[實(shí)用新型]應(yīng)用于大尺寸Invar鋼模具的自動(dòng)焊接裝備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201921156616.2
• 申請(qǐng)日: 2019-07-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN210387898U
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉紅兵;于治水
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): B23K9/167
• 分類號(hào): B23K9/167;B23K9/095;B23K9/32
• 代理公司: 上海伯瑞杰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31227
• 代理人: 劉宗磊

本實(shí)用新型提供了一種應(yīng)用于大尺寸Invar鋼模具的自動(dòng)焊接裝備，自動(dòng)焊接裝備包括：移動(dòng)支架，安裝在Invar鋼模具的上表面或者安裝在Invar鋼模具一側(cè)的地面上，該移動(dòng)支架與Invar鋼模具中的焊縫平行設(shè)置；行走機(jī)構(gòu)，行走機(jī)構(gòu)滑動(dòng)安裝在移動(dòng)支架上；焊接設(shè)備主體，焊接設(shè)備主體固定在行走機(jī)構(gòu)上，該焊接設(shè)備主體設(shè)置有一萬(wàn)向吊臂，在萬(wàn)向吊臂的末端且位于焊縫的正上方，設(shè)置有視覺(jué)檢測(cè)裝置、位置角度傳感器、焊接頭調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、K?TIG焊槍，K?TIG焊槍安裝在焊接頭調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上；控制裝置，控制裝置與行走機(jī)構(gòu)、視覺(jué)檢測(cè)裝置、位置角度傳感器、焊接頭調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、K?TIG焊槍相連。本實(shí)用新型可以實(shí)現(xiàn)大尺寸分段加工模具型面的一次性連續(xù)焊接成形，有效提高了焊接效率和焊接質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及模具制造，尤其是應(yīng)用于大尺寸Invar鋼模具的自動(dòng)焊接裝備。

背景技術(shù)

由于復(fù)合材料具有高比剛度、高比強(qiáng)度、重量輕以及抗疲勞、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)在飛機(jī)結(jié)構(gòu)件制造得到越來(lái)越多地應(yīng)用，且零件尺寸也越來(lái)越大越長(zhǎng)，如A350飛機(jī)機(jī)翼壁板使用全復(fù)材結(jié)構(gòu)，單側(cè)機(jī)翼長(zhǎng)度近30米。隨著飛機(jī)上使用復(fù)合材料零件的數(shù)量和尺寸規(guī)格的增大，對(duì)制備復(fù)合材料的成型模具提出了更高的要求：良好的成形和尺寸穩(wěn)定性，結(jié)構(gòu)重量輕，低的熱膨脹系數(shù)，模具表面氣密性良好，熱循環(huán)服役條件下長(zhǎng)壽命等。綜合考慮目前最適合的復(fù)合材料成型模具材料是Invar鋼合金，該模具一般采用框架式結(jié)構(gòu)焊接制造，其中型面厚度約8mm-12mm厚。

大型客機(jī)機(jī)身或機(jī)翼壁板成型用Invar鋼(殷瓦合金，也稱為殷鋼)模具尺寸過(guò)大，一方面對(duì)模具裝夾定位及加工設(shè)備要求過(guò)高，另一方面，運(yùn)輸難度及運(yùn)輸成本過(guò)大，因此最合適的方法是對(duì)模具進(jìn)行分段加工后運(yùn)輸?shù)娇蛻衄F(xiàn)場(chǎng)焊接拼裝，要求焊縫具有良好的氣密性以及較低的焊接變形以免影響整體模具的尺寸精度。

目前，常規(guī)的氬弧焊和氣體保護(hù)焊接方法加工存在模具型面較厚需要填絲多層多道焊，焊接效率低，焊接需要控制層間溫度等待時(shí)間長(zhǎng)，焊接變形大需要焊后進(jìn)行熱處理，且手工焊接時(shí)易出現(xiàn)氣孔缺陷等問(wèn)題。另外，由于該大型模具需要在客戶現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行焊接拼裝，因此對(duì)焊接裝備要求具有一定的可移動(dòng)性，而大功率的電子束焊接和激光焊接裝備無(wú)法滿足要求。為解決上述問(wèn)題，必須研發(fā)新的焊接方法以及相應(yīng)的焊接裝備，可以實(shí)現(xiàn)分段模具單次單道自熔化焊接需要，在滿足整體模具的氣密性和尺寸精度要求前提下，提高焊接效率和降低焊接成本。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型提供了一種應(yīng)用于大尺寸Invar鋼模具的自動(dòng)焊接裝備，所述Invar鋼模具的表面為弧面，所述自動(dòng)焊接裝備包括：

移動(dòng)支架，移動(dòng)支架安裝在Invar鋼模具的上表面或者安裝在Invar鋼模具一側(cè)的地面上，該移動(dòng)支架與Invar鋼模具中的焊縫平行設(shè)置；

行走機(jī)構(gòu)，所述行走機(jī)構(gòu)滑動(dòng)安裝在所述移動(dòng)支架上；

焊接設(shè)備主體，所述焊接設(shè)備主體固定在所述行走機(jī)構(gòu)上，該焊接設(shè)備主體設(shè)置有一萬(wàn)向吊臂，在所述萬(wàn)向吊臂的末端且位于所述焊縫的正上方設(shè)置有視覺(jué)檢測(cè)裝置、位置角度傳感器、焊接頭調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、K-TIG(Keyhole TIG)焊槍，所述K-TIG焊槍安裝在焊接頭調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上；

控制裝置，所述控制裝置與行走機(jī)構(gòu)、視覺(jué)檢測(cè)裝置、位置角度傳感器、焊接頭調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、K-TIG焊槍相連。

進(jìn)一步的，位置角度傳感器設(shè)置有兩個(gè)測(cè)距激光頭，該兩個(gè)測(cè)距激光頭用于同時(shí)發(fā)射兩束呈α夾角的激光至Invar鋼模具的表面；

K-TIG焊槍的焊接角度與第一激光束的發(fā)射角度一致，第二激光束在Invar鋼模具的照射點(diǎn)在K-TIG焊槍行進(jìn)方向上位于當(dāng)前K-TIG焊槍焊接點(diǎn)的前方。

進(jìn)一步的，所述控制裝置搭載有修正系統(tǒng)，所述修正系統(tǒng)與視覺(jué)檢測(cè)裝置、位置角度傳感器、焊接頭調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相連。

本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：