CN111360429B - 用于激光焊接的装配工装及其装配工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于激光焊接的装配工装，包括焊接工装和装配定位工装，装配定位工装与焊接工装之间为可拆卸安装；焊接工装为可旋转焊接工装，包括旋转机构、定位型面和第一定位孔，通过旋转机构可将零件的待焊接面转向激光焊接机器人，定位型面用于确定零件的形状，第一定位孔用于焊接时定位零件；装配定位工装包括并联定位器，并联定位器的下端开设有第二定位孔；并联定位器用于配合激光跟踪仪使用，第二定位孔用于装配时定位零件。本发明还公开了该装配工装的装配工艺。该用于激光焊接的装配工装及其装配工艺目的是解决现有飞机进排气道装配工装与激光焊接工装难以互相协调的问题。

Description

用于激光焊接的装配工装及其装配工艺

技术领域

本发明属于装配工装技术领域，具体涉及一种用于激光焊接的装配工装及其装配工艺。

背景技术

在飞机进排气道壁板激光焊接与部件装配工序均需要采用工装进行定位与夹持，以确保零件在连接前处于正确的位置与姿态。传统的激光焊接工装与部件装配工装是两套独立的工装，需要完成焊接后从焊接工装上下架，再送往部件装配工装上重新上架定位。由于焊接引起几何尺寸变化的大小与方向难以预判，转至装配工序的零件通常难以与装配工装匹配完成上架定位的工作，特别是在带有复杂几何型面的钛合金壁板上矛盾更为突出。因此，传统的焊接与装配定位工装协调困难，适应零件变形能力较差，具有较高的技术风险与经济成本。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是现有飞机进排气道装配工装与激光焊接工装难以互相协调。

(二)技术方案

根据本发明的第一方面提供了一种用于激光焊接的装配工装，包括焊接工装和装配定位工装，所述装配定位工装与所述焊接工装之间为可拆卸安装；

所述焊接工装为可旋转焊接工装，包括旋转机构、定位型面和第一定位孔，通过所述旋转机构可将零件的待焊接面转向激光焊接机器人，所述定位型面用于确定所述零件的形状，所述第一定位孔用于焊接时定位所述零件；

所述装配定位工装包括并联定位器，所述并联定位器的下端开设有第二定位孔；所述并联定位器用于配合激光跟踪仪使用，所述第二定位孔用于装配时定位所述零件。

可选的，所述焊接工装、所述装配定位工装均为框架式工装，所述装配定位工装安装于所述焊接工装的上方。

可选的，所述并联定位器设置于所述装配定位工装的主横梁上。

可选的，所述定位型面位于所述并联定位器的下方，所述定位型面上依次间隔开设多个定位槽。

根据本发明的第二方面提供了一种基于上述的用于激光焊接的装配工装的装配工艺，包括如下步骤：

拆卸装配定位工装与焊接工装；

依据定位型面、第一定位孔定位待焊接零件；

转动所述焊接工装上的旋转机构，将所述待焊接零件的待焊接面朝向激光焊接机器人，操作所述激光焊接机器人完成所述待焊接零件的焊接；

安装所述装配定位工装于所述焊接工装的上方以及安装并联定位器于所述装配定位工装上；

测量所述并联定位器上的测量点，调整所述并联定位器，使所述并联定位器上的测量坐标值与理论值相同或满足设定偏差范围；

放置待装配零件于已焊接零件的上表面，将所述待装配零件上的定位孔与所述并联定位器上的第二定位孔对齐并插入第二定位销；

测量所述待装配零件与所述已焊接零件间的间隙，当所述间隙满足第一设定条件时，开设所述待装配零件与所述已焊接零件的连接孔并安装紧固件。

可选的，所述依据定位型面、第一定位孔定位待焊接零件，具体包括以下步骤：

依据定位型面确定所述待焊接零件的几何形状，使所述待焊接零件与所述定位型面贴紧；

依据所述第一定位孔及所述待焊接零件上的定位孔确定所述待焊接零件的位置，将第一定位销依次插入所述第一定位孔、所述待焊接零件上的定位孔；其中，所述第一定位销与所述第一定位孔、所述待焊接零件上的定位孔的尺寸相适配。

可选的，所述定位型面、所述第一定位孔均依据理论数模进行加工。

可选的，当所述间隙不满足所述第一设定条件时，调整所述并联定位器以确保所述间隙满足所述第一设定条件，并依据激光跟踪仪记录所述并联定位器上的测量点坐标值。

可选的，所述依据激光跟踪仪记录所述并联定位器上的测量点坐标值后，还包括以下步骤：

将所述待焊接零件的模型移动至所述测量点坐标值的位置；

当所述待焊接零件与所述其他零部件的位置关系满足第二设定条件时，开设所述待装配零件与所述已焊接零件的连接孔并安装所述紧固件。

可选的，所述安装所述紧固件后，在未完成所有待装配零件的装配之前，还包括：

转动所述焊接工装上的转动机构，将所述待装配零件面向所述并联定位器，在所述激光跟踪仪的实时监测下调整所述并联定位器，直至完成所有待装配零件的装配。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有如下优点：

本发明提供的用于激光焊接的装配工装具有可旋转的焊接工装，并集成具有柔性定位功能的并联定位器，可实现产品不离开工装的条件下完成焊接零件定位、激光焊接、装配零件定位、制孔装配等全制造流程的工作，消除由于工装改变导致基准变化而引入的误差，适应焊接引起的零件变形，保证产品的最终装配精度，降底零件报废风险，降低技术难度与经济成本。

附图说明

图1为本发明提供的一种用于激光焊接的装配工装的结构示意图；

图2为本发明提供的一种用于激光焊接的装配工装的装配工艺的流程示意图；

图3为本发明提供的另一用于激光焊接的装配工装的装配工艺的流程示意图。

图中：1、焊接工装；11、定位型面；111、定位槽；12、第一定位孔；2、装配定位工装；21、并联定位器；211、第二定位孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，根据本发明实施例的第一方面提供了一种用于激光焊接的装配工装，包括焊接工装1和装配定位工装2，装配定位工装2与焊接工装1之间为可拆卸安装；

焊接工装1为可旋转焊接工装，包括旋转机构(图中未示出)、定位型面11和第一定位孔12，通过旋转机构可将零件的待焊接面转向激光焊接机器人，定位型面11用于确定零件的形状，第一定位孔用于焊接时定位零件；

装配定位工装2包括并联定位器21，并联定位器21的下端开设有第二定位孔211；并联定位器21用于配合激光跟踪仪使用，第二定位孔211用于装配时定位零件。

在上述实施方式中，焊接工装1与装配定位工装2之间可采用螺栓连接，可旋转的焊接工装1中的旋转机构可根据实际产品的几何外形与焊接方案进行调整，通过旋转运动可将需要焊接的区域面向激光焊接机器人即可；旋转机构可根据产品的重量设计为自动或手动操作；装配定位工装2与并联定位器21、焊接工装1之间均可采用螺栓连接，并可整体从焊接工装1上拆除，通过配制的销钉孔实现快速复位。

在待焊接零件所包含的零件上架前，应将装配定位工装2与并联定位器21整体从焊接工装1上进行拆除，然后再开始焊接工作；此时待焊接零件以工装上根据理论数模加工的定位型面11确定待焊接零件的几何形状，用压板压紧，使待焊接零件与定位型面11贴紧；用工装上根据理论数模加工的第一定位孔12及零件上预制的定位孔确定待焊接零件的位置，并将与第一定位孔12、待焊接零件的定位孔相同孔径的第一定位销依次插入第一定位孔12、待焊接零件的定位孔。

在焊接工装1完成局部的焊接后，使焊接工装1旋转，将未焊接的位置面向激光焊接机器人，操作激光焊接机器人继续完成焊接，重复以上操作，直到将要焊接与装配的产品完成全部焊接工作；注意此时将要焊接的零件不可从焊接工装1上取下；将装配定位工装2与并联定位器21通过配制的销钉孔快速复位，使用并联定位器21将待焊接零件需要定位装配的零件进行定位。

通过定位型面11与第一定位孔12、第二定位孔211实现装配与焊接零件的定位，确保上架定位的精度；通过可旋转的焊接功能可实现一次上架完成多个位置的焊接操作；通过可拆卸的柔性定位装置可避免干涉，不影响激光焊接机器人的可达性，减小工装体积，便于转运；通过在装配定位工装2上设有配合激光跟踪仪使用的并联定位器21，使装配定位工装2配具有柔性定位功能，可适应焊接变形，由于并联定位器21可以激光跟踪仪的实时标定下使用，即使零件发生变形，仍可通过实时采集的并联定位器21坐标数据，判断零件是否在设计公差内，并调整装配方案，无需从工装上下架即可完成激光焊接与装配工作。

在一些可选的实施例中，焊接工装1、装配定位工装2均为框架式工装，装配定位工装2安装于焊接工装1的上方。框架式的结构可以减轻整个工装的重量，装配工装的主体结构采用方钢焊接而成，装配定位工装2设置于焊接工装1的上便于在焊接完成后对零件及时装配。

在一些可选的实施例中，并联定位器21设置于装配定位工装2的主横梁上。并联定位器21放置于装配定位工装2的主横梁上有利于由于并联定位器21属于现有技术，对于其结构、作用在此不做赘述，详见申请号为201610193275.0、发明名称为飞机部件并联定位器的专利申请文件。

在一些可选的实施例中，定位型面11位于并联定位器21的下方，定位型面11上依次间隔开设多个定位槽111。设置多个定位槽111可以实现定位型面11同时确定多个待焊接零件的形状。

如图2所示，根据本发明实施例的第二方面提供了一种基于上述的用于激光焊接的装配工装的装配工艺，包括如下步骤：

S100、拆卸装配定位工装2与焊接工装1；

S200、依据定位型面11、第一定位孔12定位待焊接零件；

S300、转动焊接工装1上的旋转机构，将待焊接零件的待焊接面朝向激光焊接机器人，操作激光焊接机器人完成待焊接零件的焊接；

S400、安装装配定位工装2于焊接工装1的上方以及安装并联定位器21于装配定位工装2上；

S500、测量并联定位器21上的测量点，调整并联定位器21，使并联定位器21上的测量坐标值与理论值相同或满足设定偏差范围；

S600、放置待装配零件于已焊接零件的上表面，将待装配零件上的定位孔与并联定位器21上的第二定位孔211对齐并插入第二定位销；

S700、测量待装配零件与已焊接零件间的间隙，当间隙满足第一设计条件时，开设待装配零件与已焊接零件的连接孔并安装紧固件。

在上述实施方式中，在以上焊接与定位过程中，由于待焊接零件与装配工装未发生分离，也不将定位销拆除，故工序间产品不发生基准的改变，不引入新的误差源，有利于提高装配精度，避免了再次上架协调困难的问题，且装配定位工装2使用并联定位器21在激光跟踪仪的实时监测下进行装配定位，即使发生焊接变形，本发明实施例提供的装配工装仍可在适应零件进行调整后保证产品的装配精度。

在一些可选的实施例中，依据定位型面、第一定位孔定位待焊接零件，具体包括以下步骤：

依据定位型面11确定待焊接零件的几何形状，使待焊接零件与定位型面11贴紧；

依据第一定位孔12及待焊接零件上的定位孔确定待焊接零件的位置，将第一定位销依次插入第一定位孔12、待焊接零件上的定位孔；其中，第一定位销与第一定位孔12、待焊接零件上的定位孔的尺寸相适配。

在一些可选的实施例中，定位型面21、第一定位孔12均依据理论数模进行加工。

在一些可选的实施例中，当间隙不满足第一设定条件时，调整并联定位器21以确保间隙满足第一设定条件，并依据激光跟踪仪记录并联定位器21上的测量点坐标值。

具体地，第一设定条件为设计提出的技术要求，因产品的型号而异，在此不做具体限定。

在一些可选的实施例中，依据激光跟踪仪记录并联定位器21上的测量点坐标值后，还包括以下步骤：

将待焊接零件的模型移动至测量点坐标值的位置；

当待焊接零件与其他零部件的位置关系满足第二设定条件时，开设待装配零件与已焊接零件的连接孔并安装紧固件。

具体地，第二设定条件为待焊接零件与其他零部件的位置关系不干涉或不影响。

在一些可选的实施例中，安装紧固件后，在未完成所有待装配零件的装配之前，还包括：

转动焊接工装1上的转动机构，将待装配零件面向并联定位器21，在激光跟踪仪的实时监测下调整并联定位器21，直至完成所有待装配零件的装配。

如图3所示，根据本发明实施例的第二方面提供了另一基于上述的用于激光焊接的装配工装的装配工艺，包括如下步骤：

S201、拆卸装配定位工装2与焊接工装1；

S202、依据定位型面11、第一定位孔12定位待焊接零件；

S203、转动焊接工装1上的旋转机构，将待焊接零件的待焊接面朝向激光焊接机器人，操作激光焊接机器人完成待焊接零件的焊接；

S204、安装装配定位工装2于焊接工装1的上方以及安装并联定位器21于装配定位工装2上；

S205、测量并联定位器21上的测量点，调整并联定位器21，使并联定位器21上的测量坐标值与理论值相同或满足设定偏差范围；

S206、放置待装配零件于已焊接零件的上表面，将待装配零件上的定位孔与并联定位器21上的第二定位孔211对齐并插入第二定位销；

S207、测量待装配零件与已焊接零件间的间隙，判定间隙是否满足第一设定条件；若是，执行步骤S208，如否，则执行步骤S209；

S208、开设待装配零件与已焊接零件的连接孔并安装紧固件；

S209、调整并联定位器21以确保间隙满足第一设定条件，并依据激光跟踪仪记录并联定位器21上的测量点坐标值。

S210、将待焊接零件的模型移动至测量点坐标值的位置；

S211、当待焊接零件与其他零部件的位置关系满足第二设定条件时，开设待装配零件与已焊接零件的连接孔并安装紧固件；

S212、转动焊接工装1上的转动机构，将待装配零件面向并联定位器21，在激光跟踪仪的实时监测下调整并联定位器21，直至完成所有待装配零件的装配。

在上述实施方式中，对于具体如何进行装配进行了详细的描述，分不同的情况进行操作。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种用于激光焊接的装配工装，其特征在于，包括焊接工装和装配定位工装，所述装配定位工装与所述焊接工装之间为可拆卸安装；

所述焊接工装为可旋转焊接工装，包括旋转机构、定位型面和第一定位孔，通过所述旋转机构可将零件的待焊接面转向激光焊接机器人，所述定位型面用于确定所述零件的形状，所述第一定位孔用于焊接时定位所述零件；

所述装配定位工装包括并联定位器，所述并联定位器的下端开设有第二定位孔；所述并联定位器用于配合激光跟踪仪使用，所述第二定位孔用于装配时定位所述零件；

所述焊接工装、所述装配定位工装均为框架式工装，所述装配定位工装安装于所述焊接工装的上方。

2.根据权利要求1所述的用于激光焊接的装配工装，其特征在于，所述并联定位器设置于所述装配定位工装的主横梁上。

3.根据权利要求2所述的用于激光焊接的装配工装，其特征在于，所述定位型面位于所述并联定位器的下方，所述定位型面上依次间隔开设多个定位槽。

4.一种基于权利要求1-3中任一项所述的用于激光焊接的装配工装的装配工艺，其特征在于，包括如下步骤：

拆卸装配定位工装与焊接工装；

依据定位型面、第一定位孔定位待焊接零件；

转动所述焊接工装上的旋转机构，将所述待焊接零件的待焊接面朝向激光焊接机器人，操作所述激光焊接机器人完成所述待焊接零件的焊接；

安装所述装配定位工装于所述焊接工装的上方以及安装并联定位器于所述装配定位工装上；

测量所述并联定位器上的测量点，调整所述并联定位器，使所述并联定位器上的测量坐标值与理论值相同或满足设定偏差范围；

放置待装配零件于已焊接零件的上表面，将所述待装配零件上的定位孔与所述并联定位器上的第二定位孔对齐并插入第二定位销；

测量所述待装配零件与所述已焊接零件间的间隙，当所述间隙满足第一设定条件时，开设所述待装配零件与所述已焊接零件的连接孔并安装紧固件。

5.根据权利要求4所述的装配工艺，其特征在于，所述依据定位型面、第一定位孔定位待焊接零件，具体包括以下步骤：

依据定位型面确定所述待焊接零件的几何形状，使所述待焊接零件与所述定位型面贴紧；

依据所述第一定位孔及所述待焊接零件上的定位孔确定所述待焊接零件的位置，将第一定位销依次插入所述第一定位孔、所述待焊接零件上的定位孔；其中，所述第一定位销与所述第一定位孔、所述待焊接零件上的定位孔的尺寸相适配。

6.根据权利要求5所述的装配工艺，其特征在于，所述定位型面、所述第一定位孔均依据理论数模进行加工。

7.根据权利要求4所述的装配工艺，其特征在于，当所述间隙不满足所述第一设定条件时，调整所述并联定位器以确保所述间隙满足所述第一设定条件，并依据激光跟踪仪记录所述并联定位器上的测量点坐标值。

8.根据权利要求7所述的装配工艺，其特征在于，所述依据激光跟踪仪记录所述并联定位器上的测量点坐标值后，还包括以下步骤：

将所述待焊接零件的模型移动至所述测量点坐标值的位置；

当所述待焊接零件与其他零部件的位置关系满足第二设定条件时，开设所述待装配零件与所述已焊接零件的连接孔并安装所述紧固件。

9.根据权利要求4或8所述的装配工艺，其特征在于，所述安装所述紧固件后，在未完成所有待装配零件的装配之前，还包括：

转动所述焊接工装上的转动机构，将所述待装配零件面向所述并联定位器，在所述激光跟踪仪的实时监测下调整所述并联定位器，直至完成所有待装配零件的装配。

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