CN112935524A - 一种用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法，所述航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置包括搅拌摩擦焊机头和铣削机头。所述方法包括：步骤S1，分别将贮箱的筒段与箱底待焊接部位通过所述铣削机头围绕贮箱周向旋转铣削出相匹配的对接面；步骤S2，将贮箱的筒段和箱底的铣削对接面合缝，通过所述搅拌摩擦焊机头围绕贮箱的环缝进行周向旋转焊接。该方法解决同步旋转所带来的大惯量在装置使用时间长后精度降低的问题，提高了装置的实用性。

Description

一种用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法

技术领域

本发明涉及搅拌摩擦焊领域，具体涉及一种用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法。

背景技术

搅拌摩擦焊技术在焊接领域被誉为近三十年最具创造性的发明，是一种优质高效、绿色、低成本、低变形的固相焊接方法，彻底解决了多种有色金属熔焊所带来的一系列问题，并逐步取代熔焊方式，已被广泛应用于航空、航天领域。

目前国内常规的贮箱搅拌摩擦焊设备都是搅拌摩擦焊机头固定，待焊接贮箱移动旋转的形式。此类设备对于焊接小规格产品或贮箱尚可，但是超长超大尺寸贮箱由于其较大自重旋转所带来的转动惯量破坏机构间的同步性，长期使用后导致同步性变差，造成焊接质量无法保障，且存在设备易损坏、报错、需经常维修及维修操作难度大等缺陷。

鉴于此，亟需设计一种解决自重旋转带来的转动惯量破坏的用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种航天运载器地面冗余供电系统和方法。

本发明提供一种用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法，所述航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置包括搅拌摩擦焊机头和铣削机头，所述方法包括：步骤S1，分别将贮箱的筒段与箱底待焊接部位通过所述铣削机头围绕贮箱周向旋转铣削出相匹配的对接面；步骤S2，将贮箱的筒段和箱底的铣削对接面合缝，通过所述搅拌摩擦焊机头围绕贮箱的环缝进行周向旋转焊接。

根据本发明的一个实施例，所述航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置包括环形滑板，将所述搅拌摩擦焊机头和所述铣削机头设置在同一个所述环形滑板上且安装位置周向间隔180度。

根据本发明的一个实施例，所述环形滑板内侧包括第一环形导轨、第二环形导轨和环形齿圈，所述方法包括：步骤S1，将所述铣削机头架设在所述第一环形导轨和所述第二环形导轨上，所述铣削机头通过在所述环形齿圈上驱动绕所述第一环形导轨和所述第二环形导轨上行驶，完成对贮箱筒段和箱底的周向旋转铣削；步骤S2，将所述搅拌摩擦焊机头架设在所述第一环形导轨和所述第二环形导轨上，所述搅拌摩擦焊机头通过在环所述形齿圈上驱动绕所述第一环形导轨和所述第二环形导轨上行驶，完成对贮箱环缝的周向旋转焊接。

根据本发明的一个实施例，所述航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置还包括驱动电机和旋转传动机构，设置所述驱动电机和所述旋转传动机构在所述搅拌摩擦焊机头和所述铣削机头上，所述旋转传动机构与所述环形齿圈齿合，所述驱动电机用于驱动所述旋转传动机构在所述环形齿圈上转动，从而带动所述搅拌摩擦焊机头和所述铣削机头转动。

根据本发明的一个实施例，设置每个所述驱动电机的输出对应两个所述旋转传动机构，两个所述旋转传动机构对称安装在所述环形滑板上。

根据本发明的一个实施例，所述航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置还包括内撑机构和外抱机构，步骤S1之前包括：将内撑机构环形安装在贮箱焊接部位的内侧并撑紧，将外抱机构环形安装在贮箱焊接部位的外侧并夹紧。

根据本发明的一个实施例，步骤S1包括：将贮箱筒段的对接部位装配到位后，所述铣削机头沿着贮箱筒段周向铣削360度；解锁所述内撑机构和所述外抱机构，将贮箱筒段移出工位后将贮箱箱底的对接部位装配到位后，所述铣削机头沿着贮箱箱底周向铣削360度。

根据本发明的一个实施例，所述航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置还包括激光跟踪器，安装所述激光跟踪器在所述搅拌摩擦焊机头上，步骤S2还包括：所述激光跟踪器扫描反馈对接面环缝的位置，将所述搅拌摩擦焊机头调整到环缝中间位置进行焊接，所述激光跟踪器实时反馈补偿值到控制系统，通过调整搅拌摩擦焊接头的位置保证焊接质量。

根据本发明的一个实施例，所述航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置还包括监控装置，安装所述监控装置在所述搅拌摩擦焊机头上，步骤S2还包括：所述监控装置在焊接过程中实时拍摄焊缝图像并监控焊缝质量。

根据本发明的一个实施例，步骤S2还包括：使所述搅拌摩擦焊机头焊接360度后进行回抽，缓缓移出所述搅拌摩擦焊机头的搅拌针，在回抽过程中所述搅拌摩擦焊机头继续焊接50-90度。

根据本发明的用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法，通过铣削机头以及搅拌摩擦焊机头围绕待焊接贮箱进行周向旋转作业，而待焊接贮箱保持静止不动，能够解决同步旋转所带来的大惯量在装置使用时间长后精度降低的问题，解决了同步问题还提高了装置的实用性。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。

附图说明

下面的附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明发明的原理。

图1是本发明一个实施例的用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法示意图；

图2是本发明一个实施例的航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的立体图；

图3是本发明另一个实施例的航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的剖视图；

图4是本发明再一个实施例的航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的侧视图；

图5是本发明另一个实施例的航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的立体图；

图6是本发明一个实施例的航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的搅拌摩擦焊机头的示意图；

图7是本发明一个实施例的航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的铣削机头的示意图。

附图标记：

100-机架，200-环形滑板，201-第一环形导轨，202-第二环形导轨，203-环形齿圈，300-搅拌摩擦焊机头，301-第一滑台，302-第一驱动机构，303-监控装置，304-激光跟踪器，400-铣削机头，401-第二滑台，402-第二驱动机构，403-配重块，500-环形拖链，601-驱动电机，602-旋转传动机构，701-内撑机构，702-外抱机构，801-头座，802-尾座，803-头座/尾座床身，804-机架床身，805-花盘，806-托辊，807-芯轴。

具体实施方式

下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，用于示例性的说明本发明的原理，并不被配置为限定本发明。另外，附图中的机构件不一定是按照比例绘制的。例如，可能对于其他结构件或区域而放大了附图中的一些结构件或区域的尺寸，以帮助对本发明实施例的理解。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本发明实施例的具体结构进行限定。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外术语“包括”、“包含”“具有”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素结构件或组件不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出或固有的属于结构件、组件上的其他机构件。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

诸如“下面”、“下方”、“在…下”、“低”、“上方”、“在…上”、“高”等的空间关系术语用于使描述方便，以解释一个元件相对于第二元件的定位，表示除了与图中示出的那些取向不同的取向以外，这些术语旨在涵盖器件的不同取向。另外，例如“一个元件在另一个元件上/下”可以表示两个元件直接接触，也可以表示两个元件之间还具有其他元件。此外，诸如“第一”、“第二”等的术语也用于描述各个元件、区、部分等，并且不应被当作限制。类似的术语在描述通篇中表示类似的元件。

对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。

其中，图1是本发明一个实施例的用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法示意图；图2是本发明一个实施例的航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的立体图；图3是本发明另一个实施例的航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的剖视图；图4是本发明再一个实施例的航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的侧视图；图5是本发明另一个实施例的航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的立体图；图6是本发明一个实施例的航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的搅拌摩擦焊机头的示意图；图7是本发明一个实施例的航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的铣削机头的示意图。

如图1所示，本发明提供一种用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法，航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置包括搅拌摩擦焊机头300和铣削机头400，方法包括：步骤S1，分别将贮箱的筒段与箱底待焊接部位通过铣削机头400围绕贮箱周向旋转铣削出相匹配的对接面；步骤S2，将贮箱的筒段和箱底的铣削对接面合缝，通过搅拌摩擦焊机头300围绕贮箱的环缝进行周向旋转焊接。

其中，航天运载器的贮箱包括筒段和两端的箱底，筒段和箱底的焊接可采用搅拌摩擦焊进行焊接，可以有效避免在熔焊过程中出现的气体、夹杂、热裂等缺陷。在本实施例中，筒段和箱底焊接采用环缝的焊接方式，通过搅拌摩擦焊机头300围绕待焊接贮箱的环缝旋转进行焊接，对于超长超大尺寸的贮箱具有较为突出的技术优势。

具体地，航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置包括搅拌摩擦焊机头300和铣削机头400，在焊接贮箱环缝时，铣削机头400和搅拌摩擦焊机头300都能相对待焊接贮箱周向旋转进行铣削或焊接操作。

如图3所示，首先是步骤S1，可以先将贮箱筒段的待焊接部位固定在铣削机头400下方，铣削机头400围绕贮箱筒段的待焊接部位周向360度旋转进行铣削；完成筒段的铣削工序后退出贮箱筒段，再将贮箱箱底的待焊接部位固定在铣削机头400下方，铣削机头400围绕贮箱箱底的待焊接部位周向360度旋转进行铣削。在本实施例中，也可以先进行贮箱箱底的铣削，再进行贮箱筒段的铣削，该前后顺序不受限定，分别将贮箱筒段和箱底的待焊接部位铣削成相匹配的对接面，便于后续焊接工序能够平滑可靠地进行。

其次是步骤S2，在上述步骤中将已经铣削好的贮箱筒段和箱底匹配的对接面进行合缝处理，将待焊接的部位对接后形成环缝并固定在搅拌摩擦焊机头300的下方，通过搅拌摩擦焊机头300围绕贮箱的环缝进行周向旋转焊接，从而完成搅拌摩擦焊机头300旋转而待焊接贮箱不动的焊接方法。

在本实施例中，该焊接方法能够避免因为待焊接贮箱旋转所带来的一系列不利影响因素。例如，采用待焊接贮箱旋转的方式，超长超大尺寸的待焊接贮箱由于重量较大，其旋转所带来的转动惯量会破坏各个部件之间的同步性，长期使用后同步性变差，造成焊接质量得不到很好的保障，且传统的待焊接贮箱旋转的焊接方式，还存在设备易损坏、报错、维修频繁及，工人维修操作难度大等缺陷。本申请的焊接机头的旋转焊接方式，贮箱的焊接质量能得到较高的保障，且因搅拌摩擦焊装置整体结构形式的简化，降低了焊接编程难度、工人操作难度及维修难度。在焊接过程中，待焊接贮箱不需要旋转，只有搅拌摩擦焊机头300围绕待焊接贮箱旋转，能够解决同步旋转所带来的大惯量在装置长时间使用后精度降低的问题，且既解决了同步问题，又提高了装置的实用性。本申请实施例的焊接方式，通过更少的旋转机构，简化使用及维修过程中的报错清错过程，提高日常维修性。

可选的，搅拌摩擦焊机头300采用回抽式搅拌摩擦焊机头300，在焊接过程中回抽式搅拌摩擦焊机头300可以根据到待焊接贮箱的距离随时调整位置，保证与待焊接贮箱的距离在焊接规定的范围内，从而提高焊接质量。

如图2所示，根据本发明的一个实施例，航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置包括环形滑板200，将搅拌摩擦焊机头300和铣削机头400设置在同一个环形滑板200上且安装位置周向间隔180度。

其中，机架100为中空的龙门架形式，用于支撑所述环形滑板200，所述环形滑板200相对于所述机架100可旋转，所述机架100静止不动；航天运载器贮箱焊接的搅拌摩擦焊装置采用龙门式的机架100便于安装环形滑板200以及待焊接的贮箱，环形滑板200安装在机架100内侧以及待焊接贮箱的外侧，位于机架100和待焊接贮箱之间，环形滑板200相对于机架100和待焊接贮箱是可滑动的。

具体地，铣削机头400在环形滑板200上的安装位置与搅拌摩擦焊机头300在环形滑板200上的安装位置彼此周向间隔180度，通过搅拌摩擦焊机头300与铣削机头400的对称配重布置，能够相互抵消对焊接质量有害的重力产生的附加力矩。

如图3所示，根据本发明的一个实施例，环形滑板200内侧包括第一环形导轨201、第二环形导轨202和环形齿圈203，方法包括：步骤S1，将铣削机头400架设在第一环形导轨201和第二环形导轨202上，铣削机头400通过在环形齿圈203上被驱动绕第一环形导轨201和第二环形导轨202上行驶，完成对贮箱筒段和箱底的周向旋转铣削；步骤S2，将搅拌摩擦焊机头300架设在第一环形导轨201和第二环形导轨202上，搅拌摩擦焊机头300通过在环形齿圈203上被驱动绕第一环形导轨201和第二环形导轨202上行驶，完成对贮箱环缝的周向旋转焊接。

具体地，中空的圆环形滑板200内置第一环形导轨201、第二环形导轨202和环形齿圈203，用于提供轨道和动力输出让环形滑板200可滑动。在步骤S1中，搅拌摩擦焊机头300安装在环形滑板200上能够跟随环形滑板200一起滑动，搅拌摩擦焊机头300架设在第一环形导轨201和第二环形导轨202上，环形齿圈203设置在第一环形导轨201和第二环形导轨202之间，通过在环形齿圈203施力从而驱动搅拌摩擦焊机头300在第一环形导轨201和第二环形导轨202上行驶，从而实现搅拌摩擦焊机头300旋转而待焊接贮箱不动的焊接方式。

在步骤S2中，为了让铣削机头400围绕待焊接贮箱进行旋转，同样需要将铣削机头400安装在环形滑板200上跟随环形滑板200一起滑动。铣削机头400架设在第一环形导轨201和第二环形导轨202上，环形齿圈203设置在第一环形导轨201和第二环形导轨202之间，通过在环形齿圈203施力从而驱动铣削机头400在第一环形导轨201和第二环形导轨202上行驶，从而在铣削时实现铣削机头400旋转而待焊接贮箱不动的铣削方式，完成对待焊接贮箱的周向铣削。

根据本发明的一个实施例，该装置还包括：环形拖链500，设置在机架100内侧，用于通过设置电控走线，给搅拌摩擦焊机头300和铣削机头400供电。

具体地，搅拌摩擦焊机头300和铣削机头400分别需要电控走线提供电能，环形拖链500设置在机架100内侧，环形拖链500能够带着电控走线随着搅拌摩擦焊机头300和铣削机头400一起滑动。为了实现搅拌摩擦焊机头300和铣削机头400的旋转作业，环形拖链500以及电控走线需要具有冗余长度，以支撑摩擦焊机头或铣削机头400完成工作任务。

根据本发明的一个实施例，航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置还包括驱动电机601和旋转传动机构602。设置驱动电机601和旋转传动机构602在搅拌摩擦焊机头300和铣削机头400上，旋转传动机构602与环形齿圈203齿合，驱动电机601用于驱动旋转传动机构602在环形齿圈203上转动，从而带动搅拌摩擦焊机头300和铣削机头400转动。

具体地，搅拌摩擦焊机头300上设置驱动电机601用于提供驱动力，在驱动电机601的输出处设置旋转传动机构602。该旋转传动机构602与环形齿圈203齿合，从而驱动电机601驱动旋转传动机构602在环形齿圈203上转动，从而带动搅拌摩擦焊机头300转动。同样，铣削机头400上也设置驱动电机601用于提供驱动力，在驱动电机601的输出处设置旋转传动机构602，该旋转传动机构602与环形齿圈203齿合，从而驱动电机601驱动旋转传动机构602在环形齿圈203上转动，从而带动铣削机头400转动。

根据本发明的一个实施例，设置每个驱动电机601的输出对应两个旋转传动机构602，两个旋转传动机构602对称安装在环形滑板200上。

其中，驱动电机601和旋转传动机构602相互配合为环形滑板200提供周向转动功能，驱动电机601通过旋转传动机构602将一个输入转换成两个输出，两个输出在环形滑板200上并列设置，通过两个输出能够消除传动间隙，从而达到同步控制的功能。

作为一种实施方式，环形滑板200可以设置成拼接而成的两块滑板，每个驱动电机601的输出对应两个旋转传动机构602，两个旋转传动机构602分别安装在两个滑板上。且两个滑板的内侧均设置第一环形导轨201、第二环形导轨202和环形齿圈203，通过一个驱动电机601的输出对应两个旋转传动机构602，两个旋转传动机构602分别对应两个环形齿圈203，驱动搅拌摩擦焊机头300或铣削机头400的沿着第一环形导轨201和第二环形导轨202运行。

如图3和图4所示，根据本发明的一个实施例，航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置还包括内撑机构701和外抱机构702，步骤S1之前包括：将内撑机构701环形安装在贮箱焊接部位的内侧并撑紧，将外抱机构702环形安装在贮箱焊接部位的外侧并夹紧。

具体地，在步骤S1之前要将待焊接贮箱固定以提供稳定的操作环境，其中内撑机构701为适应待焊接贮箱的内侧的圆环形结构，用于支撑在待焊接贮箱的环缝焊接部位内侧；外抱机构702为适应待焊接贮箱的外侧的圆环形结构，用于支撑在待焊接贮箱的环缝焊接部位的外侧。内撑机构701设置在待焊接贮箱的内部支撑，外抱机构702设置在待焊接贮箱的外部夹紧。在焊接过程中，内撑机构701和外抱机构702不需要旋转，以简化贮箱的旋转焊接作业。外抱机构702可以采用外压压爪结构，使得夹紧效果更加紧凑可靠，从而保证待焊接贮箱在焊接过程中稳定，提高焊接质量。

如图5所示，根据本发明的一个实施例，该装置还包括：头座801和尾座802，分别用于支撑在贮箱的头部和尾部，且头座801和尾座802设置配重壳，以平衡贮箱的重量。

具体地，由于贮箱为筒段为长度较长的圆柱形结构，为了更好地固定待焊接贮箱，需要设置头座801和尾座802分别支撑在待焊接贮箱的头部和尾部，即筒段和两端箱底结合的部位。为了平衡待焊接贮箱筒段的重量，分别在头座801和尾座802相对待焊接贮箱筒段的另一端设置配重壳，从而能够平衡待焊接贮箱的重量，保证焊接过程中待焊接贮箱的平稳。

根据本发明的一个实施例，该装置还包括：头座/尾座床身803，设置在头座801和尾座802的下方，且头座801/尾座802可移动地设置在头座/尾座床身803；机架床身804，设置在机架100的下方，且机架100可移动地设置在机架床身804。

具体地，为了适应不同尺寸的待焊接贮箱的固定，头座801可以沿着头座/尾座床身803移动从而将头座801移动至筒段和一端箱底的环缝焊接处，尾座802可以沿着头座/尾座床身803移动从而将尾座802移动至筒段和另一端的环缝焊接处。为了便于待焊接贮箱两端的箱底均与筒段进行环缝焊接，在一端的箱底与筒段的环缝焊接完毕后，可以通过机架床身804将机架100移动到另一端的箱底和筒段的环缝进行焊接。

其中，头座/尾座床身803和机架床身804均包括重载线轨及滑块，以提供给头座801、尾座802和机架100可移动的轨道和滑块。头座801、尾座802和机架100上均有电机驱动其沿着待焊接贮箱轴向方向移动。

根据本发明的一个实施例，该装置还包括：花盘805，为贮箱箱底的形状，花盘805用于支撑贮箱箱底并通过芯轴807连接到头座801和尾座802上；托辊806，设置在头座/尾座床身803上用于支撑贮箱中段。

具体地，由于待焊接贮箱的箱底圆底面的特殊形状，直接架设在头座801或尾座802上不能保证稳定性，所以将花盘805设置成待焊接贮箱箱底的形状将箱底包裹。花盘805的顶端有延伸的芯轴807，固定有待焊接贮箱箱底的花盘805通过芯轴807连接到头座801以及尾座802上，既能保护待焊接贮箱的箱底不会碰撞其它部件，还能保证焊接过程中的稳定性。在待焊接贮箱的长度较长的情况下，可以在头座/尾座床身803上设置托辊806用于支撑待焊接贮箱的筒段中段位置，托辊806设置成适应筒段的半圆形状且能沿着筒段径向方向升降，托辊806能沿着头座/尾座床身803移动将托辊806设置在合适的位置用以支撑待焊接贮箱的筒段，减少因为贮箱的重量引起的不平衡问题，保证贮箱不会因为自重产生扰度变形。

其中，内撑机构701是通过芯轴807连接到头座801和尾座802的，外抱机构702安装于机架100内侧，内撑机构701和外抱机构702在焊接过程中不需要旋转。

如图7所示，根据本发明的一个实施例，铣削机头400还包括第二滑台401、第二驱动机构402和配重块403。

具体地，铣削机头400的第二滑台401安装于环形滑板200内侧，铣削机头400连同第二滑台401、第二驱动机构402、配重块403与搅拌摩擦焊机头300总成在环形滑板200呈上下对称布置，配重块403通过孔位螺接安装于铣削机头400的第二滑台401上用于抵消搅拌摩擦焊机头300产生的附加力矩。

根据本发明的一个实施例，步骤S1包括：将贮箱筒段的对接部位装配到位后，铣削机头400沿着贮箱筒段周向铣削360度；解锁内撑机构701和外抱机构702，将贮箱筒段移出工位后将贮箱箱底的对接部位装配到位后，铣削机头400沿着贮箱箱底周向铣削360度。

具体地，在步骤S1铣削工序中，首先将贮箱筒段的对接部位装配到位，通过吊装的方式将筒段安装在头座801和尾座802上。头座801和尾座802的电机驱动筒段的对接部位沿着头座/尾座床身803移动至机架100的中间位置，安装内撑机构701并撑紧，安装外抱机构702并夹紧；接着铣削机头400沿着贮箱筒段的待焊接部位周向进行铣削，通过360度的周向铣削将待焊接部位多余的材料去除；完成贮箱筒段的铣削后解锁内撑机构701和外抱机构702，通过头座801和尾座802电机驱动将贮箱筒段移出工位即机架100下方后，将贮箱箱底的对接部位通过花盘805移至工位即机架100下方，同样需要安装内撑机构701并撑紧，安装外抱机构702并夹紧；铣削机头400沿着贮箱箱底的待焊接部位周向进行铣削，通过360度的周向铣削将待焊接部位多余的材料去除。

在本实施例中，也可以先进行贮箱箱底的铣削，再进行贮箱筒段的铣削，该前后顺序不受限定，分别将贮箱筒段和箱底的待焊接部位铣削成相匹配的对接面，便于后续焊接工序能够平滑可靠地进行。

如图6所示，根据本发明的一个实施例，搅拌摩擦焊机头300还包括第一滑台301、第一驱动机构302、监控装置303和激光跟踪器304。

具体地，搅拌摩擦焊机头300的第一滑台301安装于环形滑板200内侧，第一驱动机构302安装于搅拌摩擦焊机头300上。第一滑台301为搅拌摩擦焊机头300提供沿待焊接贮箱的径向行程，激光跟踪器304设置于搅拌摩擦焊机头300前方，监控装置303可以选择高清视频监控摄像头设置于搅拌摩擦焊机头左右两侧。

根据本发明的一个实施例，航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置还包括激光跟踪器304，激光跟踪器304安装在搅拌摩擦焊机头300上，步骤S2还包括：激光跟踪器304扫描反馈对接面环缝的位置，将搅拌摩擦焊机头300调整到环缝中间位置进行焊接，激光跟踪器304实时反馈补偿值到控制系统，通过调整搅拌摩擦焊接头的位置保证焊接质量。

具体地，激光跟踪器304安装在搅拌摩擦焊机头300的第一滑台301上，第一滑台301为搅拌摩擦焊机头300提供沿待焊接贮箱的径向行程，在步骤S2中，激光跟踪器304扫描反馈对接面环缝的位置，将搅拌摩擦焊机头300调整到环缝中间位置进行焊接，激光跟踪器304实时反馈补偿值到控制系统，通过调整搅拌摩擦焊机头300的位置保证焊接质量。其中，激光跟踪器304实时反馈的补偿值不在预设值范围内时，控制系统能够实时调整搅拌摩擦焊机头300与环缝的距离，保证补偿值在预设值范围内，从而提高搅拌摩擦焊的质量。

根据本发明的一个实施例，航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置还包括监控装置303，安装监控装置303在搅拌摩擦焊机头300上，步骤S2还包括：监控装置303在焊接过程中实时拍摄焊缝图像并监控焊缝质量。

具体地，监控装置303可以选择高清视频监控摄像头设置于搅拌那摩擦焊机头左右两侧，在步骤S2中监控装置303在焊接过程中实时拍摄焊缝的图像传给控制系统，操作人员可以通过监控显示观察焊缝的质量，当出现焊接事故或者焊缝问题时，操作人员可以及时断开电源进行紧急关停，避免造成安全事故。

根据本发明的一个实施例，步骤S2还包括：使搅拌摩擦焊机头300焊接360度后进行回抽，缓缓移出搅拌摩擦焊机头300的搅拌针，在回抽过程中搅拌摩擦焊机头300继续焊接50-90度。

具体地，在步骤S2中，如果搅拌摩擦焊机头300周向旋转焊接360度后直接将搅拌针抽出会造成焊缝不均匀，所以在搅拌摩擦焊机头300下扎搅拌针在合适的位置后，搅拌摩擦焊机头300周向旋转焊接360度后进行回抽，缓缓移出搅拌摩擦焊机头300的搅拌针，在回抽过程中搅拌摩擦焊机头300继续焊接50-90度。优选地，在回抽过程中搅拌摩擦焊机头300继续焊接90度，通过450度弧段的焊接后即完成了无缺陷、无匙孔的搅拌摩擦焊，实现焊缝的均匀。

根据本发明的一个实施例，当贮箱一端的筒段和箱底焊接完成后，将航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置移至贮箱另一端的筒段和箱底处，重复进行上述实施例中步骤S1-S2的方法，将整个贮箱焊接完毕。最后，解锁内撑机构701和外抱机构702，通过吊装将焊接好的贮箱吊出。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法，其特征在于，所述航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置包括搅拌摩擦焊机头和铣削机头，所述方法包括：

步骤S1，分别将贮箱的筒段与箱底待焊接部位通过所述铣削机头围绕贮箱周向旋转铣削出相匹配的对接面；

步骤S2，将贮箱的筒段和箱底的铣削对接面合缝，通过所述搅拌摩擦焊机头围绕贮箱的环缝进行周向旋转焊接。

2.根据权利要求1所述的用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法，其特征在于，所述航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置包括环形滑板，将所述搅拌摩擦焊机头和所述铣削机头设置在同一个所述环形滑板上且安装位置周向间隔180度。

3.根据权利要求2所述的用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法，其特征在于，所述环形滑板内侧包括第一环形导轨、第二环形导轨和环形齿圈，所述方法包括：

步骤S1，将所述铣削机头架设在所述第一环形导轨和所述第二环形导轨上，所述铣削机头通过在所述环形齿圈上驱动绕所述第一环形导轨和所述第二环形导轨上行驶，完成对贮箱筒段和箱底的周向旋转铣削；

步骤S2，将所述搅拌摩擦焊机头架设在所述第一环形导轨和所述第二环形导轨上，所述搅拌摩擦焊机头通过在环所述形齿圈上驱动绕所述第一环形导轨和所述第二环形导轨上行驶，完成对贮箱环缝的周向旋转焊接。

4.根据权利要求3所述的用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法，其特征在于，所述航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置还包括驱动电机和旋转传动机构，设置所述驱动电机和所述旋转传动机构在所述搅拌摩擦焊机头和所述铣削机头上，所述旋转传动机构与所述环形齿圈齿合，所述驱动电机用于驱动所述旋转传动机构在所述环形齿圈上转动，从而带动所述搅拌摩擦焊机头和所述铣削机头转动。

5.根据权利要求4所述的用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法，其特征在于，设置每个所述驱动电机的输出对应两个所述旋转传动机构，两个所述旋转传动机构对称安装在所述环形滑板上。

6.根据权利要求1所述的用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法，其特征在于，所述航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置还包括内撑机构和外抱机构，步骤S1之前包括：

将内撑机构环形安装在贮箱焊接部位的内侧并撑紧，将外抱机构环形安装在贮箱焊接部位的外侧并夹紧。

7.根据权利要求6所述的用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法，其特征在于，步骤S1包括：

将贮箱筒段的对接部位装配到位后，所述铣削机头沿着贮箱筒段周向铣削360度；

解锁所述内撑机构和所述外抱机构，将贮箱筒段移出工位后将贮箱箱底的对接部位装配到位后，所述铣削机头沿着贮箱箱底周向铣削360度。

8.根据权利要求1所述的用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法，其特征在于，所述航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置还包括激光跟踪器，安装所述激光跟踪器在所述搅拌摩擦焊机头上，步骤S2还包括：

所述激光跟踪器扫描反馈对接面环缝的位置，将所述搅拌摩擦焊机头调整到环缝中间位置进行焊接，所述激光跟踪器实时反馈补偿值到控制系统，通过调整搅拌摩擦焊接头的位置保证焊接质量。

9.根据权利要求8所述的用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法，其特征在于，所述航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置还包括监控装置，安装所述监控装置在所述搅拌摩擦焊机头上，步骤S2还包括：

所述监控装置在焊接过程中实时拍摄焊缝图像并监控焊缝质量。

10.根据权利要求8所述的用于航天运载器贮箱搅拌摩擦焊装置的焊接方法，其特征在于，步骤S2还包括：

使所述搅拌摩擦焊机头焊接360度后进行回抽，缓缓移出所述搅拌摩擦焊机头的搅拌针，在回抽过程中所述搅拌摩擦焊机头继续焊接50-90度。

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