(19)中华人民共和国国家知识产权局
| (12)发明专利说明书 | |
| (10)申请公布号 CN 103978340 A (43)申请公布日 2014.08.13 |
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(21)申请号 CN201410198302.4
(22)申请日 2014.05.12
(71)申请人 西北工业大学
地址 710072 陕西省西安市友谊西路127号
(72)发明人 孙宝龙 王永军 杨凯 郝耀武
(74)专利代理机构 西北工业大学专利中心
代理人 陈星
(51)Int.CI
B23K37/053
B23K37/00
(54)发明名称
(57)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。 | |
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法律状态
权 利 要 求 说 明 书
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。
说 明 书
技术领域
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
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。
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。
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
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。
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