一种钢管与法兰拼接加工一体机及其加工工艺

摘要

本发明公开了一种钢管与法兰拼接加工一体机及其加工工艺，旨在提供一种可提高制造精度及生产效率，并降低劳动强度；同时钢管与法兰焊接质量好的钢管与法兰拼接加工一体机及其加工工艺。它包括工作平台，设置在工作平台上用于支持钢管的支撑托架，所述工作平台一端设有第一焊接装置，工作平台顶面上设有延伸至工作平台另一端的第一导轨，第一导轨上可滑动的设有第一安装板，第一安装板上设有第二焊接装置；所述第一焊接装置和第二焊接装置上设有法兰固定模板。本发明的加工过如下，将钢管吊运到支撑托架上，并将法兰固定在法兰固定模板上；通过第一焊接装置和第二焊接装置对钢管与法兰的内、外侧面的环形缝隙进行焊接。

权利要求

1.一种钢管与法兰拼接加工一体机，包括工作平台（1），设置在工作平台上用于支持钢管的支撑托架（6），其特征是，所述工作平台一端设有第一焊接装置（2），工作平台顶面上设有由第一焊接装置处延伸至工作平台另一端的第一导轨（4），第一导轨上可滑动的设有第一安装板（5），所述工作平台与第一安装板之间设有用于推移第一安装板的水平移动装置；第一安装板上设有第二焊接装置（3）；所述第一焊接装置和第二焊接装置上设有法兰固定模板（15）且两法兰固定模板相对设置；所述第一焊接装置与第二焊接装置之间设有可沿第一导轨移动的钢管切割装置（7）；

所述第一焊接装置（2）包括内焊装置（11）、外焊装置（59）、驱动电机（18）、齿轮传动机构、连接模板（14）及设置在工作平台上的具有圆形通孔的支撑座（16），所述连接模板（14）呈圆形并可绕圆形通孔轴线转动的设于圆形通孔内，所述齿轮传动机构的主动轮（12）与驱动电机相连接，从动轮（13）与连接模板同轴的设置在连接模板（14）侧面上；所述法兰固定模板（15）与从动轮相对的设于连接模板的另一侧面上；所述从动轮、连接模板及法兰固定模板的中部均设有连通孔（17）且各连通孔相连通；所述内焊装置包括内焊机头（19）、设置在工作平台上的第二导轨（31），可滑动的设置在第二导轨上的焊机座（32）及用于推移焊机座的推动装置，所述内焊机头设于焊机座上，所述第二导轨（31）与从动轮（13）位于连接模板（14）的同一侧，且第二导轨沿着连接模板的轴线方向延伸设置；所述内焊机头可沿着第二导轨伸入连通孔内；

所述支撑托架（6）包括安装支架（40）、支撑轮（46），所述安装支架（40）底部设有滚轮（41）且滚轮可沿着第一导轨（4）滚动，所述安装支架上设有两条相互平行的第三导轨（42）且第三导轨与第一导轨相垂直；第三导轨的两端部位于两第三导轨之间设有固定板（49），所述第三导轨上可滑动的设有两块第二安装板（43），第二安装板底面上位于两第三导轨之间设有连接座（48）；所述连接座与固定板之间通过与第三导轨相平行的螺杆（47）相连接，且螺杆的端部穿过固定板并位于固定板外侧；所述螺杆上位于固定板内外两侧面处设有限位块，且螺杆可旋转的设置在固定板上，螺杆与连接座通过螺纹连接；两第二安装板（43）上分别设有两块平行的支撑板（44）且支撑板平行于第三导轨，所述两第二安装板（43）上的支撑板（44）的相对两侧边为倾斜边，倾斜边上由下往上至少设有两个缺口（45）；所述支撑轮上设有转轴且支撑轮可绕转轴转动，转轴设置在缺口内，支撑轮（46）设于两支撑板（44）之间。

2.根据权利要求1所述的一种钢管与法兰拼接加工一体机，其特征是，所述圆形通孔的侧壁上设有与圆形通孔同轴的第一环形凹槽，第一环形凹槽内至少设有三个呈凹字形的铜垫（28）且铜垫呈周向均匀分布；所述连接模板（14）设于第一环形凹槽内并与铜垫相配合，且与铜垫（28）相接处的连接模板（14）的外圆环面及两侧面上均设有至少一个第二环形凹槽（29）。

3.根据权利要求1或2所述的一种钢管与法兰拼接加工一体机，其特征是，所述第二焊接装置包括内焊装置、外焊装置、连接模板及设置在工作平台上的具有圆形通孔的支撑座，所述连接模板呈圆形并可绕圆形通孔轴线转动的设于圆形通孔内，法兰固定模板设于连接模板的侧面上；所述连接模板及法兰固定模板的中部均设有连通孔且两连通孔相连通；所述内焊装置包括内焊机头、设置在第一安装板上的第二导轨，可滑动的设置在第二导轨上的焊机座及用于推移焊机座的推动装置，所述内焊机头设于焊机座上，第二导轨沿着连接模板的轴线方向延伸设置；所述内焊机头可沿着第二导轨伸入连通孔内。

4.根据权利要求1或2所述的一种钢管与法兰拼接加工一体机，其特征是，所述外焊装置（59）包括升降电机（23）、横行电机（22）、外焊机头（25）、设置在工作平台上的立柱（20）及设置在立柱上的横梁（21），所述立柱（20）一侧面上设有两条相互平行的纵向导轨，所述两纵向导轨之间设有一纵向设置的第一丝杆螺母机构，所述升降电机（23）设于立柱顶部并与第一丝杆螺母机构的丝杆相连接；所述横梁（21）可滑动的设于纵向导轨上并通过螺栓与第一丝杆螺母机构的螺母相连接；所述横梁（21）的一侧面上设有横向凹槽，该横向凹槽的两侧面上分别设有一横向导槽，该横向凹槽的底部设有横向齿条；一横截面呈T字形的滑杆（24）可滑动的设于横向凹槽内并与横向导槽相配合；所述外焊机头（25）设于滑杆外端，所述横行电机设于滑杆上与外焊机头相对的另一端，且横行电机上设有一横行齿轮与横向齿条相啮合。

5.根据权利要求1或2所述的一种钢管与法兰拼接加工一体机，其特征是，法兰固定模板（15）的外侧面上设有至少三条径向设置的导向槽（36）且导向槽呈圆周均匀分布，导向槽为工字槽，所述导向槽内设有滑座（37），滑座包括呈T字形的上滑块（38）及下滑块（39），上滑块设于工字槽上部，下滑块设于工字槽下部，所述上、下滑块通过螺栓连接；所述上滑块顶面上设有用于连接法兰的螺孔。

6.根据权利要求1或2所述的一种钢管与法兰拼接加工一体机，其特征是，水平移动装置包括齿轮齿条结构及平移电机（50）；所述齿条（52）设置在工作平台（1）上并与第一导轨（4）相平行；所述平移电机固定设置在第一安装板（5）上，所述齿轮（51）与平移电机的转子相连接。

7.根据权利要求1或2所述的一种钢管与法兰拼接加工一体机，其特征是，包括整圆模具（8），整圆模具包括两块对称设置的半圆形抱箍，两抱箍的两端通过螺栓连接。

8.权利要求1所述的一种钢管与法兰拼接加工一体机的加工工艺，其特征是，包括以下步骤：

第一，将钢管吊运到支撑托架上，将法兰固定在第一焊接装置上的法兰固定模板上；

第二，通过支撑托架调节钢管位置，使钢管与法兰对正；并通过点焊连接钢管与法兰；

第三，通过驱动电机带动法兰与钢管转动，通过第一焊接装置的内焊装置和外焊装置对钢管与法兰的内、外侧面的环形缝隙进行焊接；

第四，待第三步骤中的钢管与法兰的焊缝冷却、收缩后，通过钢管切割装置对钢管进行定长切割；

第五，将另一法兰固定在第二焊接装置上的法兰固定模板上，通过水平移动装置推动第一安装板，将固定第二焊接装置上的法兰固定模板上的法兰与钢管的端部对接，并通过点焊连接钢管与法兰；

第六，通过驱动电机带动法兰与钢管转动，通过第二焊接装置的内焊装置和外焊装置对钢管与法兰的内、外侧面的环形缝隙进行焊接；

第七，进行焊渣清理，并对焊接质量进行检测。

说明书

一种钢管与法兰拼接加工一体机及其加工工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及一种钢管与法兰拼接加工设备，具体涉及钢管与法兰拼接加工一体机及其加工工艺。

背景技术

[0002] 目前的钢管与法兰的拼接加工过程大致如下，首先，将钢管吊运到大型的切割机上，对钢管进行定长切割。接着，将切割后的钢管吊运到将专门的矫圆设备上进行矫圆；再接着，将矫圆后钢管吊装焊接平台上，并将法兰安装在焊接平台上钢管的两端。最后，将钢管的两端与法兰对正；对正后通过环焊的方式将两端的法兰与钢管进行焊接。例如，中国专利公开号CN201728497U，公开日2011年2月2日，发明创造的名称为法兰、钢管自动对接装置，该申请案公开了一种法兰、钢管自动对接装置，包括工作平台,位于工作平台上的两组面对面设置的卡盘装置以及用于支撑钢管的支撑装置,其中,法兰位于卡盘装置上并与工作平台垂直,钢管位于支撑装置上,所述的卡盘装置的底座上设置有位于法兰前部的引头滑架,所述的引头滑架包括支架以及设置于支架上的引导板,所述的引导板设置为弧形,其弧度与法兰连接孔的弧度相吻合,并且引导板的上表面与法兰连接孔的表面位于同一圆柱面上。应用上述法兰、钢管自动对接装置对钢管与法兰进行拼接加工，首先也是将钢管吊运到专门的切割机上，对钢管进行定长切割；接着，将钢管吊运到将切割后的钢管置于专门的矫圆设备上进行矫圆；然后将矫圆后钢管吊运到对接装置上进行对接，最后再进行焊接。

[0003] 目前的钢管与法兰的拼接加工主要存在以下问题：第一，由于钢管与法兰的焊接是绕着钢管与法兰进行一圈环焊，因此钢管与法兰焊接后的收缩量较大；这样一来定长切割后的钢管在两端焊接法兰后的尺寸就会产生较大的偏差，降低制造精度。其二，通常在钢管端部矫圆后会有残余应力存在，这些残余应力在钢管处于常温状态下时是不会发生作用到，即常温状态下整圆后的钢管不会产生形变；但在焊接过程中由于钢管受热，这些残余应力就会发生作用使钢管产生形变。因此，在钢管与法兰焊接过程中，由于残余应力的作用，钢管会发生形变致使焊接质量降低，影响钢管与法兰的焊接强度。第三，由于钢管的质量较大，尤其是尺寸大的钢管在移动起来很不方便，而目前的钢管与法兰在拼接加工，必须先将钢管吊运到大型的切割机上，对钢管进行定长切割；然后在将钢管吊运到加工装置的加工平台上进行对接及焊接；这样不仅生产效率低、劳动强度大；而大型的切割机的价格高，会增大钢管与法兰拼接加工的生产成本。第四，由于被加工钢管的直线度不可能达到理论上的要求，尤其直缝焊管挠度肯定存在，因此定长切割加工后的被加工面，不总是会垂直于钢管的理论轴心线，所以当与法兰对接时，会造成焊缝间隙不均匀。第五钢管的圆度也构成了焊接质量的主要原因。

[0004] 另一方面，为了提高焊接效率及钢管与法兰连接强度，目前采用带颈锻造法兰与钢管对接焊结构。目前带颈法兰与钢管的接焊，通常采用二氧化碳保护气体的焊接方式，二氧化碳保护气体的焊接方式的焊接效率低。如果采用埋弧焊，也采用单面焊双面成型的方式，即通过在带颈法兰与钢管的外侧面上进行埋弧焊，同时通过垫焊在带颈法兰与钢管的内侧面也形成良好的焊接；但这种焊接工艺为了保证带颈法兰与钢管的内侧面也形成良好的焊接，需要在钢管的外侧面端口处打坡口以减小内外侧面之间的厚度；同时还需要在钢管内部加上陶瓷衬垫，因为单面焊双面成型的方式，在焊接时的焊缝需要一次焊透钢管内外表面。目前带颈法兰与钢管采用的单面焊双面成型接焊法，由于需要加陶瓷衬垫，不仅耗费工时、降低焊接效率，而且陶瓷衬垫的制造业非常困难，且重复利用率低，增加焊接成本。

发明内容

[0005] 本发明的第一目的是为了克服现有的钢管与法兰拼接加工的制造精度不佳、生产效率低、焊接质量不稳定、劳动强度大且生产成本高的问题，提供一种可靠的、能提高制造精度及生产效率，并降低劳动强度及生产成本，且焊接质量稳定的钢管与法兰拼接加工一体机及其加工工艺。

[0006] 本发明的第二目的是为了克服现有的钢管与法兰在焊接过程中，焊接成本高、焊接质量不稳定的问题，提供一种焊接成本低，散热效果好、使用寿命长，并且焊接质量稳定的钢管与法兰拼接加工一体机。

[0007] 本发明的技术方案是：

[0008] 一种钢管与法兰拼接加工一体机，包括工作平台，设置在工作平台上用于支持钢管的支撑托架，所述工作平台一端设有第一焊接装置，工作平台顶面上设有由第一焊接装置处延伸至工作平台另一端的第一导轨，第一导轨上可滑动的设有第一安装板，所述工作平台与第一安装板之间设有用于推移第一安装板的水平移动装置；第一安装板上设有第二焊接装置；所述第一焊接装置和第二焊接装置上设有法兰固定模板且两法兰固定模板相对设置；所述第一焊接装置与第二焊接装置之间设有可沿第一导轨移动的钢管切割装置。本方案的钢管与法兰拼接加工一体机的加工过程是，第一，将钢管吊运到支撑托架上，将法兰固定在法兰固定模板上；第二，通过第一焊接装置上的焊机将钢管的一端与法兰进行焊接；待钢管与法兰的焊缝相对冷却、收缩后，通过钢管切割装置对钢管进行定长切割；第三，通过水平移动装置移动第一安装板，将第二焊接装置上设置的法兰固定模板上的法兰与钢管的另一端对正并进行焊接。由于第二步中，钢管与法兰焊接后进行了冷却收缩，再进行定长切割；这样可以消除该端钢管与法兰焊接后，由于焊接收缩而造成的偏差；在钢管与法兰焊接后的长度尺寸的精度控制上可以提高为原来的一倍。另一方面，由于钢管的定长切割及钢管与法兰的焊接拼装都在本方案机台上完成，这样不仅降低了劳动强度、提高了生产效率，而且将大型的切割机与焊接拼装平台结合为一体，可以极大地降低设备的投入成本，进而降低钢管与法兰的拼接加工的生产成本。

[0009] 作为优选，第一焊接装置包括内焊装置、外焊装置、驱动电机、齿轮传动机构、连接模板及设置在工作平台上的具有圆形通孔的支撑座，所述连接模板呈圆形并可绕圆形通孔轴线转动的设于圆形通孔内，所述齿轮传动机构的主动轮与驱动电机相连接，从动轮与连接模板同轴的设置在连接模板侧面上；所述法兰固定模板与从动轮相对的设于连接模板的另一侧面上；所述从动轮、连接模板及法兰固定模板的中部均设有连通孔且各连通孔相连通；所述内焊装置包括内焊机头、设置在工作平台上的第二导轨，可滑动的设置在第二导轨上的焊机座及用于推移焊机座的推动装置，所述内焊机头设于焊机座上，所述第二导轨与从动轮位于连接模板的同一侧，且第二导轨沿着连接模板的轴线方向延伸设置；所述内焊机头可沿着第二导轨伸入连通孔内。本方案的第一焊接装置在焊接时，首先，通过外焊装置的外焊机进行点焊，将钢管与法兰进行初步连接。接着，将外焊装置的焊接机头对准钢管与法兰外侧面的连接缝；并通过推动装置使内焊装置的内焊机头对准钢管与法兰内侧面的连接缝。最后，通过驱动电机通过齿轮传动机构的主、从动轮带动连接模板及法兰固定模板转动，从而带动法兰与钢管转动，法兰与钢管每转动一周,完成一个法兰与钢管的焊接。通过本方案的焊接装置，使得钢管与法兰的内、外侧面焊接在同一机台上完成，不仅可提高焊接过程的焊接效率，还可以极大的提高焊接稳定性及焊接质量。同时由于采用内外双面焊接的方式，不需要加衬垫；这是因为钢管与法兰的内、外侧面都进行焊接，因此在对钢管与法兰的内侧面或外侧面进行焊接时，不需要焊透钢管与法兰的内、外侧面；这样可以在不降低焊接质量的前提下，有效的降低焊接成本。另一方面，通过旋转法兰来带动钢管旋转，由于法兰与钢管的焊缝靠近法兰固定模板，因此在焊接过程中可以避免钢管由于圆度及直线度的偏差，造成的圆跳动对焊接质量的影响，提高焊接质量的稳定性。

[0010] 作为优选，圆形通孔的侧壁上设有与圆形通孔同轴的第一环形凹槽，第一环形凹槽内至少设有三个呈凹字形的铜垫且铜垫呈周向均匀分布；所述连接模板设于第一环形凹槽内并与铜垫相配合，且与铜垫相接处的连接模板的外圆环面及两侧面上均设有至少一个第二环形凹槽。由于第一环形凹槽内设有呈凹字形的铜垫，连接模板与铜垫相配合，使连接模板在转动的过程中，不仅可以减小摩擦面积，有利于连接模板的转动并降低摩擦生热；重要的是，由于铜垫的设置使得连接模板在转动的过程中，铜垫与铜垫之间会在第一环形凹槽内形成一个散热通道与外界连通，加快连接模板的转动过程中的散热，提高使用寿命。同时，第二环形凹槽的设置不仅可以减小了连接模板与铜垫的接触面积；重要的是，第二环形凹槽直接连通了相邻两铜垫之间的散热通道，使连接模板与铜垫之间产生的摩擦热得以快速的散发，进而提高使用寿命。

[0011] 作为优选，第二焊接装置包括内焊装置、外焊装置、连接模板及设置在工作平台上的具有圆形通孔的支撑座，所述连接模板呈圆形并可绕圆形通孔轴线转动的设于圆形通孔内，法兰固定模板设于连接模板的侧面上；所述连接模板及法兰固定模板的中部均设有连通孔且两连通孔相连通；所述内焊装置包括内焊机头、设置在第一安装板上的第二导轨，可滑动的设置在第二导轨上的焊机座及用于推移焊机座的推动装置，所述内焊机头设于焊机座上，第二导轨沿着连接模板的轴线方向延伸设置；所述内焊机头可沿着第二导轨伸入连通孔内。

[0012] 作为优选，外焊装置包括升降电机、横行电机、外焊机头、设置在工作平台上的立柱及设置在立柱上的横梁，所述立柱一侧面上设有两条相互平行的纵向导轨，所述两纵向导轨之间设有一纵向设置的第二丝杆螺母机构，所述升降电机设于立柱顶部并与第二丝杆螺母机构的丝杆相连接；所述横梁可滑动的设于纵向导轨上并通过螺栓与第二丝杆螺母机构的螺母相连接；所述横梁的一侧面上设有横向凹槽，该横向凹槽的两侧面上分别设有一横向导槽，该横向凹槽的底部设有横向齿条；一横截面呈T字形的滑杆可滑动的设于横向凹槽内并与横向导槽相配合；所述外焊机头设于滑杆外端，所述横行电机设于滑杆上与外焊机头相对的另一端，且横行电机上设有一横行齿轮与横向齿条相啮合。通过本方案的外焊装置，使得外焊机头的位置可以根据需要进行调节，而且使得外焊机头在位移调节过程中能够平稳的进行调节。

[0013] 作为优选，支撑托架包括安装支架、支撑轮，所述安装支架底部设有滚轮且滚轮可沿着第一导轨滚动，所述安装支架上设有两条相互平行的第三导轨且第三导轨与第一导轨相垂直；第三导轨的两端部位于两第三导轨之间设有固定板，所述第三导轨上可滑动的设有两块第二安装板，第二安装板底面上位于两第三导轨之间设有连接座；所述连接座与固定板之间通过与第三导轨相平行的螺杆相连接，且螺杆的端部穿过固定板并位于固定板外侧；所述螺杆上位于固定板内外两侧面处设有限位块，且螺杆可旋转的设置在固定板上，螺杆与连接座通过螺纹连接；两第二安装板上分别设有两块平行的支撑板且支撑板平行于第三导轨，所述两第二安装板上的支撑板的相对两侧边为倾斜边，倾斜边上由下往上至少设有两个缺口；所述支撑轮上设有转轴且支撑轮可绕转轴转动，转轴设置在缺口内，支撑轮设于两支撑板之间。

[0014] 本方案的支撑托架可以在上、下、左、右四个方向上对置于支撑托架上的钢管进行调节，以满足各种型号尺寸不同的钢管能置于支撑托架上进行加工。

[0015] 作为优选，法兰固定模板的外侧面上设有至少三条径向设置的导向槽且导向槽呈圆周均匀分布，导向槽为工字槽，所述导向槽内设有滑座，滑座包括呈T字形的上滑块及下滑块，上滑块设于工字槽上部，下滑块设于工字槽下部，所述上、下滑块通过螺栓连接；所述上滑块顶面上设有用于连接法兰的螺孔。通过本方案结构，可以使各种不同型号的法兰固定在法兰固定模板的滑座上，以提高焊接装置的适用范围。

[0016] 作为优选，水平移动装置包括齿轮齿条结构及平移电机；所述齿条设置在工作平台上，并与第一导轨相平行；所述平移电机固定设置在第一安装板上，所述齿轮与平移电机的转子相连接。通过平移电机带动齿轮转动并配合齿条使第一安装板可以沿着第一导轨移动。另一方面，将平移电机安装在第一安装板上还有利于维修。

[0017] 作为优选，包括整圆模具，整圆模具包括两块对称设置的半圆形抱箍，两抱箍的两端通过螺栓连接。通过本方案的整圆模具不仅可以对钢管的两端进行矫圆，保证焊接时钢管与法兰中心对正；重要的是，本方案的整圆模具在钢管与法兰焊接过程中，可以一直安装在钢管的端部，保证钢管的圆度；避免钢管端部在矫圆后，由于残余应力的作用下，在钢管与法兰焊接过程中，钢管发生形变致使焊接质量降低，影响钢管与法兰的焊接强度。

[0018] 一种钢管与法兰拼接加工一体机的加工工艺，包括以下步骤：

[0019] 第一，将钢管吊运到支撑托架上，将法兰固定在第一焊接装置上的法兰固定模板上；

[0020] 第二，通过支撑托架调节钢管位置，使钢管与法兰对正；并通过点焊连接钢管与法兰；

[0021] 第三，通过驱动电机带动法兰与钢管转动，通过第一焊接装置的内焊装置和外焊装置对钢管与法兰的内、外侧面的环形缝隙进行焊接；

[0022] 第四，待第三步骤中的钢管与法兰的焊缝冷却、收缩后，通过钢管切割装置对钢管进行定长切割；

[0023] 第五，将另一法兰固定在第二焊接装置上的法兰固定模板上，通过水平移动装置推动第一安装板，将固定第二焊接装置上的法兰固定模板上的法兰与钢管的端部对接，并通过点焊连接钢管与法兰；

[0024] 第六，通过驱动电机带动法兰与钢管转动，通过第二焊接装置的内焊装置和外焊装置对钢管与法兰的内、外侧面的环形缝隙进行焊接；

[0025] 第七，进行焊渣清理，并对焊接质量进行检测。

[0026] 本方案的加工工艺具有以下优点：

[0027] 其一，对钢管与法兰焊接后的长度尺寸的精度控制可以提高为原来的一倍，这是由于在第四步加工中，待钢管与法兰的焊缝相对冷却、收缩后，再通过钢管切割装置对钢管进行定长切割；这样可以消除该端钢管与法兰焊接后，由于焊接收缩而造成的偏差。

[0028] 其二，由于对钢管与法兰采用内、外双面的埋弧焊的焊接方式，焊缝的坡口就无需开设角度，与被连接件对接时不需刻意留出焊缝间隙而直接顶接。在一定的厚度范围内，由于焊接熔敷量大而免去了层间清根的工作，大大提高焊接速度和质量。

[0029] 其三，提高了工作效率，降低了劳动强度、提高了工作效率，这是由于钢管的定长切割及钢管与法兰的焊接拼装都在同一工作平台上完成。

[0030] 本发明的有益效果是：

[0031] 其一，可提高制造精度及生产效率，并降低劳动强度。

[0032] 其二，极大的提高了钢管与法兰连接焊缝的质量。

[0033] 其三，钢管与法兰拼接加工一体机的散热效果好、使用寿命长，工件加工质量稳定。

附图说明

[0034] 图1是本发明的一种结构示意图。

[0035] 图2是本发明的第一焊接装置处的一种结构示意图。

[0036] 图3是图2中A处的一种局部放大结构示意图。

[0037] 图4是本发明的推动装置处的一种结构示意图。

[0038] 图5是本发明的法兰固定模板的一种结构示意图。

[0039] 图6是本发明的滑座处的一种局部剖面结构示意图。

[0040] 图7是本发明的支撑托架处的一种结构示意图。

[0041] 图8是本发明的支撑托架的侧视图。

[0042] 图9是本发明的水平移动装置处的一种结构示意图。

[0043] 图10是本发明的钢管切割装置处的一种结构示意图。

[0044] 图11是本发明的角度架处的一种结构示意图。

[0045] 图中：工作平台1、第一焊接装置2、第二焊接装置3、第一导轨4、第一安装板5、支撑托架6、钢管切割装置7、整圆模具8、钢管9、法兰10、内焊装置11、主动轮12、从动轮13、连接模板14、法兰固定模板15、支撑座16、连通孔17、驱动电机18、内焊机头19、立柱20、横梁21、横行电机22、升降电机23、滑杆24、外焊机头25、基准模板26、固定模板27、铜垫28、第二环形凹槽29、隔板30、第二导轨31、焊机座32、第二丝杆螺母机构33、轴承座34、内焊电机35、导向槽36、滑座37、上滑块38、下滑块39、安装支架40、滚轮41、第三导轨42、第二安装板43、支撑板44、缺口45、支撑轮46、螺杆47、连接座48、固定板49、平移电机50、齿轮51、齿条52、纵向进刀旋杆53、横向进刀旋杆54、刀架滚轮55、车刀架56、角度架57、加强板
58、外焊装置59。

具体实施方式

[0046] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：

[0047] 实施例1：如图1所示，一种钢管与法兰拼接加工一体机，包括工作平台1，设置在工作平台1上用于支持钢管的支撑托架6。所述工作平台1一端设有第一焊接装置2。工作平台1顶面上设有由第一焊接装置2处延伸至工作平台另一端的第一导轨4。第一导轨4上可滑动的设有第一安装板5。所述工作平台1与第一安装板5之间设有用于推移第一安装板的水平移动装置。第一安装板5上设有第二焊接装置3。所述第一焊接装置2和第二焊接装置3上设有法兰固定模板15且两法兰固定模板相对设置。所述第一焊接装置2与第二焊接装置3之间设有可沿第一导轨移动的钢管切割装置7。

[0048] 如图2所示，第一焊接装置2包括内焊装置11、外焊装置59、驱动电机18、齿轮传动机构、连接模板14及设置在工作平台上的具有圆形通孔的支撑座16。内焊装置和外焊装置的焊机为埋弧焊焊机。

[0049] 如图2、图3所示，所述连接模板14呈圆形并可绕圆形通孔轴线转动的设于圆形通孔内。具体说是，圆形通孔的侧壁上设有与圆形通孔同轴的第一环形凹槽，第一环形凹槽内设有四个呈凹字形的铜垫28且铜垫呈周向均匀分布。所述连接模板14设于第一环形凹槽内并与铜垫28相配合；且与铜垫28相接处的连接模板14的外圆环面及两侧面上均设有第二环形凹槽29。各第二环形凹槽29内设有若干呈周向均匀分布的隔板30，且隔板的顶面位于第二环形凹槽开口的下方。

[0050] 由于第一环形凹槽内设有呈凹字形的铜垫28，且连接模板14与铜垫28相配合；当连接模板14在转动的过程中，不仅可以减小摩擦面积；更重要的是，由于铜垫28的设置使得连接模板14在转动的过程中，铜垫28与铜垫28之间会在第一环形凹槽形成一个散热通道与外界连通，加快连接模板的转动过程中的散热，提高使用寿命。同时，第二环形凹槽29的设置不仅可以减小了连接模板与铜垫的接触面积；更重要的是，第二环形凹槽29直接连通了相邻两铜垫之间的散热通道，使连接模板与铜垫之间产生的摩擦热得以快速的散发。

[0051] 如图3所示，上述的支撑座16包括基准模板26及固定模板27，所述基准模板及固定模板的中部设有圆形通孔，且基准模板26一侧面上位于圆形通孔边缘处设有向内凹陷的下凹台阶，所述固定模板27通过螺栓固定在基准模板26的下凹台阶的开口端所在的侧面上。所述基准模板的下凹台阶配合固定模板形成第一环形凹槽。

[0052] 如图2所示，齿轮传动机构的主动轮12与驱动电机18相连接，从动轮13与连接模板14同轴的设置在连接模板14侧面上。所述法兰固定模板15与从动轮13相对的设于连接模板14的另一侧面上。所述从动轮13、连接模板14及法兰固定模板15的中部均设有连通孔17且各连通孔相连通。

[0053] 如图2、图4所示，第一焊接装置2的内焊装置11包括内焊机头19、设置在工作平台1上的第二导轨31，可滑动的设置在第二导轨上的焊机座32及用于推移焊机座的推动装置。推动装置包括第二丝杆螺母机构33、轴承座34及内焊电机35。所述轴承座34设置于工作平台1上，第二丝杆螺母机构33的丝杆一端可转动的设于轴承座34内。焊机座32与螺母相连接。内焊电机35通过联轴器与丝杆连接。所述内焊机头19设于焊机座32上。所述第二导轨31与从动轮13位于连接模板14的同一侧，且第二导轨沿着连接模板的轴线方向延伸设置。所述内焊机头19可沿着第二导轨31伸入连通孔17内。

[0054] 上述推动装置还可以设置为：包括齿轮齿条结构、电机，所述齿条沿着第二导轨23设置；所述电机设于焊机座24上，所述齿轮设于电机上并与齿条相啮合。上述推动装置还可以由气缸或油缸代替。

[0055] 如图2所示，第一焊接装置2的外焊装置59包括升降电机23、横行电机22、外焊机头25、设置在工作平台1上的立柱20及设置在立柱上的横梁21。所述立柱20一侧面上设有两条相互平行的纵向导轨，所述两纵向导轨之间设有一纵向设置的第一丝杆螺母机构。所述升降电机23设于立柱20顶部并与第一丝杆螺母机构的丝杆相连接。所述横梁22可滑动的设于纵向导轨上并通过螺栓与第一丝杆螺母机构的螺母相连接。所述横梁21的一侧面上设有横向凹槽，该横向凹槽的两侧面上分别设有一横向导槽；该横向凹槽的底部设有横向齿条；一横截面呈T字形的滑杆24可滑动的设于横向凹槽内并与横向导槽相配合。
所述外焊机头25设于滑杆24外端，所述横行电机22设于滑杆24上与外焊机头相对的另一端，且横行电机22上设有一横行齿轮与横向齿条相啮合。

[0056] 第二焊接装置3包括内焊装置、外焊装置、连接模板及设置在工作平台上的具有圆形通孔的支撑座。内焊装置和外焊装置的焊机为埋弧焊焊机。所述连接模板呈圆形并可绕圆形通孔轴线转动的设于圆形通孔内，具体说是，圆形通孔的侧壁上设有与圆形通孔同轴的第一环形凹槽，第一环形凹槽内设有四个呈凹字形的铜垫且铜垫呈周向均匀分布。所述连接模板设于第一环形凹槽内并与铜垫相配合；且与铜垫相接处的连接模板的外圆环面及两侧面上均设有第二环形凹槽。各第二环形凹槽内设有若干呈周向均匀分布的隔板，且隔板的顶面位于第二环形凹槽开口的下方。法兰固定模板设于连接模板的侧面上。所述连接模板及法兰固定模板的中部均设有连通孔且两连通孔相连通。

[0057] 第二焊接装置的内焊装置包括设置在第一安装板上的第二导轨，可滑动的设置在第二导轨上的焊机座及用于推移焊机座的推动装置。推动装置包括第二丝杆螺母机构、轴承座及内焊电机。所述轴承座设置于第一安装板上。第二焊接装置的内焊装置的其余结构参照第一焊接装置的内焊装置。

[0058] 第二焊接装置的外焊装置包括设置在第一安装板上的立柱。第二焊接装置的外焊装置的其余结构参照第一焊接装置的外焊装置。

[0059] 如图5、图6所示，法兰固定模板15的外侧面上设有八条径向设置的导向槽36且导向槽呈圆周均匀分布。导向槽36为工字槽。所述导向槽36内设有滑座37。滑座37包括呈T字形的上滑块38及下滑块39。上滑块38设于工字槽上部，下滑块39设于工字槽下部，所述上、下滑块通过螺栓连接。所述上滑块38顶面上设有用于连接法兰的螺孔。

[0060] 如图7、图8所示，支撑托架6包括安装支架40、支撑轮46。所述安装支架40底部设有滚轮41且滚轮可沿着第一导轨4滚动。所述安装支架40上设有两条相互平行的第三导轨42且第三导轨42与第一导轨4相垂直。第三导轨的两端部位于两第三导轨之间设有固定板49。所述第三导轨42上可滑动的设有两块第二安装板43。第二安装板43底面上位于两第三导轨42之间设有连接座48。所述连接座48与固定板49之间通过与第三导轨42相平行的螺杆47相连接，且螺杆47的端部穿过固定板49并位于固定板外侧。所述螺杆
47上位于固定板49内外两侧面处设有限位块，且螺杆47可旋转的设置在固定板上。螺杆
47与连接座48通过螺纹连接。两第二安装板43上分别设有两块平行的支撑板44且支撑板平行于第三导轨。所述两第二安装板43上的支撑板44的相对两侧边为倾斜边，倾斜边上由下往上设有三个缺口45。所述支撑轮46上设有转轴且支撑轮可绕转轴转动，转轴设置在缺口45内，支撑轮46设于两支撑板44之间。

[0061] 通过支撑托架6可以在上、下、左、右四个方向上对置于支撑托架上的钢管9进行调节。如图7所示，通过旋转螺杆47来推动连接座48移动，进而推动第二安装板43及其上的支撑板44和支撑轮46移动；上置于支撑轮46上的钢管9的位置作上下调节。通过旋转左右两根螺杆47，来调节两支撑轮46左右方向上的位置，进而对钢管9的位置作左右调节。

[0062] 如图9所示，水平移动装置包括齿轮齿条结构及平移电机50。所述齿条52设置在工作平台1上，并与第一导轨4相平行。所述平移电机固定设置在第一安装板5上，所述齿轮51与平移电机50的转子相连接。

[0063] 上述水平移动装置还可以设置为：包括丝杆螺母机构、轴承座及内焊电机。所述轴承座设置于工作平台上，丝杆螺母机构的丝杆一端可转动的设于轴承座内。第一安装板与丝杆螺母机构的螺母相连接。电机通过联轴器与丝杆连接。

[0064] 上述水平移动装置还可以设置为：包括带轮传动机构，连接件，电机。所述带轮传动机构沿着第一导轨方向设置，电机通过联轴器与与带轮连接。所述连接件连接带轮传动机构的皮带与第一安装板。

[0065] 如图10所示，钢管切割装置7包括车刀架56、设置在车刀架底部的刀架滚轮55及车刀。所述车刀架上设有纵向进刀旋杆53，横向进刀旋杆54。车刀架56通过刀架滚轮可沿着第一导轨4移动。

[0066] 上述钢管切割装置7还可以设置为：包括刀架、设置在车刀架底部的刀架滚轮，刀架通过刀架滚轮可沿着第一导轨移动。刀架上设有电机及铣刀，电机通过联轴器与铣刀相连接。所述刀架上设有推动电机和铣刀作纵向移动的纵向进刀旋杆，以及推动电机和铣刀作横向移动的横向进刀旋杆。

[0067] 上述钢管切割装置7还可以设置为：包括刀架、设置在车刀架底部的刀架滚轮，刀架通过刀架滚轮可沿着第一导轨移动。所述刀架上设有激光切割器或镭射切割器。

[0068] 如图11所示，为了提高钢管与法兰的连接强度，工作平台1的顶面上还设有角度架57，角度架57通过螺栓固定在工作平台上。角度架57的顶面为倾斜面。倾斜面上用于放置加强板58，加强板58通过焊接固定在钢管与法兰上，用于加加强钢管与法兰的连接强度。

[0069] 本实施例的一种钢管与法兰拼接加工一体机的具体加工工艺，包括以下步骤：

[0070] 第一，将钢管9吊运到支撑托架6上，将法兰10固定在第一焊接装置1上的法兰固定模板15上。

[0071] 第二，通过支撑托架6调节钢管位置，使钢管与法兰对正；并通过点焊连接钢管与法兰；

[0072] 第三，通过驱动电机带动法兰与钢管转动，通过第一焊接装置的内焊装置和外焊装置对钢管与法兰的内、外侧面的环形缝隙进行焊接。具体的焊接过程可以通过如下步骤完成，将第一焊接装置的外焊装置的外焊机头25对准钢管与法兰外侧面的连接缝，并通过推动装置使内焊装置的内焊机头19对准钢管与法兰内侧面的连接缝；通过驱动电机18配合齿轮传动机构的主、从动轮带动连接模板14及法兰固定模板15转动，从而带动法兰与钢管转动，在法兰与钢管转动的同时，外焊装置59的外焊机与内焊装置11的内焊机工作。当法兰与钢管转动一周,即完成一个法兰与钢管的焊接。当然第一焊接装置的内焊装置和外焊装置也可以分别对钢管与法兰的内、外侧面的环形缝隙进行焊接。

[0073] 第四，待第三步骤中的钢管与法兰的焊缝冷却、收缩后，通过钢管切割装置7对钢管进行定长切割；这样可以消除该端钢管9与法兰10焊接后，由于焊接收缩而造成的偏差。对钢管与法兰焊接后的长度尺寸的精度控制可以提高为原来的一倍。

[0074] 第五，将另一法兰10固定在第二焊接装置3上的法兰固定模板15上，通过水平移动装置推动第一安装板5，将固定第二焊接装置上的法兰固定模板上的法兰10与钢管9的端部对接，并通过点焊连接钢管与法兰。

[0075] 第六，通过驱动电机18带动法兰与钢管转动，通过第二焊接装置的内焊装置和外焊装置对钢管与法兰的内、外侧面的环形缝隙进行焊接，法兰与钢管转动一周即完成焊接。具体的焊接过程可以通过如下步骤完成，将第二焊接装置3外焊装置的外焊机头对准钢管与法兰外侧面的连接缝，并通过推动装置使内焊装置的内焊机头19对准钢管与法兰内侧面的连接缝；接着，通过驱动电机18通过齿轮传动机构的主、从动轮带动连接模板1及法兰固定模板1转动，从而带动法兰与钢管转动，在法兰与钢管转动的同时，外焊装置59的外焊机与内焊装置11的内焊机工作。当法兰与钢管转动一周,即完成一个法兰与钢管的焊接。
当然第二焊接装置的内焊装置和外焊装置也可以分别对钢管与法兰的内、外侧面的环形缝隙进行焊接。

[0076] 第七，进行焊渣清理，并对焊接质量进行检测。

[0077] 至此完成钢管与法兰的拼接加工过程。当然，制作者可以根具需要，在钢管与法兰外侧面的连接处，通过设置加强板58并通过焊接固定在钢管与法兰上，用于加加强钢管与法兰的连接强度。

[0078] 本发明的钢管与法兰拼接加工一体机，将钢管的定长切割及钢管与法兰的焊接拼装都在同一台机台上完成，这样不仅降低了劳动强度、提高了生产效率，而且将大型的切割机与焊接拼装平台结合为一体，可以极大地降低设备的投入成本，进而降低钢管与法兰的拼接加工的生产成本。

[0079] 实施例2，如图1所示，一种钢管与法兰拼接加工一体机，包括整圆模具8。整圆模具8包括两块对称设置的半圆形抱箍，两抱箍的两端通过螺栓连接。本实施例其余结构参照实施例1。

[0080] 本实施例的一种钢管与法兰拼接加工一体机的具体加工工艺与实施例1中的加工工艺相比，其不同之处在于：

[0081] 在钢管与法兰焊接前，具体说是在钢管与法兰点焊连接前，先通过整圆模具对钢管端部进行矫圆，并且整圆模具在完成钢管端部的矫圆后，整圆模具保留在钢管端部上直至钢管与法兰完成内、外侧面的焊接并相对冷却后，再将整圆模具拆除。

[0082] 现有技术中钢管的矫圆，通常是在专门的矫圆设备上进行矫圆；在完成矫圆将钢管从矫圆设备上拆卸；并将矫圆后钢管吊装焊接平台上进行焊接。然而在钢管端部矫圆后通常会有残余应力存在，这些残余应力在钢管处于常温状态下时是不会发生作用到，即常温状态下整圆后的钢管不会产生形变；但在焊接过程中由于钢管受热，这些残余应力就会发生作用使钢管产生形变。因此，在钢管与法兰焊接过程中，由于残余应力的作用，钢管会发生形变致使焊接质量降低，影响钢管与法兰的焊接强度。

[0083] 本实施例中由于整圆模具8的设置，并且钢管与法兰焊接过程中，整圆模具保留在钢管端部上，因此可以保证了钢管的圆度，使焊缝质量达到一级焊缝质量标准，并提高焊接质量稳定性。