船体曲面焊接方法与流程

本发明属于焊接加工领域，具体涉及一种船体曲面焊接方法。

背景技术：

焊接是一种以加热、高温或者高压的方式接合金属或其他热塑性材料的制造工艺及技术，广泛的运用于船舶的装配过程中。钢质船舶船体的装配过程，大致分为四个步骤：1、将各个船体零件装配焊接呈船体零件；2、由船体零件和部件装配焊接成各种船体分段或总段；3、由平面分段、曲面分段和零、部件装焊成大型立体分段或总段；4在船台上将分段、大型立体分段和总段组装成整个船体。

现目前常用的船体焊接方法是手工电弧焊、埋弧自动焊、CO2气体保护焊等，其中埋弧自动焊是船舶建造中使用最广泛的一种机械化焊接方法，在使用时是利用伺服机构和焊接小车对焊接处进行焊接，但该方式受到埋弧自动焊工作原理的制约，该方式只能适用于船体板件为平面的分段制造流水线上，使得采用该方法的装置只能形成长直焊缝。步骤3中的曲面分段船体在焊接时，由于其焊缝不在水平面上，且焊缝的斜率在不断的变化，不能采用埋弧自动焊，所以在焊接曲面分段船体时多采用人工焊接，但由于人工的焊接水平不一致，容易导致焊接的成品的质量不一致。

技术实现要素：

本发明意在提供一种船体曲面焊接方法，以将曲面的船体和被焊接件进行快速均匀的焊接。

为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：一种船体曲面焊接方法，包括以下步骤：

步骤1：准备一种焊接装置，包括固定船体和被焊接件的夹具和机架，夹具下表面上设有对被焊接件和船体进行限位的限位槽，所述机架的上表面的弧度与船体的弧度一致；还包括由上至下依次连接的导槽、竖直设置的伸缩杆和若干与船体曲面抵紧的滚轮，所述导槽内设滑槽，滑槽内设有槽轮，导槽的一侧上设有与滑槽连通的槽口，导槽远离槽口的一侧与夹具的竖直侧固定连接；

还包括密封板，所述伸缩杆由若干段空心的圆柱体杆组成，若干圆柱体杆的半径递减，每个圆柱体杆的上端向外卷口，每个圆柱体杆的下端向内卷口，所述内卷口和外卷口的宽度和圆柱体杆半径的变化量一致，相邻两个圆柱体杆滑动连接，内卷口与圆柱体杆的外壁接触，外卷口与圆柱体杆的内壁接触，且最上端的圆柱体杆与槽轮铰接，最下端的圆柱体杆的下端与滚轮连接；

还包括气泵和通气管，所述气泵固定安装在夹具的一端，通气管的一端与气泵连接，通气管的另一端穿过最上端的圆柱体杆与伸缩杆内的空腔连通；

还包括叶轮、水平设置的第一转杆、水平设置的第二转杆、传动带、主动带轮和从动带轮，所述第一转杆的一端穿过最上端的圆柱体杆与叶轮固定连接，第一转杆的另一端与主动带轮固定连接，第二转杆的一端穿过槽口与槽轮连接，第二转杆的另一端与从动带轮固定连接，所述主动带轮和从动带轮通过传动带连接；

还包括处理器和压力传感器，所述压力传感器呈带状设置在滚轮的滚动面上，压力传感器与处理器连接，处理器与气泵连接；

还包括焊接装置，所述焊接装置安装在最下端的圆柱体杆上，且焊接装置设置在靠近夹具的一侧；

步骤2：将船体放置到步骤1中的机架上，将被焊接件放置到船体上，然后用步骤1的夹具固定船体的上端和被焊接件的上端；

步骤3：移动导槽中的槽轮，使槽轮位于靠近气泵一端；调整滚轮的位置，使滚轮与船体曲面垂直；调整焊接装置的位置，使焊接装置与船体和被焊接件的焊接处相对；

步骤4：开启焊接装置和气泵，气泵的排气量控制在0～2L/s；且主动带轮与从动带轮的传动比为5:1时，槽轮的移动速度为1～3cm/s；

步骤5：滚轮受到的压力值保持在10～20N，压力传感器在滚轮滚动时，不断测定滚轮的压力值；

步骤6：步骤1中的处理器每隔0.03～0.08S接收一次步骤5中的压力传感器的信号，当压力值大于20N时，处理器发出信号控制气泵，此时气泵的排气量控制在0～0.5L/s；当压力值小于10N时，处理器发出信号控制气泵，此时气泵的排气量控制在1.5～2L/s；

步骤7：待槽轮移动至远离气泵的一端时，得到船体焊接成品，此时关闭气泵，拆下船体和被焊接件上的夹具；取下机架上的船体焊接成品即可。

基础方案的原理及其优点：1、步骤1中，采用了一种焊接装置，该焊接装置能够通过调节气泵的排气量来控制叶轮转动，转动的叶轮带动第一转杆、主动带轮、从动带轮和第二转杆转动，然后第二带轮带动槽轮在导槽内速度，实现了动力的转化和传动；气泵排出的气体可让圆柱体杆会发生相对移动，进而实现伸缩杆的伸缩长度的控制；在焊接的过程中，滚轮上的设置的压力传感器还能反馈滚轮受到的压力，再通过处理器处理信号，处理器对气泵的排气量进行控制，进而让滚轮受到的压力保持稳定，使焊接装置的焊接过程保持稳定；2、步骤2中，将船体放置到机架上，机架上表面上具有的弧度会对曲面的船体进行限位，让船体保持稳定；然后将焊接件的上端和船体的上端嵌入到夹具的限位槽中，夹具对船体和焊接件进行固定，便于后面步骤中焊接装置对焊接件和船体的焊接处进行焊接；3、步骤3中，将槽轮滑动至气泵端，是为方便气泵产生的气体将槽轮向远离气泵的方向推动；在焊接前，调整滚轮的位置是为了让滚轮在最初移动过程时就保持好的稳定性，调整焊接装置的位置，是为了让焊接装置能准确的将船体和焊接件焊接；4、步骤4中，控制气泵的排气量是为了能让槽轮的移动速度处于慢速状态，便于位于伸缩杆下端的焊接装置能将船体和焊接件稳固的焊接；主动带轮与从动带轮的传动比为5:1，此时转速降低，扭矩增大，能有效的通过气泵产生的气流带动槽轮的移动；5、步骤6中，处理器接收信号的频率较高，能对气泵的排气量进行快速的调节，进而实时调整伸缩杆的长度，使伸缩杆的长度与船体去面的弧度变化相适应，使焊接装置的与焊接处的相对位置不变，实现均匀焊接；且该过程中，滚轮的压力值设置在10～20N之间，在超过此限度时，处理器会立刻发出信号调节气泵，使滚轮的压力值不会偏差太大，使焊接装置保持稳定。

整个焊接方法中使用了一种焊接装置，焊接装置在使用过程中能够灵敏的变化伸缩杆的长度，使伸缩杆的长度随与船体曲面的弧度变化而变化，让焊接装置能够稳定均匀的对船体与焊接件的焊接处进行焊接。

优选方案一：作为基础方案的优选方案，步骤4中，槽轮的移动速度为2cm/s。通过上述设置，槽轮的移动速度较慢，进而安装在伸缩杆下端的焊接装置的移动速度也为2cm/s，焊接装置能充分的与焊接处接触，足以对焊接处进行完全焊接。

优选方案二：作为优选方案一的优选方案，步骤6中，处理器每隔0.05S接收一次步骤5中的压力传感器的信号。通过上述设置，每0.05S接收一次压力传感器的压力值，处理器频繁的处理信号和发出信号，对气泵的排气量进行快速灵敏的调节。

优选方案三：作为优选方案二的优选方案，步骤5中，滚轮受到的压力值保持在13～18N。通过上述设置，缩小了滚轮的压力值的范围，在压力值超出此范围时，气泵就会收到处理器的信号，快速的对排气量进行调节，使滚轮的压力值更稳定，进而焊接装置与焊接处的相对位置也更稳定，进一步使焊接更加均匀可靠。

附图说明

图1为本发明焊接装置的结构示意图；

图2为图1的右视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

说明书附图中的附图标记包括：夹具10、机架101、导槽20、滑槽201、槽口202、槽轮203、叶轮30、第一转杆301、主动带轮302、传动带303、从动带轮304、第二转杆305、气泵40、通气管401、圆柱体杆501、外卷口502、内卷口503、密封圈504、连杆505、滚轮60、压力传感器601、焊接装置70、风冷管80、船体90、被焊接件901。

实施例中涉及一种焊接装置基本如附图1和附图2所示：包括固定船体90和被焊接件901的夹具10，夹具10下表面上设有对被焊接件901和船体90进行限位的限位槽，机架101的上表面的弧度与船体90的弧度一致，方便对船体90和被焊接件901进行固定限位。

还包括由上至下依次连接的导槽20、竖直设置的伸缩杆和两个与船体90曲面抵紧的滚轮60，导槽20内设滑槽201，滑槽201内设有槽轮203，导槽20右侧上设有与滑槽201连通的槽口202，导槽20左侧与夹具10右侧固定连接。

还包括密封板，伸缩杆由六段空心的圆柱体杆501重叠组成，若干圆柱体杆501的半径递减，半径的递减量为1cm，每个圆柱体杆501的上端向外卷口502，每个圆柱体杆501的下端向内卷口503，且内卷口503和外卷口502的宽度也为1cm，是为了能让圆柱体杆501能够相互重叠卡接在一起，使各个圆柱体杆501能够发生相对移动，实现伸缩杆的伸缩功能；且最上端的圆柱体杆501的中心通过连杆505与槽轮203铰接，最下端的圆柱体杆501的下表面与密封板的上表面固定连接，密封板的下表面与两个滚轮60固定连接，在滚轮60的支撑下伸缩杆能与船体90保持垂直，保证焊接的稳定性。

还包括气泵40和通气管401，气泵40固定安装在夹具10的左端，通气管401左端与气泵40连接，通气管401的右端穿过最上端的圆柱体杆501与伸缩杆内的空腔连通。

还包括叶轮30、水平设置的第一转杆301、水平设置的第二转杆305、传动带303、主动带轮302和从动带轮304，第一转杆301的左端穿过最上端的圆柱体杆501与叶轮30固定连接，第一转杆301的右端与主动带轮302固定连接，且通气管401的出气口处正与叶轮30位置相对，第一转杆301与圆柱体杆501转动连接；第二转杆305的左端穿过槽口202与槽轮203连接，第二转杆305的右端与从动带轮304固定连接，主动带轮302和从动带轮304通过传动带303连接，实现动力的转化和传动。

还包括处理器和压力传感器601，压力传感器601呈带状设置在滚轮60的滚动面上，压力传感器601与处理器连接，处理器与气泵40连接，不管滚轮60转动哪一个位置，压力传感器601都能对滚轮60受到的压力进行实时的测定，进而对气泵40的喷气量进行实时的调整，调整速度快，能够让焊接装置70的焊接更平稳均匀。

还包括焊接装置70，焊接装置70安装在最下端的圆柱体杆501上，且焊接装置70设置在靠近夹具10的一侧，且焊接装置70设置在两个滚轮60之间，能够有效的提高焊接装置70的稳定性，在焊接时能够平稳均匀的对焊接处进行焊接，提高加工品质。

此外，还包括两个内部中空的风冷管80，最下端的圆柱体杆501上设有出风口，风冷管80的上端均与圆柱体杆501的出风口处连接，且风冷管80的下端与船体90和被焊接件901的焊接处相对，且风冷管80安装在焊接装置70的两侧。

本实施例中，操作时，包括以下步骤，

步骤1：准备一种实施例中的焊接装置；

步骤2：将船体90放置到步骤1中的机架101上，将被焊接件901放置到船体90上，然后用步骤1的夹具10固定船体90和被焊接件901；

步骤3：移动导槽20中的槽轮203，使槽轮203位于夹具10的左端；调整滚轮60的位置，使滚轮60与船体90曲面垂直；调整焊接装置70的位置，使焊接装置70与船体90和被焊接件901的焊接处相对；

步骤4：开启焊接装置70和气泵40，气泵40的排气量控制在0～2L/s；且主动带轮302与从动带轮304的传动比为5:1时，槽轮203的移动速度为2cm/s；

步骤5：滚轮60受到的压力值保持在13～18N，压力传感器601在滚轮60滚动时，不断测定滚轮60的压力值；

步骤6：步骤1中的处理器每隔0.05S接收一次步骤5中的压力传感器601的信号，当压力值大于18N时，处理器发出信号控制气泵40，此时气泵40的排气量控制在0.3L/s；当压力值小于13N时，处理器发出信号控制气泵40，此时气泵40的排气量控制在1.7L/s；

步骤7：待槽轮203移动至夹具10的右端时，焊接过程完成得到船体90焊接成品，此时关闭气泵40，拆下船体90和被焊接件901上的夹具10；取下机架101上的船体90焊接成品即可。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。