[發明專利]一種用于助推殼段的可翻轉縱縫焊接設備

有效

• 申請號: 202010030759.X
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111185684B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發明（設計）人: 田家興;陳樹君;許少陽
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B23K28/02
• 分類號: B23K28/02;B23K9/167;B23K10/02;B23K37/047;B23K37/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

本發明公開了一種用于助推殼段的可翻轉縱縫焊接設備，縱縫焊接設備作為焊接系統中的重要支柱,主要解決薄壁貯箱筒體結構的對接縱縫焊，實現單面焊接雙面成形。在此基礎上，設計并制造出一套針對航空薄壁鋁合金助推殼段的多功能焊接工裝設備。以可翻轉的平立兩焊機床和可旋轉的芯軸組件為核心，可以實現多種工件，多種工位以及多種焊接形式的多種自動化焊接。面對對于航空航天的這種大規模生產任務，可以提高焊接質量和效率，降低故障率，在此方面具有極其重要的意義。

技術領域

本發明是一種應用于鋁合金薄壁貯箱結構的可翻轉助推殼段縱縫焊接設備，屬于機械結構設計領域。

背景技術

隨著航空工業的發展，鋁合金以其低密度、高強度、良好的切削加工性能、優異的力學性能等特點成為制造行業應用越來越多的金屬之一。航空航天、汽車行業上采用大量鋁合金薄壁結構且焊縫復雜。鋁合金薄壁貯箱結構是航空航天領域薄件的代表構件，廣泛應用于飛行器、軍工武器等方面?？v縫焊接設備作為焊接系統中的重要支柱,主要解決薄壁貯箱筒體結構的對接縱縫焊，實現單面焊接雙面成形。助推殼段作為一種的薄壁鋁合金結構，在航空航天領域應用量很廣，由此決定設計一套針對助推殼段的多功能自動化焊接裝備。該設備主要由固定底座、伺服驅動立臥轉換裝置、氣動琴鍵壓緊系統、立柱(橫梁)、焊接行走組件、可旋轉芯軸、芯軸偏移裝置、芯軸氣動掛鉤、輔助對中裝置等組成?？梢詫崿F多種自動化焊接的方式，同時也為操作者提供了安全的輔助調節。

發明內容

本發明涉及的一種用于助推殼段的可翻轉縱縫焊接設備，能夠完成航天產品助推殼段縱縫的焊接任務，實現無缺陷、低應力和小變形的焊接，母材為板厚在2-12mm鋁合金，殼段縱縫長度≤2150mm，筒段直徑焊接琴鍵卡具可實現0—90°的電動翻轉，滿足水平和豎直兩種狀態的焊接需求，同時，根據操作需要，卡具翻轉可在0—90°之間任意角度停留。芯軸三面布置三組不同規格的墊板，根據焊接需要選擇使用，第四面為視覺跟蹤滑板，與正對的墊板配合使用。因此，該設備具備了變極性TIG焊、變極性等離子深熔焊和變極性等離子穿孔焊三種焊接方法，可以針對多種焊接工件，實現多種方式的自動化焊接。

本發明采用的技術方案為一種用于助推殼段的可翻轉縱縫焊接設備，包括控制操作平臺1、焊接操作平臺2、上料架車3、芯軸組件4、琴鍵卡具5、卡具翻轉臺6、固定底座7、視覺跟蹤系統8、輔助焊縫對中裝置、芯軸氣動鎖緊裝置10、焊接行走組件11和筒體支撐組件18。

控制操作平臺(1)、焊接操作平臺(2)、上料架車(3)為一體化結構，焊接操作平臺(2)通過地腳螺栓固定于地面。焊接操作平臺(2)比控制操作臺(1)高，焊接操作平臺(2)上安裝有可翻轉的弧形蓋板，弧形蓋板與焊接操作平臺(2)通過鉸接連接；上料架車(3)實現工件卡緊前對齊進行輔助支撐和調整。上料架車(3)的車體上布置五組呈半圓形分布的尼龍托輥；芯軸組件(4)安裝在琴鍵卡具(5)下方，芯軸組件(4)的底部通過電動滑板與卡具翻轉臺(6)相連接。芯軸組件(4)的本體三面上安裝銅制墊板。

琴鍵卡具(5)兩側安裝有三組焊縫輔助對中裝置，琴鍵夾具(5)底部通過螺栓與卡具翻轉臺(6)相連接；琴鍵卡具(5)和芯軸組件(4)都裝配在卡具翻轉臺(6)上；卡具翻轉臺(6)安裝在固定底座(7)上；固定底座(7)的底部通過地腳螺栓固定在地面上，與控制操作平臺(1)和焊接操作平臺(2)形成一個整體。

在VPPA穿孔焊接時，與芯軸組件(4)的銅制墊板正對的一側安裝有視覺跟蹤系統(8)，通過程序控制能夠伴隨焊槍移動且以相同速度行走，用于等離子穿孔焊接的背部成型檢測。

在琴鍵卡具(5)末端安裝一個輔助焊縫對中裝置，用于拼接焊縫時輔助對中。同時在琴鍵卡具兩側安裝三組手動焊縫輔助對中夾具(16)。焊縫輔助對中裝置包括激光發射器(9)和輔助對中夾具(16)。激光發射器(9)通過一個伸出桿固定在芯軸組件(4)頂端；輔助對中夾具(16)是通過T型螺栓緊固在琴鍵卡具(5)兩側的T型槽中，這樣也可以方便調節輔助對中夾具(16)的分布和布局，輔助對中夾具(16)頭上裝有定位板，用于輔助工件裝夾時焊縫對中。