CN104191084B - 一种大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接装置及其焊接方法 - Google Patents

一种大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接装置及其焊接方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104191084B
CN104191084B CN201410315663.2A CN201410315663A CN104191084B CN 104191084 B CN104191084 B CN 104191084B CN 201410315663 A CN201410315663 A CN 201410315663A CN 104191084 B CN104191084 B CN 104191084B
Authority
CN
China
Prior art keywords
welded
workpiece
welding
servo
positioning
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410315663.2A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104191084A (zh
Inventor
孟光
王宇晗
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Tuopu Cnc Polytron Technologies Inc
Shanghai Jiaotong University
Original Assignee
Shanghai Tuopu Cnc Polytron Technologies Inc
Shanghai Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Tuopu Cnc Polytron Technologies Inc, Shanghai Jiaotong University filed Critical Shanghai Tuopu Cnc Polytron Technologies Inc
Priority to CN201410315663.2A priority Critical patent/CN104191084B/zh
Publication of CN104191084A publication Critical patent/CN104191084A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104191084B publication Critical patent/CN104191084B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/12—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding
    • B23K20/122—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating the heat being generated by friction; Friction welding using a non-consumable tool, e.g. friction stir welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/24—Preliminary treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/26—Auxiliary equipment

Abstract

本发明公开了一种大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接装置及其焊接方法，该装置包括可回转型头架、可回转型环缝夹具、可回转型尾架、数控支撑托辊、机床底座和焊接执行机构，可回转型环缝夹具将待焊工件焊缝内外夹持，待焊接工件除焊缝外的两个端面分别与可回转型头架和可回转型尾架连接，可回转型环缝夹具、可回转型头架和可回转型尾架同步旋转带动工件旋转，由伺服电主轴驱动旋转的搅拌针扎入待焊工件的焊缝，配合工件的旋转，实施大型贮箱的环缝搅拌摩擦焊接。本发明可以精确地实现大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接，设备集合铣削、焊接、测量等功能，采用多轴数控系统对各个伺服轴进行协调控制，满足贮箱的高精度、高效率、高可靠性焊接需求。

Description

一种大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接装置及其焊接方法
技术领域
本发明涉及航空航天先进制造领域，具体是一种大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接装置及其焊接方法。
背景技术
运载火箭箭体舱段、飞机机身壳体等飞行器舱体由大型薄壁筒段构件组成，薄壁筒段构件之间的连接由搅拌摩擦焊接实现。
筒段构件在搅拌摩擦焊接时会承受较大的焊接压力和摩擦力，由于大型薄壁筒段构件刚性较差，焊接时筒段构件会产生较大的变形，严重影响构件的焊接质量。因此，搅拌摩擦焊接设备应包含刚性较好的支撑装置，利用支撑装置来减少筒段构件在承受较大焊接压力和摩擦力时的变形量。在搅拌摩擦焊接时，对接筒段构件之间需要刚性固定，搅拌针扎入待焊工件的焊缝，工件绕自身轴线旋转，才能完成环状焊缝的焊接。由于工件在支撑装置定位支撑的同时还需要绕自身轴线旋转，因此需要考虑如何较好的安装支撑装置和工件旋转装置,配合焊接装置完成搅拌摩擦焊接。
传统的大型筒段构件环缝搅拌摩擦焊接装置采用支撑装置与工件旋转装置同步旋转，实际加工中工件旋转一周，容易导致线路缠绕，如果工件在一定角度范围内往复旋转，焊接效率会降低，焊接质量也会下降。因此，传统的大型筒段构件环缝搅拌摩擦焊接装置已无法较好的实现高效率高质量的焊接。
发明内容
本发明的目的在于提供一种加工效率高、焊接变形小、节省大量人力的大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接装置及其焊接方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接装置，包括依次安装在机床底座上的可回转型头架、可回转型环缝夹具、数控支撑托辊和可回转型尾架，所述可回转型环缝夹具侧面安装有焊接执行机构；
所述可回转型头架包括头架基座、内支撑心轴、头架基座沿工件轴线方向移动的直线驱动装置、工件连接架、内支撑心轴沿工件轴线方向移动的直线驱动装置、工件连接架相对头架基座旋转的回转驱动装置和被动旋转轴承箱，所述头架基座安装在机床底座上，头架基座沿工件轴线方向移动的直线驱动装置固定在头架基座上，所述内支撑心轴安装在头架基座上，所述工件连接架安装在内支撑心轴一端，内支撑心轴沿工件轴线方向移动的直线驱动装置和工件连接架相对头架基座旋转的回转驱动装置安装在工件连接架上，被动旋转轴承箱安装在内支撑心轴的另一端；
所述可回转型环缝夹具包括内部柔性支撑装置、旋转型外部伺服定位及装卡装置和轻量化可拆卸式内支撑装置，内部柔性支撑装置和轻量化可拆卸式内支撑装置安装在旋转型外部伺服定位及装卡装置的两侧圆筒内；
所述焊接执行机构包含基座、滑鞍、滑枕和伺服电主轴，所述伺服电主轴安装在滑枕端部，滑枕安装在滑鞍上，滑鞍安装在基座的导轨上，基座安装在可回转型环缝夹具侧面。
一种大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接装置的焊接方法，具体操作步骤如下：
步骤一，在待焊工件A上安装抱箍A，使待焊工件A具备一定的圆度和刚度，将该待焊工件A吊装至位于旋转型外部伺服定位及装卡装置和可回转型尾架之间的两个数控支撑托辊上方，然后通过数控支撑托辊调整待焊工件A的位置，使待焊工件A轴线与旋转型外部伺服定位及装卡装置的轴线重合，将待焊工件A靠近可回转型尾架的一端并与可回转型尾架连接，可回转型尾架和数控支撑托辊同步移动将待焊工件A靠近旋转型外部伺服定位及装卡装置的一侧并推送至旋转型外部伺服定位及装卡装置内部的端面铣削工位；
步骤二，移动内支撑心轴，将内部柔性支撑装置推送至待焊工件A内部的待焊侧并撑紧待焊工件A，旋转型外部伺服定位及装卡装置将待焊工件A外部伺服抱紧、定位并驱动工件A旋转，在焊接执行机构的伺服电主轴上安装铣削刀具，配合旋转型外部伺服定位及装卡装置对待焊工件A的驱动旋转，此时可回转型尾架同步旋转，铣削刀具对待焊工件A待焊侧的端面进行焊接前铣削，确保焊缝的焊接前质量；
步骤三，对待焊工件B进行与步骤一、步骤二同样的抱箍B安装、吊装、位姿调整，并与可回转型头架连接、推送，内部柔性支撑装置将待焊工件B待焊侧撑紧，旋转型外部伺服定位及装卡装置对待焊工件B外部实施伺服抱紧、定位并驱动待焊工件B旋转，可回转型头架同步旋转，伺服电主轴上安装的铣削刀具对待焊工件B待焊侧的端面进行焊接前铣削，确保焊缝的焊接前质量；
步骤四，分别移动可回转型头架和可回转型尾架，将待焊工件A和待焊工件B的待焊端面移动到焊接工位并贴合，移动内支撑心轴将内部柔性支撑装置推送至焊缝位置，并对焊缝实施内部轻撑紧，旋转型外部伺服定位及装卡装置对焊缝两侧的待焊工件A和待焊工件B实施外部轻抱紧、粗定位，然后分别移动可回转型头架和可回转型尾架，将待焊工件A和待焊工件B的待焊端面贴紧，外部伺服定位及装卡装置实施抱紧、精定位，内部柔性支撑装置将焊缝内侧撑紧；
步骤五，旋转型外部伺服定位及装卡装置驱动待焊工件A和待焊工件B同步旋转，可回转型头架和可回转型尾架分别同步旋转，在焊接执行机构的伺服电主轴上安装搅拌针并调整好焊接前倾角，移动焊接执行机构的滑枕，将由伺服电主轴驱动旋转的搅拌针扎入待焊工件的焊缝，配合待焊工件A和待焊工件B的旋转，实施大型贮箱的环缝搅拌摩擦焊接；
步骤六，贮箱底盖与筒段部件的环缝搅拌摩擦焊接，筒段部件包括待焊工件A和待焊工件B；
首先，将筒段部件推送至旋转型外部伺服定位及装卡装置内部的端面铣削工位，重复步骤二的操作，对筒段部件的待焊侧端面进行铣削；
其次，在可回转型头架端部安装头架过渡连接装置，吊装待焊贮箱底盖至数控支撑托辊上方，通过数控支撑托辊调整好待焊贮箱底盖位置，将待焊贮箱底盖的一端与头架过渡连接装置连接，使待焊贮箱底盖的轴线与旋转型外部伺服定位及装卡装置的轴线重合，移动可回转型头架将待焊贮箱底盖推送至旋转型外部伺服定位及装卡装置内部的端面铣削工位，旋转型外部伺服定位及装卡装置将待焊贮箱底盖外部伺服抱紧、定位并驱动待焊贮箱底盖旋转，焊接执行机构的伺服电主轴安装铣削刀具，配合旋转型外部伺服定位及装卡装置对待焊贮箱底盖的驱动旋转及可回转型头架的同步旋转，铣削刀具对待焊贮箱底盖待焊侧的端面进行焊接前铣削；
其次，组装轻量化可拆卸式内支撑装置，并安装在筒段部件内侧端部，通过可回转型头架和可回转型尾架分别将待焊贮箱底盖及筒段部件推送至焊接工位并贴合，调整轻量化可拆卸式内支撑装置将焊缝内部轻撑紧，旋转型外部伺服定位及装卡装置对焊缝两侧工件实施外部轻抱紧、粗定位，此时分别移动可回转型头架和可回转型尾架将待焊工件的待焊端面贴紧，外部伺服定位及装卡装置实施抱紧、精定位，调整轻量化可拆卸式内支撑装置将焊缝内侧撑紧；
最后，旋转型外部伺服定位及装卡装置驱动待焊贮箱底盖和筒段部件旋转，可回转型头架和可回转型尾架同步旋转，焊接执行机构的伺服电主轴上安装搅拌针并调整好焊接前倾角，移动焊接执行机构的滑枕，将由伺服电主轴驱动旋转的搅拌针扎入待焊工件的焊缝，配合待焊工件的旋转，完成大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)可用于大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接，焊接质量好，大大提升加工效率；
(2)对开敞性不同的待焊工件使用不同的内支撑装置，通过内支撑装置的16组机械手对开敞性好的待焊接工件进行内部支撑，消除工件与焊接底板之间的间隙；
(3)旋转型外部伺服定位及装卡装置能根据伺服驱动缸的力反馈，确定工件的定位及装卡状态，实时进行调整、补偿；
(4)本发明设备装置集合铣削、焊接、测量等功能，由多轴数控系统协调控制，满足贮箱的高精度、高效率、高可靠性焊接需求。
附图说明
图1为本发明装置的整体结构示意图。
图2为本发明装置中可回转型环缝夹具的意图。
图3为本发明装置中焊接执行机构的示意图。
图4为本发明装置中可回转型头架的示意图。
图5～10为本发明装置的焊接方法步骤示意图。
图中：1-可回转型头架；2-可回转型环缝夹具；3-可回转型尾架；4-数控支撑托辊；5-机床底座；6-焊接执行机构；7-内部柔性支撑装置；8-旋转型外部伺服定位及装卡装置；9-轻量化可拆卸式内支撑装置；10-基座；11-滑鞍；12-滑枕；13-伺服电主轴；14-头架基座；15-内支撑心轴；16-头架基座沿工件轴线方向移动的直线驱动装置；17-工件连接架；18-内支撑心轴沿工件轴线方向移动的直线驱动装置；19-工件连接架相对头架基座旋转的回转驱动装置；20-抱箍A；21-待焊工件A；22-待焊工件B；23-抱箍B；24-头架过渡连接装置；25-贮箱底盖。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～4，本发明实施例中，一种大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接装置及其焊接方法，包括依次安装在机床底座5上的可回转型头架1、可回转型环缝夹具2、数控支撑托辊4和可回转型尾架3，可回转型环缝夹具2侧面安装有焊接执行机构6。
可回转型头架1包括头架基座14、内支撑心轴15、头架基座沿工件轴线方向移动的直线驱动装置16、工件连接架17、内支撑心轴沿工件轴线方向移动的直线驱动装置18、工件连接架相对头架基座旋转的回转驱动装置19和被动旋转轴承箱，头架基座14安装在机床底座5上，头架基座沿工件轴线方向移动的直线驱动装置16固定在头架基座14上，内支撑心轴15安装在头架基座14上，所述工件连接架17安装在内支撑心轴15一端，内支撑心轴沿工件轴线方向移动的直线驱动装置18和工件连接架相对头架基座旋转的回转驱动装置19安装在工件连接架17上，被动旋转轴承箱安装在内支撑心轴15的另一端；
可回转型环缝夹具2包括内部柔性支撑装置7、旋转型外部伺服定位及装卡装置8和轻量化可拆卸式内支撑装置9，内部柔性支撑装置7和轻量化可拆卸式内支撑装置9安装在旋转型外部伺服定位及装卡装置8的两侧圆筒内；
焊接执行机构包含基座10、滑鞍11、滑枕12和伺服电主轴13，伺服电主轴13安装在滑枕12端部，滑枕12安装在滑鞍11上，滑鞍11安装在基座10的导轨上，基座10安装在可回转型环缝夹具2侧面。
如图5～10，一种大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接装置的焊接方法，具体操作步骤如下：
步骤一，在待焊工件A21上安装抱箍20，使待焊工件A21具备一定的圆度和刚度，将该待焊工件A21吊装至位于旋转型外部伺服定位及装卡装置8和可回转型尾架3之间的两个数控支撑托辊4上方，然后通过数控支撑托辊4调整待焊工件A21的位置，使待焊工件A21轴线与旋转型外部伺服定位及装卡装置8的轴线重合，将待焊工件A21靠近可回转型尾架3的一端并与可回转型尾架3连接，可回转型尾架3和数控支撑托辊4同步移动将待焊工件A21靠近旋转型外部伺服定位及装卡装置8的一侧并推送至旋转型外部伺服定位及装卡装置8内部的端面铣削工位；
步骤二，移动内支撑心轴15，将内部柔性支撑装置7推送至待焊工件A21内部的待焊侧并撑紧待焊工件A21，旋转型外部伺服定位及装卡装置8将待焊工件A21外部伺服抱紧、定位并驱动工件A21旋转，在焊接执行机构6的伺服电主轴13上安装铣削刀具，配合旋转型外部伺服定位及装卡装置8对待焊工件A21的驱动旋转，此时可回转型尾架3同步旋转，铣削刀具对待焊工件A21待焊侧的端面进行焊接前铣削，确保焊缝的焊接前质量；
步骤三，对待焊工件B22进行与步骤一、步骤二同样的抱箍23安装、吊装、位姿调整，并与可回转型头架1连接、推送，内部柔性支撑装置7将待焊工件B22待焊侧撑紧，旋转型外部伺服定位及装卡装置8对待焊工件B22外部实施伺服抱紧、定位并驱动待焊工件B22旋转，可回转型头架1同步旋转，伺服电主轴13上安装的铣削刀具对待焊工件B22待焊侧的端面进行焊接前铣削，确保焊缝的焊接前质量；
步骤四，分别移动可回转型头架1和可回转型尾架3，将待焊工件A21和待焊工件B22的待焊端面移动到焊接工位并贴合，移动内支撑心轴15将内部柔性支撑装置7推送至焊缝位置，并对焊缝实施内部轻撑紧，旋转型外部伺服定位及装卡装置8对焊缝两侧的待焊工件A21和待焊工件B22实施外部轻抱紧、粗定位，然后分别移动可回转型头架1和可回转型尾架3，将待焊工件A21和待焊工件B22的待焊端面贴紧，外部伺服定位及装卡装置8实施抱紧、精定位，内部柔性支撑装置7将焊缝内侧撑紧；
步骤五，旋转型外部伺服定位及装卡装置8驱动待焊工件A21和待焊工件B22同步旋转，可回转型头架1和可回转型尾架3分别同步旋转，在焊接执行机构6的伺服电主轴13上安装搅拌针并调整好焊接前倾角，移动焊接执行机构6的滑枕12，将由伺服电主轴13驱动旋转的搅拌针扎入待焊工件的焊缝，配合待焊工件A21和待焊工件B22的旋转，实施大型贮箱的环缝搅拌摩擦焊接；
步骤六，贮箱底盖25与筒段部件的环缝搅拌摩擦焊接，筒段部件包括待焊工件A和待焊工件B；
首先，将筒段部件推送至旋转型外部伺服定位及装卡装置8内部的端面铣削工位，重复步骤二的操作，对筒段部件的待焊侧端面进行铣削；
其次，在可回转型头架1端部安装头架过渡连接装置24，吊装待焊贮箱底盖25至数控支撑托辊4上方，通过数控支撑托辊4调整好待焊贮箱底盖25位置，将待焊贮箱底盖25的一端与头架过渡连接装置24连接，使待焊贮箱底盖25的轴线与旋转型外部伺服定位及装卡装置8的轴线重合，移动可回转型头架1将待焊贮箱底盖25推送至旋转型外部伺服定位及装卡装置8内部的端面铣削工位，旋转型外部伺服定位及装卡装置8将待焊贮箱底盖25外部伺服抱紧、定位并驱动待焊贮箱底盖25旋转，焊接执行机构6的伺服电主轴13安装铣削刀具，配合旋转型外部伺服定位及装卡装置8对待焊贮箱底盖25的驱动旋转及可回转型头架1的同步旋转，铣削刀具对待焊贮箱底盖25待焊侧的端面进行焊接前铣削；
其次，组装轻量化可拆卸式内支撑装置9，并安装在筒段部件内侧端部，通过可回转型头架1和可回转型尾架3分别将待焊贮箱底盖25及筒段部件推送至焊接工位并贴合，调整轻量化可拆卸式内支撑装置9将焊缝内部轻撑紧，旋转型外部伺服定位及装卡装置8对焊缝两侧工件实施外部轻抱紧、粗定位，此时分别移动可回转型头架1和可回转型尾架3将待焊工件的待焊端面贴紧，外部伺服定位及装卡装置8实施抱紧、精定位，调整轻量化可拆卸式内支撑装置9将焊缝内侧撑紧；
最后，旋转型外部伺服定位及装卡装置8驱动待焊贮箱底盖25和筒段部件旋转，可回转型头架1和可回转型尾架3同步旋转，焊接执行机构6的伺服电主轴13上安装搅拌针并调整好焊接前倾角，移动焊接执行机构6的滑枕12，将由伺服电主轴13驱动旋转的搅拌针扎入待焊工件的焊缝，配合待焊工件的旋转，完成大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接。
本发明考虑了开敞性不同的待焊工件的特点，设计了不同的内支撑装置，内部柔性支撑装置对开敞性好的待焊接工件进行内部支撑，轻量化可拆卸式内支撑装置对开敞性差的待焊接工件进行内部支撑，焊接完毕后拆卸成小尺寸部件并从小孔运出，同时本发明装置设备集合铣削、焊接、测量等功能，由多轴数控系统协调控制，满足贮箱的高精度、高效率、高可靠性焊接需求。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (2)

1.一种大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，包括依次安装在机床底座(5)上的可回转型头架(1)、可回转型环缝夹具(2)、数控支撑托辊(4)和可回转型尾架(3)，所述可回转型环缝夹具(2)侧面安装有焊接执行机构(6)；
所述可回转型头架(1)包括头架基座(14)、内支撑心轴(15)、头架基座沿工件轴线方向移动的直线驱动装置(16)、工件连接架(17)、内支撑心轴沿工件轴线方向移动的直线驱动装置(18)、工件连接架相对头架基座旋转的回转驱动装置(19)和被动旋转轴承箱，所述头架基座(14)安装在机床底座(5)上，头架基座沿工件轴线方向移动的直线驱动装置(16)固定在头架基座(14)上，所述内支撑心轴(15)安装在头架基座(14)上，所述工件连接架(17)安装在内支撑心轴(15)一端，内支撑心轴沿工件轴线方向移动的直线驱动装置(18)和工件连接架相对头架基座旋转的回转驱动装置(19)安装在工件连接架(17)上，被动旋转轴承箱安装在内支撑心轴(15)的另一端；
所述可回转型环缝夹具(2)包括内部柔性支撑装置(7)、旋转型外部伺服定位及装卡装置(8)和轻量化可拆卸式内支撑装置(9)，内部柔性支撑装置(7)和轻量化可拆卸式内支撑装置(9)安装在旋转型外部伺服定位及装卡装置(8)的两侧圆筒内；
所述焊接执行机构包含基座(10)、滑鞍(11)、滑枕(12)和伺服电主轴(13)，所述伺服电主轴(13)安装在滑枕(12)端部，滑枕(12)安装在滑鞍(11)上，滑鞍(11)安装在基座(10)的导轨上，基座(10)安装在可回转型环缝夹具(2)侧面。
2.一种如权利要求1所述的大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接装置的焊接方法，其特征在于，具体操作步骤如下：
步骤一，在待焊工件A(21)上安装抱箍A(20)，使待焊工件A(21)具备一定的圆度和刚度，将该待焊工件A(21)吊装至位于旋转型外部伺服定位及装卡装置(8)和可回转型尾架(3)之间的两个数控支撑托辊(4)上方，然后通过数控支撑托辊(4)调整待焊工件A(21)的位置，使待焊工件A(21)轴线与旋转型外部伺服定位及装卡装置(8)的轴线重合，将待焊工件A(21)靠近可回转型尾架(3)的一端并与可回转型尾架(3)连接，可回转型尾架(3)和数控支撑托辊(4)同步移动将待焊工件A(21)靠近旋转型外部伺服定位及装卡装置(8)的一侧并推送至旋转型外部伺服定位及装卡装置(8)内部的端面铣削工位；
步骤二，移动内支撑心轴(15)，将内部柔性支撑装置(7)推送至待焊工件A(21)内部的待焊侧并撑紧待焊工件A(21)，旋转型外部伺服定位及装卡装置(8)将待焊工件A(21)外部伺服抱紧、定位并驱动工件A(21)旋转，在焊接执行机构(6)的伺服电主轴(13)上安装铣削刀具，配合旋转型外部伺服定位及装卡装置(8)对待焊工件A(21)的驱动旋转，此时可回转型尾架(3)同步旋转，铣削刀具对待焊工件A(21)待焊侧的端面进行焊接前铣削，确保焊缝的焊接前质量；
步骤三，对待焊工件B(22)进行与步骤一、步骤二同样的抱箍B(23)安装、吊装、位姿调整，并与可回转型头架(1)连接、推送，内部柔性支撑装置(7)将待焊工件B(22)待焊侧撑紧，旋转型外部伺服定位及装卡装置(8)对待焊工件B(22)外部实施伺服抱紧、定位并驱动待焊工件B(22)旋转，可回转型头架(1)同步旋转，伺服电主轴(13)上安装的铣削刀具对待焊工件B(22)待焊侧的端面进行焊接前铣削，确保焊缝的焊接前质量；
步骤四，分别移动可回转型头架(1)和可回转型尾架(3)，将待焊工件A(21)和待焊工件B(22)的待焊端面移动到焊接工位并贴合，移动内支撑心轴(15)将内部柔性支撑装置(7)推送至焊缝位置，并对焊缝实施内部轻撑紧，旋转型外部伺服定位及装卡装置(8)对焊缝两侧的待焊工件A(21)和待焊工件B(22)实施外部轻抱紧、粗定位，然后分别移动可回转型头架(1)和可回转型尾架(3)，将待焊工件A(21)和待焊工件B(22)的待焊端面贴紧，外部伺服定位及装卡装置(8)实施抱紧、精定位，内部柔性支撑装置(7)将焊缝内侧撑紧；
步骤五，旋转型外部伺服定位及装卡装置(8)驱动待焊工件A(21)和待焊工件B(22)同步旋转，可回转型头架(1)和可回转型尾架(3)分别同步旋转，在焊接执行机构(6)的伺服电主轴(13)上安装搅拌针并调整好焊接前倾角，移动焊接执行机构(6)的滑枕(12)，将由伺服电主轴(13)驱动旋转的搅拌针扎入待焊工件的焊缝，配合待焊工件A(21)和待焊工件B(22)的旋转，实施大型贮箱的环缝搅拌摩擦焊接；
步骤六，贮箱底盖(25)与筒段部件的环缝搅拌摩擦焊接，筒段部件包括待焊工件A和待焊工件B；
首先，将筒段部件推送至旋转型外部伺服定位及装卡装置(8)内部的端面铣削工位，重复步骤二的操作，对筒段部件的待焊侧端面进行铣削；
其次，在可回转型头架(1)端部安装头架过渡连接装置(24)，吊装待焊贮箱底盖(25)至数控支撑托辊(4)上方，通过数控支撑托辊(4)调整好待焊贮箱底盖(25)位置，将待焊贮箱底盖(25)的一端与头架过渡连接装置(24)连接，使待焊贮箱底盖(25)的轴线与旋转型外部伺服定位及装卡装置(8)的轴线重合，移动可回转型头架(1)将待焊贮箱底盖(25)推送至旋转型外部伺服定位及装卡装置(8)内部的端面铣削工位，旋转型外部伺服定位及装卡装置(8)将待焊贮箱底盖(25)外部伺服抱紧、定位并驱动待焊贮箱底盖(25)旋转，焊接执行机构(6)的伺服电主轴(13)安装铣削刀具，配合旋转型外部伺服定位及装卡装置(8)对待焊贮箱底盖(25)的驱动旋转及可回转型头架(1)的同步旋转，铣削刀具对待焊贮箱底盖(25)待焊侧的端面进行焊接前铣削；
其次，组装轻量化可拆卸式内支撑装置(9)，并安装在筒段部件内侧端部，通过可回转型头架(1)和可回转型尾架(3)分别将待焊贮箱底盖(25)及筒段部件推送至焊接工位并贴合，调整轻量化可拆卸式内支撑装置(9)将焊缝内部轻撑紧，旋转型外部伺服定位及装卡装置(8)对焊缝两侧工件实施外部轻抱紧、粗定位，此时分别移动可回转型头架(1)和可回转型尾架(3)将待焊工件的待焊端面贴紧，外部伺服定位及装卡装置(8)实施抱紧、精定位，调整轻量化可拆卸式内支撑装置(9)将焊缝内侧撑紧；
最后，旋转型外部伺服定位及装卡装置(8)驱动待焊贮箱底盖(25)和筒段部件旋转，可回转型头架(1)和可回转型尾架(3)同步旋转，焊接执行机构(6)的伺服电主轴(13)上安装搅拌针并调整好焊接前倾角，移动焊接执行机构(6)的滑枕(12)，将由伺服电主轴(13)驱动旋转的搅拌针扎入待焊工件的焊缝，配合待焊工件的旋转，完成大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接。
CN201410315663.2A 2014-07-04 2014-07-04 一种大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接装置及其焊接方法 Active CN104191084B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410315663.2A CN104191084B (zh) 2014-07-04 2014-07-04 一种大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接装置及其焊接方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410315663.2A CN104191084B (zh) 2014-07-04 2014-07-04 一种大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接装置及其焊接方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104191084A CN104191084A (zh) 2014-12-10
CN104191084B true CN104191084B (zh) 2018-12-28

Family

ID=52076531

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410315663.2A Active CN104191084B (zh) 2014-07-04 2014-07-04 一种大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接装置及其焊接方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104191084B (zh)

Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104646875B (zh) * 2015-02-06 2016-08-31 中国运载火箭技术研究院 一种5m级弱刚性超长贮箱的形位尺寸控制方法
CN104708264B (zh) * 2015-02-06 2017-01-18 中国运载火箭技术研究院 一种贮箱筒段的环缝内撑装置
CN104625325B (zh) * 2015-02-06 2016-05-25 中国运载火箭技术研究院 一种5m级贮箱环缝装配焊接装备
CN104646795B (zh) * 2015-02-06 2016-09-21 中国运载火箭技术研究院 一种5m直径弱刚性、小直径人孔贮箱封箱环缝焊接方法
CN104907687B (zh) * 2015-06-23 2017-10-17 中南大学 一种大口径薄壁圆筒对接焊接装配夹紧装置
CN105057878A (zh) * 2015-08-12 2015-11-18 宁波金凤焊割机械制造有限公司 航空器燃料存储筒的搅拌摩擦焊装置用内夹具总成
CN105014232B (zh) * 2015-08-15 2017-01-18 宁波金凤焊割机械制造有限公司 航空器燃料存储筒的搅拌摩擦焊装置
CN107695507B (zh) * 2017-09-04 2019-11-29 首都航天机械公司 一种保证大直径贮箱封箱环缝搅拌摩擦焊接质量的方法
CN107914078B (zh) * 2017-10-19 2020-11-24 上海拓璞数控科技股份有限公司 大直径低刚度燃料贮箱的搅拌摩擦焊接装置及焊接方法
CN107876964B (zh) * 2017-12-07 2021-01-26 四川航天长征装备制造有限公司 一种基于搅拌摩擦焊的空间曲线焊缝铣焊一体化连接方法
CN108723689A (zh) * 2018-08-10 2018-11-02 隆华科技集团（洛阳）股份有限公司 一种用于换热管对焊的换热管装夹方法及装置
CN109834398A (zh) * 2018-12-29 2019-06-04 广州瑞松智能科技股份有限公司 一种适用于轻量化材料集搅拌摩擦焊与mig焊的系统
CN109676240A (zh) * 2019-02-12 2019-04-26 上海航天精密机械研究所 全自动锥形铸件环缝搅拌摩擦焊接工艺装置
CN111922727A (zh) * 2020-07-30 2020-11-13 北京九天行歌航天科技有限公司 薄壁回转体立式原位加工方法
CN112083074B (zh) * 2020-09-10 2024-03-29 上海航天精密机械研究所 火箭贮箱环缝超声检测设备及控制方法
CN112935524B (zh) * 2021-03-23 2022-02-01 蓝箭航天空间科技股份有限公司 一种用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法
CN113857765A (zh) * 2021-10-28 2021-12-31 Dig自动化工程（武汉）有限公司 一种管道接长装配装置
CN114161160B (zh) * 2022-01-04 2022-12-13 浙江蓝箭航天空间科技有限公司 一种大尺寸圆筒防变形纵缝铣削及焊接支撑装置
CN115846854A (zh) * 2023-02-20 2023-03-28 陕西风润智能制造研究院有限公司 一种飞机燃油箱专用焊接装置及焊接方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6247634B1 (en) * 1999-06-30 2001-06-19 Mce Technologies Incorporated Method and apparatus for forming a stir welded joint at meeting cylindrical edges
CN101372072A (zh) * 2007-08-23 2009-02-25 华瀚科技有限公司 一种管材内壁热熔带焊接支撑结构
CN102729045A (zh) * 2012-05-22 2012-10-17 戴刚平 一种钢管与法兰拼接加工一体机及其加工工艺
CN202804474U (zh) * 2012-08-07 2013-03-20 首都航天机械公司 用于贮箱环缝搅拌摩擦焊接的定位支撑装置
CN203330636U (zh) * 2013-06-28 2013-12-11 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种自支撑的搅拌摩擦焊环缝焊接工装夹具
CN103706990A (zh) * 2013-12-30 2014-04-09 大连理工大学 大型薄壁箱体环缝搅拌摩擦焊的定位支撑装置

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010096585A1 (en) * 2009-02-19 2010-08-26 Blue Origin, Llc Modular friction welding head and associated systems and methods

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6247634B1 (en) * 1999-06-30 2001-06-19 Mce Technologies Incorporated Method and apparatus for forming a stir welded joint at meeting cylindrical edges
CN101372072A (zh) * 2007-08-23 2009-02-25 华瀚科技有限公司 一种管材内壁热熔带焊接支撑结构
CN102729045A (zh) * 2012-05-22 2012-10-17 戴刚平 一种钢管与法兰拼接加工一体机及其加工工艺
CN202804474U (zh) * 2012-08-07 2013-03-20 首都航天机械公司 用于贮箱环缝搅拌摩擦焊接的定位支撑装置
CN203330636U (zh) * 2013-06-28 2013-12-11 中国航空工业集团公司北京航空制造工程研究所 一种自支撑的搅拌摩擦焊环缝焊接工装夹具
CN103706990A (zh) * 2013-12-30 2014-04-09 大连理工大学 大型薄壁箱体环缝搅拌摩擦焊的定位支撑装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN104191084A (zh) 2014-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104191084B (zh) 一种大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接装置及其焊接方法
CN204075501U (zh) 一种大型贮箱的整体环缝搅拌摩擦焊接装置
CN209664704U (zh) 一种机器人焊接用管法兰固定工装
CN107097029A (zh) 一种可内外焊接的大型双法兰圆筒自动对心焊接工装
CN102363247B (zh) 激光焊接方法及激光焊接装置
CN202015902U (zh) 内环缝焊接机系统
CN205325172U (zh) 汽车吊耳六工位回转式数控钻铣组合机床
CN106181028A (zh) 一种五轴三联动激光切管机
CN108941948A (zh) 一种双工位复合焊接设备及方法
CN207234628U (zh) 一种具有压铆车削功能的转子与转子轴的装配装置
CN205907467U (zh) 一种用于缝纫机模板的旋转送料台
CN108857622B (zh) 一种新型便捷式机床锥孔精度修复仪器
CN202412041U (zh) 一种高精度旋转定位工作台
CN104149046B (zh) 旋转型外部伺服定位及装卡装置及其方法
CN105729249A (zh) 一种多功能多工位自动化生产线
CN103801743B (zh) 一种现场管线坡口切割机
CN108705519A (zh) 双臂式机械手
CN206105204U (zh) 一种工件焊接装置
CN106736553A (zh) 用于飞机机身段弧形轨制孔设备及使用方法
CN104741974B (zh) 圆盘机
CN207577734U (zh) 一种自动移载装置及焊接机器人移载系统
CN103286421A (zh) 一种简易自动旋转焊接平台
CN115365585A (zh) 一种齿轮倒棱自动上下料生产系统
CN205465475U (zh) 一种多功能多工位自动化生产线
CN206029101U (zh) 轴类偏心焊接工装

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information
CB02 Change of applicant information

Address after: 201108 Guanghua Road, Minhang District, Minhang District, Shanghai, Sixth

Applicant after: Shanghai Tuopu CNC Polytron Technologies Inc

Applicant after: Shanghai Jiao Tong University

Address before: No. 16, building No. 60, Zhonghui Road, Minhang District, Shanghai

Applicant before: Shanghai Putuo Numerical Control Technology Co., Ltd.

Applicant before: Shanghai Jiao Tong University

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant