一种飞机管路零件的环缝焊接装置及环缝焊接方法
【专利摘要】本发明公开了一种飞机管路零件的环缝焊接装置及环缝焊接方法，焊接装置由基座、主轴、内撑单元、焊接机器手及动力单元组成，第一基座固定不动，第一主轴安装在第一基座上；第二主轴安装在第二基座上，且随着第二基座轴向滑动而移动。内撑单元分别安装在两个主轴上，液压泵位于滑块和弧形块之间，第一内撑单元位于焊缝区，两个第二内撑单元分别安装在管件非焊接端，起支撑作用。根据待焊接圆管内径尺寸的不同，进行焊接装置中内撑单元的调节，使待焊接管件内径可在一定的范围内柔性变化，完成两部分待焊接管件的准确拼接和夹持，焊接机器手安装在焊缝区，对管件进行环缝焊接。动力单元为整个环缝焊接装置提供旋转动力。
【专利说明】一种飞机管路零件的环缝焊接装置及环缝焊接方法
【技术领域】
[0001]本发明属于焊接加工【技术领域】，具体地说，涉及一种飞机管路零件的环缝焊接装置及环缝焊接方法。
【背景技术】
[0002]随着现代工业生产的飞速发展，各类产品中管件的数量不断增加；尤其在航空制造业中，在飞机零部件加工中，有大量的油气管路零件。其中焊接是最常用的也是数量最多的一种加工方法。焊装装置是将焊接件定位并固紧用于焊接的工艺装备，焊接夹具特点由装配焊接工艺和焊接结构的形式决定。目前，焊装夹具一般为一个焊接工位设计一套专用夹具的方式，如果工件发生变化，另行设计制造一套新的专用焊装夹具。但是焊接夹具的设计生产周期长，重复使用率较低，造成焊接夹具设计和制造成本较高、使用功能单一，以及工装管理难度增加的问题。
[0003]针对环缝焊接问题，中国专利CN201702524U，“钛合金环缝焊接夹具”中设计了一种由旋转工作台、基座、凸柱、中心轴、滑动法兰、凸台以及进气管组成的环缝焊接夹具，通过旋转工作台的转动，实现环缝焊接。既能实现圆筒形对接环缝焊工件的固定，又能同时实现焊接过程中对工件的气体保护，装夹方便，定位准确可靠，焊接效率高。在中国专利CN101229612A中公开了“一种薄壁圆筒环缝激光焊接夹具”，包括头架、胀紧环、机床尾架和顶板，采用可开合的胀紧环实现薄壁圆筒的准确拼接和夹持，通过具有翻转功能的头架驱动圆筒头部，由尾架和顶板支撑圆筒尾部，实现圆筒的回转运动。头架内的主轴蜗轮蜗杆机构可实现工件的精确回转运动，带翻转功能的头架方便了较长工件的上下料。但不足之处在于，上述焊接夹具均属于专用焊接夹具，即只能针对特定内径圆管的环缝焊接，造成夹具功能单一化，针对不同内径管件需要频繁设计专用夹具，设计生产周期长，重复使用率较低,增加了生产成本。
[0004]因此，需要设计一种根据待焊接圆管内径尺寸进行调节的焊接夹具，使得待焊接管件的内径可以在一定的范围内柔性变化，完成不同内径管件的环缝焊接。
【发明内容】
[0005]为了克服现有技术中焊接夹具生产周期长，使用功能单一，工装管理难度增加，以及专用焊接夹具只能进行特定内径尺寸的两部分圆管的环缝焊接问题，本发明提出一种飞机管路零件的环缝焊接装置及环缝焊接方法，其根据待焊接圆管内径尺寸的不同，进行焊接装置中内撑单元的调节，使得待焊接管件的内径可在一定的范围内柔性变化，完成两部分待焊接管件的准确拼接和夹持，然后进行环缝焊接；还可根据需求，对焊缝区通接保护气体，完成需要气体保护材料的环缝焊接。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:管路零件的环缝焊接装置包括第一基座、第二基座、第一主轴、第二主轴、第一内撑单元、第二内撑单元、皮带轮、动力单元、焊接机器手、同步液压泵控制台，第一基座固定在动力单元和第二基座之间，第一主轴安装在第一基座上，第一主轴圆柱段的端部安装有皮带轮，且与动力单元位于第一基座的同侧，第一主轴方形段的端部固定有第一内撑单元，第一内撑单元位于焊缝区；第二主轴安装在第二基座上，两个第二内撑单元分别位于第一内撑单元的两侧，其中一个第二内撑单元位于第一基座和第一内撑单元之间，通过螺栓固定在第一主轴上，另一个第二内撑单元位于第二基座和第一内撑单元之间，通过螺栓固定在第二主轴上；两个第二内撑单元分别位于管件非焊接端，起支撑作用，在管件对接时，第二主轴的方形段推进到第一内撑单元的方形孔中，第二主轴与第一主轴同步旋转；所述第一主轴和所述第二主轴结构相同，由圆柱段和方形段两部分组成，圆柱段长度为方形段长度的6倍，两主轴方形段的长度相同；焊接机器手位于焊缝区，对管件进行环缝焊接，动力单元通过皮带轮为第一主轴传输动力；
[0007]所述第二内撑单元包括第二弧形块、同步液压泵、液压油嘴、第二滑块，第二滑块为中间有圆通孔的方形体，其中，两侧面端部轴向各有二个螺孔，四个同步液压泵安装在第二滑块的四个侧面，液压油嘴分别位于四个同步液压泵的同侧，第二弧形块焊接在同步液压泵伸出端的端面上；
[0008]所述第一内撑单元包括通气嘴、第一弧形块、带孔弧形铜皮、第一滑块、液压油嘴、同步液压泵，第一滑块为中间有方形通孔的长方体，四个侧面端部轴向各有二个螺孔，四个同步液压泵安装在第一滑块的四个侧面，液压油嘴位于四个同步液压泵的同侧，第一弧形块焊接在同步液压泵伸出端的端面上，通气嘴安装在第一弧形块的侧面，且与液压油嘴安装方向相同，通气嘴与第一弧形块上的凹槽相通，凹槽上放置带孔弧形铜皮，防止焊渣残留，第一内撑单元通过螺栓固定在第一主轴方形段上；
[0009]所述同步液压泵选用超薄型液压泵，同步液压泵通过输油管连接到同步液压泵控制台，通过同步液压泵控制台对各个同步液压泵进行控制。
[0010]一种利用所述管路零件的环缝焊接装置进行飞机管路零件的环缝焊接方法，其特征在于包括以下步骤:
[0011]步骤一，根据待焊接的两部分圆管的长度调节第二内撑单元在主轴上的位置，使得第二内撑单元对管件进行夹持；
[0012]步骤二，将待焊接的两部分圆管分别放置在内撑单元上，移动第二基座向第一基座靠近，使得第二主轴与第一内撑单元完成对接，启动同步液压泵，通过同步液压泵控制台对各个同步液压泵进行控制，同时调节两部分圆管，使焊缝对接准确；
[0013]步骤三,启动动力单元，通过皮带轮带动第一主轴旋转，通过第一内撑单元保证管件与第一主轴同步旋转，控制焊接机器手对管件环缝进行焊接；对特殊材料进行焊接时，焊接前需使通气管对第一内撑单元中的第一弧形块进行通气，通气时间30s，排除第一弧形块内的空气，然后进行焊接；
[0014]步骤四，焊接结束，关闭焊接机器手及动力单元，自然冷却5min，关闭同步液压泵，移动第二基座使得第二主轴从第一内撑单元中退出，取下焊接件。
[0015]有益效果
[0016]本发明提出的一种飞机管路零件的环缝焊接装置及环缝焊接方法，通过在环缝焊接装置的内撑单元中，采用多个可同步控制的超薄型液压泵完成待焊接管件的夹持；由于超薄型液压泵体积小，重量轻，性能可靠，保证内撑单元在夹持管件过程中的受力均匀，结构紧凑合理。通过液压泵调整伸出端的长短来夹持内径尺寸不同的待焊接圆管，使得管件环缝焊接装置的使用更加柔性化，功能不再局限于特定内径尺寸的两部分圆管的环缝焊接；管件环缝焊接装置可夹持的管件内径范围为90mm-100mm，使得装置的应用范围广，实用性强。环缝焊接装置中第二内撑单元可沿着主轴进行直线滑动，即可通过第二内撑单元在主轴上的不同位置来夹持长度尺寸不同的待焊接圆管，使得装置不再局限于特定长度、径向尺寸的两部分圆管的环缝焊接。环缝焊接装置在第一内撑单元中设有接通保护气的结构，既能实现圆筒形对接环缝焊工件的固定，又能同时实现对于特殊材料焊接过程中的气体保护。本发明采用焊接机器手，精确地控制对工件环缝对接的焊接过程，焊接效率高，节约了劳动力成本。本发明具有结构简单、功能完善、装夹可靠、使用方便的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图和实施方式对本发明一种飞机管路零件的环缝焊接装置及环缝焊接方法作进一步详细说明。
[0018]图1为本发明管路零件的环缝焊接装置示意图。
[0019]图2为本发明管路零件的环缝焊接装置的第二内撑单元示意图。
[0020]图3为本发明管路零件的环缝焊接装置的第一内撑单元示意图。
[0021]图4为本发明管路零件的环缝焊接装置的第一弧形块结构示意图。
[0022]图5为本发明管路零件的环缝焊接装置的第一弧形块剖视图。
[0023]图6为本发明管路零件的环缝焊接装置的同步液压泵连接示意图。
[0024]图7为本发明管路零件的环缝焊接装置的第二滑块结构示意图。
[0025]图8为本发明管路零件的环缝焊接装置的第一滑块结构示意图。
[0026]图9为本发明管路零件的环缝焊接装置的第一主轴示意图。
[0027]图中:
[0028]1.第二基座2.第二主轴3.待焊管件4.焊接机器手5.第一内撑单元6.第二内撑单元7.第一基座8.第一主轴9.皮带轮10.动力单元11.第二弧形块12.同步液压泵
13.液压油嘴14.第二滑块15.通气嘴16.第一弧形块17.带孔弧形铜皮18.第一滑块
19.输油管20.同步液压泵控制台
【具体实施方式】
[0029]本实施例是一种飞机管路零件的环缝焊接装置及环缝焊接方法。
[0030]参阅图1?图9，本实施例管路零件的环缝焊接装置包括第一基座7、第二基座1、第一主轴8、第二主轴2、第一内撑单元5、第二内撑单元6、皮带轮9、动力单元10、焊接机器手4、同步液压泵控制台20，第一基座7固定安装在动力单元10和第二基座I之间，第一主轴8安装在第一基座7上，第一主轴8圆柱段的端部安装有皮带轮9，而且与动力单元10安装在第一基座7的同侧，第一主轴8方形段的端部安装第一内撑单元5，第一内撑单元5位于待焊管件3的焊缝区。第二主轴2安装在第二基座I上，两个第二内撑单元6分别位于第一内撑单元5的两侧，其中，一个第二内撑单元6安装在第一基座7和第一内撑单元5之间，并通过螺栓固定连接在第一主轴8上；另一个第二内撑单元6安装在第二基座I和第一内撑单元5之间，并通过螺栓固定连接在第二主轴2上；两个第二内撑单元6分别位于管件非焊接端，起支撑作用。在管件对接时，第二主轴2的方形段推进到第一内撑单元5的方形孔中，第二主轴2随着第一主轴8同步旋转。第一主轴8和第二主轴2结构相同，由圆柱段和方形段两部分组成，圆柱段的长度为方形段长度的6倍，两主轴方形段的长度相同。焊接机器手4安装在焊缝区，对管件进行环缝焊接，动力单元10通过皮带轮9为第一主轴8传输动力。
[0031]如图2所示，第二内撑单元6包括第二弧形块11、同步液压泵12、液压油嘴13、第二滑块14，第二滑块14为中间有圆通孔的方形体，第二滑块14的两个侧面端部轴向各有二个螺孔，四个同步液压泵12安装在第二滑块14的四个侧面，四个液压油嘴13分别安装在四个同步液压泵12的同一侧，四个第二弧形块11焊接在四个同步液压泵12伸出端的端面上。
[0032]如图3、图4、图5所示，第一内撑单元5由通气嘴15、第一弧形块16、带孔弧形铜皮17、第一滑块18、液压油嘴13、同步液压泵12组成，第一滑块18为中间有方形通孔的长方体，四面端部轴向各有二个螺孔，四个同步液压泵12安装在第一滑块18的四个侧面，四个液压油嘴13分别安装在四个同步液压泵12的同侧，四个第一弧形块16分别焊接在四个同步液压泵12伸出端的端面上，四个通气嘴15分别安装在四个第一弧形块16的侧面，而且与液压油嘴13安装方向相同，通气嘴15与第一弧形块16上的凹槽相通，凹槽上放置有带孔弧形铜皮17，防止焊渣残留。第一内撑单元5通过螺栓固定在第一主轴8方形段上。
[0033]如图6所示，同步液压泵12选用超薄型液压泵，同步液压泵12通过输油管19连接到同步液压泵控制台20，通过同步液压泵控制台20对各个同步液压泵12进行控制。
[0034]基于上述管路零件的环缝焊接装置，本发明还提出一种进行飞机管路零件的环缝焊接方法，其包括以下步骤:
[0035]第一步，根据待焊接的两部分圆管的长度调节第二内撑单元在主轴上的位置，旋松第二内撑单元上的螺栓，按照管件的实际长度沿着主轴移动第二内撑单元，第二内撑单元中远离第一内撑单元的外侧面与第一内撑单元中与其平行的中心面间距离等于管的长度，使得第二内撑单元能够有效地对管件进行夹持，然后旋紧第二内撑单元上的螺栓，使第二内撑单元紧固在主轴上。
[0036]第二步，将待焊接的两部分圆管分别安放在内撑单元上的确定位置，管件上靠近基座一侧的端面与第二内撑单元中远离第一内撑单元的外侧面平行，移动第二基座向第一基座靠近，使得第二主轴与第一内撑单元完成对接，第二主轴的方形段进入到第一内撑单元的方孔中，启动同步液压泵，通过同步液压泵控制台对12个同步液压泵进行准确控制，同时调节两部分圆管，使焊缝对接准确，达到要求。
[0037]第三步，启动动力单元，通过皮带轮带动主轴旋转，通过内撑单元对管件的夹持来保证管件随着主轴进行同步旋转，接着控制焊接机器手对管件环缝进行精确焊接；对于某些需要气体保护的特殊材料的焊接，焊接前需使用通气管对第一内撑单元中的第一弧形块进行通气，通气时间30s，排除第一弧形块内的空气，然后进行焊接。
[0038]第四步，焊接结束，关闭焊接机器手及动力单元，自然冷却5min，关闭同步液压泵，使内撑单元对管件不再夹持，移动第二基座远离第一基座，使得第二主轴从第一内撑单元中退出，卸下焊接件。
【权利要求】
1.一种飞机管路零件的环缝焊接装置，其特征在于:包括第一基座、第二基座、第一主轴、第二主轴、第一内撑单元、第二内撑单元、皮带轮、动力单元、焊接机器手、同步液压泵控制台，第一基座固定在动力单元和第二基座之间，第一主轴安装在第一基座上，第一主轴圆柱段的端部安装有皮带轮，且与动力单元位于第一基座的同侧，第一主轴方形段的端部固定有第一内撑单元，第一内撑单元位于焊缝区；第二主轴安装在第二基座上，两个第二内撑单元分别位于第一内撑单元的两侧，其中一个第二内撑单元位于第一基座和第一内撑单元之间，通过螺栓固定在第一主轴上，另一个第二内撑单元位于第二基座和第一内撑单元之间，通过螺栓固定在第二主轴上；两个第二内撑单元分别位于管件非焊接端，起支撑作用，在管件对接时，第二主轴的方形段推进到第一内撑单元的方形孔中，第二主轴与第一主轴同步旋转；所述第一主轴和所述第二主轴结构相同，由圆柱段和方形段两部分组成，圆柱段长度为方形段长度的6倍，两主轴方形段的长度相同；焊接机器手位于焊缝区，对管件进行环缝焊接，动力单元通过皮带轮为第一主轴传输动力； 所述第二内撑单元包括第二弧形块、同步液压泵、液压油嘴、第二滑块，第二滑块为中间有圆通孔的方形体，其中，两侧面端部轴向各有二个螺孔，四个同步液压泵安装在第二滑块的四个侧面，液压油嘴分别位于四个同步液压泵的同侧，第二弧形块焊接在同步液压泵伸出端的端面上； 所述第一内撑单元包括通气嘴、第一弧形块、带孔弧形铜皮、第一滑块、液压油嘴、同步液压泵，第一滑块为中间有方形通孔的长方体， 四个侧面端部轴向各有二个螺孔，四个同步液压泵安装在第一滑块的四个侧面，液压油嘴位于四个同步液压泵的同侧，第一弧形块焊接在同步液压泵伸出端的端面上，通气嘴安装在第一弧形块的侧面，且与液压油嘴安装方向相同，通气嘴与第一弧形块上的凹槽相通，凹槽上放置带孔弧形铜皮，防止焊渣残留，第一内撑单元通过螺栓固定在第一主轴方形段上； 所述同步液压泵选用超薄型液压泵，同步液压泵通过输油管连接到同步液压泵控制台，通过同步液压泵控制台对各个同步液压泵进行控制。
2.一种利用权利要求1所述管路零件的环缝焊接装置进行飞机管路零件的环缝焊接方法，其特征在于包括以下步骤: 步骤一，根据待焊接的两部分圆管的长度调节第二内撑单元在主轴上的位置，使得第二内撑单元对管件进行夹持； 步骤二，将待焊接的两部分圆管分别放置在内撑单元上，移动第二基座向第一基座靠近，使得第二主轴与第一内撑单元完成对接，启动同步液压泵，通过同步液压泵控制台对各个同步液压泵进行控制，同时调节两部分圆管，使焊缝对接准确； 步骤三，启动动力单元，通过皮带轮带动第一主轴旋转，通过第一内撑单元保证管件与第一主轴同步旋转，控制焊接机器手对管件环缝进行焊接；对特殊材料进行焊接时，焊接前需使通气管对第一内撑单元中的第一弧形块进行通气，通气时间30s，排除第一弧形块内的空气，然后进行焊接； 步骤四，焊接结束，关闭焊接机器手及动力单元，自然冷却5min，关闭同步液压泵，移动第二基座使得第二主轴从第一内撑单元中退出，取下焊接件。
【文档编号】B23K37/053GK103978340SQ201410198302
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月12日 优先权日:2014年5月12日
【发明者】孙宝龙, 王永军, 杨凯, 郝耀武 申请人:西北工业大学