贮箱箱底TIG环缝焊装置及TIG环缝焊工艺

摘要

本发明提供了一种贮箱箱底TIG环缝焊装置及TIG环缝焊工艺，涉及TIG环缝焊技术领域。所述TIG环缝焊装置包括：环缝焊胎具、变位机和铣焊龙门；环缝焊胎具包括：焊接模胎、压紧装置和顶盖压环；所述焊接模胎包括：底座、升降环、支撑装置、芯轴升降装置和连接筒；所述TIG环缝焊工艺依次包括以下步骤：S1叉形环装夹；S2圆环装夹；S3铣边；S4焊接；S5锁定压紧装置；S6铣边；S7顶盖装夹；S8铣边；S9焊接；S10拆模取件。本发明中，运动单元伺服驱动，压紧通过气动实现，可以适应贮箱箱底壁厚的变化，工件被压在焊接模胎上后由铣削头铣去余量并铣出焊接坡口，铣削时的运动轨迹与焊接时的运动轨迹一致，保证了焊接对缝的质量，有效保障了产品的高精度焊接要求。

说明书

技术领域

本发明涉及TIG环缝焊技术领域，具体涉及一种贮箱箱底TIG环缝焊装置及TIG环缝焊工艺。

背景技术

贮箱是一种压力容器，同时作为承力结构，其两端各有一个椭球结构箱底，如图1所示，贮箱箱底由叉形环1、圆环2和顶盖3拼焊组成，其中圆环2由多个瓜瓣通过纵焊制得。

由于箱底是椭球体，焊接边区域为曲面，且箱底为大直径薄壁铝合金结构件，因此焊接装夹困难，质量控制难度大。在箱底环缝焊过程中，要求叉形环1、圆环2和顶盖3等所有焊缝的焊接边必须可靠固定，准确对齐，在焊接过程中不允许出现错边及明显变形等现象。

但是，现有焊接装置由于受设计条件和制造条件的限制，自身的定位精度比较低。虽然可以满足之前的生产需要，但是随着产品的日益发展，焊接精度的要求越来越高，现有的焊接装置已不能满足产品现阶段的发展需要。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种贮箱箱底TIG环缝焊装置及TIG环缝焊工艺，解决了贮箱箱底环缝焊精度低的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种贮箱箱底TIG环缝焊装置，所述TIG环缝焊装置包括：环缝焊胎具、变位机和铣焊龙门；所述环缝焊胎具安装在变位机上，所述铣焊龙门架设在环缝焊胎具上方；

所述环缝焊胎具包括：焊接模胎、压紧装置和顶盖压环；

所述焊接模胎包括：底座、升降环、支撑装置、芯轴升降装置和连接筒；所述底座固定在变位机的摆台上，所述支撑装置和芯轴升降装置通过连接筒固定在底座上方，所述升降环套设在连接筒外，所述升降环通过升降装置与底座连接；

所述升降环设置有第一内撑和第一琴键压块；所述第一内撑从内部将叉形环撑紧固定，所述第一琴键压块通过气缸驱动，从外部将叉形环压紧；

所述支撑装置的底部设置有第二内撑，所述第二内撑从内部将圆环撑紧固定，所述压紧装置从外部将圆环压紧；

所述芯轴升降装置对顶盖进行支撑，所述顶盖压环从外部将顶盖压紧。

优选的，所述压紧装置包括：下压紧环、连接杆、上压紧环和中心定位组件；所述下压紧环与上压紧环通过若干连接杆连接，所述中心定位组件安装在上压紧环上。

优选的，所述中心定位组件中心设置有向下延伸的定心套，所述芯轴升降装置中心开设有定心孔，所述定心套插入定心孔，并通过螺栓将中心定位组件与芯轴升降装置连接。

优选的，所述下压紧环设置有第二琴键压块，所述上压紧环设置有第三琴键压块。

优选的，所述底座的外圈沿圆周设置有若干连接爪头；所述下压紧环设置有与连接爪头一一对应的连接爪块，所述连接爪头向上翻转与连接爪块连接，通过螺栓将连接爪头与连接爪块锁紧。

优选的，所述升降装置包括导向轴和升降杆，所述升降环上开设有与导向轴一一对应的导向通道，所述升降杆通过伺服电机驱动升降，带动升降环沿导向轴自由升降。

优选的，所述芯轴升降装置包括：定位芯轴和升降筒撑，所述定位芯轴固定在连接筒上，所述升降筒撑与定位芯轴通过伺服电机连接，所述升降筒撑通过伺服电机驱动沿定位芯轴自由升降。

优选的，所述顶盖压环通过气缸安装在支架上，所述支架安装在变位机的摆台上。

优选的，所述升降环与压紧装置之间安装有若干支撑杆。

一种利用上述TIG环缝焊装置的TIG环缝焊工艺，所述TIG环缝焊工艺依次包括以下步骤：

S1：叉形环装夹

吊装叉形环放置在升降环上，驱动第一内撑，从内部将叉形环撑紧固定；通过气缸驱动第一琴键压块，从外部将叉形环压紧，实现叉形环的夹持固定；

S2：圆环装夹

吊装圆环放置在支撑装置上，驱动第二内撑，从内部将圆环撑紧固定；吊装压紧装置，将定心套插入定心孔，并通过螺栓将中心定位组件与芯轴升降装置连接，通过气缸驱动第二琴键压块和第三琴键压块，从外部将圆环压紧，实现圆环的夹持固定；

S3：铣边

通过铣焊龙门与变位机配合，对叉形环的上边沿和圆环的下边沿进行铣削，铣去余量并铣出焊接坡口；

S4：焊接

驱动升降环上升，直至叉形环与圆环合缝，通过铣焊龙门与变位机配合，对叉形环与圆环的焊缝处进行TIG环缝焊接，焊接的运动轨迹与圆环的下边沿铣削的运动轨迹一致；

S5：锁定压紧装置

向上翻转连接爪头与连接爪块连接，通过螺栓将连接爪头与连接爪块锁紧，实现压紧装置相对于焊接模胎的锁定；

S6：铣边

拆除中心定位组件，通过铣焊龙门与变位机配合，对圆环的上边沿进行铣削；

S7：顶盖装夹

驱动升降筒撑上升到最高位置，将顶盖放置在升降筒撑上，将支架安装在变位机的摆台上，通过气缸驱动支架上的顶盖压环下压，从外部将顶盖压紧，实现顶盖的夹持固定；

S8：铣边

通过铣焊龙门与变位机配合，对顶盖的边沿进行铣削；

S9：焊接

驱动升降筒撑下降，直至顶盖与圆环合缝，通过铣焊龙门与变位机配合，对顶盖与圆环的焊缝处进行TIG环缝焊接，焊接的运动轨迹与圆环的上边沿铣削的运动轨迹一致；

S10：拆模取件

通过气缸驱动顶盖压环上升，将支架从变位机的摆台上拆除；解除第一内撑和第一琴键压块对叉形环的夹持，驱动升降环下降；

将支撑杆安装在升降环上，驱动升降环上升，直至支撑杆撑住压紧装置，解除连接爪头与连接爪块的连接，连接爪头翻转回去，然后驱动升降环继续上升，将压紧装置顶起，与工件脱开，吊走压紧装置；

移除支撑杆，驱动升降环下降，吊出加工完毕的工件。

(三)有益效果

本发明提供了一种贮箱箱底TIG环缝焊装置及TIG环缝焊工艺。与现有技术相比，具备以下有益效果：

本发明中，升降环上的第一内撑和第一琴键压块分别从内、外对叉形环进行固定；第二内撑和压紧装置分别从内、外对圆环进行固定；芯轴升降装置和顶盖压环分别从内、外对顶盖进行固定，保证了叉形环、圆环和顶盖的位置精准稳定；叉形环通过升降环的带动进行升降，实现叉形环相对于圆环的拆、合缝，便于叉形环与圆环进行精准地铣边和焊接；顶盖通过芯轴升降装置的带动进行升降，实现顶盖相对于圆环的拆、合缝，便于顶盖与圆环进行准确地铣边和焊接；运动单元的位置通过伺服驱动，压紧动作通过各种气动单元实现，可以适应贮箱箱底壁厚的变化，工件被压在焊接模胎上后由铣削头铣去余量并铣出焊接坡口，铣削时的运动轨迹与焊接时的运动轨迹一致，保证了焊接对缝的质量，有效保障了产品的高精度焊接要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明实施例中叉形环、圆环和顶盖的连接结构示意图；

图2为本发明实施例中TIG环缝焊装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中环缝焊胎具与变位机的连接结构示意图；

图4为本发明实施例中焊接模胎的内部结构示意图；

图5为图4中A处的放大图；

图6为本发明实施例中压紧装置的内部结构示意图；

图7为本发明实施例中顶盖压环与支架的连接结构示意图；

图8为本发明实施例中铣焊龙门的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本申请实施例通过提供一种贮箱箱底TIG环缝焊装置及TIG环缝焊工艺，解决了贮箱箱底环缝焊精度低的问题。

本申请实施例中的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

本发明实施例中，升降环上的第一内撑和第一琴键压块分别从内、外对叉形环进行固定；第二内撑和压紧装置分别从内、外对圆环进行固定；芯轴升降装置和顶盖压环分别从内、外对顶盖进行固定，保证了叉形环、圆环和顶盖的位置精准稳定；叉形环通过升降环的带动进行升降，实现叉形环相对于圆环的拆、合缝，便于叉形环与圆环进行精准地铣边和焊接；顶盖通过芯轴升降装置的带动进行升降，实现顶盖相对于圆环的拆、合缝，便于顶盖与圆环进行准确地铣边和焊接；运动单元的位置通过伺服驱动，压紧动作通过各种气动单元实现，可以适应贮箱箱底壁厚的变化，工件被压在焊接模胎上后由铣削头铣去余量并铣出焊接坡口，铣削时的运动轨迹与焊接时的运动轨迹一致，保证了焊接对缝的质量，有效保障了产品的高精度焊接要求。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

实施例1：

如图2～7所示，本发明提供了一种贮箱箱底TIG环缝焊装置，所述TIG环缝焊装置包括：环缝焊胎具10、变位机20和铣焊龙门30；所述环缝焊胎具10安装在变位机20上，所述铣焊龙门30架设在环缝焊胎具10上方；所述环缝焊胎具10对贮箱箱底的待焊接组件进行装夹定位，所述变位机20带动环缝焊胎具10变位，配合铣焊龙门30对焊缝处进行铣边和TIG环缝焊；

所述环缝焊胎具10包括：焊接模胎40、压紧装置50和顶盖压环60；

所述焊接模胎40包括：底座41、升降环42、支撑装置43、芯轴升降装置44和连接筒45；所述底座41固定在变位机20的摆台上，所述支撑装置43和芯轴升降装置44通过连接筒45固定在底座41上方，所述升降环42套设在连接筒45外，所述升降环42通过升降装置与底座41连接；

所述升降环42设置有第一内撑421和第一琴键压块422；所述第一内撑421从内部将叉形环1撑紧固定，所述第一琴键压块422通过气缸驱动，从外部将叉形环1压紧，实现叉形环1的夹持固定；

所述支撑装置43的底部设置有第二内撑431，所述第二内撑431从内部将圆环2撑紧固定，所述压紧装置50从外部将圆环2压紧，实现圆环2的夹持固定；

所述芯轴升降装置44对顶盖3进行支撑，所述顶盖压环60从外部将顶盖3压紧，实现顶盖3的夹持固定。

升降环42上的第一内撑421和第一琴键压块422分别从内、外对叉形环1进行固定，第二内撑431和压紧装置50分别从内、外对圆环2进行固定，芯轴升降装置44和顶盖压环60分别从内、外对顶盖3进行固定，保证了叉形环1、圆环2和顶盖3的位置精准稳定；叉形环1通过升降环42的带动进行升降，实现叉形环1相对于圆环2的拆、合缝，便于叉形环1与圆环2进行精准地铣边和焊接；顶盖3通过芯轴升降装置44的带动进行升降，实现顶盖3相对于圆环2的拆、合缝，便于顶盖3与圆环2进行准确地铣边和焊接；运动单元的位置通过伺服驱动，压紧动作通过各种气动单元实现，可以适应贮箱箱底壁厚的变化，工件被压在焊接模胎40上后由铣削头铣去余量并铣出焊接坡口，铣削时的运动轨迹与焊接时的运动轨迹一致，保证了焊接对缝的质量，有效保障了产品的高精度焊接要求。

如图6所示，所述压紧装置50包括：下压紧环51、连接杆52、上压紧环53和中心定位组件54；所述下压紧环51与上压紧环53通过若干连接杆52连接，所述中心定位组件54安装在上压紧环53上。

如图4、图6所示，所述中心定位组件54中心设置有向下延伸的定心套541，所述芯轴升降装置44中心开设有定心孔441，所述定心套541插入定心孔441，并通过螺栓将中心定位组件54与芯轴升降装置44连接，实现压紧装置50的定位及固定。

如图6所示，所述下压紧环51设置有第二琴键压块511，所述上压紧环53设置有第三琴键压块531；所述第二琴键压块511和第三琴键压块531通过气缸驱动，从外部将圆环2压紧。

如图3～6所示，所述底座41的外圈沿圆周设置有若干连接爪头46；所述下压紧环51设置有与连接爪头46一一对应的连接爪块512，所述连接爪头46向上翻转与连接爪块512连接，通过螺栓将连接爪头46与连接爪块512锁紧，实现压紧装置50相对于焊接模胎40的锁定。

如图4所示，所述升降装置包括导向轴47和升降杆48，所述升降环42上开设有与导向轴47一一对应的导向通道，所述升降杆48通过伺服电机驱动升降，带动升降环42沿导向轴47自由升降。

如图4所示，所述芯轴升降装置44包括：定位芯轴442和升降筒撑443，所述定位芯轴442固定在连接筒45上，所述升降筒撑443与定位芯轴442通过伺服电机连接，所述升降筒撑443通过伺服电机驱动沿定位芯轴442自由升降，从内部对顶盖3进行支撑。

如图7所示，所述顶盖压环60通过气缸安装在支架61上，所述支架61安装在变位机20的摆台上，所述顶盖压环60通过气缸驱动下压，从外部将顶盖3压紧。

如图2所示，拆模的过程中，所述升降环42与压紧装置50之间安装有若干支撑杆70，升降环42上升将压紧装置50顶起，便于压紧装置50脱除。

所述变位机20为常用于环缝焊装置中的现有技术，这里不做过多赘述。

如图8所示，所述铣焊龙门30包括：龙门架31、铣削滑枕32、焊接滑枕33；所述铣削滑枕32和焊接滑枕33均与龙门架31的横梁滑动连接，所述铣削滑枕32底部设置有铣削头，所述焊接滑枕33底部设置有焊接头，使得所述铣焊龙门30既能对焊缝处进行铣削，又能对焊缝处进行焊接。

实施例2：

本发明提供了一种利用实施例1中所述TIG环缝焊装置的TIG环缝焊工艺，所述TIG环缝焊工艺依次包括以下步骤：

S1：叉形环装夹

吊装叉形环1放置在升降环42上，驱动第一内撑421，从内部将叉形环1撑紧固定；通过气缸驱动第一琴键压块422，从外部将叉形环1压紧，实现叉形环1的夹持固定；

S2：圆环装夹

吊装圆环2放置在支撑装置43上，驱动第二内撑431，从内部将圆环2撑紧固定；吊装压紧装置50，将定心套541插入定心孔441，并通过螺栓将中心定位组件54与芯轴升降装置44连接，通过气缸驱动第二琴键压块511和第三琴键压块531，从外部将圆环2压紧，实现圆环2的夹持固定；

S3：铣边

通过铣焊龙门30与变位机20配合，对叉形环1的上边沿和圆环2的下边沿进行铣削，铣去余量并铣出焊接坡口；

S4：焊接

驱动升降环42上升，直至叉形环1与圆环2合缝，通过铣焊龙门30与变位机20配合，对叉形环1与圆环2的焊缝处进行TIG环缝焊接，焊接的运动轨迹与圆环2的下边沿铣削的运动轨迹一致；

S5：锁定压紧装置

向上翻转连接爪头46与连接爪块512连接，通过螺栓将连接爪头46与连接爪块512锁紧，实现压紧装置50相对于焊接模胎40的锁定；

S6：铣边

拆除中心定位组件54，通过铣焊龙门30与变位机20配合，对圆环2的上边沿进行铣削；

S7：顶盖装夹

驱动升降筒撑443上升到最高位置，将顶盖3放置在升降筒撑443上，将支架61安装在变位机20的摆台上，通过气缸驱动支架61上的顶盖压环60下压，从外部将顶盖3压紧，实现顶盖3的夹持固定；

S8：铣边

通过铣焊龙门30与变位机20配合，对顶盖3的边沿进行铣削；

S9：焊接

驱动升降筒撑443下降，直至顶盖3与圆环2合缝，通过铣焊龙门30与变位机20配合，对顶盖3与圆环2的焊缝处进行TIG环缝焊接，焊接的运动轨迹与圆环2的上边沿铣削的运动轨迹一致；

S10：拆模取件

通过气缸驱动顶盖压环60上升，将支架61从变位机20的摆台上拆除；解除第一内撑421和第一琴键压块422对叉形环1的夹持，驱动升降环42下降；

将支撑杆70安装在升降环42上，驱动升降环42上升，直至支撑杆70撑住压紧装置50，解除连接爪头46与连接爪块512的连接，连接爪头46翻转回去，然后驱动升降环42继续上升，将压紧装置50顶起，与工件脱开，吊走压紧装置50；

移除支撑杆70，驱动升降环42下降，吊出加工完毕的工件。

综上所述，与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

本发明实施例中，升降环上的第一内撑和第一琴键压块分别从内、外对叉形环进行固定；第二内撑和压紧装置分别从内、外对圆环进行固定；芯轴升降装置和顶盖压环分别从内、外对顶盖进行固定，保证了叉形环、圆环和顶盖的位置精准稳定；叉形环通过升降环的带动进行升降，实现叉形环相对于圆环的拆、合缝，便于叉形环与圆环进行精准地铣边和焊接；顶盖通过芯轴升降装置的带动进行升降，实现顶盖相对于圆环的拆、合缝，便于顶盖与圆环进行准确地铣边和焊接；运动单元的位置通过伺服驱动，压紧动作通过各种气动单元实现，可以适应贮箱箱底壁厚的变化，工件被压在焊接模胎上后由铣削头铣去余量并铣出焊接坡口，铣削时的运动轨迹与焊接时的运动轨迹一致，保证了焊接对缝的质量，有效保障了产品的高精度焊接要求。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。