CN106741610B - 铝合金浮筒艇的自动制造工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种铝合金浮筒艇的自动制造工艺，包括如下步骤，游艇设计，浮筒加工，船底加工，围板、龙骨和甲板加工，浮筒和船底焊接，围板焊接，龙骨固定，甲板粘接，附件安装和电气布线，整机调试与入库。首先本发明的工艺自动化程度高，加工尺寸精准；其次浮筒为整体的拉挤型材结构，无焊缝和折弯，结构强度高；采用水枪进行喷砂抛光处理，焊接处无发黑现象。

Description

铝合金浮筒艇的自动制造工艺

技术领域

本发明涉及船艇的制造领域，具体涉及一种铝合金浮筒艇的自动制造工艺。

背景技术

目前，市场上已有各式各样的浮筒艇，用于人们潜水、钓鱼、家庭娱乐等活动。现有的浮筒艇通常由玻璃钢制成，制作美观大方，深得消费者的喜爱。

然而，使用玻璃钢制成的浮筒艇重量大，不利于对其进行运输。并且，在玻璃钢浮筒艇使用过程中，船身容易损耗，且结构强度不高。

现在市面上也出现一些手工制造的铝合金浮筒艇，其制作中有如下缺点：

1.铝筒采用的折边工艺，通过将折缝焊接使得浮筒封闭不进水，但是一旦发生撞击铝筒易从折边或者焊接处产生破口，漏气。

2.因为铝制品在空气中自然的会生成氧化膜，甲板、船底和铝筒之间的焊接会因为氧化膜而导致焊缝发黑现象，传统的做法是焊接前通过人工打磨焊缝的方式解决发黑现象。

3.铝浮筒需要加工为多个倾斜的角度，需要不同的夹具以及人工打磨才能满足倾斜切口的精度需求，人工切割所能达到倾斜角度是难以满足工业级需求的，太过粗糙。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种铝合金浮筒艇的自动制造工艺，首先自动化程度高，加工尺寸精准；其次浮筒为整体的拉挤型材结构，无焊缝和折弯，结构强度高；采用水枪进行喷砂抛光处理，焊接处无发黑现象。

为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种铝合金浮筒艇的自动制造工艺，其特征在于包括如下步骤：

①游艇设计：游艇数模参数化设计、CAE分析及CAM数据转换

②浮筒加工：

1)筒体制备：采用尺寸合格的筒形铝制拉挤型材；

2)喷砂：去除浮筒待切割的焊接面的氧化膜；

3)多维切割：机器人控制水刀，实现浮筒多维角度切割；

4)多维焊接：机器人控制焊枪，实现浮筒多维角度焊接；

③船底加工：V型船底数控冲压折弯；

④围板、龙骨和甲板加工：围板、龙骨型材和甲板均数控加工成型；

⑤浮筒及船底焊接：机器人控制焊枪，焊接浮筒和船底；

⑥围板焊接：机器人控制焊枪，实现围板与浮筒和船底的焊接；

⑦龙骨固定：船底和龙骨焊接或胶粘连接；

⑧甲板粘接：机器人控制点胶，甲板与龙骨粘接；

⑨附件安装和电气布线；

⑩整机调试与入库。

与现有技术相比，采用了上述技术方案的铝合金浮筒艇的自动制造工艺，具有如下有益效果：

一、浮筒采用的铝制拉挤型材，在浮筒加工过程中浮筒不再需要折弯和焊接，第一无焊缝不易损坏，第二无需折弯不存在折弯处的内应力问题，第三避免了折弯和焊接步骤，浮筒的加工速度快。

二、通过在浮筒焊接前，对切割面进行喷砂，使得切割的焊接处的铝筒表面的氧化膜已经被去除，保证焊接时不再有发黑现象产生。

三、利用机器人取代人工切割，有效的保证了切割角度的精准度，不再需要人工校准和角度精度打磨。

四、利用机器人对切割面进行焊接，可以有效保证焊接的角度精准，同时可以保证焊接的速度。

优选的，船底和龙骨采用结构胶粘接连接，所述龙骨设有用于增加同船底接触面的胶粘板，所述胶粘板与船底粘合，通过胶粘的方式将龙骨与船底进行固定，并且是增设了胶粘板，有效增加接触面积，保证粘合的牢固性。

由于打磨抛光工艺可以人工进行，也可以借助机器进行，本发明中优选，所述浮筒加工中喷砂步骤是采用机器人控制水刀进行喷砂，通过水刀喷射石榴砂对喷射的铝筒表面的氧化膜进行去除。

对于喷砂的面积，可以选择全部喷砂也可以选择局部喷砂，考虑到时间和成本，本发明中优选仅对焊接处的切割面进行打磨，故所述水刀喷砂的轨迹与水刀切割相同。

本发明中可以采用两套水刀系统，一套喷砂一套喷水切割，为节省成本本发明中优选在浮筒加工中，喷砂与切割共用一套水刀系统配备石榴砂和水，所述水刀系统内的增压器设有低压工作压力和超高压工作压力，喷砂时采用低压工作压力将石榴砂喷射进行铝型材表面的抛光处理，切割时采用超高压工作压力用水将铝型材切开。

为防止喷砂后的表面再次生成氧化膜，优选在浮筒加工中，喷砂与焊接的时间间隔在四十八小时内。

附图说明

图1为本发明铝合金浮筒艇的自动制造工艺流程图；

图2为本实施例中铝合金浮筒艇的结构示意图；

图3为本实施例铝合金浮筒艇中浮筒的结构示意图；

图4为本实施例铝合金浮筒艇中浮筒的结构示意图；

图5为本实施例中龙骨、船底和甲板的连接结构示意图；

图6为本实施例中龙骨的结构示意图；

图7为本发明中对应铝合金浮筒艇的自动制造工艺的设备结构示意图。

附图标记：1、浮筒；2、船底；3、龙骨；4、甲板；5、围板；6、工作台；7、伺服变位机；70、船艇固定台。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述。

如图1所述，一种铝合金浮筒艇的自动制造工艺，铝合金浮筒艇的结构如图2所示，本发明中引入了一种六轴机械臂进行自动化的远程控制操作，包括如下步骤：

①游艇设计：游艇数模参数化设计、CAE分析及CAM数据转换

②浮筒加工：

1)筒体制备：采用尺寸合格的筒形铝制拉挤型材，如图3所示，本实施例中的浮筒是采用一体成型的拉挤型材作为浮筒；

在本发明中，浮筒采用拉挤型材制成，其周壁无缝隙，相较于现有技术中的弯折工艺而言，无需折弯和焊接工艺，其制作成本更低，工人们生产该铝合金浮筒的效率也更高。

浮筒本体采用铝合金材质制成，并且拉挤型材是一个完整的筒形型材，无折弯而产生的内应力带来的金属疲劳，以及焊接带来的连接不牢固，因此，通过拉挤型材铝合金不仅结构强度得到了很大的提升，使其不易损耗，适应长时间在水上使用。

采用铝合金材质的浮筒本体，可以使得整个浮筒本体艇的耐候性得到加强，铝合金本身在氧化时会形成致密的氧化膜，可抵抗海水腐蚀，大大延长了安装有该浮筒本体的浮筒本体艇的使用寿命。

2)喷砂：去除浮筒1待切割的焊接面的氧化膜；

数控超高压水射流切割是目前世界上唯一的冷切割新工艺，在材料切割领域有着无可媲美的领先优势。其独特的冷切割工艺和适合任何质地材料的切割功能，随着新型制造业的需求和新型材料应用领域的飞速发展，已为从多行业所采用。水切割技术得到了进一步的应用衍生，因为铝合金在生产过程中不可避免的在表面产生氧化膜，这对后期铝合金焊接有极大的影响，该氧化膜在焊接过程中会导致焊缝发黑现象，而传统做法是焊接前进行人工打磨。为解决这一问题，在水刀切割前增加了表面处理工艺，其方案是将水刀系统增压器设定两套系统工作压力，喷砂处理工艺采用低压力，沿切割轨迹做喷砂动作，通过水刀喷射的高速石榴砂对浮筒型材表面进行抛光，以去除型材表面的氧化膜，完成喷砂工作后系统切换到超高压进行型材的多维角度切割，在完成加工后48小时内进行焊接，能有效避免氧化膜对焊接的影响。

机器人喷砂系统及水刀切割解决了铝合金浮筒的焊接前表面预处理及多维角度切割的加工技术难题，替代了传统的手工作业，结合编程技术让浮筒的加工实现了无人化和自动化，提高生产效率的同时提升零件加工精度。

3)多维切割：机器人控制水刀，实现浮筒1多维角度切割,切割路线和喷砂的路线一致；

传统的铝合金游艇浮筒设计采取变截面设计，复杂的截面设计导致后期浮筒的制造面临极大的压力，以致目前全球铝合金单体浮筒船的浮筒都是手工制作，通过计算机辅助设计克服了以往的设计缺陷，将浮筒截面改变成统一截面，同时将浮筒的制造变更成铝合金拉挤成型，在不影响游艇外观、性能、强度的前提下极大简化了浮筒的成型难度，针对浮筒多维切割工艺采用了机器人水刀切割方式，极大的提高了浮筒零件的加工精度。

铝合金游艇船头为翘曲结构，需要将浮筒切割后拼焊，因游艇拼接面角度为多维角度，且游艇浮筒截面达到250mm*450mm,传统切割设备无法实现多维角度切割及切割精度，为此铝合金浮筒的切割采用了机器人水刀切割系统，通过安装在6轴机器人手臂上的水刀对浮筒切割，并与线编程软件配合，实现了一根铝合金浮筒上不同多维角度浮筒的切割要求，达到浮筒加工生产的智能化和柔性化，提高了加工效率和加工精度。

4)多维焊接：机器人控制焊枪，实现浮筒1多维角度焊接；

③船底加工：V型船底2数控冲压折弯；

④围板、龙骨和甲板4加工：围板5、龙骨3型材和甲板4均数控加工成型；

⑤浮筒和船底焊接：机器人控制焊枪，焊接浮筒1和船底2；

⑥围板焊接：机器人控制焊枪，实现围板5与浮筒1和船底2的焊接，通过；

该8轴联动机器人焊接工作站系统集成了6轴工业机器人、伺服变位机和机器人伺服行走工作台6、全数字工业重载MIG脉冲智能焊接机，采用了编程轨迹示教的方式，再辅以伺服变位机7，以及固定机器人和智能脉冲焊机的机器人伺服移动平台6，实现机器人对游艇的智能焊接。该系统能有效替代人工焊，并利用机器人臂展大，柔性强的优势，可高效焊接人工不易到达的地方，解决铝合金焊接类零件员工技能要求高，工作环境恶劣导致职业危害的问题。但因为游艇行业对焊接的密封性、美观性和牢固度有更高的要求，需要持续的对焊接参数及工艺进行的优化和调整。

铝合金的焊接方式一般分为如下几大类：TIG焊、MIG焊、摩擦搅拌焊、爆炸焊等。目前企业铝合金船舶制造采用的焊接方式为MIG焊，其特点是去膜和熔敷效率高，使用成本较低的氩气做为保护气体。8轴机器人焊接工作站能够实现整船的自动焊接工作，变位机7实现游艇的翻转，移动平台实现机器人的行走，通过8轴联动控制实现游艇各部位的焊接工作，一次性焊接成型保证游艇焊接的精度，避免多次定位导致的累积误差，同时提高了加工效率。

在焊接过程中，通过变位机7翻转船艇固定台70，使得待焊接的船艇能够跟随焊枪一同摆动，使焊枪实施对准焊接面，保持一个良好的焊接角度，如：焊枪沿船头至船尾方向焊接时将船艇翻转至水平面，当焊枪横向移动时，变位机7将船艇向焊枪移动的方向倾斜，使得焊接的焊液可以顺着重力流动，使焊点更为规整。

⑦龙骨粘接：船底2和龙骨3通过结构胶进行胶粘连接，如图5和图6所示，龙骨3和船底2的粘接处设有增加接触面积的延伸板30，通过增加龙骨与船底的胶粘接触面积，加强龙骨的固定。

⑧甲板粘接：机器人控制点胶，甲板4与龙骨3粘接，由于龙骨的顶面面积较大与甲板的接触面积大，胶粘牢固。

⑨附件安装和电气布线。

⑩整机调试与入库。

在浮筒1加工中，喷砂与切割共用一套水刀系统配备石榴砂和水，水刀系统内的增压器设有低压工作压力和超高压工作压力，喷砂时采用低压工作压力将石榴砂喷射进行铝型材表面的抛光处理，切割时采用超高压工作压力用水将铝型材切开。

以上所述使本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种铝合金浮筒艇的自动制造工艺，其特征在于包括如下步骤：

①游艇设计：游艇数模参数化设计、CAE分析及CAM数据转换

②浮筒加工：

筒体制备：采用尺寸合格的筒形铝制拉挤型材；

喷砂：去除浮筒（1）待切割的焊接面的氧化膜；

多维切割：机器人控制水刀，实现浮筒（1）多维角度切割；

多维焊接：机器人控制焊枪，实现浮筒（1）多维角度焊接；

③船底加工：V型船底（2）数控冲压折弯；

④围板、龙骨和甲板（4）加工：围板（5）、龙骨（3）型材和甲板（4）均数控加工成型；

⑤浮筒和船底焊接：机器人控制焊枪，焊接浮筒（1）和船底（2）；

⑥围板焊接：机器人控制焊枪，实现围板（5）与浮筒（1）和船底（2）的焊接；

⑦龙骨固定：船底（2）和龙骨（3）焊接或胶粘连接；

⑧甲板粘接：机器人控制点胶，甲板（4）与龙骨（3）粘接；

⑨附件安装和电气布线；

⑩整机调试与入库。

2.根据权利要求1所述的铝合金浮筒艇的自动制造工艺，其特征在于：在步骤⑦中，当船底（2）和龙骨（3）胶粘连接时，船底（2）和龙骨（3）采用结构胶粘接连接，所述龙骨（3）设有用于增加同船底（2）接触面的胶粘板，所述胶粘板与船底（2）粘合。

3.根据权利要求1所述的铝合金浮筒艇的自动制造工艺，其特征在于：所述浮筒（1）加工中喷砂步骤是采用机器人控制水刀进行喷砂。

4.根据权利要求3所述的铝合金浮筒艇的自动制造工艺，其特征在于：所述水刀喷砂的轨迹与水刀切割相同。

5.根据权利要求3或4所述的铝合金浮筒艇的自动制造工艺，其特征在于：在浮筒（1）加工中，喷砂与切割共用一套水刀系统配备石榴砂和水，所述水刀系统内的增压器设有低压工作压力和超高压工作压力，喷砂时采用低压工作压力将石榴砂喷射进行铝型材表面的抛光处理，切割时采用超高压工作压力用水将铝型材切开。

6.根据权利要求1所述的铝合金浮筒艇的自动制造工艺，其特征在于：在浮筒（1）加工中，喷砂与焊接的时间间隔在四十八小时内。