[發明專利]金屬構筑成形制造系統及其堆垛單元

有效

• 申請號: 201610083189.4
• 申請日: 2016-02-06
• 公開（公告）號: CN105834617B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 孫明月;徐斌;夏立軍;李殿中
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B23K37/00
• 分類號: B23K37/00;B23P23/00;B65G57/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司11021
• 代理人: 安輝

技術領域

本發明涉及機械制造領域，尤其是涉及一種用于金屬構筑成形制造工藝的制造系統以及在該制造系統中使用的堆垛單元。

背景技術

當前，很多設備需要使用大型的金屬構件，并且為了保證其能夠提供相應的性能，這些金屬構件需要有整塊材料整體地制造。為了制造這些大型金屬構件，需要提供尺寸非常大的整體金屬坯料。

例如，大型核電機組的轉子的直徑可達數米。為了整體地制造該轉子，需要采用五百噸以上的鋼錠。然而，鋼錠越大，鋼錠的內部冶金質量越難保障，宏觀偏析、中心疏松和晶粒粗大問題是制約鋼錠質量的主要問題，特別是宏觀偏析缺陷是國際性難題。為了解決該技術問題，本發明的發明人提出了一種金屬構筑成形制造方法，即：首先，將多個金屬基元堆垛或堆砌成具有預定尺寸和形狀的金屬基元堆，然后，對金屬基元對進行封焊或封裝以制成預制坯；之后，通過對預制坯進行鍛焊，使多個金屬基元之間的界面焊合以制成毛坯；最后，對毛坯進行機加工以制成金屬零件。

為了盡可能地減少最終金屬零件中的缺陷，在上述制造工藝中：

(4)需要確保金屬基元的表面高度清潔，沒有雜質以及表面氧化物殘余；

(5)在金屬基元的堆垛過程中，需確保各基元的位置對齊；以及

(6)對堆垛后的金屬基元進行封焊時，需確保焊接質量，通常應在真空條件或保護氣體氛圍中進行；或者，對堆垛后的金屬基元進行封裝時，需要確保封箱內的真空環境。

此外，由于在進行大尺寸的金屬部件的制作過程中，金屬基元、封焊或封裝后的預制坯、封箱等的尺寸和重量都非常大，因此難以進行人工操作，即使在某個步驟中輔助使用某些機械設備或工具，也依然難以高效、便利地完成整個制造工藝流程。

因此，鑒于上述問題，目前需要一種用于金屬構筑成形制造工藝的制造系統以及用在該制造系統中的堆垛單元。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于金屬構筑成形制造工藝的制造系統，以便利、高效、穩定地實現該制造工藝，并保證制造出的產品零件的高質量。

根據本發明的一個方面，提出了一種用在金屬構筑成形制造系統中的堆垛單元。

根據示例性的實施例，堆垛單元包括運送設備和堆垛工作站，所述運送設備配置為運送多個金屬基元至堆垛工作站，并在所述堆垛工作站中堆垛多個金屬基元；并且所述堆垛工作站配置成對所述多個金屬基元進行位置調整以形成預定的金屬基元堆。

根據進一步的實施例，所述運送設備包括可行走磁力吊。

根據進一步的實施例，所述堆垛工作站包括定位設備，所述定位設備包括：定位基準設定機構，其配置為設定用于金屬基元定位的基準位置；和位置調整機構，其配置為調整金屬基元的位置以使其位于所述基準位置。

根據進一步的實施例，所述定位基準設定機構包括：至少兩個定位基準部件，所述兩個定位基準部件分別沿兩個彼此垂直的方向定位，使得當金屬基元與所述兩個定位基準部件分別抵接時，該金屬基元處于所述基準位置；垂直調整機構，其配置為調整定位基準部件的垂直高度；和水平調整機構，其配置為調整定位基準部件的水平位置。

根據另一的實施例，定位基準設定機構還包括至少一個傳感器，所述至少一個傳感器配置為感測金屬基元和/或定位基準部件的位置，以調整定位基準部件的位置。

根據另一實施例，所述位置調整機構包括：抵推部件，用于在水平方向上推動金屬基元；水平驅動機構，其配置為驅動所述抵推部件；和垂直調整機構，其配置為調整所述抵推部件的垂直高度。

根據另一實施例，位置調整機構還包括至少一個傳感器，所述至少一個傳感器配置為感測金屬基元和/或抵推部件的位置，以調整定位基準部件的位置。

根據另一實施例，堆垛單元還包括焊接設備，所述焊接設備配置為將已進行位置調整的所述多個金屬基元焊接在一起以形成所述預定的金屬基元堆。

根據本發明的另一方面，還提出了一種用于金屬構筑成形制造工藝的制造系統。

根據一個實施例，該制造系統包括：前述任一實施例所述的堆垛單元，其配置為將多個金屬基元堆垛成預定的金屬基元堆；封裝單元，其配置為將所述預定的金屬基元堆封裝成預制坯；和鍛焊單元，其配置為對所述預制坯進行鍛焊以獲得零件毛坯。

本發明的金屬構筑成形制造系統，能夠完美地適用于金屬構筑成形制造工藝，并實現優質大尺寸金屬器件的均質化、自動化、穩定化和低成本的制造。本發明的堆垛單元提供了在制造過程中使金屬基元對準的手段，有利于后續封裝和鍛焊過程的順利進行。

附圖說明