一种半挂车异形工字梁自动成型工装的制作方法

本发明涉及钢结构焊接辅助工装，尤其涉及一种半挂车异形工字梁自动成型工装。

背景技术：

1、在钢结构制造领域，工字梁因抗弯性能优异、结构自重轻被广泛应用于桥梁、工程机械、起重设备等场景。其中异形工字梁（如鱼腹式变截面工字梁、前后段不等高工字梁）可根据受力工况优化截面分布，在满足承载要求的同时进一步降低自重，应用场景日益广泛。目前常规的工字梁拼装工装多针对等截面、上下翼缘平行且等高的标准工字梁设计，主要存在以下技术缺陷：

2、板件输送与拼装定位相互独立，上料、转运多依靠行车吊装，需反复调整对位，工序繁琐、拼装效率低，且吊装过程易出现板件磕碰、对位偏差大的问题。

3、侧定位机构仅能适配平直等截面的翼板，对于腹板宽度渐变的鱼腹式过渡段，翼板边缘呈曲线变化，普通固定式压紧机构无法紧密贴合，点焊过程中易出现板件移位、贴合间隙过大，进而引发焊接缺陷。

4、对于前后端不在同一水平面的异形工字梁，无法实现上翼板、腹板、下翼板的分层精准对齐，多依靠人工划线、垫高等方式调整 z 向位置，定位精度差、一致性低，人工劳动强度大。

5、腹板压紧机构与侧定位机构协同性差，腹板定位后易出现偏移、翘曲，影响整体拼装精度；且变截面区域无专用压紧结构，难以保证异形段的组对质量。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决现有技术中以下缺点，而提出的一种半挂车异形工字梁自动成型工装。

2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

3、一种半挂车异形工字梁自动成型工装，包括固定平台、气压升降平台、滚筒升降输送装置、侧定位组件、分层限位组件、腹板压紧机构和移动压紧机构；定义沿板件输送方向为x轴，垂直于输送方向的水平方向为y轴，竖直方向为z轴；所述固定平台为基础承载结构，其中部沿x轴方向开设有贯通的镂空区域；所述气压升降平台相邻布置于固定平台的输送初始端，气压升降平台的台面开设有与固定平台镂空区域沿x轴对齐的镂空区域，气压升降平台可带动台面整体沿z轴方向升降；所述滚筒升降输送装置沿x轴方向延伸设置于固定平台与气压升降平台的镂空处，包括升降架体、多根输送滚筒和输送驱动件；所有输送滚筒的轴线沿y轴布置、转动连接于升降架体上，输送驱动件驱动各输送滚筒同步转动；升降架体可带动输送滚筒整体沿z轴升降，输送滚筒升起时托举板件沿x轴输送，下降时板件落至台面上进行定位拼装；所述侧定位组件包括分设于输送路径两侧的限位板和推杆机构，限位板沿z轴直立设置于台面上，推杆机构沿y轴方向可伸缩布置，用于推动板件向限位板一侧靠紧，实现板件的y轴方向定位；所述分层限位组件设置于固定平台靠近输送末端的一侧，包括沿z轴上下分层固定的上翼板限位块、腹板限位块和下翼板限位块，三者的位置分别对应异形工字梁的上翼板、腹板、下翼板的侧边高度；所述腹板压紧机构设置于限位板所在侧，包括旋转轴、压头和压紧动力源；旋转轴沿x轴布置并转动连接于固定平台，压头固定于旋转轴上，压紧动力源驱动旋转轴往复转动，带动压头上下摆动，压头向下摆动时压紧腹板的板面；所述移动压紧机构设置于推杆机构所在侧，可沿x轴方向整体移动；移动压紧机构包括可摆动的压紧端，压紧端设有两个沿x轴方向前后布置的滚轮式压头，用于自适应压紧异形工字梁的变截面翼缘区域。

4、本发明进一步说明，所述滚筒升降输送装置还包括升降气缸；升降气缸设置于升降架体的下方，伸缩端与升降架体连接，用于驱动升降架体与输送滚筒整体沿z轴升降；相邻输送滚筒之间通过链轮传动结构连接，所述输送驱动件为电机一，电机一固定于升降架体上，通过链轮传动结构驱动所有输送滚筒同步转动。

5、本发明进一步说明，所述气压升降平台以气压缸作为升降动力源；气压升降平台的台面上还设置有导向块和截止点；导向块沿y轴分设于输送路径的两侧，用于板件输送过程中的侧向导向；截止点设置于气压升降平台远离固定平台的一端，用于限制板件的输送行程。

6、本发明进一步说明，所述推杆机构包括气缸和推板；气缸的固定端固定于对应台面上，伸缩端朝向限位板一侧；推板固定于气缸的伸缩端端部，随气缸伸缩沿y轴移动；推杆机构沿x轴方向间隔布置，在输送路径的前端至少设置两个，在输送路径的尾部间隔设置若干个。

7、本发明进一步说明，所述上翼板限位块、腹板限位块和下翼板限位块均采用模块化可更换结构，用于根据不同规格的异形工字梁更换适配。

8、本发明进一步说明，所述腹板压紧机构的旋转轴通过支座转动连接在固定平台上，压紧动力源为伸缩气缸，伸缩气缸的输出端与旋转轴传动连接；数个腹板压紧机构沿x轴方向间隔布置，且各腹板压紧机构的位置与对应限位板的位置沿y轴方向对齐。

9、本发明进一步说明，所述移动压紧机构还包括行走驱动机构和压紧机构旋转轴；行走驱动机构用于驱动移动压紧机构整体沿x轴方向移动；压紧端通过压紧机构旋转轴与移动压紧机构的主体铰接，使压紧端可绕压紧机构旋转轴小幅摆动。

10、本发明进一步说明，两个所述滚轮式压头的轴线均沿z轴方向设置，均可绕自身轴线自由转动；工作状态下，滚轮式压头抵靠下翼板的翼缘表面，随下翼板变截面的外形自适应调整压紧角度。

11、本发明进一步说明，所述气压升降平台的台面上同样布置有限位板和推杆机构，与固定平台上的侧定位组件沿x轴方向衔接。

12、本发明进一步说明，所述异形工字梁为鱼腹式变截面工字梁，其腹板宽度沿x轴渐变形成鱼腹梁过渡段，且工字梁前端与工字梁后端平行但不在同一水平面；气压升降平台用于抬升板件的前端部位，配合分层限位组件实现不等高三层板件的z轴方向对齐。

13、与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

14、本发明针对鱼腹式变截面、前后端不等高的异形工字梁，通过前端气压升降平台抬升板件前端，配合固定端分层限位组件实现三层板件的z向精准对齐；可沿x轴移动的移动压紧机构带自适应摆动的滚轮式压头，可紧密贴合变截面翼缘，突破了传统工装仅能加工标准等截面工字梁的限制。

15、侧部采用推杆机构配合限位板实现y向精准对中；z向采用分层布置的上、中、下限位块分别对应三层板件侧边，配合腹板旋转压紧机构固定腹板板面，有效限制腹板翘曲与移位，各板件相对位置精度高，批量拼装一致性好。

16、移动压紧机构的滚轮式压头可沿梁长移动，且压紧端可小幅摆动，能够自适应异型工字梁和常规工字梁的翼缘外形，保证变截面部位翼板与腹板紧密贴合，点焊过程无移位，面对异型工字梁时提升异形段的焊接成型质量。

17、各机构动作协同，减少人工调整工作量，降低劳动强度；分层限位块采用模块化可更换设计，可根据不同规格的异形工字梁快速更换适配，适用范围广。

1.一种异形工字梁拼装工装，用于异形工字梁（8）的组对拼装与点焊固定，其特征在于：包括固定平台（6）、气压升降平台（4）、滚筒升降输送装置（1）、侧定位组件、分层限位组件、腹板压紧机构（5）和移动压紧机构（7）；定义沿板件输送方向为x轴，垂直于输送方向的水平方向为y轴，竖直方向为z轴；所述固定平台（6）为基础承载结构，其中部沿x轴方向开设有贯通的镂空区域；所述气压升降平台（4）相邻布置于固定平台（6）的输送初始端，气压升降平台（4）的台面开设有与固定平台（6）镂空区域沿x轴对齐的镂空区域，气压升降平台（4）可带动台面整体沿z轴方向升降；所述滚筒升降输送装置（1）沿x轴方向延伸设置于固定平台（6）与气压升降平台（4）的镂空处，包括升降架体（110）、多根输送滚筒（120）和输送驱动件；所有输送滚筒（120）的轴线沿y轴布置、转动连接于升降架体（110）上，输送驱动件驱动各输送滚筒（120）同步转动；升降架体（110）可带动输送滚筒（120）整体沿z轴升降，输送滚筒（120）升起时托举板件沿x轴输送，下降时板件落至台面上进行定位拼装；所述侧定位组件包括分设于输送路径两侧的限位板（2）和推杆机构（3），限位板（2）沿z轴直立设置于台面上，推杆机构（3）沿y轴方向可伸缩布置，用于推动板件向限位板（2）一侧靠紧，实现板件的y轴方向定位；所述分层限位组件设置于固定平台（6）靠近输送末端的一侧，包括沿z轴上下分层固定的上翼板限位块（610）、腹板限位块（611）和下翼板限位块（612），三者的位置分别对应异形工字梁（8）的上翼板（801）、腹板（802）、下翼板（803）的侧边高度；所述腹板压紧机构（5）设置于限位板（2）所在侧，包括旋转轴（511）、压头（510）和压紧动力源；旋转轴（511）沿x轴布置并转动连接于固定平台（6），压头（510）固定于旋转轴（511）上，压紧动力源驱动旋转轴（511）往复转动，带动压头（510）上下摆动，压头（510）向下摆动时压紧腹板（802）的板面；所述移动压紧机构（7）设置于推杆机构（3）所在侧，可沿x轴方向整体移动；移动压紧机构（7）包括可摆动的压紧端，压紧端设有两个沿x轴方向前后布置的滚轮式压头（710），用于自适应压紧异形工字梁（8）的变截面翼缘区域。

2.根据权利要求1所述的异形工字梁拼装工装，其特征在于，所述滚筒升降输送装置（1）还包括升降气缸（111）；升降气缸（111）设置于升降架体（110）的下方，伸缩端与升降架体（110）连接，用于驱动升降架体（110）与输送滚筒（120）整体沿z轴升降；相邻输送滚筒（120）之间通过链轮传动结构（121）连接，所述输送驱动件为电机一（122），电机一（122）固定于升降架体（110）上，通过链轮传动结构（121）驱动所有输送滚筒（120）同步转动。

3.根据权利要求1所述的异形工字梁拼装工装，其特征在于，所述气压升降平台（4）以气压缸作为升降动力源；气压升降平台（4）的台面上还设置有导向块（410）和截止点（411）；导向块（410）沿y轴分设于输送路径的两侧，用于板件输送过程中的侧向导向；截止点（411）设置于气压升降平台（4）远离固定平台（6）的一端，用于限制板件的输送行程。

4.根据权利要求1所述的异形工字梁拼装工装，其特征在于，所述推杆机构（3）包括气缸（310）和推板（320）；气缸（310）的固定端固定于对应台面上，伸缩端朝向限位板（2）一侧；推板（320）固定于气缸（310）的伸缩端端部，随气缸（310）伸缩沿y轴移动；推杆机构（3）沿x轴方向间隔布置，在输送路径的前端至少设置两个，在输送路径的尾部间隔设置若干个。

5.根据权利要求1所述的异形工字梁拼装工装，其特征在于，所述上翼板限位块（610）、腹板限位块（611）和下翼板限位块（612）均采用模块化可更换结构，用于根据不同规格的异形工字梁（8）更换适配。

6.根据权利要求1所述的异形工字梁拼装工装，其特征在于，所述腹板压紧机构（5）的旋转轴（511）通过支座转动连接在固定平台（6）上，压紧动力源为伸缩气缸，伸缩气缸的输出端与旋转轴（511）传动连接；数个腹板压紧机构（5）沿x轴方向间隔布置，且各腹板压紧机构（5）的位置与对应限位板（2）的位置沿y轴方向对齐。

7.根据权利要求1所述的异形工字梁拼装工装，其特征在于，所述移动压紧机构（7）还包括行走驱动机构（720）和压紧机构旋转轴（711）；行走驱动机构（720）用于驱动移动压紧机构（7）整体沿x轴方向移动；压紧端通过压紧机构旋转轴（711）与移动压紧机构（7）的主体铰接，使压紧端可绕压紧机构旋转轴（711）小幅摆动。

8.根据权利要求7所述的异形工字梁拼装工装，其特征在于，两个所述滚轮式压头（710）的轴线均沿z轴方向设置，均可绕自身轴线自由转动；工作状态下，滚轮式压头（710）抵靠下翼板（803）的翼缘表面，随下翼板（803）变截面的外形自适应调整压紧角度。

9.根据权利要求1所述的异形工字梁拼装工装，其特征在于，所述气压升降平台（4）的台面上同样布置有限位板（2）和推杆机构（3），与固定平台（6）上的侧定位组件沿x轴方向衔接。

10.根据权利要求1所述的异形工字梁拼装工装，其特征在于，所述异形工字梁（8）为鱼腹式变截面工字梁，其腹板（802）宽度沿x轴渐变形成鱼腹梁过渡段（811），且工字梁前端（821）与工字梁后端（822）平行但不在同一水平面；气压升降平台（4）用于抬升板件的前端部位，配合分层限位组件实现不等高三层板件的z轴方向对齐。