本發(fā)明涉及但不限于弧焊機器人搭接焊縫變形控制，尤指一種用于弧焊機器人搭接焊縫的變形控制夾具及焊接方法。

背景技術(shù)：

1、飛機導(dǎo)管在飛機結(jié)構(gòu)中扮演著關(guān)鍵角色，負責(zé)輸送液壓油、燃油、空氣等，對于飛機的正常運行作用至關(guān)重要。飛機導(dǎo)管不僅數(shù)量眾多，而且需要精確布置和連接，以確保導(dǎo)管在飛機系統(tǒng)中的有效運作。在飛機制造中，焊接導(dǎo)管具有一定占比，尤其是在飛機導(dǎo)管產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比較特殊的零部件中。

2、對于焊接導(dǎo)管，焊縫余高是指焊縫表面兩焊趾連線上凸出的金屬高度，焊縫余高是指鼓出母材表面的部分或角焊末端連接線以上部分的熔敷金屬，焊縫余高的存在破壞了焊縫表面幾何形狀的連續(xù)性，會因外形突變產(chǎn)生附加彎矩，造成較高的局部應(yīng)力，這些因焊縫缺陷而產(chǎn)生的裂紋源，將在局部應(yīng)力作用下加速擴展直至斷裂，嚴(yán)重影響焊縫質(zhì)量。

3、因此，如何控制導(dǎo)管焊接對縫的焊縫余高，以及如何在焊透的情況下將焊縫余高的高度控制在預(yù)設(shè)高度(例如為0.5mm)范圍以內(nèi)，成為影響焊縫質(zhì)量的重要難題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的：為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供了一種用于弧焊機器人搭接焊縫的變形控制夾具及焊接方法，以實現(xiàn)控制導(dǎo)管焊接對縫的焊縫余高的目的，以及實現(xiàn)在焊透的情況下將焊縫余高的高度控制在預(yù)設(shè)高度范圍以內(nèi)的技術(shù)要求。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案：第一方面，本發(fā)明實施例提供一種用于弧焊機器人搭接焊縫的變形控制夾具，包括：連接軸1、聯(lián)軸器2、錐形軸3、壓片4、六角螺釘9、環(huán)狀銅片10、壓蓋11和脹塊12；

3、其中，所述錐形軸3一端與聯(lián)軸器2一端連接，并通過聯(lián)軸器2另一端連接連接軸1，使得錐形軸3和連接軸1通過聯(lián)軸器2傳遞轉(zhuǎn)矩；

4、所述錐形軸3中部的錐形軸體外部套設(shè)有脹塊12，壓片4和壓蓋11相對設(shè)置在脹塊12的兩端，采用多個六角螺釘9將壓片4、脹塊12和壓蓋11連接為整體結(jié)構(gòu)；壓蓋11螺紋連接在錐形軸3上，以通過壓蓋11限制脹塊12在錐形軸3上的軸向位置，且脹塊12具有沿壓蓋11端面徑向移動的空間；所述環(huán)狀銅片10包裹并固定連接在脹塊12上，所述環(huán)狀銅片10上形成有預(yù)設(shè)寬度和預(yù)設(shè)深度的焊縫凹槽；

5、所述變形控制夾具，用于在固定壓蓋11軸向位置的狀態(tài)下，通過旋轉(zhuǎn)錐形軸3，使其中部錐形軸體在旋轉(zhuǎn)作用下產(chǎn)生軸向移動，從而收縮或脹開脹塊12，在脹開脹塊12的狀態(tài)下使得脹塊12和環(huán)狀銅片10支撐在待焊接導(dǎo)管的內(nèi)壁面，并使得環(huán)狀銅片10上開設(shè)的焊縫凹槽位于焊縫位置，以在焊接中控制焊縫高度。

6、可選地，如上所述的用于弧焊機器人搭接焊縫的變形控制夾具中，

7、所述錐形軸3與聯(lián)軸器2連接的一端設(shè)置有環(huán)形凸肩，用于限制錐形軸3的軸向位置，環(huán)形凸肩與中部錐形軸體之間的柱狀軸上形成有對稱的軸體平面，用于通過工具夾持在軸體平面處從而旋轉(zhuǎn)錐形軸3，錐形軸的另一端的端面上開設(shè)有頂尖孔。

8、可選地，如上所述的用于弧焊機器人搭接焊縫的變形控制夾具中，

9、所述壓片4設(shè)置為圓環(huán)狀薄片結(jié)構(gòu)，沿圓環(huán)周向均勻布設(shè)有多個螺釘孔；所述壓蓋11中心軸線上開有螺紋孔，用于通過其螺紋孔整體螺接在錐形軸3的端部，位于壓蓋11一端的蓋體設(shè)置為圓環(huán)狀薄片結(jié)構(gòu)，沿圓環(huán)周向均勻布設(shè)有與壓片4上位置對應(yīng)的多個螺釘孔，壓蓋11的另一端設(shè)置為六方柱體結(jié)構(gòu)；用于在收縮或脹開脹塊12時，采用工具夾持在壓蓋11六方柱體結(jié)構(gòu)上，并保持壓蓋11不產(chǎn)生轉(zhuǎn)動；

10、所述壓片4貼合在脹塊12接近聯(lián)軸器2一側(cè)的端面上，所述壓蓋11的蓋體貼合在脹塊12的另一側(cè)端面上，脹塊12內(nèi)設(shè)置有軸向的過孔，采用穿過脹塊12中過孔的六角螺釘9的兩端分別螺接壓片4和壓蓋11，以將壓片4和壓蓋11連接在脹塊12的兩側(cè)端面上，并使得壓片4與壓蓋11之間保持固定的距離。

11、可選地，如上所述的用于弧焊機器人搭接焊縫的變形控制夾具中，

12、所述壓蓋11的蓋體面向脹塊12一側(cè)的端面上設(shè)置有多個圓柱銷，脹塊12的對應(yīng)位置上開設(shè)有腰型孔，用于通過腰型孔配合脹塊12沿腰型孔方向收縮或脹開。

13、可選地，如上所述的用于弧焊機器人搭接焊縫的變形控制夾具中，

14、所述脹塊12整體設(shè)置為具有內(nèi)圓錐孔的圓柱結(jié)構(gòu)，包括周向圍繞在錐形軸3中部錐形軸體外部的2個環(huán)段脹塊；

15、所述環(huán)狀銅片10具有2個，均設(shè)置為半圓環(huán)狀的薄片，其壁面上開設(shè)有多個過孔，通過螺釘將環(huán)狀銅片10與脹塊12螺接貼合在一起；其中，所述環(huán)狀銅片10在焊縫位置開設(shè)有預(yù)設(shè)寬度和預(yù)設(shè)深度的焊接凹槽，用于在焊接操作中控制焊縫余高的高度在預(yù)設(shè)深度的范圍內(nèi)。

16、可選地，如上所述的用于弧焊機器人搭接焊縫的變形控制夾具中，還包括：拉簧14，或者，拉簧14和拉簧桿13；

17、所述脹塊12的2個環(huán)段脹塊沿周向上設(shè)置有至少1個環(huán)形凹槽；

18、其中，所述脹塊12的每個環(huán)形凹槽中，安裝有圍繞周圈的拉簧14，用于向周向圍繞的2個環(huán)段脹塊施加徑向壓力；或者，

19、所述脹塊12的外柱面，沿每個環(huán)形凹槽的周向，壓入多個軸向平行設(shè)置的拉簧桿13，相鄰拉簧桿13之間掛接1個拉簧14，用于向周向圍繞的2個環(huán)段脹塊施加徑向壓力。

20、可選地，如上所述的用于弧焊機器人搭接焊縫的變形控制夾具中，

21、所述六角螺釘9中部設(shè)置有一段小直徑桿體，用于通過其小直徑桿體避讓脹塊12上的拉簧14；

22、所述連接軸1設(shè)置為空心軸，空心軸的兩端分別連接有接頭，且空心軸的軸壁上開設(shè)有多個減重孔。

23、可選地，如上所述的用于弧焊機器人搭接焊縫的變形控制夾具中，

24、所述連接軸1一端的接頭設(shè)置為臺階軸結(jié)構(gòu)，通過連接軸1端部的臺階軸將變形控制夾具安裝在焊接設(shè)備的三爪卡盤5上；

25、所述錐形軸3未連接聯(lián)軸器2一端的端面上設(shè)置有頂尖孔，通過其頂尖孔頂在焊接設(shè)備中與三爪卡盤5位于同一軸線的頂尖8上；從而通過焊接設(shè)備的三爪卡盤5和頂尖8夾持住變形控制夾具和通過夾具支撐的導(dǎo)管。

26、第二方面，本發(fā)明實施例還提供一種用于弧焊機器人搭接焊縫的焊接方法，采用如上述任一項所述的用于弧焊機器人搭接焊縫的變形控制夾具對飛機導(dǎo)管進行支撐，以配合弧焊機器人實施搭接焊縫的操作；所述焊接方法包括：

27、步驟1，將連接軸1一端安裝在焊接設(shè)備的三爪卡盤5上；

28、步驟2，將錐形軸3安裝有脹塊12的錐形軸體部分整體套入待焊接的導(dǎo)管中，在通過夾具固定住壓蓋11限制其轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下，采用工具夾持并旋轉(zhuǎn)錐形軸3，使其錐形軸體向遠離聯(lián)軸器2的一端移動，從而將脹塊12脹開至支撐導(dǎo)管內(nèi)壁，對待焊接導(dǎo)管起到支撐作用；

29、步驟3，采用聯(lián)軸器2將套裝有導(dǎo)管的錐形軸3和連接軸1連接形成整體結(jié)構(gòu)；

30、步驟4，將錐形軸1端部的頂尖孔頂在焊接設(shè)備的頂尖8上，以固定安裝變形控制夾具6和導(dǎo)管；

31、步驟5，通過對弧焊機器人編程，以使得弧焊機器人7在導(dǎo)管焊縫處實施焊接操作；

32、步驟6，完成導(dǎo)管的焊接后，從三爪卡盤5上取下變形控制夾具6和完成焊接的導(dǎo)管，從聯(lián)軸器2上取下錐形軸3及其套設(shè)的導(dǎo)管，在通過夾具固定住壓蓋11限制其轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下，采用工具夾持并轉(zhuǎn)動錐形軸3，使其錐形軸體向遠離聯(lián)軸器2的一端移動，從而收縮脹塊12，焊接完成。

33、可選地，如上所述的用于弧焊機器人搭接焊縫的焊接方法中，

34、所述步驟5中的焊接過程中，通過焊接設(shè)備的三爪卡盤5驅(qū)動連接軸1帶動變形控制夾具6，使得導(dǎo)管隨變形控制夾具6轉(zhuǎn)動，以實施對導(dǎo)管上環(huán)焊縫或相貫線的焊接，并通過環(huán)狀銅片10上設(shè)置的焊縫凹槽控制焊接高度。

35、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明實施例提供一種用于弧焊機器人搭接焊縫的變形控制夾具，用于弧焊機器人搭接焊縫的變形控制夾具，在焊接前先將變形控制夾具的錐形軸3穿過待焊接導(dǎo)管，通過連接軸1的端部接頭夾持在三爪卡盤5上，并且通過錐形軸3端部的頂尖孔頂在頂尖8上，固定住整體變形控制夾具；且使得整體夾具隨固定安裝在三爪卡盤5上的連接軸1轉(zhuǎn)動，錐形軸3和連接軸1之間通過聯(lián)軸器1傳遞轉(zhuǎn)矩，保證焊接過程中導(dǎo)管可以隨變形控制夾具旋轉(zhuǎn)，以便焊接環(huán)焊縫和相貫線焊縫。在焊接前需要脹開脹塊12至導(dǎo)管內(nèi)壁以達到在焊接時支撐導(dǎo)管內(nèi)壁的作用，脹開方式為：在采用工具固定住壓蓋11使其保持不轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下，通過轉(zhuǎn)動錐形軸3實現(xiàn)其錐形軸體的移動來脹開脹塊12至導(dǎo)管內(nèi)壁上，使待焊接導(dǎo)管得到支撐。另外，通過包裹在脹塊12的環(huán)狀銅片10的焊縫凹槽置于待焊接位置，用于控制焊縫高度在預(yù)設(shè)的高度范圍內(nèi)；焊接時整個導(dǎo)管隨變形控制夾具6通過三爪卡盤5轉(zhuǎn)動，以便于實施焊接操作。本發(fā)明實施例提供的變形控制夾具，不僅可以提供焊縫周圍的管壁支撐效果，還可以提供焊縫的高度控制效果，從而提升焊縫質(zhì)量影響，有效控制余高，減少焊接變形。具體的，本發(fā)明實施例提供的變形控制夾具，通過在環(huán)狀銅片10對應(yīng)于產(chǎn)品焊縫處開設(shè)的預(yù)設(shè)高度(例如為0.5mm)的焊縫凹槽，在焊透的情況下可以有效控制焊縫余高，從而達到減少焊接變形，提高焊縫質(zhì)量的技術(shù)效果。進一步的，本發(fā)明實施例提供的變形控制夾具的裝拆靈活，配合弧焊機器人以及焊接設(shè)備的三爪卡盤和頂尖可實現(xiàn)整個過程的自動焊接。