CN113664346B - 一种航空发动机燃油总管自动焊接气动式夹具 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种航空发动机燃油总管自动焊接气动式夹具，包括圆形底座、支座、气缸、拉杆、压板和气动控制系统；支座垂直的固定在圆形底座的外边缘上，在支座的侧面固定安装由气缸和拉杆组成的气动式结构，气动式结构在气动控制系统的控制下，由气缸带动连接在上面的拉杆进行垂直于圆形底座的伸缩运动；在拉杆远离气缸的顶端设置压板，通过拉杆拉动压板下压后将燃油总管夹持于压板和支座之间。夹具还包括T形定位夹块，用于定位燃油总管上的马鞍喷杆。本发明结构简单，焊接定位精度较高，不仅降低了人工成本，还提高了燃油总管的整体焊接质量。

Description

一种航空发动机燃油总管自动焊接气动式夹具
技术领域
本发明涉及工装夹具技术领域，尤其涉及一种航空发动机燃油总管自动焊接气动式夹具。
背景技术
航空发动机燃油总管的焊接质量和加工技术要求较高，工艺复杂，品控严格，尤其是总管上马鞍件的焊接已经遇到了加工瓶颈。传统针对马鞍件的焊接方法依托插销式的焊接工装，该类型工装的最大难题在于加工和调整时间较长，导致燃油总管的制造周期变长，且插销式的焊接工装在定位时的精度要求较高，增加了定位难度。在手工焊接的过程中，先使用一组插销式的焊接工装对燃油总管上的每个马鞍件进行定位，然后采用手工氩弧焊对马鞍件进行点焊固定，再从工装上取下进行满焊。由于焊接变形的原因，当一圈马鞍件都焊接完成后，整个燃油总管上就会产生焊接变形。因此，传统的方法还需要在工装上使用检验销进行校正，之后才能进行下一步的焊接操作。如果在马鞍件焊接变形之后再直接焊接喷杆，就会导致整个燃油总管在焊接变形的影响下严重超差。
发明内容
针对上述现有技术的不足，本发明提供一种航空发动机燃油总管自动焊接气动式夹具。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种航空发动机燃油总管自动焊接气动式夹具，夹具包括圆形底座、支座、气缸、拉杆、压板和气动控制系统；
所述支座垂直的固定在圆形底座的外边缘上，在支座的侧面固定安装由气缸和拉杆组成的气动式结构，所述气动式结构在气动控制系统的控制下，由气缸带动连接在上面的拉杆进行垂直于圆形底座的伸缩运动；
在拉杆远离气缸的顶端设置压板，通过拉杆拉动压板下压后将燃油总管夹持于压板和支座之间。
进一步的，所述支座远离圆形底座的一端设置半圆环槽，用于对燃油总管进行支撑和定位。
进一步的，所述圆形底座的边缘均匀设置有多个支座，每个支座上都分别固定有由气缸和拉杆组成的气动式结构和压板。
进一步的，所述气动控制系统包括控制单元、通信单元和气动回路；所述控制单元通过通信单元给气动回路发送控制指令，控制所述气缸的伸缩运动。
进一步的，所述气缸为旋转式压紧气缸，在气缸下压时，气缸导杆能产生90度转角，在压紧和松开两种状态下，使压板在不同的位置，方便装夹操作。
进一步的，所述气动回路包括导气管和电磁换向阀，所述电磁换向阀的两个排气口通过导气管接到气缸的进气口和出气口。所述电磁换向阀的两个排气口处设置两个消声器。
进一步的，在连接气缸和电磁换向阀的导气管上并联安装有节流阀和调速阀。
进一步的，所述夹具还包括T形定位夹块，T形定位夹块对称的两端分别开设一个通孔，在通孔内分别安装定位销，所述定位销与支座远离圆形底座的一端设置的孔相连；T形定位夹块的非对称端设置插销，用于定位燃油总管上的马鞍喷杆。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、本发明提供的航空发动机燃油总管自动焊接气动式夹具结构简单，焊接定位精度较高，不仅降低了人工成本，还提高了燃油总管的整体焊接质量。
2、本发明的夹具可以采用工业控制器控制气动结构的夹紧与松开，并且与焊接机器人进行PROFINET通信，不仅提高了焊接的自动化程度，还提高了工装夹具的焊接效率，高质高效的完成作业。
附图说明
图1为本发明实施例中航空发动机燃油总管自动焊接气动式夹具的结构示意图；
图2为本发明实施例中航空发动机燃油总管自动焊接气动式夹具的截面示意图；
图3为本发明实施例中气动控制系统的结构示意图；
图4为本发明实施例中气动回路图；
图5为本发明实施例中电磁换向阀的电气控制图；
图6为本发明实施例中T形定位夹块的结构示意图。
其中，1-发动机燃油总管，2-马鞍喷杆，3-底座，4-支座，5-气缸，6-压板，7-T形定位夹块，8-通信单元，9-电磁换向阀，10-拉杆，11-护板，12-半圆环槽，13-与支座的连接孔，14-导气管，15-消声器，16-中继端子台，17-汇流排，18-定位销，19-插销，20-衬套。
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。
如图1所示，本实施例中航空发动机燃油总管自动焊接气动式夹具如下所述：
夹具包括圆形底座3、支座4、气缸5、拉杆10、压板6和气动控制系统；
所述支座4垂直的固定在圆形底座3的外边缘上，在支座4的侧面固定安装由气缸5和拉杆10组成的气动式结构，所述气动式结构在气动控制系统的控制下，由气缸5带动连接在上面的拉杆10进行垂直于圆形底座4的伸缩运动，夹具的截面示意图如图2所示；
在拉杆10远离气缸5的顶端设置压板6，通过拉杆10拉动压板6下压后将发动机燃油总管1夹持于压板6和支座4之间。
进一步的，所述支座4远离圆形底座3的一端设置半圆环槽12，用于对燃油总管1进行支撑和定位。
进一步的，所述圆形底座4的边缘均匀设置有多个支座4，每个支座4上都分别固定有由气缸5和拉杆10组成的气动式结构和压板6。
本实施例中，将夹具设计成为13个支座4支撑，并在工装设计阶段对可能出现的干涉部分进行优化，减少工装支座拉杆孔处尺寸，并做尖边圆角处理。分析总结出对不同半径的燃油管路，选择不同规格的底座3及支座4。
进一步的，所述气动控制系统包括控制单元、通信单元8和气动回路，如图3所示；所述控制单元通过通信单元8给气动回路发送控制指令，控制所述气缸5的伸缩运动。
本实施例中，气动控制系统的控制单元为PLC，该单元与机器人之间采用主从式PROFINET通讯方式，KUKA机器人通过PROFINET工业以太网和远程I/O进行通讯，并可以安装选项包支持主站通信。控制单元与通信单元采用DB9通信接口进行通信。本实施例中气动回路的结构示意图如图4所示，由于夹具上的气缸5数量较多，故采用汇流排17来安装电磁换向阀9，并在排气口处设置了2处消声器。由于夹具上的气缸5数量较多，本实施例中采用如图5所示的电气控制图来控制电磁换向阀的方向，实现对气缸的伸缩控制。
进一步的，所述气缸5为旋转式压紧气缸，在气缸5下压时，气缸导杆能产生90度转角，在压紧和松开两种状态下，使压板6在不同的位置，方便装夹操作。
进一步的，所述气动回路包括导气管14和电磁换向阀9，所述电磁换向阀9的两个排气口通过导气管14接到气缸5的进气口和出气口。所述电磁换向阀9的两个排气口处设置两个消声器15。
进一步的，在连接气缸5和电磁换向阀9的导气管14上并联安装有节流阀和调速阀。
进一步的，所述夹具还包括T形定位夹块7，其结构如图6所示，T形定位夹块7对称的两端分别开设一个通孔，在通孔内分别安装定位销18，所述定位销18与支座4远离圆形底座3的一端设置的孔13相连；T形定位夹块7的非对称端设置插销19，用于定位燃油总管1上的马鞍喷杆2。
本实施例中，每次装夹燃油总管1时采用T形定位夹块7进行第一个马鞍喷杆2的基准定位，确保装夹后满足自动焊接设备能按自动化程序精准焊接。且由于支座4尺寸较高，可能会在车加工时发生震颤，可以在支座4上设计加强筋，提高支座4的强度和稳定性。

Claims (7)

1.一种航空发动机燃油总管自动焊接气动式夹具，其特征在于，包括圆形底座、支座、气缸、拉杆、压板和气动控制系统；
所述支座垂直的固定在圆形底座的外边缘上，在支座的侧面固定安装由气缸和拉杆组成的气动式结构，所述气动式结构在气动控制系统的控制下，由气缸带动连接在上面的拉杆进行垂直于圆形底座的伸缩运动；
在拉杆远离气缸的顶端设置压板，通过拉杆拉动压板下压后将燃油总管夹持于压板和支座之间；
所述支座远离圆形底座的一端设置半圆环槽，用于对燃油总管进行支撑和定位；
所述夹具还包括T形定位夹块，T形定位夹块对称的两端分别开设一个通孔，在通孔内分别安装定位销，所述定位销与支座远离圆形底座的一端设置的孔相连；T形定位夹块的非对称端设置插销，用于定位燃油总管上的马鞍喷杆。
2.根据权利要求1所述的航空发动机燃油总管自动焊接气动式夹具，其特征在于：所述圆形底座的边缘均匀设置有多个支座，每个支座上都分别固定有由气缸和拉杆组成的气动式结构和压板。
3.根据权利要求1所述的航空发动机燃油总管自动焊接气动式夹具，其特征在于：所述气动控制系统包括控制单元、通信单元和气动回路；所述控制单元通过通信单元给气动回路发送控制指令，控制所述气缸的伸缩运动。
4.根据权利要求1所述的航空发动机燃油总管自动焊接气动式夹具，其特征在于：所述气缸为旋转式压紧气缸，在气缸下压时，气缸导杆能产生90度转角，在压紧和松开两种状态下，使压板在不同的位置，方便装夹操作。
5.根据权利要求3所述的航空发动机燃油总管自动焊接气动式夹具，其特征在于：所述气动回路包括导气管和电磁换向阀，所述电磁换向阀的两个排气口通过导气管接到气缸的进气口和出气口。
6.根据权利要求5所述的航空发动机燃油总管自动焊接气动式夹具，其特征在于：在连接气缸和电磁换向阀的导气管上并联安装有节流阀和调速阀。
7.根据权利要求5所述的航空发动机燃油总管自动焊接气动式夹具，其特征在于：所述电磁换向阀的两个排气口处设置两个消声器。
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