一种球状蒙皮与法兰预变形自动焊接装置

摘要

一种球状蒙皮与法兰预变形自动焊接装置，包括五自由度焊接变位器、预变形自动焊工装、铣切与焊接集成工艺模块。该装置利用五自由度变位器与预变形自动焊工装，在焊接前实施铝合金球状蒙皮的弹性预变形，完成预变形量设置后，由铣加工装置在焊接工位对蒙皮法兰孔边缘实施精确铣加工，可实现蒙皮法兰孔与法兰的精密焊接装配，在预变形装配完成后由自动焊工艺模块完成自动氩弧焊。焊后焊缝收缩变形与蒙皮弹性预变形量正好相互抵消，实现了铝合金薄壁球状壳体与法兰结构的低应力无变形焊接。

主权项

一种球状蒙皮与法兰预变形自动焊接装置，其特征在于：包括五自由度变位器、预变形自动焊工装、铣切和焊接集成工艺模块，五自由度变位器用于实现球状壳体任意位置法兰孔的水平定位，预变形自动焊工装用于实现蒙皮的预变形以及蒙皮和法兰的夹紧固定，铣切和焊接集成工艺模块完成蒙皮边缘的铣切加工以及法兰与蒙皮的焊接，其中：五自由度变位器包括四轮小车框架(1)、水平导轨(2)、立柱(4)、竖直导轨(5)、滑块(6)、第一悬臂支架(7)、第二悬臂支架(8)、第一转轴(9)、第二转轴(10)、吊臂(11)、转动支撑平台(12)、支撑环(13)、齿轮转环(14)、定位块(15)和定位盘(16)；四轮小车框架(1)为矩形结构，在所述矩形结构的横梁一侧底面分别安装有两条水平导轨(2)，两个立柱(4)分别垂直安装在四轮小车框架(1)的水平导轨(2)上并可沿水平导轨(2)在水平方向上移动；在两个立柱(4)上分别安装有竖直导轨(5)，第一悬臂支架(7)和第二悬臂支架(8)分别通过一个滑块(6)安装在两条竖直导轨(5)上并可沿两条竖直导轨(5)在垂直方向上移动；第一转轴(9)安装在第一悬臂支架(7)上并可以相对于第一悬臂支架(7)在与水平方向和垂直方向均垂直的方向上移动；第二转轴(10)安装在第二悬臂支架(8)上并可以相对于第二悬臂支架(8)在与水平方向和垂直方向均垂直的方向上移动；转动支撑平台(12)通过两个吊臂(11)吊装在第一转轴(9)和第二转轴(10)上并可围绕第一转轴(9)和第二转轴(10)翻转，定位盘(16)与第二转轴(10)同步旋转，定位盘(16)上的限位孔与吊臂(11)上的固定插销配合实现转动支撑平台(12)的翻转定位；齿轮转环(14)通过支撑环(13)支撑在转动支撑平台(12)上并可沿转动支撑平台(12)进行360°旋转；定位块(15)安装在齿轮转环(14)上；预变形自动焊工装包括平台支撑架(17)、工作平台(18)、悬臂梁(19)、外撑环(20)、内撑环(21)、预变形外压环(22)、焊接外压环(23)、转接环(24)、法兰压环(26)、螺纹丝杠(27)和顶杆(28)，悬臂梁(19)固定在平台支撑架(17)上，螺纹丝杠(27)通过悬臂梁(19)垂直安装在工作平台(18)下方，螺纹丝杠(27)靠近工作平台(18)的一端与外撑环(20)相连，内撑环(21)套接在外撑环(20)内侧，法兰压环(26)与内撑环(21)配合提供焊接时对被焊法兰的外压力；顶杆(28)的一端穿过螺纹丝杠(27)和外撑环(20)并与内撑环(21)相连，顶杆(28)的另一端与千斤顶(29)相连实现内撑环(21)的顶升；转接环(24)安装在工作平台底部，预变形外压环(22)安装在转接环(24)的下方，为球状蒙皮提供预变形外压力；焊接外压环(23)安装在转接环(24)的内侧，实现焊接过程中对蒙皮的夹紧固定；铣切和焊接工艺集成模块包括固定框架(31)、旋子(32)、丝杠机构(33)、铣切机头垂直升降机构(34)、铣切机头(35)、焊枪升降机构(36)和焊接机头(37)；旋子(32)安装在固定框架(31)上，固定框架(31)固定在工作平台(18)上；丝杠机构(33)水平安装在旋子(32)上并可在旋子(32)的带动下进行360°旋转，铣切机头垂直升降机构(34)和焊枪升降机构(36)分别安装于丝杠机构(33)的两侧，铣切机头(35)安装在铣切机头垂直升降机构(34)上，焊接机头(37)安装在焊枪升降机构(36)上。