一种导弹高强钢壳体环缝激光电弧复合焊接设备制造技术

本发明专利技术公开了一种导弹高强钢壳体环缝激光电弧复合焊接设备，包括床身模块、横梁模块、主传动箱、尾传动箱、内撑工装、伸缩机构、检测机构、托架、复合头调整工装、激光器、弧焊机、除尘系统和控制系统，主传动箱、尾传动箱、托架安装在床身模块上，主传动箱通过软爪固定导弹高强钢壳体左封头，并提供旋转驱动力，尾传动箱通过软爪固定高强钢壳体或壳体右封头；伸缩机构安装在尾传动箱上，通过伺服电机精确控制伸缩轴的长度，将内撑工装送至环缝焊接位置，通过液压马达驱动伸缩机构的传动杆为内撑工装提供驱动力。本发明专利技术实现了导弹高强钢壳体的高精度环缝激光电弧复合焊接，具有产品适用范围大、产品焊后尺寸精度高、焊缝质量高的优点。

Laser arc hybrid welding equipment for high strength steel shell of missile

The invention discloses a missile shell of high strength steel ring seam laser arc hybrid welding equipment, including bed module, beam module, main gear box, gear box, tail support fixture, a telescopic mechanism, a detection mechanism, a bracket, a composite head adjusting tool, laser and arc welding machine, dust removing system and control system, the main gearbox, gearbox, tail bracket is arranged on the bed module, the main gear box through soft claw fixed missile high-strength steel shell left head, and provide rotational driving force, tail drive box through the soft claw fixed high strength steel shell or shell right head; telescoping mechanism mounted on the tail drive box, through the precise control of servo motor the telescopic shaft length, the inner supporting fixture to the girth welding position through the hydraulic motor drive rod telescoping mechanism provides a driving force for support tooling. The invention realizes high precision girth laser arc composite welding of high strength steel shell of missile, and has the advantages of large range of product application, high dimension precision after welding, and high weld quality.

【技术实现步骤摘要】
一种导弹高强钢壳体环缝激光电弧复合焊接设备
本专利技术涉及航天
的壳体焊接设备，具体是一种导弹高强钢壳体环缝激光电弧复合焊接设备。
技术介绍
某几类型号导弹发动机壳体采用强度达1000多MPa高强钢材料，一般采用左封头、3段旋压壳体、右封头拼焊结构，发动机长度一般为4米至7米，单个壳体长度一般为1.5米至2.5米，外径一般为300mm至610mm，壁厚一般为3mm至11mm。此类壳体由于是旋压成型，圆度和壁厚误差均较大，整体拼焊后的发动机直线度和圆度要求又较高，因此对壳体焊缝处撑圆和整体焊接直线度有较高的要求。由于发动机拼焊壳体尺寸较大且焊后精度要求较高，现有技术没有适用于导弹高强钢壳体环缝激光电弧复合焊接设备，目前采用定位工装和电弧焊的方式，由于电弧焊的焊接速度较慢，热输入较大，焊接后的发动机壳体超差的问题较多，由于高废品率带来的成本也比较高，存在精度低、效率低、成本高的问题。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术中存在的上述不足，提供了一种导弹高强钢壳体环缝激光电弧复合焊接设备，具有产品适用范围大、产品焊后尺寸精度高、焊缝质量高的优点。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种导弹高强钢壳体环缝激光电弧复合焊接设备，其特征在于，包括主传动箱、床身模块、横梁模块、托架、检测机构、内撑工装、弧焊机、复合头调整工装、尾传动箱、伸缩机构、激光器、除尘系统、控制系统、液压站；所述主传动箱、尾传动箱和托架安装在床身模块上，所述尾传动箱在尾传动箱伺服电机的带动下可沿床身模块自动移动，所述托架可在床身模块上手动滑动；所述主传动箱通过软爪固定导弹高强钢壳体左封头，并提供旋转驱动力，旋转角度及速度通过伺服电机进行精确控制；所述尾传动箱通过软爪固定高强钢壳体或壳体右封头，尾传动箱通过液压顶紧机构实现壳体和壳体之间环缝的顶紧以及实现壳体与封头之间环缝的顶紧；所述伸缩机构安装在尾传动箱上，通过伸缩机构伺服电机精确控制伸缩轴的长度，将内撑工装送至环缝焊接位置，通过液压马达驱动伸缩机构的传动杆，为内撑工装提供驱动力；所述内撑工装在伸缩机构液压马达的驱动下，将壳体和壳体之间焊缝位置撑圆，液压马达反向驱动，内撑工装收缩；所述托架用于对壳体进行辅助支撑；所述复合头调整工装用于实现激光焊枪和弧焊枪3个移动自由度、1个旋转自由度的姿态调整；控制系统控制整个设备的所有电机、液压马达、液压缸、激光器、弧焊机、除尘系统进行控制，实现壳体环缝激光复合焊接；具体的：所述主传动箱包括箱体、主传动箱伺服电机、主传动箱减速机、主传动箱卡盘、软爪和液压传动机构，所述软爪安装在主传动箱卡盘的3个卡爪座上，用于固定高强钢左封头，所述液压传动机构与封头内撑工装连接，用于提供旋转扭矩，所述伺服电机通过主传动箱减速机与所述卡盘相连，用于精确控制主传动箱卡盘旋转运动；所述床身模块包括分段拼接铸造床身、第一导轨、齿条和第二导轨；所述横梁模块包括X梁组、Y梁组和Z梁组，所述Z梁组安装在Y梁组上，用于安装复合头调整工装，通过Z梁伺服电机、丝杆螺母机构、导轨机构带动复合头调整工装沿Z向移动，所述Y梁组安装在X梁组上，通过Y梁伺服电机、丝杆螺母机构、导轨机构带动Z梁组沿Y向移动，所述X梁组通过X梁组伺服电机、齿轮齿条机构、导轨机构带动Y梁组沿X向移动；所述检测机构包括竖向支撑杆、横向伸缩杆、千分表和第一滑块，所述检测机构安装在床身模块上，通过第一滑块与第二滑轨滑动连接，所述千分表安装在横向伸缩杆上，用于检测高强钢壳体圆度；所述托架包括Z向升降机构、Y向调节机构、滚轮和第二滑块，所述滚轮安装在Y向调节机构上，所述Y向调节机构安装在Z向升降机构上，由丝杆螺母机构、T型导向机构组成，所述Z向升降机构通过第二滑块安装在床身模块上，由丝杆螺母机构、导柱导套机构组成；所述尾传动箱包括安装板、液压顶紧机构、支撑体、尾传动箱卡盘、导轨滑块机构、尾传动箱伺服电机、尾传动箱减速机、齿轮和第三滑块，所述安装板下表面安装第三滑块，与床身模块的第二导轨配合，安装板上表面安装导轨滑块机构和液压顶紧机构，所述支撑体安装在导轨滑块机构的滑块上，所述支撑体还用于安装尾传动箱卡盘和伸缩机构，所述齿条与齿轮配合传递驱动力；所述伸缩机构包括液压马达、伸缩轴、传动杆、滑动轴承、伸缩机构齿轮齿条机构、伸缩机构伺服电机、伸缩机构减速机，伸缩机构安装在尾传动箱上，在伸缩机构伺服电机的驱动下，通过伸缩机构减速机、伸缩机构齿轮齿条机构的传递，在尾传动箱上沿壳体轴线方向移动，前端安装内撑工装，尾端安装液压马达，所述传动杆安装在伸缩轴的内部，通过滑动轴承支承，将液压马达的旋转扭矩传递给内撑工装；所述内撑工装包括中间内撑工装、封头内撑工装，中间内撑工装由8个前滑块、8个后滑块、滑块芯、推杆、丝杆、支撑滑座、转动轴、套筒组成，套筒与伸缩机构的伸缩轴固定连接，丝杆与伸缩机构的传动杆连接，伸缩机构的正转扭矩和反转扭矩通过丝杆传递后，转换为推杆的直线往复移动，推杆与滑块芯固定连接，滑块芯与前滑块和后滑块之间采用T型槽连接，且有8°的角度，滑块芯的直线往复移动可转化为8个前滑块涨开与收缩和8个后滑块的涨开与收缩，前滑块和后滑块分别不同步涨开与收缩，实现中间内撑工装对焊缝两边的壳体分别撑圆；封头内撑工装由8个滑块、滑块芯、推杆、丝杆、转动轴、套筒等组成，封头内撑工装通过套筒安装在伸缩机构和主传动箱上，作用原理与中间内撑工装类似，可8个滑块同步撑圆，用于封头与壳体的焊接；所述复合头调整工装包括三自由度滑座、Z向滑座、Z向滑座伺服电机、旋转机构组成，复合头调整工装用于安装激光头和焊枪，所述三自由度滑座包括3个丝杆螺母机构和3个燕尾槽移动副，分别实现X轴、Y轴、Z轴自由度手动调节，所述Z向滑座包括丝杆螺母机构和燕尾槽移动副，采用Z向滑座伺服电机作为动力输出，实现Z向自动调节，旋转机构实现绕X轴的旋转运动；所述控制系统与主传动箱伺服电机、尾传动箱伺服电机、横梁模块X梁伺服电机、Y梁伺服电机、Z梁伺服电机、伸缩机构伺服电机、激光器、弧焊机、除尘系统、液压站、Z向滑座伺服电机相连。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术实现了导弹高强钢壳体的高精度环缝激光电弧复合焊接，适用于内径φ290mm～φ1000mm、长度100mm～8000mm壳体产品环缝激光电弧复合焊接，具有产品适用范围大、产品焊后尺寸精度高、焊缝质量高的优点。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为本专利技术实施例一种导弹高强钢壳体环缝激光电弧复合焊接设备的装配示意图。图2为本专利技术实施例中主传动箱的结构示意图。图3为本专利技术实施例中尾传动箱和伸缩机构的结构示意图。图4为本专利技术实施例中复合头调整工装的结构示意图。图5为本专利技术实施例中内撑工装的结构示意图。图6为本专利技术实施例中横梁模块的结构示意图。图中：1-主传动箱，2-床身模块，3-横梁模块，4-托架，5-检测机构，6-内撑工装，7-弧焊机，8-复合头调整工装，9-尾传动箱，10-伸缩机构，11-激光器，12-除尘系统，13-控制系统，14-液压站，15-主传动箱伺服电机，16-主传动箱减速机，17-液压传动机构，18-箱体，19-主传动箱卡盘，20-软爪，21-尾传动箱伺服本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导弹高强钢壳体环缝激光电弧复合焊接设备，其特征在于，包括主传动箱、床身模块、横梁模块、托架、检测机构、内撑工装、弧焊机、复合头调整工装、尾传动箱、伸缩机构、激光器、除尘系统、控制系统、液压站；所述主传动箱、尾传动箱、托架安装在床身模块上，所述尾传动箱在尾传动箱伺服电机的带动下可沿床身模块自动移动；所述主传动箱通过软爪固定导弹高强钢壳体左封头，并提供旋转驱动力；所述尾传动箱通过软爪固定高强钢壳体或壳体右封头，尾传动箱通过液压顶紧机构实现壳体和壳体之间环缝的顶紧以及实现壳体与封头之间环缝的顶紧；所述伸缩机构安装在尾传动箱上，通过伸缩机构伺服电机精确控制伸缩轴的长度，将内撑工装送至环缝焊接位置，通过液压马达驱动伸缩机构的传动杆为内撑工装提供驱动力；所述内撑工装在伸缩机构液压马达的驱动下将壳体和壳体之间焊缝位置撑圆，液压马达反向驱动，内撑工装收缩；所述主传动箱包括箱体、主传动箱伺服电机、主传动箱减速机、主传动箱卡盘、软爪和液压传动机构，所述软爪安装在卡盘的3个卡爪座上，用于固定高强钢左封头，所述液压传动机构与封头内撑工装连接，用于提供旋转扭矩，所述伺服电机通过主传动箱减速机与所述主传动箱卡盘相连，用于精确控制主传动箱卡盘旋转运动；所述床身模块包括分段拼接铸造床身、第一导轨、齿条和第二导轨，所述横梁模块包括X梁组、Y梁组和Z梁组，所述Z梁组安装在Y梁组上，用于安装复合头调整工装，通过Z梁伺服电机、丝杆螺母机构、导轨机构带动复合头调整工装沿Z向移动，所述Y梁组安装在X梁组上，通过Y梁伺服电机、丝杆螺母机构、导轨机构带动Z梁组沿Y向移动，所述X梁组通过X梁组伺服电机、齿轮齿条机构、导轨机构带动Y梁组沿X向移动；所述检测机构包括竖向支撑杆、横向伸缩杆、千分表和第一滑块，所述检测机构安装在床身模块上，通过第一滑块与第二滑轨滑动连接，所述千分表安装在横向伸缩杆上，用于检测高强钢壳体圆度；所述托架包括Z向升降机构、Y向调节机构、滚轮和第二滑块，所述滚轮安装在Y向调节机构上，所述Y向调节机构安装在Z向升降机构上，所述Z向升降机构通过第二滑块安装在床身模块上；所述尾传动箱包括安装板、液压顶紧机构、支撑体、尾传动箱卡盘、导轨滑块机构、尾传动箱伺服电机、尾传动箱减速机、齿轮和第三滑块，所述安装板下表面安装第三滑块，与床身模块的第二导轨配合，安装板上表面安装导轨滑块机构和液压顶紧机构，所述支撑体安装在导轨滑块机构的滑块上，所述支撑体还用于安装尾传动箱卡盘和伸缩机构，所述齿条与齿轮配合传递驱动力；所述伸缩机构包括液压马达、伸缩轴、传动杆、滑动轴承、伸缩机构齿轮齿条机构、伸缩机构伺服电机、伸缩机构减速机，伸缩机构安装在尾传动箱上，在伸缩机构伺服电机的驱动下，通过伸缩机构减速机、伸缩机构齿轮齿条机构的传递，在尾传动箱上沿壳体轴线方向移动，前端安装内撑工装，尾端安装液压马达，所述传动杆安装在伸缩轴的内部，通过滑动轴承支承，将液压马达的旋转扭矩传递给内撑工装；所述内撑工装包括中间内撑工装、封头内撑工装，中间内撑工装由8个前滑块、8个后滑块、滑块芯、推杆、丝杆、支撑滑座、转动轴、套筒组成，套筒与伸缩机构的伸缩轴固定连接，丝杆与伸缩机构的传动杆连接，伸缩机构的正转扭矩和反转扭矩通过丝杆传递后，转换为推杆的直线往复移动，推杆与滑块芯固定连接，滑块芯与前滑块和后滑块之间采用T型槽连接，且有8°的角度；封头内撑工装由8个滑块、滑块芯、推杆、丝杆、转动轴、套筒等组成，封头内撑工装通过套筒安装在伸缩机构和主传动箱上；所述复合头调整工装包括三自由度滑座、Z向滑座、Z向滑座伺服电机、旋转机构组成，复合头调整工装用于安装激光头和焊枪，所述三自由度滑座包括3个丝杆螺母机构和3个燕尾槽移动副，分别实现X轴、Y轴、Z轴自由度手动调节，所述Z向滑座包括丝杆螺母机构和燕尾槽移动副，采用Z向滑座伺服电机作为动力输出，实现Z向自动调节，旋转机构实现绕X轴的旋转运动；所述控制系统与主传动箱伺服电机、尾传动箱伺服电机、横梁模块X梁伺服电机、Y梁伺服电机、Z梁伺服电机、伸缩机构伺服电机、激光器、弧焊机、除尘系统、液压站、Z向滑座伺服电机相连。...

【技术特征摘要】
1.一种导弹高强钢壳体环缝激光电弧复合焊接设备，其特征在于，包括主传动箱、床身模块、横梁模块、托架、检测机构、内撑工装、弧焊机、复合头调整工装、尾传动箱、伸缩机构、激光器、除尘系统、控制系统、液压站；所述主传动箱、尾传动箱、托架安装在床身模块上，所述尾传动箱在尾传动箱伺服电机的带动下可沿床身模块自动移动；所述主传动箱通过软爪固定导弹高强钢壳体左封头，并提供旋转驱动力；所述尾传动箱通过软爪固定高强钢壳体或壳体右封头，尾传动箱通过液压顶紧机构实现壳体和壳体之间环缝的顶紧以及实现壳体与封头之间环缝的顶紧；所述伸缩机构安装在尾传动箱上，通过伸缩机构伺服电机精确控制伸缩轴的长度，将内撑工装送至环缝焊接位置，通过液压马达驱动伸缩机构的传动杆为内撑工装提供驱动力；所述内撑工装在伸缩机构液压马达的驱动下将壳体和壳体之间焊缝位置撑圆，液压马达反向驱动，内撑工装收缩；所述主传动箱包括箱体、主传动箱伺服电机、主传动箱减速机、主传动箱卡盘、软爪和液压传动机构，所述软爪安装在卡盘的3个卡爪座上，用于固定高强钢左封头，所述液压传动机构与封头内撑工装连接，用于提供旋转扭矩，所述伺服电机通过主传动箱减速机与所述主传动箱卡盘相连，用于精确控制主传动箱卡盘旋转运动；所述床身模块包括分段拼接铸造床身、第一导轨、齿条和第二导轨，所述横梁模块包括X梁组、Y梁组和Z梁组，所述Z梁组安装在Y梁组上，用于安装复合头调整工装，通过Z梁伺服电机、丝杆螺母机构、导轨机构带动复合头调整工装沿Z向移动，所述Y梁组安装在X梁组上，通过Y梁伺服电机、丝杆螺母机构、导轨机构带动Z梁组沿Y向移动，所述X梁组通过X梁组伺服电机、齿轮齿条机构、导轨机构带动Y梁组沿X向移动；所述检测机构包括竖向支撑杆、横向伸缩杆、千分表和第一滑块，所述检测机构安装在床身模块上，通过第一滑块与第二滑轨滑动连接，所述千分表安装在横向伸缩杆上，用于检测高强钢壳体圆度；所述托架包括Z向升降机构、Y向调节机构、滚轮和第二滑块，所述滚轮安装在Y向调节机构上，所述Y向调节机构安装在Z向升降机构上，所述Z向升降机构通过第二滑块安装在床身模块上；所述尾传动箱包括安装板、液压顶紧机构、支撑体、尾传动箱卡盘、导轨滑块机...

【专利技术属性】
技术研发人员：周愿愿，李中权，张小龙，姜恒，胡佩佩，金城，钟益平，金路，王玮，睢正文，
申请(专利权)人：上海航天精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：上海,31