(642)，所述連接板(641)與所述夾持組件(7)可拆卸連接，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(642)固定安裝于所述翻轉(zhuǎn)平臺(tái)(633)，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(642)的輸出軸與所述連接板(641)固定連接，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)(642)用于驅(qū)動(dòng)所述連接板(641)轉(zhuǎn)動(dòng)。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的夾緊裝置，其特征在于，所述翻轉(zhuǎn)電機(jī)(631)固定連接于所述翻轉(zhuǎn)平臺(tái)(633)，所述阻尼傳動(dòng)件(632)包括相互嚙合的主動(dòng)齒輪(6321)與從動(dòng)齒輪(6322)，所述主動(dòng)齒輪(6321)與所述翻轉(zhuǎn)電機(jī)(631)的輸出軸同軸固定，所述從動(dòng)齒輪(6322)與所述翻轉(zhuǎn)平臺(tái)(633)固定連接；

10.一種盾構(gòu)機(jī)組裝焊接方法，其特征在于，使用權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的焊接夾具，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種焊接夾具、夾緊裝置及盾構(gòu)機(jī)組裝焊接方法，涉及盾構(gòu)制造的技術(shù)領(lǐng)域，焊接夾具包括安裝架、曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)臂及夾緊件，兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)臂軸對稱轉(zhuǎn)動(dòng)連接于安裝架，夾緊件與轉(zhuǎn)動(dòng)臂一一對應(yīng)連接，曲柄滑塊機(jī)構(gòu)用于驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)臂轉(zhuǎn)動(dòng)以使兩個(gè)夾緊件彼此靠近或遠(yuǎn)離。曲柄滑塊機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)臂對稱轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)夾緊件同步開合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，夾緊件分別從兩側(cè)抵緊固定法蘭板，不會(huì)對法蘭板自身結(jié)構(gòu)造成損壞。在焊接的過程中，夾緊件與法蘭板為面接觸，通過增大接觸面積來避免應(yīng)力集中，從而減輕因受力不均導(dǎo)致的焊接變形，使法蘭板在焊接之后具有更高的拼裝精度，進(jìn)而提高分塊式盾構(gòu)機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量。

技術(shù)研發(fā)人員：陳家樂,王承海,劉靜靜,陳彥林,劉通,楊凡,石志遠(yuǎn),周航,高媛毓,高漢凱,孫哨依,敬芮,李景浩,祁經(jīng)緯
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中鐵科工集團(tuán)軌道交通裝備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8