CN106425207B - 一种三角形零件焊接工装及焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三角形零件焊接工装及焊接方法，三角形零件焊接工装包括底座、转盘、紧固件、限位件及定位件，底座上设置有与转盘相配合的凹槽，转盘通过固定件与底座固定连接。限位件固定在转盘上，定位件通过转盘与底座固定连接。三角形零件焊接方法包括：将骨架与所述蒙皮组合为三角形零件；将三角形零件固定在三角形零件焊接工装上；采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件的三个角部位置进行定位焊；采用搅拌摩擦焊分别对所述三角形零件的边部进行焊接等步骤。本发明提供的三角形零件焊接工装及焊接方法，可实现三角形零件的有效固定，便于对三角形零件进行焊接，满足焊接时的位置及角度要求，提高了焊接效率及焊接质量。

Description

一种三角形零件焊接工装及焊接方法

技术领域

本发明涉及金属零件加工，特别涉及一种三角形零件焊接工装及焊接方法。

背景技术

飞行器常采用三角形骨架带蒙皮结构，其采用整体锻件机械加工时，存在备料周期长、原材料成本昂贵、加工周期长、加工难度大等缺点。将三角形零件分别为若干部件，三角形零件由蒙皮、骨架组成，骨架内部加工与蒙皮高度及型面相同台阶，用于装配及定位；各部件组合装配成三角形零件，采取焊接方式成形，有利于提高材料的利用率，提高生产效率。三角形零件在焊接时难以有效固定，三角形零件的环缝接头形式为搭接接头，若装配间隙以及搅拌头的结构、工艺参数选择不合适时，搭接接头界面不易破碎，以致接头的焊合程度较差，X射线及超声检测出现缺陷，从而导致零件的焊缝强度降低。

发明内容

本发明通过提供一种三角形零件焊接工装及焊接方法，解决了现有技术中三角形零件焊接时难以有效固定，以及焊接时容易出现缺陷的技术问题，实现了三角形零件的有效固定，提高了三角形零件的焊接质量。

本发明提供了一种三角形零件焊接工装，包括：底座、转盘、紧固件、限位件及定位件；

所述底座上设置有与所述转盘相配合的凹槽，所述转盘设置在所述凹槽内，所述转盘通过固定件与所述底座固定连接；

所述限位件固定在所述转盘上，所述限位件与所述三角形零件的第一边部及第二边部抵接；

所述紧固件设置在所述转盘上，所述紧固件在顶紧及松开状态下切换，当所述紧固件为顶紧状态时，所述紧固件与所述三角形零件的第三边部抵接；当所述紧固件为松开状态时，所述紧固件与所述三角形零件的第三边部分离；

所述定位件通过所述转盘与所述底座固定连接。

进一步地，所述凹槽内开设有沿圆周分布的连接孔；

所述转盘上开设有沿圆周分布的腰型孔；

所述固定件通过所述腰型孔及所述连接孔将所述转盘与所述底座固定连接。

进一步地，所述紧固件包括：推紧块、主承力块及顶紧螺栓；所述主承力块与所述转盘固定连接；

所述顶紧螺栓通过所述主承力块与所述推紧块连接，所述推紧块用于紧固所述三角形零件的第三边部。

进一步地，所述紧固件还包括：第一辅承力块、第二辅承力块、第一导向杆及第二导向杆；

所述第一辅承力块及所述第二辅承力块设置在所述主承力块的两侧，所述第一辅承力块及所述第二辅承力块与所述转盘固定连接；

所述第一导向杆的一端穿过所述第一辅承力块，另一端与所述推紧块固定连接；

所述第二导向杆的一端穿过所述第二辅承力块，另一端与所述推紧块固定连接。

进一步地，所述限位件为挡块螺栓；

所述三角形零件的第一边部及第二边部抵接分别设置两个以上所述挡块螺栓。

本发明还提供了一种三角形零件的焊接方法，其特征在于，所述方法包括：

将所述骨架与所述蒙皮组合为三角形零件；

将所述三角形零件固定在三角形零件焊接工装上；

采用搅拌摩擦焊分别对所述三角形零件的三个角部位置进行定位焊；

采用搅拌摩擦焊分别对所述三角形零件的边部进行焊接；

将所述三角形零件进行真空去应力处理，处理温度为730-770℃；

对所述三角形零件进行机械加工，去除焊缝加工余量。

进一步地，采用搅拌摩擦焊分别对所述三角形零件的三个角部位置进行定位焊时，搅拌头的轴肩直径为12-15mm，搅拌针的直径为4-6mm，搅拌针的长度为1-1.5mm；

搅拌头旋转速度为150-250rpm，搅拌头的停留时间为2-4s。

进一步地，采用搅拌摩擦焊分别对所述三角形零件的边部进行焊接时，搅拌针的长度比蒙皮的壁厚值大0.2-0.4mm，搅拌头的轴肩直径为16-24mm，搅拌针直径为8-12mm，搅拌针表面刻锥形螺纹并开三斜槽，搅拌针顶面为内凹球面；

搅拌针的旋转速度为150-250rpm，焊接速度为30-60mm/min。

进一步地，将所述骨架与所述蒙皮组合为三角形零件前，对所述骨架及所述蒙皮进行酸洗，酸洗时间为30-90s。

进一步地，将所述骨架与所述蒙皮通过间隙配合组合为三角形零件，所述骨架与所述蒙皮之间的间隙为0-0.15mm。

本发明提供的一种或多种技术方案，至少具备以下有益效果或优点：

本发明提供的三角形零件焊接工装，在转盘上设置有限位件及紧固件，通过限位件及紧固件可实现三角形零件的有效固定，便于对三角形零件进行焊接。紧固件在顶紧与松开两种状态下切换，便于三角形零件的固定及拆卸。本发明提供的三角形零件焊接工装，通过转盘调节三角形零件的位置，满足焊接时的位置及角度要求，提高了焊接效率及焊接质量。

本发明提供的三角形零件焊接工装，固定件通过腰型孔及连接孔将转盘与底座固定连接，腰型孔具有一定的调节范围，可实现对转盘位置的调节。

本发明提供的三角形零件的焊接方法，将三角形零件固定在三角形零件焊接工装上，采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件的三个角部位置进行定位焊，定位焊可实现三角形零件的基本固定，再采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件的边部进行焊接，焊接过程中三角形零件固定可靠，搅拌摩擦焊可提高三角形零件边部之间的焊接质量。

附图说明

图1为本发明实施例提供的三角形零件结构示意图；

图2为本发明实施例提供的三角形零件焊接工装结构示意图；

图3为图2所示三角形零件焊接工装底座结构示意图；

图4为图1所示三角形零件在图2所示三角形零件焊接工装中的装配示意图。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种三角形零件焊接工装及焊接方法，解决了现有技术中三角形零件焊接时难以有效固定，以及焊接时容易出现缺陷的技术问题，实现了三角形零件的有效固定，提高了三角形零件的焊接质量。

参见图1-4，本发明实施例提供了一种三角形零件焊接工装，包括：底座13、转盘、紧固件、限位件7及定位件8。底座13上设置有与转盘相配合的凹槽，转盘设置在凹槽内，转盘可在凹槽内转动。凹槽内开设有沿圆周分布的连接孔，转盘上开设有沿圆周分布的腰型孔3，固定件通过腰型孔3及连接孔将转盘与底座13固定连接，腰型孔3具有一定的调节范围，可实现对转盘位置的调节。限位件7固定在转盘上，限位件7与三角形零件1的第一边部及第二边部抵接。紧固件设置在转盘上，紧固件在顶紧及松开状态下切换，当紧固件为顶紧状态时，紧固件与三角形零件1的第三边部抵接；当紧固件为松开状态时，紧固件与三角形零件1的第三边部分离。定位件8通过转盘与底座13固定连接，定位件8用于固定转盘，防止转盘转动。

参见图2及图4，紧固件包括：推紧块6、主承力块11、顶紧螺栓12、第一辅承力块5、第二辅承力块9、第一导向杆4及第二导向杆10。主承力块11与转盘固定连接。顶紧螺栓12通过主承力块11与推紧块6连接，通过旋转顶紧螺栓12可带动推紧块6前进或后退，推紧块6用于紧固三角形零件1的第三边部。第一辅承力块5及第二辅承力块9设置在主承力块11的两侧，第一辅承力块5及第二辅承力块9与转盘固定连接。第一导向杆4的一端穿过第一辅承力块5，另一端与推紧块6固定连接，第一导向杆4可在第一辅承力块5内运动；第二导向杆10的一端穿过第二辅承力块9，另一端与第二辅承力块9固定连接，第二导向杆10可在第二辅承力块9内运动。限位件7为挡块螺栓，三角形零件1的第一边部及第二边部抵接分别设置两个以上挡块螺栓。

本发明实施例还提供了一种三角形零件的焊接方法，参见图4，该方法包括：

步骤S1、对骨架及蒙皮进行酸洗。

其中，酸洗时间为30-90s，酸洗后用清水将残留在骨架及蒙皮上的酸液冲刷干净，用压缩空气将各零部件上的水迹吹干。

步骤S2、将骨架与蒙皮组合为三角形零件1。

骨架与蒙皮通过间隙配合组合为三角形零件1，其中骨架与蒙皮搭边量为24mm，骨架与蒙皮之间的间隙为0-0.15mm。

步骤S3、将三角形零件1固定在三角形零件焊接工装上。

固定时，先松开顶紧螺栓12，后退顶紧块，将三角形零件1的第一边部及第二边部与挡块螺栓抵接，拧紧顶紧螺栓12，前进顶紧块，利用顶紧块紧固三角形零件1的第三边部，并利用定位件8固定转盘。通过与三角形零件1连接的接气管2对三角形零件1内部通入氩气。

步骤S4、采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件1的三个角部位置进行定位焊。

采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件1的三个角部位置进行定位焊时，搅拌头的轴肩直径为12-15mm，搅拌针直径4-6mm，定位焊接时，为保证一定的焊接强度，选用搅拌针长度为1-1.5mm。通过试板焊接试验，采用该规格搅拌头在搅拌头旋转速度为150-250rpm，搅拌头的停留时间为2-4s。

步骤S5、采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件1的边部进行焊接。

采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件1的边部进行焊接时，搅拌针的长度比蒙皮的壁厚值大0.2-0.4mm，焊接时通过轴肩的旋转产热塑化蒙皮金属，为防止轴肩的压力导致蒙皮金属下塌变形，将搅拌头的轴肩直径确定为16-24mm(低于蒙皮与骨架搭边量)，选用与之匹配的搅拌针直径8-12mm，为增加焊接时金属流动，搅拌针表面刻锥形螺纹并开三斜槽，搅拌针顶面为内凹球面。通过试板焊接试验，将搅拌针的旋转速度为150-250rpm，焊接速度为30-60mm/min。

步骤S6、将三角形零件1进行真空去应力处理，处理温度为730-770℃。

步骤S7、对三角形零件1进行机械加工，去除焊缝加工余量。

下面结合具体的实施例对本发明提供的三角形零件焊接工装进行说明：

实施例1

本实施例提供了一种三角形零件焊接工装，包括底座13、转盘、紧固件(包括推紧块6、主承力块11、顶紧螺栓12、第一辅承力块5、第二辅承力块9、第一导向杆4及第二导向杆10)、限位件7及定位件8。底座13上设置有与转盘相配合的凹槽，转盘设置在凹槽内，凹槽内开设有沿圆周分布的连接孔，转盘上开设有沿圆周分布的腰型孔3，固定件通过腰型孔3及连接孔将转盘与底座13固定连接。限位件7固定在转盘上，限位件7与三角形零件1的第一边部及第二边部抵接。主承力块11与转盘固定连接。顶紧螺栓12通过主承力块11与推紧块6连接。第一辅承力块5及第二辅承力块9设置在主承力块11的两侧，第一辅承力块5及第二辅承力块9与转盘固定连接。第一辅承力块5通过第一导向杆4与推紧块6固定连接，第二辅承力块9通过第二导向杆10与推紧块6固定连接。限位件7为挡块螺栓，三角形零件1的第一边部及第二边部抵接分别设置两个以上挡块螺栓。

本实施例还提供了一种三角形零件的焊接方法，参见图4，包括：

步骤S11、对骨架及蒙皮进行酸洗。

其中，酸洗时间为30s，酸洗后用清水将残留在骨架及蒙皮上的酸液冲刷干净，用压缩空气将各零部件上的水迹吹干。

步骤S21、将骨架与蒙皮组合为三角形零件1。

骨架与蒙皮通过间隙配合组合为三角形零件1，骨架与蒙皮之间的间隙为0.05mm。

步骤S31、将三角形零件1固定在三角形零件焊接工装上。

固定时，先松开顶紧螺栓12，后退顶紧块，将三角形零件1的第一边部及第二边部与挡块螺栓抵接，拧紧顶紧螺栓12，前进顶紧块，利用顶紧块紧固三角形零件1的第三边部，并利用定位件8固定转盘。通过与三角形零件1连接的接气管2对三角形零件1内部通入氩气。

步骤S41、采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件1的三个角部位置进行定位焊。

采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件1的三个角部位置进行定位焊时，搅拌头的轴肩直径为12mm，搅拌针的直径为4mm，搅拌针的长度为1mm。搅拌头旋转速度为150rpm，搅拌头的停留时间为2s。

步骤S51、采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件1的边部进行焊接。

采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件1的边部进行焊接时，搅拌针的长度比蒙皮的壁厚值大0.2mm，搅拌头的轴肩直径为16mm，搅拌针直径为8mm，搅拌针表面刻锥形螺纹并开三斜槽，搅拌针顶面为内凹球面。搅拌针的旋转速度为150rpm，焊接速度为30mm/min。

步骤S61、将三角形零件1进行真空去应力处理，处理温度为730℃。

步骤S71、对三角形零件1进行机械加工，去除焊缝加工余量。去除焊缝加工余量后对直角边及斜边焊缝进行X射线检测，再进行超声检测。

实施例2

本实施例提供的三角形零件焊接工装的结构与实施例1记载的三角形零件焊接工装的结构相同，区别在于，本实施例提供的三角形零件的焊接方法，参见图4，包括：

步骤S12、对骨架及蒙皮进行酸洗。

其中，酸洗时间为60s，酸洗后用清水将残留在骨架及蒙皮上的酸液冲刷干净，用压缩空气将各零部件上的水迹吹干。

步骤S22、将骨架与蒙皮组合为三角形零件1。

骨架与蒙皮通过间隙配合组合为三角形零件1，骨架与蒙皮之间的间隙为0.10mm。

步骤S32、将三角形零件1固定在三角形零件焊接工装上。

固定时，先松开顶紧螺栓12，后退顶紧块，将三角形零件1的第一边部及第二边部与挡块螺栓抵接，拧紧顶紧螺栓12，前进顶紧块，利用顶紧块紧固三角形零件1的第三边部，并利用定位件8固定转盘。通过与三角形零件1连接的接气管2对三角形零件1内部通入氩气。

步骤S42、采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件1的三个角部位置进行定位焊。

采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件1的三个角部位置进行定位焊时，搅拌头的轴肩直径为13.5mm，搅拌针的直径为5mm，搅拌针的长度为1.0mm。搅拌头旋转速度为200rpm，搅拌头的停留时间为3s。

步骤S52、采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件1的边部进行焊接。

采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件1的边部进行焊接时，搅拌针的长度比蒙皮的壁厚值大0.3mm，搅拌头的轴肩直径为20mm，搅拌针直径为10mm，搅拌针表面刻锥形螺纹并开三斜槽，搅拌针顶面为内凹球面。搅拌针的旋转速度为200rpm，焊接速度为45mm/min。

步骤S62、将三角形零件1进行真空去应力处理，处理温度为750℃。

步骤S72、对三角形零件1进行机械加工，去除焊缝加工余量。去除焊缝加工余量后对直角边及斜边焊缝进行X射线检测，再进行超声检测。

实施例3

本实施例提供的三角形零件焊接工装的结构与实施例1记载的三角形零件焊接工装的结构相同，区别在于，本实施例提供的三角形零件的焊接方法，参见图4，包括：

步骤S13、对骨架及蒙皮进行酸洗。

其中，酸洗时间为90s，酸洗后用清水将残留在骨架及蒙皮上的酸液冲刷干净，用压缩空气将各零部件上的水迹吹干。

步骤S23、将骨架与蒙皮组合为三角形零件1。

骨架与蒙皮通过间隙配合组合为三角形零件1，骨架与蒙皮之间的间隙为0.15mm。

步骤S33、将三角形零件1固定在三角形零件焊接工装上。

固定时，先松开顶紧螺栓12，后退顶紧块，将三角形零件1的第一边部及第二边部与挡块螺栓抵接，拧紧顶紧螺栓12，前进顶紧块，利用顶紧块紧固三角形零件1的第三边部，并利用定位件8固定转盘。通过与三角形零件1连接的接气管2对三角形零件1内部通入氩气。

步骤S43、采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件1的三个角部位置进行定位焊。

采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件1的三个角部位置进行定位焊时，搅拌头的轴肩直径为15mm，搅拌针的直径为6mm，搅拌针的长度为1.5mm。搅拌头旋转速度为250rpm，搅拌头的停留时间为4s。

步骤S53、采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件1的边部进行焊接。

采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件1的边部进行焊接时，搅拌针的长度比蒙皮的壁厚值大0.4mm，搅拌头的轴肩直径为24mm，搅拌针直径为12mm，搅拌针表面刻锥形螺纹并开三斜槽，搅拌针顶面为内凹球面。搅拌针的旋转速度为250rpm，焊接速度为60mm/min。

步骤S63、将三角形零件1进行真空去应力处理，处理温度为770℃。

步骤S73、对三角形零件1进行机械加工，去除焊缝加工余量。去除焊缝加工余量后对直角边及斜边焊缝进行X射线检测，再进行超声检测。

本发明实施例提供的一种或多种技术方案，至少具备以下有益效果或优点：

本发明实施例提供的三角形零件焊接工装，在转盘上设置有限位件及紧固件，通过限位件及紧固件可实现三角形零件的有效固定，便于对三角形零件进行焊接。紧固件在顶紧与松开两种状态下切换，便于三角形零件的固定及拆卸。本发明提供的三角形零件焊接工装，通过转盘调节三角形零件的位置，满足焊接时的位置及角度要求，提高了焊接效率及焊接质量。

本发明实施例提供的三角形零件焊接工装，固定件通过腰型孔及连接孔将转盘与底座固定连接，腰型孔具有一定的调节范围，可实现对转盘位置的调节。

本发明实施例提供的三角形零件的焊接方法，将三角形零件固定在三角形零件焊接工装上，采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件的三个角部位置进行定位焊，定位焊可实现三角形零件的基本固定，再采用搅拌摩擦焊分别对三角形零件的边部进行焊接，焊接过程中三角形零件固定可靠，搅拌摩擦焊可提高三角形零件边部之间的焊接质量。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (2)

1.一种三角形零件焊接工装，其特征在于，包括：底座、转盘、紧固件、限位件及定位件；

所述底座上设置有与所述转盘相配合的凹槽，所述转盘设置在所述凹槽内，所述转盘通过固定件与所述底座固定连接；

所述限位件固定在所述转盘上，所述限位件与所述三角形零件的第一边部及第二边部抵接；

所述紧固件设置在所述转盘上，所述紧固件在顶紧及松开状态下切换，当所述紧固件为顶紧状态时，所述紧固件与所述三角形零件的第三边部抵接；当所述紧固件为松开状态时，所述紧固件与所述三角形零件的第三边部分离；

所述定位件通过所述转盘与所述底座固定连接；

所述凹槽内开设有沿圆周分布的连接孔；

所述转盘上开设有沿圆周分布的腰型孔；

所述固定件通过所述腰型孔及所述连接孔将所述转盘与所述底座固定连接；

所述紧固件包括：推紧块、主承力块、顶紧螺栓、第一辅承力块、第二辅承力块、第一导向杆及第二导向杆；所述主承力块与所述转盘固定连接；

所述顶紧螺栓通过所述主承力块与所述推紧块连接，所述推紧块用于紧固所述三角形零件的第三边部；

所述第一辅承力块及所述第二辅承力块设置在所述主承力块的两侧，所述第一辅承力块及所述第二辅承力块与所述转盘固定连接；

所述第一导向杆的一端穿过所述第一辅承力块，另一端与所述推紧块固定连接；

所述第二导向杆的一端穿过所述第二辅承力块，另一端与所述推紧块固定连接。

2.如权利要求1所述的三角形零件焊接工装，其特征在于，所述限位件为挡块螺栓；

所述三角形零件的第一边部及第二边部抵接分别设置两个以上所述挡块螺栓。