CN114769998A - 一种提高飞机钛合金零件焊接质量的加工方法及装置 - Google Patents

一种提高飞机钛合金零件焊接质量的加工方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种提高飞机钛合金零件焊接质量的加工方法及装置,属于零件焊接领域。加工装置包括底座组件、支座、侧定位块组件、内型定位块组件、螺钉、圆柱销、插销和吊环螺钉。加工方法:将内型定位块组件通过螺钉、圆柱销及插销安装到底座组件上,支座通过螺钉、圆柱销及插销安装到底座组件上,侧定位块组件安装到对应支座上,确定好位置后横向插上插销限位。通入氩气进行焊接,将角度后板、两个带孔侧板、角度前板焊接完成,并通过带孔耳片上的耳片孔定位将其焊接成一体。采用该装置实现多个薄壁件焊接,避免了零件焊接加工中被氧化,影响焊接质量,进而影响零件的强度,降低加工废品率,节省劳动时间;提高加工精度,操作简单,装夹方便,制造成本低。

Description

一种提高飞机钛合金零件焊接质量的加工方法及装置
技术领域
采用一种装置实现多个钛合金零件快速准确定位,实现双向气体(氩气)保护焊接,保证各零件之间的位置关系和强度。
背景技术
薄壁焊接盒形件由两个带孔侧板,一个角度后板,一个角度前板,两个带孔耳片组成,各个部件壁厚均为1.2mm,两个带孔侧板(左右位置),一个角度后板,一个角度前板这四个部件形成一个开口盒形件,两个带孔耳片焊接在对应带孔侧板外侧,焊接后一要保证角度后板的耳片孔与对应带孔耳片上的孔同心,还要保证带孔侧板及带孔耳片这4件上的孔同心。角度前板和后板以及两侧带孔侧板的位置关系很难确定,定位困难,由于各个部件壁厚均为1.2mm,焊接时易变形,焊接精度难以控制;零件焊接后取件也困难;焊接同时要避免出现焊接氧化现象。
针对该类薄壁盒形焊接零件的结构特点,设计一种装置能够有效解决零件定位、焊接精度、焊接变形、取放零件和采用对焊接部位吹高温氩气保护,防止焊接氧化,该装置同时具备操作简单和加工效率高的特点。
发明内容
本发明采用一种装置实现多个钛合金薄壁零件快速焊接,采用内、外同时通保护气(氩气)焊接,保证各零件之间的位置关系和强度。
本发明的技术方案:
一种提高飞机钛合金零件焊接质量的加工装置,所述的加工装置包括底座组件1、支座2、侧定位块组件、内型定位块组件、螺钉7、圆柱销8、插销9和吊环螺钉10。侧定位块组件包括侧定位块组件Ⅰ3和侧定位块组件Ⅱ6;包括内型定位块组件Ⅰ4和内型定位块组件Ⅱ5。
所述的支座2共两个,通过螺钉7、圆柱销8分别安装在底座组件1的底板1-1长度方向中间位置,保证两个支座2的耳片孔在底座组件1的底板1-1上同心。在底座组件1的底板1-1上设置一个长方形的槽口,槽口的深度与内型定位块组件Ⅰ4及内型定位块组件Ⅱ5对应深度一致,槽口的长度方向与内型定位块组件Ⅰ4及内型定位块组件Ⅱ5对应的长度方向保证密合,内型定位块组件Ⅰ4及内型定位块组件Ⅱ5宽度方向一侧也与槽口对应位置密合;内型定位块组件Ⅰ4及内型定位块组件Ⅱ5分别通过螺钉7、圆柱销8固定在底座组件1的底板1-1的槽口内。侧定位块组件Ⅰ3和侧定位块组件Ⅱ6能够分别通过定位轴I3-1和定位轴II6-1在底座组件1上移动,当定位后、加工零件时,侧定位块组件Ⅰ3通过组件内的定位轴3-1及插销9固定在支座2上,侧定位块组件Ⅱ6通过组件内的定位轴II6-1及插销9固定在另一侧的支座2上。
所述的底座组件1的底板1-1上长方形槽口内设置两个通气管连接孔,两个通气管连接孔长度方向在槽口内,通气管连接孔中心到槽口底面的距离大于通气管连接孔的半径。将通气管I1-2设置到底板1-1对应通气管连接孔中。
所述的侧定位块组件Ⅰ3包括定位轴I3-1、定位块I3-2、堵I3-3、圆柱销I3-4和通气管II3-5。在定位块I3-2与零件接触面的两侧面上对称设置通气孔A;在定位块I3-2内设置通气槽,通气槽两端为通气孔B,在与通气槽垂直位置处,设置用于连接通气管II3-5的连接孔C;在定位块I3-2与支座2对应面上设置用于安装定位轴I3-1的配合孔D;在定位块I3-2两侧压入堵I3-3,堵I3-3用于堵住在定位块I3-2上其中之一通气孔B。所述的定位轴I3-1外端部垂直设置圆柱销I3-4,内端部穿过支座2并与配合孔D相连。
所述的侧定位块组件II6包括定位轴II6-1、定位块II6-2、堵II6-3、圆柱销II6-4和通气管III6-5。侧定位块组件II6与侧定位块组件Ⅰ3除了形状外,其他结构均相同。
所述的内型定位块组件Ⅰ4与零件前板接触面的两侧面上分别设置小孔,与底板1-1上的槽口贴合面设置通气槽口。所述的内型定位块组件Ⅱ5与零件立板接触面的两侧面上分别设置小孔,与底板1-1上槽口贴合面设置通气槽口。内型定位块组件Ⅰ4与内型定位块组件Ⅱ5的形状与待加工的零件形状相适配。
一种提高飞机钛合金零件焊接质量的加工方法,具体如下:
1)将内型定位块组件Ⅰ4及内型定位块组件Ⅱ5通过螺钉7、圆柱销8或插销9安装到底座组件1上,支座2通过螺钉7、圆柱销8或插销9安装到底座组件1上,侧定位块组件Ⅰ3、侧定位块组件Ⅱ6安装到对应支座2上,确定好位置后横向插上插销9限位。
2)通入氩气进行焊接,将角度后板、两个带孔侧板、角度前板焊接完成,并通过带孔耳片上的耳片孔定位将其焊接成一体。
本发明的有益效果:采用该装置实现多个零件特别是薄壁件焊接,避免了零件焊接加工中被氧化,影响焊接质量,进而影响零件的强度,大幅降低加工废品率,节省劳动时间;提高加工精度,操作简单,装夹方便,制造成本低。
附图说明
图1:焊接夹具总装正视图。
图2:焊接夹具总装侧视图。
图3:焊接夹具总装俯视图。
图4:焊接夹具总装立体图。
图5:零件总装示意图。
图6:半成品零件焊接示意图。
图7:半成品零件焊接的工装焊接示意图。
图8:底座组件示意图。
图9:内定位块通气道示意图,其中(a)为主视图,(b)为侧视图,(c)为仰视图,(d)为立体图。
图10:侧定位块组件Ⅰ示意图,其中(a)为主视图,(b)为侧视图,(c)为俯视图。
图11:侧定位块组件Ⅱ示意图,其中(a)为主视图,(b)为侧视图,(c)为俯视图。
图中:1-底座组件;2-支座;3-侧定位块组件Ⅰ;4-内型定位块组件Ⅰ;5-内型定位块组件Ⅱ;6-侧定位块组件Ⅱ;7-螺钉;8-圆柱销;9-插销;10-吊环螺钉;11-角度后板;12-带孔侧板Ⅰ;13-带孔侧板Ⅱ;14-角度前板;15-带孔耳片Ⅰ;16-带孔耳片Ⅱ;1-1底板;1-2通气管Ⅰ;3-1-定位轴Ⅰ;3-2-定位块Ⅰ;3-3-堵Ⅰ;3-4-圆柱销Ⅰ;3-5-通气管Ⅱ;6-1-定位轴Ⅱ。6-2-定位块Ⅱ;6-3-堵Ⅱ;6-4-圆柱销Ⅱ;6-5-通气管III。
具体实施方式
该零件由角度后板11、带孔侧板Ⅰ12、带孔侧板II13、角度前板14、带孔耳片I15及带孔耳片II16这6个零件焊接而成。具体见图5。
本发明的目的是通过下述的技术方案实现的:某支臂焊接零件的焊接夹具及焊接方法,步骤如下:
1.焊接夹具的设计
采用一种夹具,对多个零件进行气体保护焊接加工的方法。
该夹具包括底座组件1、支座2、侧定位块组件、内型定位块组件、螺钉7、圆柱销8、插销9和吊环螺钉10。侧定位块组件包括侧定位块组件Ⅰ3和侧定位块组件Ⅱ6;包括内型定位块组件Ⅰ4和内型定位块组件Ⅱ5。具体见图1-图4。
具体如下:所述的支座2共两个,通过螺钉7、圆柱销8分别安装在底座组件1的底板1-1长度方向中间位置,保证两个支座2的耳片孔在底座组件1的底板1-1上同心。在底座组件1的底板1-1上设置一个长方形的槽口,槽口的深度与内型定位块组件Ⅰ4及内型定位块组件Ⅱ5对应深度一致,槽口的长度方向与内型定位块组件Ⅰ4及内型定位块组件Ⅱ5对应的长度方向保证密合,内型定位块组件Ⅰ4及内型定位块组件Ⅱ5宽度方向一侧也与槽口对应位置密合;内型定位块组件Ⅰ4及内型定位块组件Ⅱ5分别通过螺钉7、圆柱销8固定在底座组件1的底板1-1的槽口内。侧定位块组件Ⅰ3和侧定位块组件Ⅱ6能够分别通过定位轴I3-1和定位轴II6-1在底座组件1上移动,当定位后、加工零件时,侧定位块组件Ⅰ3通过组件内的定位轴3-1及插销9固定在支座2上,侧定位块组件Ⅱ6通过组件内的定位轴II6-1及插销9固定在另一侧的支座2上。具体见图1-图4。
2.底座组件1设计
所述的底座组件1的底板1-1上长方形槽口内设置两个通气管连接孔,两个通气管连接孔长度方向在槽口内,为了保证气密性,通气管连接孔中心到槽口底面的距离大于通气管连接孔的半径。将通气管I1-2设置到底板1-1对应通气管连接孔中,并焊接去应力、打磨焊缝。具体见图8。
3.侧定位块组件Ⅰ3、侧定位块组件II6设计
所述的侧定位块组件Ⅰ3包括定位轴I3-1、定位块I3-2、堵I3-3、圆柱销I3-4和通气管II3-5。在定位块I3-2与零件接触面的两侧面上对称设置通气孔A14-φ1.2,通气孔A数量可由定位块大小确定;在定位块I3-2内设置通气槽,通气槽两端为通气孔B,在与通气槽垂直位置处,设置用于连接通气管II3-5的连接孔C;在定位块I3-2与支座2对应面上设置用于安装定位轴I3-1的配合孔D;在定位块I3-2两侧压入堵I3-3,堵I3-3用于堵住在定位块I3-2上其中之一通气孔B。所述的定位轴I3-1外端部垂直设置圆柱销I3-4,内端部穿过支座2并与配合孔D相连。将定位轴3-1、堵3-3及通气管3-5装配到定位块3-2中,并焊接去应力、打磨焊缝,这样就完成了侧定位块组件Ⅰ3。具体见图10
所述的侧定位块组件II6包括定位轴II6-1、定位块II6-2、堵II6-3、圆柱销II6-4和通气管III6-5。侧定位块组件II6与侧定位块组件Ⅰ3除了形状外,其他结构均相同。在定位块II6-2与零件接触面的两侧面上对称设置通气孔A;在定位块II6-2内设置通气槽,通气槽两端为通气孔B,在与通气槽垂直位置处,设置用于连接通气管III6-5的连接孔C;在定位块II6-2与支座2对应面上设置用于安装定位轴II6-1的配合孔D;在定位块II6-2两侧压入堵II6-3,堵II6-3用于堵住在定位块II6-2上其中之一通气孔B。所述的定位轴II6-1外端部垂直设置圆柱销II6-4,内端部穿过支座2并与配合孔D相连。具体见图11
4.内型定位块组件Ⅰ4、内型定位块组件Ⅱ5设计
所述的内型定位块组件Ⅰ4与零件前板接触面的两侧面上分别设置
Figure BDA0003622802380000061
小孔,与底板1-1上的槽口贴合面设置通气槽口具体见图9。所述的内型定位块组件Ⅱ5与零件立板接触面的两侧面上分别设置
Figure BDA0003622802380000062
小孔,与底板1-1上槽口贴合面设置通气槽口。内型定位块组件Ⅰ4与内型定位块组件Ⅱ5的形状与待加工的零件形状相适配。
零件定位夹紧装置具体如下:
零件以角度后板11、带孔侧板Ⅰ12、带孔侧板Ⅱ13、角度前板14的底面A面、支座2内表面B面、侧定位块组件Ⅰ3内表面C面以及带孔耳片Ⅰ15、带孔耳片Ⅱ16耳片孔定位。具体见图5。
1)这个零件由6个钛合金薄壁件焊接而成。为了保证精度及强度需分步完成,首先将角度后板11、带孔侧板Ⅰ12、带孔侧板Ⅱ13焊接成一个组合件。具体见图6。该夹具以角度后板11及带孔侧板Ⅰ12、带孔侧板Ⅱ13的内孔组成的定位面以及内型定位块组件Ⅱ5进行定位。具体见图1-图4。
2)首先将内型定位块组件I4及内型定位块组件Ⅱ5通过内六角螺钉、圆柱销8或插销9底座组件1焊接后若存在负角度为了便于拆卸就可用插销9代替圆柱销8安装到底座组件1上,支座2通过内六角螺钉或圆柱销8安装到底座组件1上,侧定位块组件Ⅰ3、侧定位块组件Ⅱ6安装到对应支座2上,确定好位置后横向插上插销9限位。这时就可以通入氩气进行焊接内外同时通保护气,将零件部件焊接完成就可以将角度前板14与零件部件焊接成一体。这时将侧定位块组件Ⅰ3在支座2内推倒既定位置,在支座2横向插上插销9限位,通入氩气进行焊接。具体见图7。角度后板11、带孔侧板Ⅰ12、带孔侧板Ⅱ13、角度前板14焊接完成,这时通过带孔耳片Ⅰ15、带孔耳片Ⅱ16上的耳片孔定位将其焊接成一体。
由于零件自身特点,夹具制造需采用数控加工,为了制造及检测方便,在夹具每个部件上分别制出2个基准孔。每个定位块的外侧制出气孔,定位块内侧作出保护气通道。具体见图8。

Claims (2)

1.一种提高飞机钛合金零件焊接质量的加工装置,其特征在于,所述的加工装置包括底座组件(1)、支座(2)、侧定位块组件、内型定位块组件、螺钉(7)、圆柱销(8)、插销(9)和吊环螺钉(10);侧定位块组件包括侧定位块组件Ⅰ(3)和侧定位块组件Ⅱ(6);包括内型定位块组件Ⅰ(4)和内型定位块组件Ⅱ(5);
所述的支座(2)共两个,通过螺钉(7)、圆柱销(8)分别安装在底座组件(1)的底板(1-1)长度方向中间位置,保证两个支座(2)的耳片孔在底座组件(1)的底板(1-1)上同心;在底座组件(1)的底板(1-1)上设置一个长方形的槽口,槽口的深度与内型定位块组件Ⅰ(4)及内型定位块组件Ⅱ(5)对应深度一致,槽口的长度方向与内型定位块组件Ⅰ(4)及内型定位块组件Ⅱ(5)对应的长度方向保证密合,内型定位块组件Ⅰ(4)与内型定位块组件Ⅱ(5)宽度方向一侧也与槽口对应位置密合;内型定位块组件Ⅰ(4)及内型定位块组件Ⅱ(5)分别通过螺钉(7)、圆柱销(8)固定在底座组件(1)的底板(1-1)的槽口内;侧定位块组件Ⅰ(3)和侧定位块组件Ⅱ(6)能够分别通过定位轴I(3-1)和定位轴II(6-1)在底座组件(1)上移动,当定位后、加工零件时,侧定位块组件Ⅰ(3)通过组件内的定位轴(3-1)及插销(9)固定在支座(2)上,侧定位块组件Ⅱ(6)通过组件内的定位轴II(6-1)及插销(9)固定在另一侧的支座(2)上;
所述的底座组件(1)的底板(1-1)上长方形槽口内设置两个通气管连接孔,两个通气管连接孔长度方向在槽口内,通气管连接孔中心到槽口底面的距离大于通气管连接孔的半径;将通气管I(1-2)设置到底板(1-1)对应通气管连接孔中;
所述的侧定位块组件Ⅰ(3)包括定位轴I(3-1)、定位块I(3-2)、堵I(3-3)、圆柱销I(3-4)和通气管II(3-5);在定位块I(3-2)与零件接触面的两侧面上对称设置通气孔A;在定位块I(3-2)内设置通气槽,通气槽两端为通气孔B,在与通气槽垂直位置处,设置用于连接通气管II(3-5)的连接孔C;在定位块I(3-2)与支座(2)对应面上设置用于安装定位轴I(3-1)的配合孔D;在定位块I(3-2)两侧压入堵I(3-3),堵I(3-3)用于堵住在定位块I(3-2)上其中之一通气孔B;所述的定位轴I(3-1)外端部垂直设置圆柱销I(3-4),内端部穿过支座(2)并与配合孔D相连;
所述的侧定位块组件II(6)包括定位轴II(6-1)、定位块II(6-2)、堵II(6-3)、圆柱销II(6-4)和通气管III(6-5);侧定位块组件II(6)与侧定位块组件Ⅰ(3)除了形状外,其他结构均相同;
所述的内型定位块组件Ⅰ(4)与零件前板接触面的两侧面上分别设置小孔,与底板(1-1)上的槽口贴合面设置通气槽口;所述的内型定位块组件Ⅱ(5)与零件立板接触面的两侧面上分别设置小孔,与底板(1-1)上槽口贴合面设置通气槽口;内型定位块组件Ⅰ(4)与内型定位块组件Ⅱ(5)的形状与待加工的零件形状相适配。
2.采用权利要求1所述的一种提高飞机钛合金零件焊接质量的加工装置进行加工的方法,其特征在于,具体如下:
1)将内型定位块组件Ⅰ(4)及内型定位块组件Ⅱ(5)通过螺钉(7)、圆柱销(8)或插销(9)安装到底座组件(1)上,支座(2)通过螺钉(7)、圆柱销(8)或插销(9)安装到底座组件(1)上,侧定位块组件Ⅰ(3)、侧定位块组件Ⅱ(6)安装到对应支座(2)上,确定好位置后横向插上插销(9)限位;
2)通入氩气进行焊接,将角度后板、两个带孔侧板、角度前板焊接完成,并通过带孔耳片上的耳片孔定位将其焊接成一体。
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