CN107414382B - 一种适用于弯管焊接的装卡装置及装卡方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种适用于弯管焊接的装卡装置及装卡方法，属于弯管焊接装配技术领域。本发明的弯管焊接装卡通用装置具有五自由度，能够方便灵活地调节，只需要将弯管的焊接部位的轴线调节至与装置转动盘的回转轴线重合即可满足弯管焊接装卡的需求，因而对导管的弯角大小和空间走向并无限制，装置的适应性强；弯管焊接装卡通用装置的结构简单，便于加工，装置的制造成本低。并且，有利于在实际生产过程中推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于弯管焊接的装卡装置及装卡方法，属于弯管焊接装配技术领域。
背景技术
在运载火箭等航天液体型号中，为了合理地利用箭体的空间结构，在增压输送系统管路中涉及大量的弯管产品。从材料而言，主要包括铝合金和不锈钢的导管；从直径规格而言，主要包括Φ6-150mm的导管。其中，大部分弯管产品均涉及管子与法兰或管子与接头的焊接，目前以手工焊接为主。
如图1所示，是运载火箭等航天液体型号中典型的弯管产品。对于直径在Φ6-30mm范围内的小直径导管，通常可以通过插入芯轴并采用手工转动导管的方式进行焊接，但仍然存在焊缝一致性不好的问题；对于直径在Φ30-150mm的导管，若采用手工转动导管的方式进行焊接，焊缝成形与焊缝质量一致性差的问题更加凸显(尤其是铝合金导管的焊接)，因而需要采用焊接变位机夹持导管以恒定的转速转动以进行导管的焊接。对于常规的焊接变位机，通常仅提供三爪卡盘等夹持装置，只能夹持导管的端部法兰，因而只能焊接导管端部的管子与法兰或管子与接头之间的环焊缝，存在一定的局限性。
针对弯管的焊接，通常采用常规的焊接变位机通过其上的三爪卡盘进行导管的装卡而进行焊接。如图2所示，是通过焊接变位机三爪卡盘夹持弯管进行焊接的过程。可以看出，当弯管产品夹持端的直线段较长时，可以顺利地进行焊接；当弯管产品的直线段较短时，将存在干涉，对焊枪和焊接操作者形成阻挡。即便焊缝位于导管端部的直线段，但是当直线段的“长径比”较大或在直线段上具有补偿器等柔性零件时，若仅夹持端部也容易在导管自身重力的作用下造成颤动而影响焊接过程的稳定性。如图3所示，是焊缝在弯管端部但直线段有补偿器的导管焊接过程。法兰与补偿器之间的环缝可以通过常规焊接变位机夹持进行焊接，但是补偿器与管子之间的环缝焊接采用常规的焊接变位机夹持则不能满足焊接的要求。除此之外，当焊缝不在端部直线段上时，采用常规三爪卡盘装卡的方式将无法实现工件的待焊接焊缝绕焊接变位机主轴转动，因而无法满足焊接过程的要求。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种适用于弯管焊接的装卡装置及装卡方法。
本发明的技术解决方案是：
一种适用于弯管焊接的装卡装置，该装置包括转动盘、支撑机构、转接头和导管卡环；
所述的转动盘一方面用于与焊接变位机进行固定连接，能够随焊接变位机的主轴转动；转动盘另一方面用于与支撑机构连接，支撑机构能够在转动盘范围内进行位置调节和安装固定；
所述的支撑机构一方面用于与转动盘连接，支撑机构在转动盘上能够进行径向上的移动和位置固定；支撑机构另一方面用于与转接头进行连接，转接头能够绕支撑机构的轴进行周向角度的调节和固定；
所述的转接头一方面用于与支撑机构连接，转接头能够绕支撑机构的轴按任意角度转动；转接头另一方面用于与导管卡环固定连接，导管卡环能够绕转接头按任意角度转动；
所述的导管卡环一方面用于与转接头连接，导管卡环另一方面用于夹持待焊接导管。
转动盘为一圆盘，圆盘背面有凸台，在圆盘的正面有四条T型凹槽，该四条T型凹槽分别为T型凹槽A、T型凹槽B、T型凹槽C和T型凹槽D，且该四条T型凹槽均贯穿圆盘的正面；
T型凹槽A和T型凹槽B平行，T型凹槽A和T型凹槽B之间的距离为120mm；
T型凹槽C和T型凹槽D平行，T型凹槽C和T型凹槽D之间的距离为120mm，两者均与T型凹槽A垂直。
支撑机构为一体式结构，包括中间的支撑杆、一端的底座和另一端的法兰；一端的底座用于与转动盘连接，另一端的法兰用于与转接头连接；底座为正方形且四个角均带有通孔，紧固螺栓穿过底座上的通孔后能够将支撑机构固定在转动盘的T型凹槽内，当松开紧固螺栓时，支撑机构能够沿转动盘上的T型凹槽移动从而调节支撑机构在转动盘上的安装固定位置。
转接头为一体加工成型的转接结构，包括中间的圆柱、一端的凸台和另一端的平台A，一端的凸台用于与支撑机构连接，另一端的平台用于与导管卡环连接。
转接头通过活套环和紧固螺栓安装在支撑机构的端部法兰上，当松开紧固螺栓时，转接头能够沿周向任意调节角度。
导管卡环包括固定半卡环和活动半卡环，导管卡环的卡环直径与待焊接导管的外径相匹配。
固定卡环为两端均有延伸部的半圆环，半圆环一端的延伸部为平台B，半圆环另一端的延伸部为平滑过渡的平台C和带有中心孔的圆盘，通过带中心孔的圆盘使用紧固螺栓能够将固定半卡环安装在转接头的端部平台A上。
活动半卡环是两端均有延伸部的半圆环，半圆环一端的延伸部通过活页结构与固定半卡环的平台C活动连接，通过活页结构能够实现活动半卡环的上下开合，半圆环的另一端延伸部为平台D，平台D与平台B能够通过紧固螺栓进行固定连接，从而实现导管卡环对待焊接导管的牢固装卡。
一种适用于弯管焊接的装卡方法，该方法的步骤包括：
(1)将转动盘固定安装到焊接变位机上；
(2)通过紧固螺栓将支撑机构的底座连接到转动盘上，但是并不拧紧；
(3)通过活套环和紧固螺栓将转接头安装到支撑机构的端部法兰上，但是并不拧紧；
(4)将导管卡环通过紧固螺栓固定到转接头的端部平台A上，但是并不拧紧；
(5)将待焊接导管安装到步骤(4)中安装于转接头上的导管卡环内并进行固定；
(6)根据待焊接导管的焊接部位调整导管卡环与转接头端部平台A的相对位置关系、转接头与支撑机构端部法兰的相对位置关系以及支撑机构底座与转动盘的相对位置关系，使得待焊接导管的待焊接部位的轴线与转动盘的回转轴线重合；
(7)拧紧步骤(2)中的紧固螺栓、步骤(3)中的紧固螺栓和步骤(4)中的紧固螺栓，将支撑机构底座与转动盘进行固定连接，将转接头与支撑机构的端部法兰进行固定连接，将导管卡环的平台C与转接头的端部平台A进行固定连接；
(8)启动焊接变位机和焊接电源，设定焊接参数，进行待焊接导管的焊接。
焊接变位机转动时带动转动盘转动，检查待焊接导管的待焊接部位的轴线是否与转动盘的回转轴线重合，若存在偏差则需要重复步骤(6)和步骤(7)直至重合，确保焊接过程的稳定。
一种适用于弯管焊接的装卡装置，该装置包括转动盘、支撑机构、转接头和导管卡环；
所述的转动盘一方面用于与焊接变位机进行固定连接，能够随焊接变位机的主轴转动；另一方面用于与支撑机构连接，实现支撑机构在转动盘范围内的位置调节和安装固定；
所述的支撑机构一方面用于与转动盘连接，并且通过转动盘上的T型凹槽实现支撑机构在转动盘径向上的移动和位置固定；另一方面用于与转接头的连接，实现转接头的固定和周向角度的调节；
所述的转接头一方面用于与支撑机构连接，通过活套环和紧固螺栓实现装配和固定，松开紧固螺栓则可以转动转接头，转接头能够绕支撑机构的轴按任意角度转动；另一方面用于与导管卡环固定连接，用于导管卡环角度的调节；
所述的导管卡环一方面用于与转接头连接，导管卡环中固定半卡环上与平台C一体的带有中心孔的圆盘与转接头的平台A通过螺栓固定连接，松开紧固螺栓则导管卡环的固定半卡环能绕转接头的平台A的中心孔按任意角度转动以实现角度的调节；另一方面用于夹持待焊接导管，通过活动半卡环的开合实现待焊接导管的装卡和固定。
通过支撑机构底座在转动盘内相对位置的调节、转接头与支撑机构相对角度的调节、导管卡环的固定卡环与转接头平台A的相对角度的调节，能够实现不同弯角和不同走向导管的装卡，使导管待焊接部位的轴线与转动盘的平面垂直且与转动盘的回转轴线重合。
有益效果
(1)本发明根据运载火箭等航天液体型号的增压输送系统中的弯管产品的结构特点，为了满足端部直线段较短的弯管产品、端部直线段具有补偿器的弯管产品以及焊缝不在端部直线段的弯管产品的焊接装卡需求，设计了五自由度的弯管焊接装卡通用装置，由常规的焊接变位机为弯管焊接装卡通用装置提供转动动力。通过这套焊接装卡装置进行弯管产品的装卡、开展弯管产品的焊接；
(2)在弯管焊接装卡通用装置中，用于导管装卡的导管卡环可以根据待焊接导管进行选择更换，可以适用于直径在Φ30-150mm范围内的弯管产品的焊接装卡，应用范围较广；
(3)弯管焊接装卡通用装置具有五自由度，能够方便灵活地调节，只需要将弯管的焊接部位的轴线调节至与装置转动盘的回转轴线重合即可以满足弯管焊接装卡的需求，因而对导管的弯角大小和空间走向并无限制，装置的适应性强；
(4)弯管焊接装卡通用装置的结构简单，便于加工，装卡装置的制造成本低。并且，有利于在实际生产过程中推广应用；
(5)弯管焊接装卡通用装置的组成简单，各组件之间的连接均通过紧固螺栓实现，能满足弯管焊接过程中牢固装卡的要求，并且操作简单、拆卸方便；
(6)弯管焊接装卡通用装置通过常规的焊接变位机提供动力从而实现转动以满足焊接转动的要求，因而主用通过焊接变位机的调整即可以实现弯管在焊接过程中恒速、稳定的转动，为获得质量可靠并且一致性良好的焊缝奠定了基础，装置的通用性很强；
(7)采用发明的弯管焊接装卡通用装置，对于典型的端部直线段较短的弯管产品，可以通过装卡使端部直线段位于背离装置转动盘的方向，即可以使导管的待焊接部位处于完全开敞的状态，为焊接操作和焊接观察提供了充足的空间，有利于焊接过程的进行。如图5所示，是采用弯管焊接装卡装置装配端部直线段较短的弯管进行焊接的效果图。由此可见，弯管焊接装卡通用装置的应用，有效避免了直接采用常规的焊接变位机装卡导管时焊接转动对焊接操作和焊接观察形成的阻挡，有效解决了焊接过程无法实施的问题；
(8)采用发明的弯管焊接装卡通用装置，对于典型的焊缝在端部直线段但直线段具有补偿器的导管，可以通过调整装卡位置和装卡方式使导管的补偿器端处于背离装置转动盘的方向，同时导管卡环装卡弯管的刚性部位并保证弯管待焊接部位的轴线与装置转动盘的回转轴线重合，导管的待焊接部位处于完全开敞的状态使得有利于焊接操作和焊接观察，并且装卡部位为导管的刚性部位使得有利于焊接过程中导管转动的稳定以及焊接过程稳定。如图6所示，是采用弯管焊接装卡装置装配端部直线段具有补偿器的弯管进行焊接的效果图。由此可见，弯管焊接装卡通用装置的应用，有效地避免了采用常规焊接变位机夹持端部法兰时因导管的自重而产生下垂的现象影响焊接过程稳定性、甚至造成柔性补偿器的损坏，有效解决了焊接过程无法实施、导管存在损坏风险的问题；
(9)采用发明的弯管焊接装卡通用装置，对于典型的焊缝不在端部直线段的弯管产品，可以通过调整装卡位置和装卡方式，通过多个自由度的配合，使待焊接部位的轴线与装置转动盘的回转轴线重合，即可以实现在焊接过程中导管待焊接部位的稳定转动。如图7所示，是采用弯管焊接装卡装置装配焊缝不在端部直线段的弯管进行焊接的效果图。由此可见，弯管焊接装卡通用装置的应用，有效地解决了采用常规焊接变位机装卡焊缝不在端部直线段的弯管产品无论装卡哪端都不能使焊接部位绕焊接变位机回转中心旋转的问题，有效解决了焊接过程无法实施的问题。
附图说明
图1为运载火箭等航天液体型号中典型的弯管产品；
图2为通过常规焊接变位机三爪卡盘夹持弯管进行焊接的过程；
图3为焊缝在端部弯管端部但直线段有补偿器的导管焊接过程；
图4为满足弯管焊接装卡要求的五自由度焊接装卡通用装置；
图5为采用弯管焊接装卡装置装配端部直线段较短的弯管进行焊接的效果图；
图6为采用弯管焊接装卡装置装配端部直线段具有补偿器的弯管进行焊接的效果图；
图7为采用弯管焊接装卡装置装配焊缝不在端部直线段的弯管进行焊接的效果图。
具体实施方式
一种适用于弯管焊接的装卡装置，该装置主要包括转动盘、支撑机构、转接头、导管卡环以及螺栓等其它连接件，如图4所示。
转动盘为直径为Φ500mm的圆盘，圆盘背面有一直径为Φ50mm且高度为100mm的凸台，通过常规焊接变位机上的三爪卡盘夹持该凸台实现转动盘与焊接变位机的安装固定，在焊接过程中启动焊接变位机即可实现该转动盘随焊接变位机的主轴转动；在圆盘的正面有四条T型凹槽，该四条T型凹槽分别为T型凹槽A、T型凹槽B、T型凹槽C和T型凹槽D均贯穿圆盘的正面；其中，T型凹槽A和T型凹槽B平行，T型凹槽A和T型凹槽B的长度均略小于500mm，T型凹槽A和T型凹槽B之间的距离为120mm；T型凹槽C和T型凹槽D平行，两者均与T型凹槽A垂直，T型凹槽C和T型凹槽D的长度也均略小于500mm，T型凹槽C和T型凹槽D之间的距离也为120mm；
支撑机构是一个一体式的结构，由中间的支撑杆、一端的底座和另一段的法兰组成；底座为正方形且四个角均带有通孔，紧固螺栓穿过底座上的通孔后能够将支撑机构固定在转动盘的T型凹槽内，当松开紧固螺栓时，支撑机构能够沿转动盘上的T型凹槽移动从而调节支撑机构在转动盘上的安装固定位置；
转接头是一个一体加工成型的转接结构，由中间的圆柱、一端的凸台和另一端的平台A组成，用于连接支撑机构和导管卡环；转接头通过活套环和紧固螺栓安装在支撑机构的端部法兰上，当松开紧固螺栓时，转接头能够任意调节周向的角度；
导管卡环是一个组合式结构，由固定半卡环和活动半卡环两部分组成，并且导管卡环的直径与待焊接导管的外径相匹配；固定卡环为两端均有延伸部的半圆环，半圆环一端的延伸部为平台B，半圆环另一端的延伸部为平滑过渡的平台C和带有中心孔的圆盘，通过带中心孔的圆盘使用紧固螺栓能够将固定半卡环安装在转接头的端部平台A上；活动半卡环也是两端均有延伸部的半圆环，半圆环一端的延伸部通过活页结构与固定半卡环的平台C活动连接，通过活页结构可以实现活动半卡环的上下开合，半圆环的另一端延伸部为平台D，平台D与平台B能够通过紧固螺栓进行固定连接，从而实现导管卡环对待焊接导管的牢固装卡。
一种适用于弯管焊接的装卡方法，该方法的步骤包括：
(1)准备常规焊接变位机，通过焊接变位机的三爪卡盘夹持转动盘背面的装卡凸台从而将转动盘固定在焊接变位机上，检查装卡的可靠性和稳定性，确保转动盘能随焊接变位机稳定转动；
(2)通过紧固螺栓连接支撑机构的底座将支撑机构安装到转动盘上但是并不拧紧，通过活套环和紧固螺栓将转接头安装到支撑机构的端部法兰上但是并不拧紧；
(3)根据待焊接导管的外径选择相应的导管卡环，将导管卡环通过紧固螺栓固定到转接头的端部平台A上，但是并不拧紧；
(4)将待焊接导管安装到步骤(3)中选择并安装于转接头上的导管卡环内并进行固定；
(5)根据待焊接导管的焊接部位调整导管卡环与转接头端部平台A的相对位置关系、转接头与支撑机构端部法兰的相对位置关系以及支撑机构底座与转动盘的相对位置关系，使得待焊接导管的待焊接部位的轴线与转动盘的回转轴线重合；
(6)拧紧各相应位置的紧固螺栓，将支撑机构底座与转动盘进行固定连接，将转接头与支撑机构的端部法兰进行固定连接，将导管卡环的平台C与转接头的端部平台A进行固定连接；
(7)启动焊接变位机并以慢速转动，带动转动盘转动，验证待焊接导管的待焊接部位的轴线是否与转动盘的回转轴线重合，若存在偏差则重复步骤(5)和步骤(6)直至重合，确保焊接过程的稳定；
(8)根据焊接速度的要求，设定焊接变位机的转速，然后启动焊接变位机和焊接电源，设定焊接参数，进行导管的焊接。
本发明从弯管焊接装卡的需求出发，提出了一种适用于弯管焊接的装卡装置和装卡方法，满足弯管在焊接过程中待焊接部位的稳定转动，覆盖直径在Φ30-150mm范围内的弯管焊接装卡。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
实施例1
在如图5中所示的导管，导管管子的规格为Φ110×2.0mm，A端的直线段长度为400mm，B端的直线段长度为100mm，弯曲部分是弯曲半径为R200的直角弯。
一种适用于弯管焊接的装卡装置，该装置主要包括转动盘、支撑机构、转接头、导管卡环以及螺栓等其它连接件，如图4所示。
转动盘为直径为Φ500mm、厚度为30mm的圆盘，圆盘背面有一直径为Φ50mm且高度为100mm的凸台，通过常规焊接变位机上的三爪卡盘夹持该凸台实现转动盘与焊接变位机的安装固定，在焊接过程中启动焊接变位机即可实现该转动盘随焊接变位机的主轴转动；在圆盘的正面有四条T型凹槽，该四条T型凹槽分别为T型凹槽A、T型凹槽B、T型凹槽C和T型凹槽D均贯穿圆盘的正面；其中，T型凹槽A和T型凹槽B平行，T型凹槽A和T型凹槽B的长度均略小于500mm，T型凹槽A和T型凹槽B之间的距离为120mm；T型凹槽C和T型凹槽D平行，两者均与T型凹槽A垂直，T型凹槽C和T型凹槽D的长度也均略小于500mm，T型凹槽C和T型凹槽D之间的距离也为120mm；
支撑机构是一个一体式的结构，由中间的支撑杆(直径为Φ50mm、长度为800mm)、一端的底座(边长为130mm)和另一段的法兰组成；底座为正方形且四个角均带有Φ11mm的通孔，紧固螺栓穿过底座上的通孔后能够将支撑机构固定在转动盘的T型凹槽内，当松开紧固螺栓时，支撑机构能够沿转动盘上的T型凹槽移动从而调节支撑机构在转动盘上的安装固定位置；
转接头是一个一体加工成型的转接结构，由中间的圆柱(直径为Φ50mm、长度为250mm)、一端的凸台和另一端的平台A组成，用于连接支撑机构和导管卡环；转接头通过活套环和紧固螺栓安装在支撑机构的端部法兰上，当松开紧固螺栓时，转接头能够任意调节周向的角度；
导管卡环是一个组合式结构，由固定半卡环和活动半卡环两部分组成，并且导管卡环的直径与导管的外径Φ110mm相同；固定卡环为两端均有延伸部的半圆环，半圆环一端的延伸部为平台B，半圆环另一端的延伸部为平滑过渡的平台C和带有中心孔的圆盘，通过带中心孔的圆盘使用紧固螺栓能够将固定半卡环安装在转接头的端部平台A上；活动半卡环也是两端均有延伸部的半圆环，半圆环一端的延伸部通过活页结构与固定半卡环的平台C活动连接，通过活页结构可以实现活动半卡环的上下开合，半圆环另一端的延伸部为平台D，平台D与平台B能够通过经过紧固螺栓进行固定连接，从而实现导管卡环对导管的牢固装卡。
一种适用于弯管焊接的装卡方法，该方法的步骤包括：
(1)准备常规焊接变位机，通过焊接变位机的三爪卡盘夹持转动盘背面的装卡凸台从而将转动盘固定在焊接变位机上，检查装卡的可靠性和稳定性，确保转动盘能随焊接变位机稳定转动；
(2)通过紧固螺栓连接支撑机构的底座将支撑机构安装到转动盘上但是并不拧紧，通过活套环和紧固螺栓将转接头安装到支撑机构的端部法兰上但是并不拧紧；
(3)根据待焊接导管的外径选择相应的导管卡环，将导管卡环通过紧固螺栓固定到转接头的端部平台A上，但是并不拧紧；
(4)将导管安装到步骤(3)中选择并安装于转接头上的导管卡环内，使导管卡环夹持弯管的A端直线段，并且使导管的端部直线段较短的B端朝向背离装置转动盘的方向，拧紧导管卡环上的紧固螺栓安装固定导管；
(5)根据待焊接导管的焊接部位调整导管卡环与转接头端部平台A的相对位置关系、转接头与支撑机构端部法兰的相对位置关系以及支撑机构底座与转动盘的相对位置关系，使导管端部直线段较短的B端的轴线与装置转动盘的平面垂直且与回转轴线重合；
(6)拧紧各相应位置的紧固螺栓，将支撑机构底座与转动盘进行固定连接，将转接头与支撑机构的端部法兰进行固定连接，将导管卡环的平台C与转接头的端部平台A进行固定连接；
(7)启动焊接变位机并以3rpm的转速转动，带动装置转动盘转动，验证待焊接导管的待焊接部位(B端)的轴线是否与转动盘的回转轴线重合，若存在偏差则重复步骤(5)和步骤(6)直至重合，能够确保焊接过程的稳定；
(8)根据焊接速度的要求，设定焊接变位机的转速，然后启动焊接变位机和焊接电源，设定焊接参数，进行导管的焊接。
根据上述的过程进行端部直线段较短的导管的焊接，焊接过程中导管焊接部位绕轴线稳定地转动，确保了焊接过程的稳定；同时，焊接部位处于完全开敞的状态，焊接操作和焊接观察都较方便地开展。所得的焊缝成形良好，焊缝均匀一致。完成导管B端的焊接后，导管A端的焊缝可以由焊接变位机直接夹持端部法兰进行焊接。两条焊缝经X光无损检测均未发现任何气孔、夹杂、裂纹、未焊透和未熔合等焊接缺陷，满足航天标准QJ 2865A-2014Ⅰ级焊缝的要求。在1.5MPa的条件下保压5min对导管进行液压强度试验，在1.0MPa的条件下对导管进行气密试验，均未发生任何泄漏，可见焊缝满足强度和气密性的性能要求。
实施例2
如图6中所示的导管，导管管子的规格为Φ110×2.0mm，A端的直线段长度为400mm，弯曲部分是弯曲半径为R200的直角弯，B端的直线段长度为100mm且在与法兰的中间连接1个补偿器，补偿器与管子以及法兰的对接部位规格为Φ109×1.5mm，对接部位内径相同。
用于弯管焊接装卡的装卡装置与实施例1完全相同，采用弯管焊接装卡通用装置进行导管装卡并焊接的步骤包括：
(1)准备常规焊接变位机，由焊接变位机直接夹持导管A端的法兰完成管子与法兰之间环缝的焊接，由焊接变位机直接夹持导管B端的法兰完成补偿器与法兰之间环缝的焊接；
(2)通过焊接变位机的三爪卡盘夹持弯管焊接装卡通用装置的转动盘背面的装卡凸台从而将转动盘固定在焊接变位机上，并且检查装卡的可靠性和稳定性，确保转动盘能随焊接变位机稳定转动；
(3)通过紧固螺栓连接支撑机构的底座将支撑机构安装到转动盘上但是并不拧紧，通过活套环和紧固螺栓将转接头安装到支撑机构的端部法兰上但是并不拧紧；
(4)根据待焊接导管的外径选择相应的导管卡环，将导管卡环通过紧固螺栓固定到转接头的端部平台A上，但是并不拧紧；
(5)将导管安装到步骤(3)中选择并安装于转接头上的导管卡环内，使导管卡环夹持弯管的A端直线段，并且使导管的B端朝向背离装置转动盘的方向，拧紧导管卡环上的紧固螺栓安装固定导管；
(6)根据待焊接导管的焊接部位调整导管卡环与转接头端部平台A的相对位置关系、转接头与支撑机构端部法兰的相对位置关系以及支撑机构底座与转动盘的相对位置关系，使导管带有补偿器的B端的轴线与装置转动盘的平面垂直且与回转轴线重合；
(7)拧紧各相应位置的紧固螺栓，将支撑机构底座与转动盘进行固定连接，将转接头与支撑机构的端部法兰进行固定连接，将导管卡环的平台C与转接头的端部平台A进行固定连接；
(8)启动焊接变位机并以3rpm的转速转动，带动装置转动盘转动，验证待焊接导管的待焊接部位(B端)的轴线是否与转动盘的回转轴线重合，若存在偏差则重复步骤(5)到步骤(7)直至重合，能够确保焊接过程的稳定；
(9)根据焊接速度的要求，设定焊接变位机的转速，然后启动焊接变位机和焊接电源，设定焊接参数，完成管子与补偿器之间环缝的焊接。
根据上述的过程进行端部直线段具有补偿器的导管焊接，焊接过程中导管焊接部位绕轴线稳定地转动，确保了焊接过程的稳定，所得的焊缝成形良好且均匀一致。三条焊缝经X光无损检测均未发现气孔、夹杂、裂纹、未焊透和未熔合等焊接缺陷，满足航天行业标准QJ 2865A-2014Ⅰ级焊缝的要求。在1.5MPa的条件下保压5min对导管进行液压强度试验，在1.0MPa的条件下对导管进行气密试验，均未发生任何泄漏，可见焊缝满足强度和气密性的性能要求。
实施例3
如图7中所示的导管，导管由两端管子和两个法兰焊接而成，管子的规格均为Φ110×2.0mm，左端的管子A端直线段长度为400mm而B端直线段长度为100mm，弯曲部分是弯曲半径为R200、弯曲角为45°的弯角；右端的管子C端直线段长度为100mm而D端直线端长度为400mm，弯曲部分是弯曲半径为R200、弯曲角为45°的弯角；管子与管子的连接为较短的直线段B和直线段C直接焊接，焊缝不在导管的端部直线段上。
用于弯管焊接装卡的装卡装置与实施例1完全相同，采用弯管焊接装卡通用装置进行导管装卡并焊接的步骤包括：
(1)准备常规焊接变位机，通过焊接变位机的三爪卡盘夹持弯管焊接装卡通用装置的转动盘背面的装卡凸台从而将转动盘固定在焊接变位机上，检查装卡的可靠性和稳定性，确保转动盘能随焊接变位机稳定转动；
(2)通过紧固螺栓连接支撑机构的底座将支撑机构安装到转动盘上但是并不拧紧，通过活套环和紧固螺栓将转接头安装到支撑机构的端部法兰上但是并不拧紧；
(3)根据待焊接导管的外径选择相应的导管卡环，将导管卡环通过紧固螺栓固定到转接头的端部平台A上，但是并不拧紧；
(4)将导管安装到步骤(3)中选择并安装于转接头上的导管卡环内，使导管卡环夹持弯管的A端直线段，并且使导管的A端法兰朝向背离装置转动盘的方向，拧紧导管卡环上的紧固螺栓固定导管；
(5)根据待焊接导管的焊接部位调整导管卡环与转接头端部平台A的相对位置关系、转接头与支撑机构端部法兰的相对位置关系以及支撑机构底座与转动盘的相对位置关系，使管子A端直线段的轴线与装置转动盘的平面垂直且与回转轴线重合；
(6)拧紧各相应位置的紧固螺栓，将支撑机构底座与转动盘进行固定连接，将转接头与支撑机构的端部法兰进行固定连接，将导管卡环的平台C与转接头的端部平台A进行固定连接；
(7)启动焊接变位机并以3rpm的转速转动，带动装置转动盘转动，验证待焊接导管的待焊接部位的轴线是否与转动盘的回转轴线重合，若存在偏差则重复步骤(5)和步骤(6)直至重合，能够确保焊接过程的稳定；
(8)根据焊接速度的要求，设定焊接变位机的转速，然后启动焊接变位机和焊接电源，设定焊接参数，完成导管A端直线段与法兰之间环缝的焊接；
(9)重复步骤(4)到步骤(8)完成导管D端直线段与法兰之间环缝的装卡和焊接；
(10)重复步骤(4)到步骤(7)的内容，使导管卡环夹持导管的直线段B并使导管直线段B的轴线与装置转动盘的平面垂直且与装置的回转轴线重合，并验证确保转动过程中导管直线段B能够绕装置的回转轴线稳定转动；
(11)根据焊接速度的要求，设定焊接变位机的转速，然后启动焊接变位机和焊接电源，设定焊接参数，完成管子直线段B与直线段C之间环缝的焊接。
根据上述的过程进行焊缝不在端部直线段上的导管的焊接，焊接过程中导管焊接部位绕轴线稳定地转动，确保了焊接过程的稳定，所得的焊缝成形良好且均匀一致。三条焊缝经X光无损检测均未发现气孔、夹杂、裂纹、未焊透和未熔合等焊接缺陷，满足航天行业标准QJ 2865A-2014Ⅰ级焊缝的要求。在1.5MPa的条件下保压5min对导管进行液压强度试验，在1.0MPa的条件下对导管进行气密试验，均未发生任何泄漏，可见焊缝满足强度和气密性的性能要求。
Claims (8)
1.一种适用于弯管焊接的装卡装置，其特征在于：该装置包括转动盘、支撑机构、转接头和导管卡环；
所述的转动盘一方面用于与焊接变位机进行固定连接，能够随焊接变位机的主轴转动；转动盘另一方面用于与支撑机构连接，支撑机构能够在转动盘范围内进行位置调节和安装固定；
所述的支撑机构一方面用于与转动盘连接，支撑机构在转动盘上能够进行径向上的移动和位置固定；支撑机构另一方面用于与转接头进行连接，转接头能够绕支撑机构的轴进行周向角度的调节和固定；
所述的转接头一方面用于与支撑机构连接，转接头能够绕支撑机构的轴按任意角度转动；转接头另一方面用于与导管卡环固定连接，导管卡环能够绕转接头按任意角度转动；
所述的导管卡环一方面用于与转接头连接，导管卡环另一方面用于夹持待焊接导管；
转动盘为一圆盘，圆盘背面有凸台，在圆盘的正面有四条T型凹槽，该四条T型凹槽分别为T型凹槽A、T型凹槽B、T型凹槽C和T型凹槽D，且该四条T型凹槽均贯穿圆盘的正面；
T型凹槽A和T型凹槽B平行，T型凹槽A和T型凹槽B之间的距离为120mm；
T型凹槽C和T型凹槽D平行，T型凹槽C和T型凹槽D之间的距离为120mm，两者均与T型凹槽A垂直；
支撑机构为一体式结构，包括中间的支撑杆、一端的底座和另一端的法兰；一端的底座用于与转动盘连接，另一端的法兰用于与转接头连接；底座为正方形且四个角均带有通孔，紧固螺栓穿过底座上的通孔后能够将支撑机构固定在转动盘的T型凹槽内，当松开紧固螺栓时，支撑机构能够沿转动盘上的T型凹槽移动从而调节支撑机构在转动盘上的安装固定位置。
2.根据权利要求1所述的一种适用于弯管焊接的装卡装置，其特征在于：转接头为一体加工成型的转接结构，包括中间的圆柱、一端的凸台和另一端的平台A，一端的凸台用于与支撑机构连接，另一端的平台用于与导管卡环连接。
3.根据权利要求2所述的一种适用于弯管焊接的装卡装置，其特征在于：转接头通过活套环和紧固螺栓安装在支撑机构的端部法兰上，当松开紧固螺栓时，转接头能够沿周向任意调节角度。
4.根据权利要求3所述的一种适用于弯管焊接的装卡装置，其特征在于：导管卡环包括固定半卡环和活动半卡环，导管卡环的卡环直径与待焊接导管的外径相匹配。
5.根据权利要求4所述的一种适用于弯管焊接的装卡装置，其特征在于：固定卡环为两端均有延伸部的半圆环，半圆环一端的延伸部为平台B，半圆环另一端的延伸部为平滑过渡的平台C和带有中心孔的圆盘，通过带中心孔的圆盘使用紧固螺栓能够将固定半卡环安装在转接头的端部平台A上。
6.根据权利要求5所述的一种适用于弯管焊接的装卡装置，其特征在于：活动半卡环是两端均有延伸部的半圆环，半圆环一端的延伸部通过活页结构与固定半卡环的平台C活动连接，通过活页结构能够实现活动半卡环的上下开合，半圆环的另一端延伸部为平台D，平台D与平台B能够通过紧固螺栓进行固定连接，从而实现导管卡环对待焊接导管的牢固装卡。
7.一种使用权利要求1-6中任一所述的适用于弯管焊接的装卡装置的适用于弯管焊接的装卡方法，其特征在于该方法的步骤包括：
(1)将转动盘固定安装到焊接变位机上；
(2)通过紧固螺栓将支撑机构的底座连接到转动盘上，但是并不拧紧；
(3)通过活套环和紧固螺栓将转接头安装到支撑机构的端部法兰上，但是并不拧紧；
(4)将导管卡环通过紧固螺栓固定到转接头的端部平台A上，但是并不拧紧；
(5)将待焊接导管安装到步骤(4)中安装于转接头上的导管卡环内并进行固定；
(6)根据待焊接导管的焊接部位调整导管卡环与转接头端部平台A的相对位置关系、转接头与支撑机构端部法兰的相对位置关系以及支撑机构底座与转动盘的相对位置关系，使得待焊接导管的待焊接部位的轴线与转动盘的回转轴线重合；
(7)拧紧步骤(2)中的紧固螺栓、步骤(3)中的紧固螺栓和步骤(4)中的紧固螺栓，将支撑机构底座与转动盘进行固定连接，将转接头与支撑机构的端部法兰进行固定连接，将导管卡环的平台C与转接头的端部平台A进行固定连接；
(8)启动焊接变位机和焊接电源，设定焊接参数，进行待焊接导管的焊接。
8.根据权利要求7所述的一种适用于弯管焊接的装卡方法，其特征在于：焊接变位机转动时带动转动盘转动，检查待焊接导管的待焊接部位的轴线是否与转动盘的回转轴线重合，若存在偏差则需要重复步骤(6)和步骤(7)直至重合，确保焊接过程的稳定。
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