一種自動(dòng)化焊接裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及攪拌摩擦焊接領(lǐng)域，具體涉及一種適用于貯箱環(huán)縫攪拌摩擦焊的自動(dòng)化焊接裝置。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]自從攪拌摩擦焊發(fā)明以來(lái)，攪拌摩擦焊技術(shù)得到廣泛的關(guān)注和深入的研究，特別是在航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用受到高度重視，成功利用該技術(shù)完成運(yùn)載火箭及航天飛機(jī)等零部件的焊接。攪拌摩擦焊接最早用于在航天運(yùn)載火箭貯箱縱縫的焊接，目前國(guó)內(nèi)外在該方面的應(yīng)用均已獲得圓滿(mǎn)成功。為進(jìn)一步擴(kuò)大攪拌摩擦焊接技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)火箭全箭攪拌摩擦焊接，國(guó)外諸如美國(guó)NASA、波音公司、日本等，已逐步開(kāi)展了攪拌摩擦焊接技術(shù)在貯箱環(huán)縫上的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)在該方面的應(yīng)用則處于剛起步階段。
[0004]但在貯箱環(huán)縫攪拌摩擦焊工程應(yīng)用中，由于受貯箱環(huán)縫攪拌摩擦焊的特點(diǎn)的限制，存在以下問(wèn)題:
其一，貯箱薄壁筒段剛性差，筒段長(zhǎng)度較長(zhǎng)，同時(shí)由于筒段壁厚薄，再加上鋁合金材料較軟，造成筒段細(xì)長(zhǎng)比較大自身剛性較差，并且本身不圓度誤差較為嚴(yán)重，貯箱對(duì)接處的左筒段和右筒段自身尺寸也存在一定的偏差。定位固定困難。同時(shí)由于國(guó)內(nèi)雙軸肩攪拌摩擦焊接在環(huán)焊縫上應(yīng)用仍然不成熟，貯箱焊接仍采用單軸肩攪拌摩擦焊接，筒段焊前的定位固定方式，目前沿用傳統(tǒng)熔焊中常采用的內(nèi)部芯軸定位方式，但受貯箱結(jié)構(gòu)特點(diǎn)限制，貯箱筒體過(guò)長(zhǎng)并且兩端有箱底封口，若采用芯軸內(nèi)定位方式，芯軸支撐剛性不足、容易變形，無(wú)法滿(mǎn)足攪拌摩擦的頂鍛力要求。
[0005]其二，貯箱結(jié)構(gòu)尺寸較大(本發(fā)明專(zhuān)利適應(yīng)國(guó)內(nèi)某型號(hào)貯箱，其直徑在3m以上)，其攪拌摩擦焊接過(guò)程中所需的巨大焊接旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力。同時(shí)其旋轉(zhuǎn)過(guò)程中對(duì)精度的保證也需要一定的要求。
[0006]因此目前迫切需要一套專(zhuān)用自動(dòng)化焊接裝置來(lái)解決筒段對(duì)接環(huán)縫攪拌摩擦焊接的問(wèn)題。
[0007]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]為了解決前述的筒段對(duì)接環(huán)縫攪拌摩擦焊接的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種自動(dòng)化焊接
目.ο
[0009]本發(fā)明提供的一種自動(dòng)化焊接裝置，包括剛性支座，多爪卡盤(pán)機(jī)構(gòu)，配合貯箱筒段內(nèi)置的柔性氣動(dòng)漲圈，轉(zhuǎn)盤(pán)軸承，環(huán)形導(dǎo)軌和旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述多爪卡盤(pán)機(jī)構(gòu)通過(guò)所述轉(zhuǎn)盤(pán)軸承和環(huán)形導(dǎo)軌連接在所述剛性支座上，所述柔性氣動(dòng)漲圈和多爪卡盤(pán)機(jī)構(gòu)配合需要對(duì)接進(jìn)行環(huán)縫攪拌摩擦焊接的貯箱筒段形成一剛性體，通過(guò)所述旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)所述剛性體相對(duì)于所述剛性支座旋轉(zhuǎn)。
[0010]本發(fā)明自動(dòng)化焊接裝置主體結(jié)構(gòu)部分安裝在立式剛性支座上并可相對(duì)于立式剛性支座上旋轉(zhuǎn)，焊接前左右兩側(cè)貯箱筒段由兩套具有自定心功能的高精度多爪卡盤(pán)完成定位與固定。該卡盤(pán)包含若干個(gè)沿環(huán)焊縫周長(zhǎng)方向均布且末端為適應(yīng)貯箱外壁尺寸的弧形爪，通過(guò)卡盤(pán)內(nèi)置的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)同步驅(qū)動(dòng)各弧形爪沿卡盤(pán)徑向移動(dòng)到預(yù)定位置，由這些圓周均布弧形爪端面形成一標(biāo)準(zhǔn)的剛性基準(zhǔn)圓。再通過(guò)內(nèi)部的柔性氣動(dòng)漲圈將貯箱薄壁筒段從內(nèi)側(cè)向外撐，使貯箱薄壁筒段發(fā)生彈性變形，使其外壁與外部卡盤(pán)弧形爪端面所在的基準(zhǔn)圓貼齊，以糾正左右兩側(cè)貯箱的不圓度誤差和周長(zhǎng)誤差，由此卡盤(pán)弧形爪、氣動(dòng)漲圈及左右兩側(cè)貯箱筒段在焊接位置處形成一個(gè)剛性體。因此有效解決了貯箱為大尺寸薄壁結(jié)構(gòu)件自身剛性較差及固定定位的問(wèn)題。
[0011]本發(fā)明利用前述兩套具有自定心夾緊功能的高精度多爪卡盤(pán)，配合貯箱筒段內(nèi)置的柔性氣動(dòng)漲圈定位貯箱后，氣動(dòng)漲圈將繼續(xù)施加一定的漲緊力以轉(zhuǎn)化為弧形爪定位面與筒段外壁間的壓緊力。在卡盤(pán)外部安裝大齒圈，配置伺服旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過(guò)齒輪傳動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)卡盤(pán)旋轉(zhuǎn)，依靠卡盤(pán)弧形爪與貯箱外壁之間由前述壓緊力轉(zhuǎn)化成摩擦力，帶動(dòng)貯箱旋轉(zhuǎn)。其優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)位置位于焊縫兩側(cè)，驅(qū)動(dòng)力矩直接作用在焊接位置處，降低直接驅(qū)動(dòng)貯箱筒段造成力矩衰減及筒段扭轉(zhuǎn)變形。同時(shí)針對(duì)其旋轉(zhuǎn)精度和高扭矩的要求，本發(fā)明旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)采用4組高扭矩驅(qū)動(dòng)電機(jī)，利用多軸同步驅(qū)動(dòng)技術(shù)和雙電機(jī)消隙技術(shù)提高旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)性，有效解決了環(huán)縫攪拌摩擦焊接過(guò)程中需要巨大的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力矩及保持高的旋轉(zhuǎn)精度的問(wèn)題。
[0012]
【附圖說(shuō)明】
[0013]通過(guò)閱讀參照以下附圖所作的對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯:
圖1:自動(dòng)化焊接裝置總體結(jié)構(gòu)圖；
圖2:自動(dòng)化焊接裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖；
圖3:卡盤(pán)結(jié)構(gòu)主視視圖；
圖4:卡盤(pán)結(jié)構(gòu)后視視圖；
圖5:導(dǎo)向爪與弧形爪組合結(jié)構(gòu)主視圖；
圖6:導(dǎo)向爪與弧形爪組合結(jié)構(gòu)側(cè)視圖；
圖7:氣動(dòng)漲圈；
圖8:旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)；
圖中為貯箱左筒段，2為剛性支座，3為卡盤(pán)機(jī)構(gòu)，4為氣動(dòng)漲圈，5為貯箱右筒段，6為轉(zhuǎn)盤(pán)軸承，7為環(huán)形導(dǎo)軌，8為旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，9為卡盤(pán)盤(pán)體，10為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，11為鏈輪鏈條，12為滾珠絲杠，13為蝸輪蝸桿減速機(jī)，14為導(dǎo)向爪，15為轉(zhuǎn)銷(xiāo)，16為弧形爪，17為微調(diào)螺栓，18為壓力傳感器，19為盤(pán)芯，20為高壓氣缸，21為弧形漲圈，22為大齒輪，23為小齒輪，24為驅(qū)動(dòng)電機(jī)，25為機(jī)械同步軸，26為離合器。
[0014]附圖中相同或相似的附圖標(biāo)記代表相同或相似的部件。
[0015]
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖與實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述。應(yīng)理解，以下實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而非用于限定本發(fā)明的范圍。
[0017]如附圖1和附圖2所示，自動(dòng)化焊接裝置的總體使用功能，如貯箱左筒段I和貯箱右筒段5為需要對(duì)接進(jìn)行環(huán)縫攪拌摩擦焊接的兩筒段，左右兩個(gè)卡盤(pán)3通過(guò)轉(zhuǎn)盤(pán)軸承6和環(huán)形導(dǎo)軌7連接在剛性支座2上，氣動(dòng)漲圈4與卡盤(pán)3配合夾持貯箱左筒段I和貯箱右筒段5形成一剛性體，通過(guò)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)8驅(qū)動(dòng)這一剛性體相對(duì)于剛性支座2旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)環(huán)縫的旋轉(zhuǎn)焊接。
[0018]貯箱筒段焊前定位與夾緊功能的實(shí)現(xiàn)如下:
卡盤(pán)3進(jìn)一步包含卡盤(pán)盤(pán)體9，共4組驅(qū)動(dòng)電機(jī)10、鏈輪鏈條11、24套滾珠絲杠12、24套蝸輪蝸桿減速機(jī)13、24