CN113857728B - 船舶组立件焊接的焊接方法 - Google Patents

船舶组立件焊接的焊接方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种船舶组立件焊接的焊接方法及装置，该焊接方法包括：确定每一根筋板在底板上的焊接轨迹，焊接轨迹包括第一平直部、第一包角部、第二平直部和第二包角部；在第一平直部选取第一点，在第二平直部选取第二点，第一点和第二点将焊接轨迹划分为独立且连续的第一焊接轨迹和第二焊接轨迹；分别确定出第一焊接轨迹、第二焊接轨迹中的起弧点和收弧点的位置；利用焊枪按照第一焊接轨迹移动，并自对应起弧点移动至对应收弧点；焊枪按照第二焊接轨迹移动，并自对应起弧点移动至对应收弧点。本申请将每根筋板所对应的焊接轨迹分成两段独立且连续的子焊接轨迹，可在筋板端部一道成型包角焊缝，并减小包角焊缝缺陷的产生，保证包角焊缝的质量。

Description

船舶组立件焊接的焊接方法
技术领域
本申请涉及船舶制造技术领域，尤其涉及一种船舶组立件焊接的焊接方法及装置。
背景技术
在船舶建造过程中，存在大量的组立件焊接作业，其中，组立件是指在一个底板上安装若干根筋板而形成的结构组件。根据船舶建造要求，筋板与底板之间的连接焊缝包括平直角焊缝以及位于筋板端部的包角焊缝，包角焊缝要求连续、且不间断。包角焊缝多采用手工焊接而形成，在手工焊接过程中，包角焊缝易出现焊接缺陷，例如，包角焊缝间断、不连续或者存在焊接接头等焊接缺陷。
因此，如何提供一种船舶组立件焊接的焊接方法，以在筋板端部一道成型包角焊缝，并减小包角焊缝缺陷的产生，成为本领域亟需解决的问题。
发明内容
本申请的目的是提供一种船舶组立件焊接的焊接方法，其可在筋板端部一道成型包角焊缝，并减小包角焊缝缺陷的产生，保证包角焊缝的质量。
另一目的还在于提供一种船舶组立件焊接的焊接装置。
第一方面，本申请实施例提供一种船舶组立件焊接的焊接方法，其包括：
确定每一根筋板在底板上的焊接轨迹，焊接轨迹包括第一平直部、第一包角部、第二平直部和第二包角部；
在第一平直部选取第一点，在第二平直部选取第二点，第一点和第二点将焊接轨迹划分为独立且连续的第一焊接轨迹和第二焊接轨迹；
分别确定出第一焊接轨迹、第二焊接轨迹中的起弧点和收弧点的位置；
利用焊枪按照第一焊接轨迹移动，并自第一焊接轨迹的起弧点移动至第一焊接轨迹的收弧点；焊枪按照第二焊接轨迹移动，并自第二焊接轨迹的起弧点移动至第二焊接轨迹的收弧点。
在一种可能的实施方案中，在分别确定出第一焊接轨迹、第二焊接轨迹中的起弧点和收弧点的位置的步骤中，起弧点与相距其最近的筋板端点之间的距离为80～200mm，收弧点与相距其最近的筋板端点之间的距离为80～200mm。
在一种可能的实施方案中，起弧点为第一点，收弧点为第二点；或者，起弧点为第二点，收弧点为第一点。
在一种可能的实施方案中，焊枪沿对应焊接轨迹移动时，焊枪与筋板所在平面的夹角为30°～60°。
在一种可能的实施方案中，焊枪沿对应焊接轨迹移动时，焊枪与筋板、底板两平面的共同垂直面的夹角为8°～15°。
在一种可能的实施方案中，第一焊接轨迹和第二焊接轨迹沿焊接方向均被划分为第一平直段、包角段和第二平直段，且各段之间焊脚高度的关系为：包角段>第一平直段＝第二平直段。
在一种可能的实施方案中，焊枪沿对应焊接轨迹移动并进行焊接时，若筋板的数量为多根，则焊接轨迹为多个，多个焊接轨迹之间按照先中间后两边的焊接顺序进行焊接。
第二方面，本申请实施例提供一种船舶组立件焊接的焊接装置，其包括数字化焊机、多轴移动机构、支撑臂和设置在支撑臂上的焊枪；焊枪与数字化焊机通信连接，支撑臂与数字化焊机通信连接；在多轴移动机构的作用下，数字化焊机控制支撑臂带动焊枪移动至预设位置，并控制焊枪对预设位置进行焊接。
在一种可能的实施方案中，多轴移动机构包括：
两条导轨，在第一方向上间隔设置，且每条导轨沿第二方向延伸预设长度；第二方向垂直于第一方向；
支撑架，设置在导轨上，且可沿第二方向移动；
旋转轴，设置在支撑架上，且可沿第一方向移动；旋转轴可绕沿第三方向延伸的轴线转动，第三方向垂直于第一方向和第二方向所在的平面。
在一种可能的实施方案中，支撑臂设置在旋转轴上，数字化焊机设置在支撑架上。
与现有技术相比，本申请的有益效果至少如下：
本申请采用焊枪对组立件进行自动焊接，提高了组立件的焊接效率。并且将每根筋板所对应的焊接轨迹分成两段独立且连续的子焊接轨迹，可在筋板端部一道成型包角焊缝，并减小包角焊缝缺陷的产生，保证包角焊缝的质量。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为根据本申请实施例示出的一种小组立件的示意图；
图2为根据本申请实施例示出的一种第一焊接轨迹的示意图；
图3为根据本申请实施例示出的一种第二焊接轨迹的示意图；
图4为根据本申请实施例示出的一种焊枪的相对位置示意图；
图5为根据本申请实施例示出的一种焊枪的相对位置示意图；
图6为根据本申请实施例示出的一种小组立自动焊接的焊接装置的示意图；
图7为根据本申请实施例示出的一种多轴移动机构的示意图。
图示说明：
10底板；20筋板；30第一焊接轨迹；31第二焊接轨迹；40焊枪；
100数字化焊机；200多轴移动机构；210导轨；220支撑架；230旋转轴；300支撑臂；400焊枪。
具体实施方式
以下通过特定的具体实施例说明本申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本申请的其他优点与功效。本申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或营业，本申请中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本申请的精神下进行各种修饰或改变。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“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，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。此外，术语“第一”和“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
根据本申请的一个方面，提供了一种船舶组立件焊接的焊接方法。该焊接方法包括以下步骤：
S1、确定每一根筋板20在底板10上的焊接轨迹，焊接轨迹包括第一平直部、第一包角部、第二平直部和第二包角部。
S2、在第一平直部选取第一点，在第二平直部选取第二点，第一点和第二点将焊接轨迹划分为独立且连续的第一焊接轨迹30和第二焊接轨迹31。第一焊接轨迹30自第一点延伸，并经部分第一平直部、第一包角部、部分第二平直部延伸至第二点。第二焊接轨迹31自第二点延伸，并经部分第二平直部、第二包角部、部分第一平直部延伸至第一。
具体地，如图1所示，筋板20放置在底板10上，然后为筋板20进行焊接以使筋板20与底板10固定。如图2和图3所示，为了保证每根筋板20端部处包角焊缝的质量，将每根筋板20分为两道焊缝进行焊接，也就是说将每根筋板20所对应的焊接轨迹划分成第一焊接轨迹30和第二焊接轨迹31，以在筋板20端部一道成型包角焊缝，减小包角焊缝缺陷的产生，并保证包角焊缝的质量。另外，由于对每根筋板20进行整体焊接时，焊枪40的转动角度范围易受到限制，因此，将每根筋板20分为两道焊缝焊接，能够保证焊枪40的可达性。
S3、分别确定出第一焊接轨迹30、第二焊接轨迹31中的起弧点和收弧点的位置。
具体地，如图2和图3所示，第一焊接轨迹30和第二焊接轨迹31的相交点有两个，一个相交点作为第一焊接轨迹30或者第二焊接轨迹31的起弧点，另一个相交点作为第一焊接轨迹30或者第二焊接轨迹31的收弧点。第一焊接轨迹30和第二焊接轨迹31的相交点包括位于第一平直部上的第一点，以及位于第二平直部上的第二点。例如，第一焊接轨迹30的起弧点为A1，收弧点为A7；第二焊接轨迹31的起弧点为B1，收弧点为B7，其中，A1和B7重合，A7和B1重合。
较佳地，起弧点与相距其最近的筋板20端点之间的距离为80～200mm，收弧点与相距其最近的筋板20端点之间的距离为80～200mm。例如，起弧点A1与筋板20的端点C之间的距离为80～200mm，收弧点A7与筋板20的端点E之间的距离为80～200mm。同样地，起弧点B1与筋板20的端点E之间的距离为80～200mm，收弧点B7与筋板20的端点C之间的距离为80～200mm。
S4、利用焊枪40按照第一焊接轨迹30移动，并自第一焊接轨迹30的起弧点移动至第一焊接轨迹30的收弧点，以沿第一焊接轨迹30进行焊接；焊枪40按照第二焊接轨迹31移动，并自第二焊接轨迹31的起弧点移动至第二焊接轨迹31的收弧点，以沿第二焊接轨迹31进行焊接。
具体地，焊枪40首先沿第一焊接轨迹30进行焊接，并自起弧点A1移动至收弧点A7；然后沿第二焊接轨迹31进行焊接，并自起弧点B1移动至收弧点B7。第一焊接轨迹30和第二焊接轨迹31沿焊接方向均被划分为第一平直段、包角段和第二平直段，可使焊枪40在筋板20端部一道成型包角焊缝，减小包角焊缝缺陷的产生，并保证包角焊缝的质量。
如图2所示，焊枪40沿第一焊接轨迹30焊接时，焊枪40在A1点起弧，进行第一平直段的焊接，且在焊枪40到达第一平直段结束点也同样时包角段的起始点A2时，不熄弧，进行包角段的连续焊接。包角段的前一小段仍保持水平焊接，焊接至与筋板20的端点D相距3mm的A3点时，焊枪40均匀转动90°焊接一段圆弧到达A4点，A4点与筋板20的端点D的距离为3mm，然后沿筋板20的厚度方向焊接，并焊接至与筋板20的端点E相距3mm的A5点，焊枪40再均匀转动90°，焊接一段圆弧到达A6点，A6点与筋板20的端点E的距离为3mm。在A6点不熄弧，进行第二平直段的连续焊接，到达收弧点A7，熄弧。
如图3所示，焊枪40沿第二焊接轨迹31焊接时，焊枪40在B1点起弧，进行第一平直段的焊接，且在焊枪40到达第一平直段结束点也同样时包角段的起始点B2时，不熄弧，进行包角段的连续焊接。包角段的前一小段仍保持水平焊接，焊接至与筋板20的端点F相距3mm的B3点时，焊枪40均匀转动90°焊接一段圆弧到达B4点，B4点与筋板20的端点F的距离为3mm，然后沿筋板20的厚度方向焊接，并焊接至与筋板20的端点C相距3mm的B5点，焊枪40再均匀转动90°，焊接一段圆弧到达B6点，A6点与筋板20的端点C的距离为3mm。在B6点不熄弧，进行第二平直段的连续焊接，到达收弧点B7，熄弧。
较佳地，对于第一焊接轨迹30或者第二焊接轨迹31来说，各段之间焊脚高度的关系为：包角段>第一平直段＝第二平直段；各段之间焊接速率的关系为：包角段<第一平直段＝第二平直段。包角段的焊脚高度优选为第一平直段的焊脚高度的1～1.2倍。
较佳地，如图4和图5所示，焊枪40沿对应焊接轨迹移动并进行焊接时，焊枪40与筋板20所在平面的夹角α1为30°～60°，上述夹角α1优选为45°。焊枪40与筋板20、底板10两平面的共同垂直面的夹角α2为8°～15°，上述夹角α2优选为10°。
若筋板20的数量为多根，则筋板20焊接位置所对应的焊接轨迹为多个，多个焊接轨迹之间按照先中间后两边的焊接顺序进行焊接，以减小焊接变形。并且，每个焊接位置所对应的焊接轨迹均采用步骤S4的焊接方法进行焊接。
根据本申请的一个方面，提供了一种船舶组立件焊接的焊接装置。参见图6，该焊接装置包括数字化焊机100、多轴移动机构200、支撑臂300和设置在支撑臂300上的焊枪400；焊枪400与数字化焊机100通信连接，支撑臂300与数字化焊机100通信连接；在多轴移动机构200的作用下，数字化焊机100控制支撑臂300带动焊枪400移动至预设位置，并控制焊枪400对预设位置进行焊接。
具体地，参见图7，多轴移动机构200包括两条导轨210、支撑架220和旋转轴230。两条导轨210在第一方向上间隔设置，且每条导轨210沿第二方向延伸预设长度，第二方向垂直于第一方向。支撑架220设置在导轨210上，且可沿第二方向移动，支撑架220以现有安装方式安装在导轨210上，只要能够使支撑架220可相对于导轨210移动即可。旋转轴230倒立设置在支撑架220上，且可沿第一方向移动，同时，旋转轴230可绕沿第三方向延伸的轴线转动，第三方向垂直于第一方向和第二方向所在的平面。本实施例中，支撑臂300设置在旋转轴230上，数字化焊机100设置在支撑架220上。
上述第一方向定义为X方向，第二方向定义为Y方向,第三方向定义为Z方向。通过上述多轴移动机构200可实现支撑臂300在X方向、Y方向的移动，以及绕沿Z方向延伸的轴线的转动，扩大了焊枪400的工作区域，不再局限于支撑臂300的可达范围。
将上述焊接装置应用于组立件的焊接时，上述焊接装置可按照上述实施例所提供的船舶组立件焊接的焊接方法对组立件进行自动焊接。
由以上的技术方案可知，本申请采用焊枪40对组立件进行自动焊接，提高了组立件的焊接效率。并且将每根筋板20所对应的焊接轨迹分成两段独立且连续的子焊接轨迹，可在筋板20端部一道成型包角焊缝，并减小包角焊缝缺陷的产生，保证包角焊缝的质量。
以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本申请的保护范围。

Claims (6)

1.一种船舶组立件焊接的焊接方法，其特征在于，包括：
S1、确定每一根筋板在底板上的焊接轨迹，所述焊接轨迹包括首尾依次连接的第一平直部、第一包角部、第二平直部和第二包角部；
S2、在所述第一平直部选取第一点，在所述第二平直部选取第二点，所述第一点和第二点将所述焊接轨迹划分为独立且连续的第一焊接轨迹和第二焊接轨迹；所述第一焊接轨迹自第一点延伸，并经部分第一平直部、第一包角部、部分第二平直部延伸至第二点；所述第二焊接轨迹自第二点延伸，并经部分第二平直部、第二包角部、部分第一平直部延伸至第一点；
S3、分别确定出所述第一焊接轨迹、第二焊接轨迹中的起弧点和收弧点的位置；所述第一焊接轨迹的起弧点为第一点，所述第一焊接轨迹的收弧点为第二点；所述第二焊接轨迹的起弧点为第二点，所述第二焊接轨迹的收弧点为第一点；
S4、利用焊枪按照第一焊接轨迹移动，并自所述第一焊接轨迹的起弧点移动至所述第一焊接轨迹的收弧点，以沿第一焊接轨迹进行焊接；所述焊枪按照第二焊接轨迹移动，并自所述第二焊接轨迹的起弧点移动至所述第二焊接轨迹的收弧点，以沿第二焊接轨迹进行焊接。
2.根据权利要求1所述的船舶组立件焊接的焊接方法，其特征在于，在步骤S3中，所述起弧点与相距其最近的筋板端点之间的距离为80～200mm，所述收弧点与相距其最近的筋板端点之间的距离为80～200mm。
3.根据权利要求1所述的船舶组立件焊接的焊接方法，其特征在于，所述焊枪沿对应焊接轨迹移动时，所述焊枪与所述筋板所在平面的夹角为30°～60°。
4.根据权利要求1所述的船舶组立件焊接的焊接方法，其特征在于，所述焊枪沿对应焊接轨迹移动时，所述焊枪与所述筋板、底板两平面的共同垂直面的夹角为8°～15°。
5.根据权利要求1所述的船舶组立件焊接的焊接方法，其特征在于，所述第一焊接轨迹和第二焊接轨迹沿焊接方向均被划分为第一平直段、包角段和第二平直段，且各段之间焊脚高度的关系为：包角段>第一平直段＝第二平直段。
6.根据权利要求1所述的船舶组立件焊接的焊接方法，其特征在于，所述焊枪沿对应焊接轨迹移动并进行焊接时，若所述筋板的数量为多根，则所述焊接轨迹为多个，所述多个焊接轨迹之间按照先中间后两边的焊接顺序进行焊接。
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