CN111545907A - 一种用于t型壁板结构双激光束双侧同步焊接的柔性多点吸附装置及方法 - Google Patents

一种用于t型壁板结构双激光束双侧同步焊接的柔性多点吸附装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种用于T型壁板结构双激光束双侧同步焊接的柔性多点吸附装置及方法，涉及激光焊接技术领域，壁板结构包括蒙皮与桁条；本发明的吸附装置包括吸附平台和控制柜。其中吸附平台由活动吸附柱、辅助夹具、可调节脚柱组成。所述活动吸附柱包括吸附嘴，柔性节以及吸附气道。所述活动吸附柱的吸附嘴上端带有压力传感器，传感器通过电路反馈压力值给终端控制柜，所述活动吸附柱通过控制柜控制移动以使吸附嘴贴合壁板。通过控制柜打开内置吸附系统，并与压力传感器协同控制，完成壁板的吸附，使其受力均匀。最后采用辅助夹具完成最终装夹，该装置通过活动吸附柱与夹具协同控制壁板的定位，其精度高，稳定性好，可操作性好。

Description

一种用于T型壁板结构双激光束双侧同步焊接的柔性多点吸 附装置及方法
技术领域
本发明应用于激光焊接技术领域，特别涉及一种用于T型壁板结构双激光束双侧同步焊接的柔性多点吸附装置及方法。
背景技术
随着近年来我国航空航天事业的高速发展，具有高比强度、高服役寿命、良好减重性的轻合金大尺寸薄壁复杂结构得到大量采用。双激光束双侧同步焊接技术作为蒙皮-长桁T型壁板制造过程的重要技术，主要用于蒙皮与桁条间的可靠连接，以替代传统的铆接工艺。目前，在壁板焊接结构生产前，需对T型壁板进行大量的双光束焊接工艺试验，以获取较优的焊接工艺参数，为壁板焊接提供技术基础。
然而，T型壁板的焊前定位与装夹作为焊前准备的重要过程之一，目前主要通过全手动操作对蒙皮与桁条进行定位与夹紧，定位精度难以保证，并且装夹时的工件受力也难以精准控制。这些因素会对焊后的T型壁板的质量产生严重的影响，由此可导致获取的工艺参数可靠性降低，增加焊接生产的不确定性。针对T型壁板双激光束双侧同步焊接的传统焊前定位与装夹方式的缺点，本发明应用于一种用于T型壁板结构双激光束双侧同步焊接的柔性多点吸附装置及方法，通过压力传感器、活动吸附柱、辅助夹具与控制柜协同配合，可实现T型壁板焊接过程的可靠吸附固定，显著提高构件的生产质量，操作方便，是一种具有良好的经济效益的T型壁板双激光束双侧同步焊接的定位与装夹方法
发明内容
针对于上述现有技术的不足，本发明提供一种用于T型壁板结构双激光束双侧同步焊接的柔性多点吸附装置及方法。
本发明的目的是提供一种适用于不同曲率的T型壁板，操作方便、利于焊接稳定性、经济效益好的T型壁板双激光束双侧同步焊接的吸附装置及方法。
为达到上述目的，本发明的一种用于T型壁板结构双激光束双侧同步焊接的柔性多点吸附装置，其特征在于，包括控制柜(1)和吸附平台。吸附平台包括蒙皮夹具(2)、桁条夹具(3)、可调节脚柱(6)、活动吸附柱(7)组成。其中，除活动吸附柱外，其余部件均可进行手动调节，用于T型壁板的辅助装夹及平台的水平度调节。
优选地，根据权利要求1所述的吸附装置，其特征在于，所述活动吸附柱(7)由压力传感器(8)、吸附嘴(9)、柔性节(10)、吸附气道(11)组成，该吸附柱受控制柜(1)控制，可进行垂直于平台上平面的升-降粗调节和细调节，用于确定T型壁板初始放置位置及最终吸附固定的位置。此外，该吸附柱及其附属配件均可进行拆卸和更换。
优选地，根据权利要求1所述的吸附装置，其特征在于，上述吸附嘴(9)与柔性节(10)相互配合，受到放置壁板时的力和位置的作用，完成吸附嘴边缘与壁板背部的贴合，并借助吸附气道(11)，在吸附力的作用下进一步的贴合，保证吸附过程的稳定可靠。
优选地，根据权利要求1所述的吸附装置，其特征在于，上述柔性节(10)与吸附嘴(9)配合，可实现水平面以上的各方向运动。
优选地，根据权利要求1所述的吸附装置，其特征在于，上述压力传感器(8)反馈吸附嘴与壁板之间的接触压力值到控制柜(1)，并经控制柜(1)调节吸附气流速和吸附柱的移动来反向控制并得到需求吸附压力。
优选地，根据权利要求1所述的吸附装置，其特征在于，上述每条活动吸附柱(7)及其对应的压力传感器(8)均受控制柜(1)独立控制或批量控制，即控制柜(1)可单独调节每条活动吸附柱的移动、吸附气流速以及压力值，也可批量同时调节指定数量的活动吸附柱的移动、吸附气流速以及压力值。
优选地，一种吸附方法，其特征在于，包括：
步骤一将吸附装置放置于焊接工作区域，调整其底部的可调节脚柱(6)，使吸附平台的上端面保持水平，并用水平仪进行校核。随后接通电源，打开控制柜(1)。
步骤二根据壁板尺寸，通过控制柜(1)粗调节各活动吸附柱的位置，确定一个适于放置壁板的初始位置，用于T型壁板的初步放置。
步骤三放置壁板构件，启动控制柜内置吸附系统，设置各吸附气道的流速，细调各活动吸附柱的位置，使各吸附嘴贴合壁板表面，实现吸附嘴与壁板下表面的可靠吸附，从而完成T型壁板的吸附固定。
步骤四通过吸附嘴上的压力传感器反馈的压力值，调节各活动吸附柱的吸附气流速及压力值，使壁板受力均匀，并通过蒙皮夹具(2)和桁条夹具(3)完成最终的装夹过程。
优选地，一种吸附方法，其特征在于，通过蒙皮夹具(2)和桁条夹具(3)装夹蒙皮与桁条后的各压力传感器的值P应与装夹之前的偏差控制在P’～P”之间，其中P为预设的压力值，P’与P”分别为预设的压力偏差值，P’＞P”。
附图说明
图1为T型壁板结构多点吸附操作流程图；
图2为T型壁板结构多点吸附示意图；
图3为T型壁板结构多点吸附的正视图；
图4为T型壁板结构多点吸附装置的吸附平台正等轴侧视图；
图5为T型壁板结构多点吸附装置的吸附平台俯视图；
图6为T型壁板结构多点吸附装置的活动吸附柱结构示意图；
附图标记说明：
1-控制柜；2-蒙皮夹具；3-桁条夹具；4-桁条；5-蒙皮；6-可调节脚柱；7-活动吸附柱；8-压力传感器；9-吸附嘴；10-柔性节；11-吸附气道。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案进行详细地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，并非所有实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1至图6，分别为：T型壁板结构多点吸附操作流程图；T型壁板结构多点吸附示意图；T型壁板结构多点吸附的正视图；T型壁板结构多点吸附装置的吸附平台正等轴侧视图；T型壁板结构多点吸附装置的吸附平台俯视图；T型壁板结构多点吸附装置的活动吸附柱结构示意图；
某铝合金T型壁板采用双激光束双侧同步焊接实现蒙皮与桁条的连接。现对该构件进行焊接过程的吸附装夹。首先将本发明的吸附装置放置于焊接工作区，通过调节吸附平台底部的可调节脚柱，使工装平台上端面保持水平，并通过水平仪进行校验。
然后将各活动吸附柱的吸附配件(吸附嘴，压力传感器，柔性节)安装到活动吸附柱上端，打开控制柜，根据壁板的曲率ρ，弧长L’及长度L等尺寸参数，通过控制柜粗调节各活动吸附柱的位置，确定放置T型壁板的初始位置。其中，在壁板长度方向上的每列活动吸附柱的高度均保持一致。
随后启动控制柜内置吸附系统，放置T型壁板构件，设置各吸附气道的流速，细调节各活动吸附柱的位置，使各吸附嘴贴合壁板表面，当各压力传感器的值保持稳定时，则表明实现了T型壁板的稳定吸附。
最后通过吸附嘴上的压力传感器反馈的压力值，调节各吸附柱的吸附气流速，使壁板受力均匀，即每纵列(壁板长度方向)的压力传感器的压力值保持一致，并通过蒙皮夹具和桁条夹具完成最终的装夹，至此，T型壁板的吸附装夹过程完成。
该示例表明本发明可有效的解决T型壁板双激光束双侧同步焊接的焊前定位与装夹的难点，为大尺寸T型壁板结构双激光束双侧同步焊接在航空航天等领域中的广泛应用奠定了基础。
本发明具体应用途径很多，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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种用于T型壁板结构双激光束双侧同步焊接的柔性多点吸附装置，其特征在于，包括控制柜(1)和吸附平台。吸附平台包括蒙皮夹具(2)、桁条夹具(3)、可调节脚柱(6)、活动吸附柱(7)组成。其中，除活动吸附柱外，其余部件均可进行手动调节，用于T型壁板的辅助装夹及平台的水平度调节。
2.根据权利要求1所述的吸附装置，其特征在于，所述活动吸附柱(7)由压力传感器(8)、吸附嘴(9)、柔性节(10)、吸附气道(11)组成，该吸附柱受控制柜(1)控制，可进行垂直于平台上平面的升-降粗调节和细调节，用于确定T型壁板初始放置位置及最终吸附固定的位置。此外，该吸附柱及其附属配件均可进行拆卸和更换。
3.根据权利要求1所述的吸附装置，其特征在于，上述吸附嘴(9)与柔性节(10)相互配合，受到放置壁板时的力和位置的作用，完成吸附嘴边缘与壁板背部的贴合，并借助吸附气道(11)，在吸附力的作用下进一步的贴合，保证吸附过程的稳定可靠。
4.根据权利要求1所述的吸附装置，其特征在于，上述柔性节(10)与吸附嘴(9)配合，可实现水平面以上的各方向运动。
5.根据权利要求1所述的吸附装置，其特征在于，上述压力传感器(8)反馈吸附嘴与壁板之间的接触压力值到控制柜(1)，并经控制柜(1)调节吸附气流速和吸附柱的移动来反向控制并得到需求吸附压力。
6.根据权利要求1所述的吸附装置，其特征在于，上述每条活动吸附柱(7)及其对应的压力传感器(8)均受控制柜(1)独立控制或批量控制，即控制柜(1)可单独调节每条活动吸附柱的移动、吸附气流速以及压力值，也可批量同时调节指定数量的活动吸附柱的移动、吸附气流速以及压力值。
7.一种吸附方法，其特征在于，包括：
步骤一 将吸附装置放置于焊接工作区域，调整其底部的可调节脚柱(6)，使吸附平台的上端面保持水平，并用水平仪进行校核。随后接通电源，打开控制柜(1)。
步骤二 根据壁板尺寸，通过控制柜(1)粗调节各活动吸附柱的位置，确定一个适于放置壁板的初始位置，用于T型壁板的初步放置。
步骤三 放置壁板构件，启动控制柜内置吸附系统，设置各吸附气道的流速，细调各活动吸附柱的位置，使各吸附嘴贴合壁板表面，实现吸附嘴与壁板下表面的可靠吸附，从而完成T型壁板的吸附固定。
步骤四 通过吸附嘴上的压力传感器反馈的压力值，调节各活动吸附柱的吸附气流速及压力值，使壁板受力均匀，并通过蒙皮夹具(2)和桁条夹具(3)完成最终的装夹过程。
8.根据权利要求7所述的一种吸附方法，其特征在于，通过蒙皮夹具(2)和桁条夹具(3)装夹蒙皮与桁条后的各压力传感器的值P应与装夹之前的偏差控制在P’～P”之间，其中P为预设的压力值，P’与P”分别为预设的压力偏差值，P’＞P”。
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