CN105643056B - 一种不连续点阵加芯双蒙皮筒壳结构的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不连续点阵加芯双蒙皮筒壳结构的焊接方法，包括：床身、置于所述床身上的焊接机构和工件定位机构；所述焊接机构包括：Y轴支架；位于Y轴支架上的Y轴伺服电机和Y轴滑轨座；所述Y轴滑轨座包括Y轴滑轨底板和位于该Y轴滑轨底板上的Y轴滑轨；Y轴丝杠；置于所述Y轴滑轨座上的焊枪支架；所述工件定位机构包括十字滑台和置于所述十字滑台上的电磁吸盘；本发明最大限度地减少了人为因素对焊接质量的影响，通过控制系统对焊接过程、工件自动定位过程进行全过程控制，具有操作简单、安全可靠、自动化程度高、精度效率高等优点。

Description

一种不连续点阵加芯双蒙皮筒壳结构的焊接方法

技术领域

本发明涉及一种不连续点阵加芯双蒙皮筒壳结构的焊接方法。

背景技术

随着科学技术的发展，焊接技术正越来越引起人们的重视，焊接工具也经历了从手工到半自动再到全自动的升级换代；目前市场上的焊接设备主要以半自动式为主，这种焊接设备的弊端是焊接质量受人为因素影响比较大，焊接质量的好坏取决于操作人员的素质和经验，因此不能从根本上保证焊接质量。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种不连续点阵加芯双蒙皮筒壳结构的焊接方法。

本发明的技术手段如下：

一种不连续点阵加芯双蒙皮筒壳结构的焊接方法，包括：

步骤1：第一蒙皮与第二蒙皮的制备：

选定两块符合所需尺寸规格的钢板，分别作为第一蒙皮与第二蒙皮，并对各所述钢板进行打磨处理；

步骤2：对打磨处理后第一蒙皮与第二蒙皮进行化学氧化着色；

步骤3：预先按照对应的不连续点阵形式在第一蒙皮的内表面上标识若干用于辅助查找加芯柱焊接位置的第一蒙皮焊接位置标识，在预先标识第一蒙皮焊接位置标识的同时，分别以每一第一蒙皮焊接位置标识为参考点，按照设定好的加芯结构焊接参数在第二蒙皮的内表面上标识与该参考点对应的用于辅助查找加芯柱焊接位置的四个第二蒙皮焊接位置标识，所述加芯结构焊接参数是指以某一第一蒙皮焊接位置标识为参考点，结合所采用加芯柱的长度值，以及当各加芯柱位于同一平面时所要求的加芯柱与该同一平面所形成的预设角度值，所获得的四个加芯柱落在同一平面上且在该同一平面上的正投影成十字型时所对应的具体坐标位置；所述第一蒙皮焊接位置标识是指通过钻孔工序实现标识；

步骤4：加芯结构及双蒙皮筒壳结构的制备：

加芯结构及双蒙皮筒壳结构的制备过程包括：

步骤41：加芯结构的制备：选用四根长度一致的加芯柱，利用焊接设备根据四根加芯柱相对应的第一蒙皮焊接位置标识、第二蒙皮焊接位置标识将所述四根加芯柱分别焊接到第一蒙皮内表面上、第二蒙皮内表面上；

步骤42：利用所述焊接设备以不连续点阵形式将多个加芯结构依次焊接到第一蒙皮的内表面、第二蒙皮的内表面上；所述第二蒙皮的内表面是指焊接有加芯柱的第二蒙皮表面；

所述双蒙皮筒壳结构包括第一蒙皮；第二蒙皮；以及若干以不连续点阵形式排布于所述第一蒙皮与第二蒙皮之间的加芯结构；所述加芯结构包括：四根长度一致的加芯柱，各所述加芯柱一端汇聚成一体且固定于所述第一蒙皮内表面上，另一端均固定于所述第二蒙皮内表面上并且使得各所述加芯柱落在第二蒙皮内表面上的正投影能够成十字型；

所述焊接设备包括：床身、置于所述床身上的焊接机构和工件定位机构；

所述焊接机构包括：

Y轴支架；

位于Y轴支架上的Y轴伺服电机和Y轴滑轨座；所述Y轴滑轨座包括Y轴滑轨底板和位于该Y轴滑轨底板上的Y轴滑轨；

Y轴丝杠；所述Y轴丝杠一端连接所述Y轴伺服电机，另一端支撑在所述Y轴滑轨底板上；

置于所述Y轴滑轨座上的焊枪支架；所述焊枪支架上安装有焊枪，该焊枪与焊机相连接；所述焊枪支架通过设置在焊枪支架上的第一滑槽与所述Y轴滑轨相连接；所述Y轴丝杠具有的滑块连接所述焊枪支架；当所述Y轴伺服电机旋转时，所述Y轴丝杠带动所述焊枪支架沿Y轴滑轨往复滑动；

所述工件定位机构包括十字滑台和置于所述十字滑台上的电磁吸盘；待焊接的工件置于所述电磁吸盘上；所述十字滑台包括：

置于床身上的X轴滑轨座；所述X轴滑轨座包括X轴滑轨底板和位于该X轴滑轨底板上的X轴滑轨；

X轴伺服电机；

X轴丝杠；所述X轴丝杠一端连接所述X轴伺服电机，另一端支撑在所述X轴滑轨底板上；

Z轴滑轨座；所述Z轴滑轨座包括Z轴滑轨底板和位于该Z轴滑轨底板上的Z轴滑轨；所述Z轴滑轨底板通过设置在Z轴滑轨底板底部上的第二滑槽与所述X轴滑轨相连接；所述X轴丝杠具有的滑块连接所述Z轴滑轨底板；当所述X轴伺服电机旋转时，所述X轴丝杠带动所述Z轴滑轨底板沿X轴滑轨往复滑动；

Z轴伺服电机；

Z轴丝杠；所述Z轴丝杠一端连接所述Z轴伺服电机，另一端支撑在所述Z轴滑轨底板上；所述Z轴丝杠具有的滑块连接所述电磁吸盘；当所述Z轴伺服电机旋转时，所述Z轴丝杠带动所述电磁吸盘沿Z轴滑轨往复滑动；

所述焊接设备还包括：

用于接收用户操作指令的操作面板；

工件到位检测装置；所述工件到位检测装置用于检测工件在X轴方向上是否移动到位、在Y轴方向上是否移动到位、以及在Z轴方向上是否移动到位；

与所述焊机、X轴伺服电机、Y轴伺服电机、Z轴伺服电机、操作面板和工件到位检测装置相连接的控制系统；所述控制系统用于根据经由所述操作面板设置的焊接控制参数来控制所述焊机和焊枪，用于根据经由所述操作面板设置的工件在X轴方向上的运动参数和位置参数、工件在Y轴方向上的运动参数和位置参数、工件在Z轴方向上的运动参数和位置参数、以及工件到位检测装置的反馈参数来控制X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴伺服电机的工作状态。

另外，所述焊接设备还包括急停按钮、照明装置和复位按钮；

进一步地，Y轴丝杠一端通过联轴器连接所述Y轴伺服电机；

进一步地，所述控制系统包括PLC；所述操作面板包括触摸显示屏和操作按钮。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种不连续点阵加芯双蒙皮筒壳结构的焊接方法，最大限度地减少了人为因素对焊接质量的影响，通过控制系统对焊接过程、工件自动定位过程进行全过程控制，具有操作简单、安全可靠、自动化程度高、精度效率高等优点，为机电一体化式的一种适用于航空航天用不连续点阵加芯双蒙皮筒壳结构的焊接设备。

附图说明

图1是本发明所述焊接设备的结构示意图；

图2是本发明所述焊接设备的主视示意图；

图3是图2的A-A向剖视示意图；

图4是图2的右视示意图；

图5是图2的俯视示意图；

图6为本发明所述双蒙皮筒壳结构的结构示意图；

图7为本发明所述双蒙皮筒壳结构的侧视结构示意图；

图8为本发明所述双蒙皮筒壳结构的点阵结构示意图。

图中：1、床身，2、Y轴支架，3、Y轴伺服电机，4、Y轴滑轨底板，5、Y轴滑轨，6、Y轴丝杠，7、焊枪支架，8、焊枪，9、第一滑槽，10、电磁吸盘，11、X轴滑轨底板，12、X轴滑轨，13、X轴伺服电机，14、X轴丝杠，15、Z轴滑轨底板，16、Z轴滑轨，17、第二滑槽，18、Z轴伺服电机，19、Z轴丝杠，20、联轴器，21、第三滑槽，22、第一蒙皮，23、加芯结构，24、加芯柱，25、第二蒙皮。

具体实施方式

如图1、图2、图3、图4和图5所示的一种适用于航空航天用不连续点阵加芯双蒙皮筒壳结构的焊接设备，所述焊接设备包括：床身1、置于所述床身1上的焊接机构和工件定位机构；所述焊接机构包括：Y轴支架2；位于Y轴支架2上的Y轴伺服电机3和Y轴滑轨座；所述Y轴滑轨座包括Y轴滑轨底板4和位于该Y轴滑轨底板4上的Y轴滑轨5；Y轴丝杠6；所述Y轴丝杠6一端连接所述Y轴伺服电机3，另一端支撑在所述Y轴滑轨底板4上；置于所述Y轴滑轨座上的焊枪支架7；所述焊枪支架7上安装有焊枪8，该焊枪8与焊机相连接；所述焊枪支架7通过设置在焊枪支架7上的第一滑槽9与所述Y轴滑轨5相连接；所述Y轴丝杠6具有的滑块连接所述焊枪支架7；当所述Y轴伺服电机3旋转时，所述Y轴丝杠6带动所述焊枪支架7沿Y轴滑轨5往复滑动；所述工件定位机构包括十字滑台和置于所述十字滑台上的电磁吸盘10；待焊接的工件置于所述电磁吸盘10上；所述十字滑台包括：置于床身1上的X轴滑轨座；所述X轴滑轨座包括X轴滑轨底板11和位于该X轴滑轨底板11上的X轴滑轨12；X轴伺服电机13；X轴丝杠14；所述X轴丝杠14一端连接所述X轴伺服电机13，另一端支撑在所述X轴滑轨底板11上；Z轴滑轨座；所述Z轴滑轨座包括Z轴滑轨底板15和位于该Z轴滑轨底板15上的Z轴滑轨16；所述Z轴滑轨底板15通过设置在Z轴滑轨底板15底部上的第二滑槽17与所述X轴滑轨12相连接；所述X轴丝杠14具有的滑块连接所述Z轴滑轨底板15；当所述X轴伺服电机13旋转时，所述X轴丝杠14带动所述Z轴滑轨底板15沿X轴滑轨12往复滑动；Z轴伺服电机18；Z轴丝杠19；所述Z轴丝杠19一端连接所述Z轴伺服电机18，另一端支撑在所述Z轴滑轨底板15上；所述Z轴丝杠19具有的滑块连接所述电磁吸盘10；当所述Z轴伺服电机18旋转时，所述Z轴丝杠19带动所述电磁吸盘10沿Z轴滑轨16往复滑动；所述焊接设备还包括：用于接收用户操作指令的操作面板；工件到位检测装置；所述工件到位检测装置用于检测工件在X轴方向上是否移动到位、在Y轴方向上是否移动到位、以及在Z轴方向上是否移动到位；与所述焊机、X轴伺服电机13、Y轴伺服电机3、Z轴伺服电机18、操作面板和工件到位检测装置相连接的控制系统；所述控制系统用于根据经由所述操作面板设置的焊接控制参数来控制所述焊机和焊枪8，用于根据经由所述操作面板设置的工件在X轴方向上的运动参数和位置参数、工件在Y轴方向上的运动参数和位置参数、工件在Z轴方向上的运动参数和位置参数、以及工件到位检测装置的反馈参数来控制X轴伺服电机13、Y轴伺服电机3和Z轴伺服电机18的工作状态；另外，所述焊接设备还包括急停按钮、照明装置和复位按钮；进一步地，Y轴丝杠6一端通过联轴器20连接所述Y轴伺服电机3；进一步地，所述控制系统包括PLC；所述操作面板包括触摸显示屏和操作按钮；所述电磁吸盘10通过其底部具有的第三滑槽21与所述Z轴滑轨16相连接。本发明所述焊接设备使用时，将待焊接的工件放置在电磁吸盘10上，然后通过控制系统根据操作面板的设定参数控制X轴伺服电机13、Y轴伺服电机3和Z轴伺服电机18，进而实现工件在X轴方向、Z轴方向上的位置调整和定位，以及实现焊枪8在Y轴方向上的位置调整和定位，之后启动焊机，通过焊枪8对工件进行焊接操作。当设备出现危险操作或异常情况时，按下急停按钮，设备立即停止运行，同时各伺服电机及焊机断电；当按下复位按钮，焊机(包括送丝装置)停止，电磁吸盘10回至原位。

本发明所述焊接设备用于完成一种航空航天用不连续点阵加芯双蒙皮筒壳结构的焊接，如图6、图7、图8所示，所述双蒙皮筒壳结构包括第一蒙皮22；第二蒙皮25；以及若干以不连续点阵形式排布于所述第一蒙皮22与第二蒙皮25之间的加芯结构23；所述加芯结构23包括：四根长度一致的加芯柱24，各所述加芯柱24一端汇聚成一体且固定于所述第一蒙皮22内表面上，另一端均固定于所述第二蒙皮25内表面上并且使得各所述加芯柱24落在第二蒙皮25内表面上的正投影能够成十字型；该双蒙皮筒壳结构的具体制备过程如下：

步骤1：第一蒙皮22与第二蒙皮25的制备：

选定两块符合所需尺寸规格的钢板，分别作为第一蒙皮22与第二蒙皮25，并对各所述钢板进行打磨处理；

步骤2：对打磨处理后第一蒙皮22与第二蒙皮25进行化学氧化着色；

步骤3：预先按照对应的不连续点阵形式在第一蒙皮22的内表面上标识若干用于辅助查找加芯柱24焊接位置的第一蒙皮22焊接位置标识，或者在预先标识第一蒙皮22焊接位置标识的同时，分别以每一第一蒙皮22焊接位置标识为参考点，按照设定好的加芯结构23焊接参数在第二蒙皮25的内表面上标识与该参考点对应的用于辅助查找加芯柱24焊接位置的四个第二蒙皮25焊接位置标识，所述加芯结构23焊接参数是指以某一第一蒙皮22焊接位置标识为参考点，结合所采用加芯柱24的长度值，以及当各加芯柱24位于同一平面时所要求的加芯柱24与该同一平面所形成的预设角度值，所获得的四个加芯柱24落在同一平面上且在该同一平面上的正投影成十字型时所对应的具体坐标位置；所述第一蒙皮22焊接位置标识是指通过钻孔工序实现标识；

步骤4：加芯结构23及双蒙皮筒壳结构的制备：

步骤41：加芯结构23的制备：选用四根长度一致的加芯柱24，利用本发明所述焊接设备根据四根加芯柱24相对应的第一蒙皮22焊接位置标识、第二蒙皮25焊接位置标识将所述四根加芯柱24分别焊接到第一蒙皮22内表面上、第二蒙皮25内表面上；

步骤42：利用本发明所述焊接设备以不连续点阵形式将多个加芯结构23依次焊接到第一蒙皮22的内表面、第二蒙皮25的内表面上；所述第二蒙皮25的内表面是指焊接有加芯柱24的第二蒙皮25表面。

本发明提供的一种适用于航空航天用不连续点阵加芯双蒙皮筒壳结构的焊接设备，最大限度地减少了人为因素对焊接质量的影响，通过控制系统对焊接过程、工件自动定位过程进行全过程控制，具有操作简单、安全可靠、自动化程度高、精度效率高等优点，为机电一体化式的一种焊接设备。本发明适用于作为航空航天用不连续点阵加芯双蒙皮筒壳结构的焊接设备，解决了现有设备不能焊接上述产品的问题。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种不连续点阵加芯双蒙皮筒壳结构的焊接方法，其特征在于，包括：

步骤1：第一蒙皮与第二蒙皮的制备：

选定两块符合所需尺寸规格的钢板，分别作为第一蒙皮与第二蒙皮，并对各所述钢板进行打磨处理；

步骤2：对打磨处理后第一蒙皮与第二蒙皮进行化学氧化着色；

步骤3：预先按照对应的不连续点阵形式在第一蒙皮的内表面上标识若干用于辅助查找加芯柱焊接位置的第一蒙皮焊接位置标识，在预先标识第一蒙皮焊接位置标识的同时，分别以每一第一蒙皮焊接位置标识为参考点，按照设定好的加芯结构焊接参数在第二蒙皮的内表面上标识与该参考点对应的用于辅助查找加芯柱焊接位置的四个第二蒙皮焊接位置标识，所述加芯结构焊接参数是指以某一第一蒙皮焊接位置标识为参考点，结合所采用加芯柱的长度值，以及当各加芯柱位于同一平面时所要求的加芯柱与该同一平面所形成的预设角度值，所获得的四个加芯柱落在同一平面上且在该同一平面上的正投影成十字型时所对应的具体坐标位置；所述第一蒙皮焊接位置标识是指通过钻孔工序实现标识；

步骤4：加芯结构及双蒙皮筒壳结构的制备：

加芯结构及双蒙皮筒壳结构的制备过程包括：

步骤41：加芯结构的制备：选用四根长度一致的加芯柱，利用焊接设备根据四根加芯柱相对应的第一蒙皮焊接位置标识、第二蒙皮焊接位置标识将所述四根加芯柱分别焊接到第一蒙皮内表面上、第二蒙皮内表面上；

步骤42：利用所述焊接设备以不连续点阵形式将多个加芯结构依次焊接到第一蒙皮的内表面、第二蒙皮的内表面上；所述第二蒙皮的内表面是指焊接有加芯柱的第二蒙皮表面；

所述双蒙皮筒壳结构包括第一蒙皮；第二蒙皮；以及若干以不连续点阵形式排布于所述第一蒙皮与第二蒙皮之间的加芯结构；所述加芯结构包括：四根长度一致的加芯柱，各所述加芯柱一端汇聚成一体且固定于所述第一蒙皮内表面上，另一端均固定于所述第二蒙皮内表面上并且使得各所述加芯柱落在第二蒙皮内表面上的正投影能够成十字型；

所述焊接设备包括：床身、置于所述床身上的焊接机构和工件定位机构；

所述焊接机构包括：

Y轴支架；

位于Y轴支架上的Y轴伺服电机和Y轴滑轨座；所述Y轴滑轨座包括Y轴滑轨底板和位于该Y轴滑轨底板上的Y轴滑轨；

Y轴丝杠；所述Y轴丝杠一端连接所述Y轴伺服电机，另一端支撑在所述Y轴滑轨底板上；

置于所述Y轴滑轨座上的焊枪支架；所述焊枪支架上安装有焊枪，该焊枪与焊机相连接；所述焊枪支架通过设置在焊枪支架上的第一滑槽与所述Y轴滑轨相连接；所述Y轴丝杠具有的滑块连接所述焊枪支架；当所述Y轴伺服电机旋转时，所述Y轴丝杠带动所述焊枪支架沿Y轴滑轨往复滑动；

所述工件定位机构包括十字滑台和置于所述十字滑台上的电磁吸盘；待焊接的工件置于所述电磁吸盘上；所述十字滑台包括：

置于床身上的X轴滑轨座；所述X轴滑轨座包括X轴滑轨底板和位于该X轴滑轨底板上的X轴滑轨；

X轴伺服电机；

X轴丝杠；所述X轴丝杠一端连接所述X轴伺服电机，另一端支撑在所述X轴滑轨底板上；

Z轴滑轨座；所述Z轴滑轨座包括Z轴滑轨底板和位于该Z轴滑轨底板上的Z轴滑轨；所述Z轴滑轨底板通过设置在Z轴滑轨底板底部上的第二滑槽与所述X轴滑轨相连接；所述X轴丝杠具有的滑块连接所述Z轴滑轨底板；当所述X轴伺服电机旋转时，所述X轴丝杠带动所述Z轴滑轨底板沿X轴滑轨往复滑动；

Z轴伺服电机；

Z轴丝杠；所述Z轴丝杠一端连接所述Z轴伺服电机，另一端支撑在所述Z轴滑轨底板上；所述Z轴丝杠具有的滑块连接所述电磁吸盘；当所述Z轴伺服电机旋转时，所述Z轴丝杠带动所述电磁吸盘沿Z轴滑轨往复滑动；

所述焊接设备还包括：

用于接收用户操作指令的操作面板；

工件到位检测装置；所述工件到位检测装置用于检测工件在X轴方向上是否移动到位、在Y轴方向上是否移动到位、以及在Z轴方向上是否移动到位；

与所述焊机、X轴伺服电机、Y轴伺服电机、Z轴伺服电机、操作面板和工件到位检测装置相连接的控制系统；所述控制系统用于根据经由所述操作面板设置的焊接控制参数来控制所述焊机和焊枪，用于根据经由所述操作面板设置的工件在X轴方向上的运动参数和位置参数、工件在Y轴方向上的运动参数和位置参数、工件在Z轴方向上的运动参数和位置参数、以及工件到位检测装置的反馈参数来控制X轴伺服电机、Y轴伺服电机和Z轴伺服电机的工作状态。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述焊接设备还包括急停按钮、照明装置和复位按钮。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述Y轴丝杠一端通过联轴器连接所述Y轴伺服电机。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制系统包括PLC；所述操作面板包括触摸显示屏和操作按钮。