本发明涉及机械加工设备技术，具体涉及一种法兰加工的自动化焊接生产线。
背景技术：
法兰，是轴与轴之间相互连接的零件，用于管端之间的连接；也有用在设备进出口上连接或用于两个设备之间的连接。法兰的形状通常是盘状，在盘状的金属体的周边开上几个固定用孔的连接孔。
在法兰的生产过程中，需要在将组成法兰的外圈及内圈焊接起来，然后在法兰上钻孔或攻丝，现行的法兰焊接加工技术，一般需要熟手技工执行，因此，成本高、不可控程度高。焊接的技术直接影响法兰的质量，焊接质量不过关，往往容易导致法兰在使用中焊缝开裂而报废。
为此，有必要针对现有技术中法兰焊接工艺的效率低、重复性差、不可控程度高等问题，开发一种法兰加工的自动化焊接生产线，取代人工操作的复杂性与不可控性。
技术实现要素：
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种法兰加工的自动化焊接生产线，提高法兰焊接的自动化程度以及生产效率，同时保证了产品的一致性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种法兰加工的自动化焊接生产线，用于焊接法兰盘坯料，至少包括：物料支撑架，设置在物料支撑架下方的物料输送系统，以及依次设置在物料支撑架上方的上料工位、第一焊接工位和物料翻转工位；
所述物料支撑架的表面设有水平设置的通槽，所述通槽的口径小于待加工的法兰盘坯料的外径；
所述物料输送系统包括第一滑轨、输送模块、伺服电机；所述第一滑轨的延伸方向与所述通槽的延伸方向一致；所述输送模块设置在所述第一滑轨上、且可沿第一滑轨往复平移；所述输送模块与所述伺服电机的输出端连接；所述输送模块上还至少设有一个物料升降装置；所述物料升降装置包括固定在所述输送模块上的第一升降气缸、以及连接在第一升降气缸活塞杆上的第一物料支承块，所述第一物料支承块可竖直地升降且穿过所述通槽；
所述上料工位包括设置在所述物料支撑架上表面的第二物料支承块；
所述第一焊接工位包括自动焊接装置，所述自动焊接装置包括焊枪和焊枪驱动机构；所述焊接连接在所述焊接驱动机构的输出端；
所述物料翻转工位包括基座架、液压缸、以及至少一个夹持翻转机构；所述基座架包括固定在所述物料支撑架上方的导轨、以及可相对导轨竖直升降的升降架；所述液压缸固定在所述基座架上、其活塞缸与所述升降架连接；所述夹持翻转机构设置在所述升降架上，包括旋转气缸、旋转架、上夹持块、下夹持块、以及第三升降气缸；所述旋转气缸固定在所述升降架上，其旋转头与所述旋转架连接；所述第三升降气缸和下夹持块分别固定在所述旋转架上，所述第三升降气缸的活塞杆与所述上夹持块连接，所述上夹持块位于所述下夹持块的上方。
本发明的工作原理是：将切割开的法兰盘坯料置于上料工位上，输送模块上的物料升降装置自动预设至上料工位的下方，物料升降装置通过伺服电机控制将法兰盘坯料托起并滑动至第一焊接工位；第一焊接工位将法兰盘坯料表面的切割缝焊接好；法兰盘坯料继续通过物料输送系统输送到翻转工位，翻转工位将法兰盘坯料翻转；翻转后的法兰盘坯料继续通过物料输送系统返回到第一焊接工位焊接法兰盘坯料反面的切割缝以及侧壁。
以上是本发明设计的基本构思。但由于以上工位的设计，物料输送系统需要反复输送，第一焊接工位承担的焊接工序多，预设程序复杂，因此，本发明优选采用流水线式工位设计。即优选地，在物料翻转工位的输出端还依次设有第二焊接工位和第三焊接工位；所述第二焊接工位和第三焊接工位均设有自动焊接装置。其中第一焊接工位负责焊接法兰盘坯料正面的切割缝，第二焊接工位负责焊接法兰盘坯料反面的切割缝，第三焊接工位负责焊接法兰盘坯料侧壁；法兰盘坯料只需流水线式输送即可。
进一步地，所述自动焊接装置包括焊枪和焊枪驱动机构；所述焊枪驱动机构包括固定架、横向滑块、横向驱动气缸、纵向滑块、纵向驱动气缸、以及倾斜块；所述固定架设置在所述物料支撑架上，固定架上形成有与所述第一物料支承块平行设置的第二滑轨，所述横向滑块安装在第二滑轨上且可沿第二滑轨作水平滑动，所述横向驱动气缸设置在所述固定架上、且其活塞杆与所述横向滑块连接；所述纵向滑块的内侧设有垂直于所述第一物料支承块设置的第三滑轨，所述横向滑块的表面设有与所述第三滑轨相匹配的滑块，所述纵向滑块通过所述第三滑轨可滑动地安装在所述横向滑块上；所述纵向驱动气缸用于驱动纵向滑块的滑动；所述纵向滑块上还设有延伸部，所述倾斜块与所述延伸部铰接，所述焊枪设置在所述倾斜块上。所述第一焊接工位、第二焊接工位、以及第三焊接工位上的焊枪均为可多维度控制的。
进一步地，所述物料升降装置包括第一升降气缸、升降块、双向气缸、第一物料支承块、以及两个定位加强块；所述第一升降气缸固定在所述输送模块上、其活塞杆与所述升降块连接；所述双向气缸设置在所述升降块的上方，其活塞杆的方向与第一升降气缸活塞杆的方向互相垂直；所述第一物料支承块设置在升降块的上方；所述两个定位加强块分别连接在双向气缸的两端活塞杆上的，所述定位加强块可伸入被加工的法兰盘坯料的内圈中。所述物料升降装置输送法兰盘坯料的动作过程如下：第一升降气缸驱动升降块升起，第一物料支承块托起法兰盘坯料，两个定位加强块伸入法兰盘坯料的内圈中，双向气缸驱动定位加强块侧向抵住法兰盘坯料的内圈，使法兰盘坯料被托起时不会移位；物料升降装置受伺服电机驱动沿第一滑轨滑动到相应工位处则停止，升降块下降，法兰盘坯料置于物料支撑架表面，升降块下降至物料支撑架的下方。
优选地，为缓冲上料和焊接工序之间的间隔时间，所述上料工位和第一焊接工位之间还设有运输工位；所述运输工位也包括设置在所述物料支撑架上表面的第二物料支承块。
优选地，为简便物料运输的过程，优化物料运输的程序，所述物料输送系统的输送模块上设有若干个物料升降装置，若干个物料升降装置间隔设置，且受伺服电机伺服驱动。各个物料升降装置分别置于各个工位的下方，运输时同步地向前动作，将各工位上的法兰盘坯料输送到下一工位，然后各个物料升降装置同步地返回原位置，重复上述操作。
由于法兰盘坯料在未加工前多为不平整的，进一步地，所述第一焊接工位还包括压平装置；所述压平装置包括两个第二升降气缸及压平模块；两个所述第二升降气缸分别设置在所述通槽两侧的物料支撑架下方、其活塞杆伸出物料支撑架的上表面；所述压平模块连接在第二升降气缸活塞杆上、可在物料支撑架的上方上下移动；所述压平模块与所述焊枪互相错开设置。优选地，所述压平模块包括两个分别连接在第二升降气缸活塞杆上的限位块、以及若干个连接在两个限位块之间的压块，所述若干个压块间隔设置；所述第一焊接工位的焊枪设置在压块的间隙之间。
优选地，为方便夹持和翻转法兰盘坯料，所述物料翻转工位上设有两个夹持翻转机构，两个所述夹持翻转机构对称地设置在通槽两侧的物料支撑架上、且分别固定在所述升降架上。
优选地，所述上料工位还上设置有定位夹紧机构；所述定位夹紧机构包括定位槽和定位气缸，所述定位气缸的输出端连接有定位板。
需要说明的是，本发明中涉及的气缸结构均可采用伺服电机和丝杆结构替代。
本发明的技术优势在于：自动化流水线生产，降低人手加工操作的复杂性和成本，提高产品的生产效率、以及提升产品的精度和一致性。
附图说明
图1为实施例的生产线整体结构的俯视图；
图2为实施例的生产线整体结构的主视图；
图3为实施例的物料升降装置的结构示意图；
图4为实施例的上料工位的结构示意图；
图5为实施例的第一焊接工位的立体结构示意图；
图6为实施例的第一焊接工位的俯视结构示意图；
图7为实施例的物料翻转工位的剖面图(图2的a-a向剖面)；
图8为实施例的生产线右视图；
附图标记：0-法兰盘坯料；1-物料支撑架；11-通槽；2-物料输送系统；21-第一滑轨；22-输送模块；221-输送滑块；23-伺服电机；24-物料升降装置；241-第一升降气缸；242-升降块242；243-双向气缸243；244-第一物料支承块；245-定位加强块；25-物料推块；3-上料工位；31-第二物料支承块；32-定位夹紧机构；321-定位槽；322-定位气缸；323-定位板；4-运输工位；5-第一焊接工位；51-自动焊接装置；511-焊枪；512-焊枪驱动机构；5121-固定架；5122-横向滑块；5123-横向驱动气缸；5124-纵向滑块；5125-纵向驱动气缸；5126-倾斜块；5127-第二滑轨；5128-第三滑轨；52-压平装置；521-第二升降气缸；522-压平模块；5221-限位块；5222-压块；6-翻转工位；61-基座架；611-导轨；612-升降架；62-液压缸；63-夹持翻转机构；631-旋转气缸；632-旋转架；633-上夹持块；634-下夹持块；635-第三升降气缸；7-第二焊接工位；71-自动焊接装置；8-第三焊接工位；81-自动焊接装置；811-焊枪；
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本发明的技术方案作进一步阐述：
如图1所示，一种法兰加工的自动化焊接生产线，是用于焊接法兰盘坯料，其结构包括：物料支撑架1，设置在物料支撑架1下方的物料输送系统2，依次设置在物料支撑架1上方的上料工位3、运输工位4、第一焊接工位5、翻转工位6、第二焊接工位7、以及第三焊接工位8。
如图1所示，所述物料支撑架1表面设有水平设置的通槽11，所述通槽11的口径小于待加工的法兰盘坯料0的外径。
所述物料输送系统2是用于将法兰盘坯料输送到各个工位上的。如图2所示，所述物料输送系统2包括第一滑轨21、输送模块22、伺服电机23、以及若干个间隔设置在所述输送模块22上的物料升降装置24。所述第一滑轨21的延伸方向与所述通槽11的延伸方向一致。所述输送模块22上设置输送滑块221，所述输送滑块221套设在所述第一滑轨上23且可沿第一滑轨23往复平移。所述输送模块22与所述伺服电机23的输出端连接并受伺服电机23驱动实现沿第一滑轨23平移。本实施例的物料升降装置24为5个，分别设置在上料工位3、运输工位4、第一焊接工位5、翻转工位6、第二焊接工位7的下方。所述输送模块22上还设有位于第三焊接工位8上的物料推块25，所述物料推块25伸出所述物料支撑架1的上表面。
如图3所示，所述物料升降装置24包括第一升降气缸241、升降块242、双向气缸243、第一物料支承块244、以及两个定位加强块245。所述第一升降气缸241固定在所述输送模块22上、其活塞杆与所述升降块242连接。所述双向气缸243水平地设置在所述升降块242的上方，其活塞杆的方向与第一升降气缸241活塞杆的方向互相垂直。所述第一物料支承块244设置在升降块242的上方。所述两个定位加强块245分别连接在双向气缸243的两端活塞杆上的、且所述定位加强块245可伸入被加工的法兰盘坯料的内圈中。所述第一物料支承块244及定位加强块245可竖直地升降且穿过所述通槽11。
所述上料工位3是用于接收法兰盘坯料并定位的。如图4所示，所述上料工位3包括设置在所述物料支撑架1上表面的第二物料支承块31和定位夹紧机构32。所述定位夹紧机构32包括定位槽321和定位气缸322，所述定位气缸322的输出端连接有定位板323。
所述运输工位4是用于将从上料工位3传送过来的法兰盘坯料转送至第一焊接工位5上的。所述运输工位4也包括设置在所述物料支撑架1上表面的第二物料支承块31。
所述第一焊接工位5是用于压平并焊接法兰盘坯料正面的切割缝的。如图5和图6所示，所述第一焊接工位5包括自动焊接装置51和压平装置52。所述自动焊接装置51包括焊枪511和焊枪驱动机构512。所述焊枪驱动机构512包括固定架5121、横向滑块5122、横向驱动气缸5123、纵向滑块5124、纵向驱动气缸5125、以及倾斜块5126。所述固定架5121设置在所述物料支撑架1上，固定架5121上形成有与所述第一物料支承块244平行设置的第二滑轨5127，所述横向滑块5122安装在第二滑轨5127上且可沿第二滑轨5127作水平滑动，所述横向驱动气缸5123设置在所述固定架5121上、且其活塞杆与所述横向滑块5122连接。所述纵向滑块5124的内侧设有垂直于所述第一物料支承块244设置的第三滑轨5128，所述横向滑块5122的表面设有与所述第三滑轨5128相匹配的滑块，所述纵向滑块5124通过所述第三滑轨5128可滑动地安装在所述横向滑块5122上；所述纵向驱动气缸5215用于驱动述纵向滑块5124的滑动；所述纵向滑块5124上还设有延伸部，所述倾斜块5126与所述延伸部铰接，所述焊枪511设置在所述倾斜块5126上。所述压平装置52包括两个第二升降气缸521及压平模块522。两个所述的第二升降气缸521分别设置在所述通槽11两侧的物料支撑架1的下方、其活塞杆伸出物料支撑架1的上表面；所述压平模块522包括两个分别连接在第二升降气缸活塞杆上的限位块5221、以及若干个连接在两个限位块之间的压块5222。所述若干个压块5222间隔设置；所述焊枪511设置在压块5222的间隙之间。所述压平模块522可在物料支撑架1的上方上下移动。
所述物料翻转工位6是用于将法兰盘坯料翻转。如图7所示，物料翻转工位6包括基座架61、液压缸62、以及两个夹持翻转机构63。所述基座架61包括固定在所述物料支撑架1上方的导轨611、以及可相对导轨611竖直升降的升降架612；所述液压缸62固定在所述基座架61上、其活塞缸与所述升降架623连接。两个所述夹持翻转机构63对称地设置在通槽11两侧、且分别固定在所述升降架612上。所述夹持翻转机构63包括旋转气缸631、旋转架632、上夹持块633、下夹持块634、以及第三升降气缸635；所述旋转气缸631固定在所述升降架612上，其旋转头与所述旋转架632连接，所述旋转架632朝向通槽11方向设置；所述第三升降气缸635和下夹持块634分别固定在所述旋转架632上，所述第三升降气缸635的活塞杆与所述上夹持块633连接，所述上夹持块633位于所述下夹持块634的上方、且可相对下夹持块634上下移动。
所述第二焊接工位7是用于焊接法兰盘坯料反面的切割缝的。如图1，所述第二焊接工位7也包括自动焊接装置71，所述自动焊接装置71的结构与所述自动焊接装置51的结构一样。
所述第三焊接工位是用于焊接法兰盘坯料的侧壁的。如图1和图8，所述第三焊接工位8也包括自动焊接装置81，所述自动焊接装置81的结构与自动焊接装置51、71的结构不同之处在于，自动焊接装置51、71的焊枪的枪头是朝向法兰盘坯料的上表面的，自动焊接装置81的焊枪811的枪头8是朝向法兰盘坯料的侧面的。
本实施例的生产线的工作原理是：法兰盘坯料首先落到上料工位，通过物料输送系统依次输送到运输工位、第一焊接工位进行正面焊接、翻转工位被翻转至反面朝上、第二焊接工位进行反面焊接、第三焊接工位进行侧壁焊接。物料输送系统是有伺服电机驱动，5个物料升降装置同步支撑起法兰盘坯料前移一个工位，放下法兰盘坯料后，5个物料升降装置同步后移一个工位(即反回原位)。因此，每加工一个法兰盘坯料，则同步上料一个法兰盘坯料。当法兰盘坯料最后被第三焊接工位焊接完后，则通过物料输送系统中的物料推块25推进到下一个工序中。整个过程步骤简单、流水线式生产，生产效率高、产品精度高。