[发明专利]一种用于骨架蒙皮激光焊接的吸附装夹设备及其方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接装夹装置，特别涉及一种用于骨架蒙皮激光焊接的吸附装夹设备及其方法，可以实现平面及曲面蒙皮的快速装夹与定位焊接。

背景技术

随着航天武器装备的发展，对产品的比强度、比刚度、高温性能及机动性能等提出了更高的要求，钛合金、高温合金轻量化骨架加蒙皮激光焊接结构成为航天零件制造的首选，在型号中使用量越来越多，例如航天科工四院承研新型号中的舵(翼)类产品，甚至大型钛合金整体舱段也都采用了这种结构。钛合金、高温合金轻量化骨架蒙皮结构的舵翼类零件通常为封闭结构，且骨架外壁及内部网格筋侧壁上具有透气的工艺孔，图1为某钛合金骨架的示意图，图2为与其相应的蒙皮示意图，蒙皮厚度为1.0～2.5mmm；钛合金骨架+蒙皮激光焊接结构经常采用T形接头、搭接和止口对接三种接头形式，分别如图3(A)、图3(B)、图3(C)所示，图中标记：蒙皮1、钛合金骨架2、焊缝3。在焊接过程中，蒙皮与骨架之间的贴合间隙，不仅影响这三种接头的连接强度，同时又会影响零件最终的尺寸精度与形位公差，消除贴合间隙成为保证舵(翼)类产品质量的关键因素。

现有激光焊接舵(翼)类产品大多采用专用焊接夹具将蒙皮压紧的方法，来实现蒙皮与骨架的装夹与贴合，再将蒙皮焊接在骨架上；如图4所示，专用焊接夹具40由定位框41、压边条42及多个蒙皮压杆43构成，定位框41具有形状与钛合金骨架2相适应的内孔，压边条42位于定位框41内孔的一条侧边，将钛合金骨架2放入定位框41内孔，通过定位框41侧边的螺栓可以将压边条42顶紧钛合金骨架1，将其定位；然后将蒙皮1在钛合金骨架2上对正、压平，再将多个蒙皮压杆43通过螺栓连接在定位框41上，压紧蒙皮1。这种装夹方式存在压力不均匀，蒙皮会局部翘起，使蒙皮贴合间隙不能满足激光焊接工艺要求的现象，并且存在压杆干涉激光焊接枪头运动的情况，一件产品在焊接过程中往往需要多次拆装压杆，操作繁琐，效率低下。

发明内容

本发明提供一种用于骨架蒙皮激光焊接的吸附装夹设备，同时提供其装夹方法，解决现有蒙皮激光焊接装夹方法需要多次拆装压杆，操作繁琐，效率低下的问题。

本发明所提供的一种用于骨架蒙皮激光焊接的吸附装夹设备，包括真空泵、第一电磁阀、真空罐、第二电磁阀、单向阀、二位三通阀、真空破坏阀、消声器、过滤器、接管嘴、排污阀，其特征在于：

所述真空泵通过管路和第一电磁阀连接真空罐的抽气口，真空罐的进气口与第二电磁阀、单向阀、二位三通阀的B口通过管路依次连接，二位三通阀的A口与真空破坏阀、消声器通过管路依次连接，二位三通阀的P口与过滤器、接管嘴通过管路依次连接，接管嘴用于连接待焊接产品的骨架；

所述真空罐底部连接排污阀，用于排出真空罐内的凝结污水。

所述的吸附装夹设备，其特征在于：

所述真空罐上装有压力表和气压传感器，压力表用于指示真空罐内真空压力；

控制器分别通过信号电缆线与所述压力传感器、第一电磁阀连接，并通过动力电缆线与真空泵连接，控制器与所述真空泵、第一电磁阀、真空罐、压力传感器形成闭环控制回路。

所述控制器包括触摸屏、PLC控制器和变频器，触摸屏与PLC控制器通过串口RS485进行通信，输入启动、结束信号及真空压力设定值，并显示实时真空压力；PLC控制器包括A/D转换器、D/A转换器和PID运算模块，A/D转换器将压力传感器的压力信号转化为压力数字量，PID运算模块将所述压力数字量和设定值进行运算后输出PID控制量，经过D/A转换器输出0V～10V的电压控制信号送至变频器，变频器向真空泵输出对应频率的电压与电流，调节真空泵转速，使真空罐内真空压力逐渐逼近并达到设定值；

PLC控制器将所述压力传感器的压力信号和设定值进行比较，当压力信号等于设定值时，输出第二电磁阀及二位三通阀开启信号；当接收到结束信号时，依次向第一、第二电磁阀、真空泵及二位三通阀输出关闭信号。

利用所述吸附装夹设备的装夹方法，顺序包括蒙皮安装步骤、设定真空罐压力步骤、蒙皮吸附步骤和卸掉压力步骤，其特征在于：

蒙皮安装步骤：固定产品骨架，按照工艺要求将蒙皮在产品骨架上对正、压平；

设定真空罐压力步骤：将所述吸附装夹设备的接管嘴与产品骨架外壁工艺孔牢固连接，关闭第二电磁阀以关断与产品相连的气路，开启第一电磁阀，运行真空泵，使真空罐内气压值达到设定值；

蒙皮吸附步骤：开启第二电磁阀以连通与产品相连的气路，实现蒙皮与骨架的吸附装夹，调用激光焊枪运动及出光程序实施定位焊接；