CN209125146U - 一种发动机燃烧室壳体自动生产线 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种发动机燃烧室壳体自动生产线，该自动生产线包括控制装置和传送导轨，所述传送导轨的周围按工艺步骤依次设置有点焊工位、预热工位、焊接工位、检测工位、热处理工位和出料工位；点焊工位设有点焊装置和夹紧机构；预热工位设有预热器；焊接工位设有焊接装置；热处理工位设有热处理炉；传送导轨上设有可沿所述传送导轨滑行的第一机械手，第一机械手用于将工件从前一个工序传送至后一个工序。本生产线将原先分散的工序有机地统一集成在一个系统内，可实现高强度结构钢复杂薄壁燃烧室壳体在机器人工作站内自动焊接，保证产品的质量和可靠性，提高生产效益。

Description

一种发动机燃烧室壳体自动生产线

技术领域

本实用新型涉及发动机燃烧室壳体成型技术领域，尤其涉及一种发动机燃烧室壳体自动生产线。

背景技术

目前国内航空、航天、船舶所用发动机燃烧室壳体采用的材料为高强度钢45CrNiMo1VA（D6AC）钢。其发动机燃烧室壳体结构为薄壁壳体，包括筒体、封头及筒体上的外部零件，通过焊接制造成型。而45CrNiMo1VA（D6AC）钢属于中碳高强度结构钢，碳当量高达1.19%，焊前需要预热200~300℃温度，焊后需要后热及去应力退火。焊接工序多，焊接时非常容易出现裂纹。同时燃烧室壳体属于高压容器，薄壁且加工复杂，壁厚要求≤2.3mm，要求爆破压力≥41MPa以上。如产品存在焊接缺陷（焊接接头强度下降、裂纹等），发动机在点火后，压力达到一定值时，将会提前炸裂。因此焊接质量关系到整个产品质量的关键。

目前国内燃烧室壳体和外部零部件的焊接采用分散加工的方法。环缝采用半自动氩弧焊，外部零部件采用手工氩弧焊，预热温度及后热处理的温度不能有效控制，同时对焊接操作工人的技术水平及质量意识要求高。产品在焊接和热处理后焊缝常常产生裂纹、变形、夹渣、未焊透等严重影响焊接接头性能的缺陷。壳体焊接时热影响区偏大，焊接应力也较大，其焊接过程控制难，壳体焊后变形易超差达到0.6mm以上，造成发动机燃烧室壳体质量不合格，产品报废。发动机壳体为保证整体耐压，壳体内外壁焊接后不加工，造成发动机壳体附件焊接时要求高，过程复杂，手工操作方式受人为因素影响，容易出现偏差，焊接一次合格率低，且发动机燃烧室属于复杂薄壁结构件，组焊零件多，为保证生产质量需要大量定制工装，生产准备时间多，工装维护难，生产管理难，造成手工和机械的焊接方式生产效率较低，整个焊接生产过程可靠性低。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种保证产品的可靠性和质量，减少废品损失率、减小操作工人的劳动强度，提高生产效益的发动机燃烧室壳体自动生产线。

为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种发动机燃烧室壳体自动生产线，包括传送导轨，在导轨侧沿所述传送导轨依次设置有点焊工位、预热工位、焊接工位、检测工位、热处理工位和出料工位；

所述点焊工位设有点焊装置和用于将发动机燃烧室壳体各零部件固定成型的夹紧机构；所述预热工位设有预热器；所述焊接工位设有焊接装置；所述热处理工位设有热处理炉；

所述传送导轨上设有可沿所述传送导轨滑行的第一机械手，所述第一机械手用于将发动机燃烧室壳体从前一个工位传送至后一个工位。

藉由上述结构，将工件装配、点焊，预热、焊接、检测、后热等原先分散的工序有机地统一集成在一个系统内，系统内所有设备可通过控制装置通讯的方式自动完成发动机燃烧室壳体的生产，实现高强度结构钢复杂薄壁燃烧室壳体在机器人工作站内自动焊接。可以整体提高发动机复杂薄壁燃烧室壳体焊接接头质量，保证产品的可靠性，减少废品损失率，减小操作工人的劳动强度，提高生产效益。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述点焊工位和预热工位之间还设有暂存工位，所述暂存工位用于存放点焊成型后的发动机燃烧室壳体。存放一定数量后作为一批次进入预热器中预热，可提高预热效率，协调生产进程。

为提高点焊的自动化程度，所述点焊装置具有点焊枪；所述点焊工位还设有第二机械手，所述第二机械手用于抓取点焊枪对发动机燃烧室壳体进行点焊，以及用于将点焊成型后的发动机燃烧室壳体从点焊工位转移至暂存工位。

所述点焊工位还设有耦合点焊成型后的发动机燃烧室壳体并供第二机械手抓取的第一工装。第一工装设计为便于第二机械手抓取且具有自动张合功能，第二机械手抓取第一工装靠近发动机燃烧室壳体时，第一工装通过先后的张合动作将发动机燃烧室壳体耦合固定，便于第二机械手抓取转运。

所述传送导轨的周围还设有工装存放平台，所述工装存放平台设有多个第二工装，所述第二工装用于耦合发动机燃烧室壳体并供第一机械手抓取。第二工装设计为便于第一机械手抓取且具有自动张合功能，第一机械手抓取第二工装靠近发动机燃烧室壳体时，第二工装通过先后的张合动作将发动机燃烧室壳体耦合固定，便于第一机械手抓取转运。

为提高焊接的自动化程度， 所述焊接装置连接有用于对发动机燃烧室壳体进行焊接的焊接机械手。

所述预热器为中频加热发生器。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：

本实用新型可实现高强度结构钢复杂薄壁燃烧室壳体在机器人工作站内自动焊接，可以整体提高发动机复杂薄壁燃烧室壳体焊接接头质量，保证产品的可靠性，减少废品损失率，减小操作工人的劳动强度，提高生产效益。

附图说明

图1为本实用新型实施例的发动机燃烧室壳体自动生产线的构架示意图。

图例说明：1、发动机燃烧室壳体；2、点焊工位；3、第二机械手；4、夹紧机构；5、第一工装；6、点焊装置；7、暂存工位；8、第一机械手；9、预热器；10、传送导轨；11、焊接装置；12、焊接机械手；13、三维视觉系统；14、热处理炉；15、出料工位；16、检测工位；17、第二工装；18、控制装置。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实施例的发动机燃烧室壳体自动生产线，包括控制装置18和传送导轨10。

传送导轨10的周围按工艺步骤依次设置有点焊工位2、暂存工位7、预热工位、焊接工位、检测工位16、热处理工位和出料工位15。传送导轨10上设有可沿传送导轨10滑行的第一机械手8。此外，传送导轨10的周围还设有工装存放平台，工装存放平台设有多个第二工装17， 第一机械手8用于耦合第二工装17按工艺步骤将发动机燃烧室壳体1从暂存工位7依次传送至出料工位15。

控制装置18采用数字化处理，通过通讯的方式与生产线内其它设备相连，将各个设备的运动程序、动作轨迹和工艺参数集成在一个系统内。根据不同工件的形状大小对应不同的程序。

点焊工位2设有点焊装置6、第一工装5、第二机械手3，以及用于将发动机燃烧室壳体1各零部件进行装配的装配工装和用于将发动机燃烧室壳体1各零部件进行固定成型的夹紧机构4。通过该工位将工件的所有零部件装配成一个整体，并用气动夹具（夹紧机构4）自动压紧，不同规格的工件可以通过更换工装进行相互兼容。

点焊装置6具有点焊枪；第二机械手3与点焊装置6进行集成，当需要点焊时，第二机械手3在控制装置18的控制下自动耦合点焊枪并进行点焊，点焊完毕后将点焊枪放回原处。需要抓取点焊后的工件时，第二机械手3在控制装置18的控制下自动耦合第一工装5，抓取工件并传送到暂存工位7上，然后将第一工装5放回原处。

预热工位设有对点焊成型后焊接成型前的发动机燃烧室壳体1进行预热的预热器9，本实施例中，预热器9为中频加热发生器。

焊接工位设有焊接装置11和三维视觉系统13，焊接装置11连接有用于对发动机燃烧室壳体1进行焊接的焊接机械手12，三维视觉系统13用于监测发动机燃烧室壳体1的焊接成型。

热处理工位设有用于对焊接成型后的发动机燃烧室壳体1进行去应力退火的热处理炉14。

具体地，第一机械手8在传送导轨10上运动，并在控制装置18的控制下自动耦合第二工装17，然后在暂存工位7上抓取工件到中频加热发生器（预热器9）内进行预热，预热完成后，第一机械手8将工件送到焊接工位，并进行变位旋转。焊接机械手12与焊接装置11进行集成，三维视觉系统13安装在焊接机械手12中，当第一机械手8将工件送入焊接工位时，三维视觉系统13启动，并感知工件的焊缝位置信息，并反馈到焊接机械手12，同时抓取工件的焊接机械手12进行变位旋转，焊接机械手12调整焊接轨迹，并进行焊接。焊接完毕后，第一机械手8将工件送入检测工位16进行检验，检验完毕后，再抓取工件，同时热加热炉14炉门打开，第一机械手8将工件送入热处理炉14进行后热。热处理完成后，第一机械手8从热加热炉14内抓取工件并送入出料工位15内。

采用上述的发动机燃烧室壳体自动生产线的生产方法，包括以下步骤：

系统内所有设备通过通讯的方式，将各个设备单独的动作程序预先统一编程在控制系统18内，根据不同工件的形状大小对应不同的程序。启动程序，人工将发动机燃烧室壳体1的零件分别放入点焊工位2中的气动夹具里，气动夹具自动压紧装入的零件，第二机械手3自动耦合点焊枪对所有零部件的焊接接缝处进行点焊固定，点焊完毕后将点焊枪放回原处。然后，第二机械手3自动耦合第一工装5，抓取点焊完毕的发动机燃烧室壳体1放到暂存工位7上，再将第一工装5放回原处，第二机械手3重新待命，进行另一个循环。第一机械手8在传送导轨10中运动，并耦合第二工装17自动过来抓取发动机燃烧室壳体1并运送到中频加热发生器9中进行预热，预热完成后，再将工件送到焊接工位，此时焊接机械手12运动至工件上，三维视觉系统13启动，并感知焊缝的位置信息的偏差，并将位置偏差信息反馈到焊接机械手12，焊接机械手12根据偏差信息调整焊接运动轨迹，与第一机械手8共同协同进行焊缝的焊接。焊接完成后，第一机械手8将抓取的发动机燃烧室壳体1运动至检测工位16处，并放在检测工位16里进行焊缝外观的检测，检测完成后再抓取发动机燃烧室壳体1放入热处理炉14中进行焊接去应力退火处理，热处理完成后，第一机械手8伸入热处理炉14中抓取工件放入出料工位15中。致此，整个焊接流程完成。各设备动作程序间配置传感器检测动作信号，并且程序动作顺序互锁，保证安全及可靠性。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。

Claims (8)

1.一种发动机燃烧室壳体自动生产线，其特征在于，包括传送导轨（10），在导轨侧沿所述传送导轨（10）依次设置有点焊工位（2）、预热工位、焊接工位、检测工位（16）、热处理工位和出料工位（15）；

所述点焊工位（2）设有点焊装置（6）和用于将发动机燃烧室壳体（1）各零部件固定成型的夹紧机构（4）；所述预热工位设有预热器（9）；所述焊接工位设有焊接装置（11）；所述热处理工位设有热处理炉（14）；

所述传送导轨（10）上设有可沿所述传送导轨（10）滑行的第一机械手（8），所述第一机械手（8）用于将发动机燃烧室壳体（1）从前一个工位传送至后一个工位。

2.根据权利要求1所述的发动机燃烧室壳体自动生产线，其特征在于，所述点焊工位（2）和预热工位之间还设有暂存工位（7），所述暂存工位（7）用于存放点焊成型后的发动机燃烧室壳体（1）。

3.根据权利要求2所述的发动机燃烧室壳体自动生产线，其特征在于，所述点焊装置（6）具有点焊枪；所述点焊工位（2）还设有第二机械手（3），所述第二机械手（3）用于抓取点焊枪对发动机燃烧室壳体（1）进行点焊，以及用于将点焊成型后的发动机燃烧室壳体（1）从点焊工位（2）转移至暂存工位（7）。

4.根据权利要求1～3任一项所述的发动机燃烧室壳体自动生产线，其特征在于，所述点焊工位（2）还设有耦合点焊成型后的发动机燃烧室壳体（1）并供第二机械手（3）抓取的第一工装（5）。

5.根据权利要求1～3任一项所述的发动机燃烧室壳体自动生产线，其特征在于，所述传送导轨（10）的周围还设有工装存放平台，所述工装存放平台设有多个第二工装（17），所述第二工装（17）用于耦合发动机燃烧室壳体（1）并供第一机械手（8）抓取。

6. 根据权利要求1～3任一项所述的发动机燃烧室壳体自动生产线，其特征在于， 所述焊接装置（11）连接有用于对发动机燃烧室壳体（1）进行焊接的焊接机械手（12）。

7.根据权利要求1～3任一项所述的发动机燃烧室壳体自动生产线，其特征在于，所述焊接工位还设有用于监测发动机燃烧室壳体（1）焊接成型的三维视觉系统（13）。

8.根据权利要求1～3任一项所述的发动机燃烧室壳体自动生产线，其特征在于，所述预热器（9）为中频加热发生器。