一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置及方法，包括反变形装置本体、电磁铁吸附机构、顶升梁机构、预热单元、加压梁机构、定位单元和控制单元；电磁铁吸附机构和加压梁机构均安装反变形装置本体上，反变形装置本体中部开设有焊缝，电磁铁吸附机构固定设置在焊缝两侧，电磁铁吸附机构辅助所述加压梁机构做片段；焊缝中部可拆卸连接有纵骨，压升梁机构位于纵骨上方，顶升梁机构位于纵骨下方；顶升梁机构中间位置固定设置有预热单元。本发明专利技术适用于船体建造的薄板纵骨角焊缝焊接，在保证焊缝的质量基础上，解决了4

【技术实现步骤摘要】
一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置及方法


[0001]本专利技术涉及焊接工艺装备
，特别是涉及一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置及方法。

技术介绍

[0002]随着国际旅游消费市场不断增长和船舶制造业的转型升级，自主建造太型邮轮和豪华客滚船等高技术远洋客船有着广阔的市场前景。豪华邮轮以海上旅游观光为主，既要尽量增加高出水面部分的甲板层数，以增加海景房、阳台房的占比，又要尽量减轻上层建筑重量以保证船舶具有足够的稳性，所以，大型豪华邮轮平直甲板通常使用12mm以下的平直薄板制造。此外，为了适应我国海军战略转型的需求，需大批量完成水面舰船的生产任务，而薄板结构在水面舰船的甲板、平台、舱壁、平直围壁和上层建筑结构等部位大量应用。
[0003]以国产大型邮轮薄板平面分段生产为例，每艘邮轮薄板纵量爆缝约4000条，90％的片体板材宽度在10～20m之间，总的焊缝长度约40000～80000m，薄板的装焊物量远超常规船型，因此传统的平面分段生产方式已经无法满足邮轮对于平面分段产能的要求。
[0004]薄板纵骨激光复合焊接的局部加热和冷却过程会导致薄板失稳变形，然而邮轮薄板焊接平面最大变形量不大于5mm/3m，因此对薄板纵量的焊接变形控制方法及装置研究十分关键。
[0005]由于平面分段流水线薄板纵骨尺寸大，焊接路径长，薄板装配精度要求高，焊接变形控制工艺要求严格，自动化水平高，因此需要焊接变形控制装置满足夹持距离可调、夹持位置精准、夹紧力适中及焊接区域板间无间隙等要求。目前，薄板纵骨激光复合焊接的变形控制的主要措施有反变形法和刚性固定法。
[0006]经对现有技术的文献检索发现，专利号为“CN104668786A”的专利技术专利公开了一种适用于薄板激光焊接的夹具，在底座上设置基板箱体，在箱体上设置与基板箱体滑动配合的滑动禁固板，在基板箱体上盖的中部设置有Z方向移动板，在其下方设置垂直升降装置，通过垂直升降装置的调整改变Z方向移动板的垂直位置，用于与Y方向滑动紧固板紧密贴合以禁锢其间的金属薄板。但该专利技术主要应用于生物制药、医疗器械、微电子、核工业等领域所使用的超薄金属薄板(小于0.3mm)，并且该夹具主要通过滑动紧固板限制金属薄板的位移，无法为船用薄板激光复合焊接提供反变形量，而4
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12mm厚度的船用薄板纵骨激光复合焊接需要提供一定的反变形量来控制薄板变形，因此这种夹具无法满足要求。
[0007]专利号为“CN112296584A”的专利技术专利公开了一种焊接钢箱梁桥面板材反变形胎架及反变形调节量计算方法，设计了一种通用的、可调反变形量的反变形胎架，并可对不同板材厚度焊接构建反变形量进行快速调整，减少焊接变形，但是该专利技术主要应用于桥面板构件焊接，无法满足不同尺寸大小的船用薄板纵骨在不同标记位置连续焊接的要求，因此这种反变形胎架不适用于薄板纵骨激光复合焊接变形控制。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是提供一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，提供一种定位精准、夹紧效果好、自动化程度高的薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置及方法，可实现薄板纵骨快速定位、连续焊接，避免纵骨焊接变形大和填角焊接时的焊接收缩等问题，保证焊接质量，提高薄板平面分段流水线焊接效率。
[0009]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：本专利技术提供一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置，包括反变形装置本体、电磁铁吸附机构、顶升梁机构、预热单元、加压梁机构、定位单元和控制单元；所述电磁铁吸附机构和加压梁机构均安装所述反变形装置本体上，所述反变形装置本体中部开设有焊缝，所述电磁铁吸附机构固定设置在所述焊缝两侧，所述电磁铁吸附机构辅助所述加压梁机构做片段；所述焊缝中部可拆卸连接有纵骨，所述加压升梁机构位于所述纵骨上方，所述顶升梁机构位于所述纵骨下方；所述顶升梁机构中间位置固定设置有预热单元，所述电磁铁吸附机构、所述顶升梁机构、所述预热单元、所述加压梁机构、所述预热单元和所述定位单元机构均与所述控制单元电性连接。
[0010]优选的，所述电磁铁吸附机构包括电磁铁安装板，所述电磁铁安装板上方固定设置有电磁铁，所述电磁铁安装板下方固定设置有电磁铁支撑柱，所述电磁铁支撑柱滑动连接有电磁铁限位套筒，所述电磁铁限位套筒下方固定连接有电磁铁限位板。
[0011]优选的，所述电磁铁的规格为420
×
250
×
85mm，所述电磁铁的定位调整精度
±
1mm。
[0012]优选的，所述加压梁机构包括压紧块安装架，所述压紧块安装架底部滑动连接有压紧块安装块，所述压紧块安装块中部连接有压紧块，所述压紧块用于压紧所述纵骨；所述压紧块安装块下方固定连接有压紧块浮动块；所述压紧块安装架上方中部设置有液压缸，所述液压缸的活塞杆与所述压紧块安装架的顶部固定连接；所述液压缸两侧设置有液压缸导向轴，所述液压缸导向轴的底端与所述压紧块安装架固定连接。
[0013]优选的，所述液压缸压力范围为0
‑
0.25Mpa，液压缸的行程范围为0
‑
25mm。
[0014]优选的，所述顶升梁机构包括若干个顶升旋转臂安装座，每个所述顶升旋转臂安装座上方均转动连接有一个顶升旋转臂；若干所述顶升旋转臂远离所述顶升旋转臂安装座的上方转动连接有一个顶升臂。
[0015]优选的，所述预热单元采用感应式预加热方式，所述预热单元采用预热感应头加热，所述预热单元的预热感应头的输出功率为20
‑
45kw，频率为1
‑
25kHz，预热温度范围为120
‑
180℃。
[0016]优选的，所述定位单元包括若干个激光传感器，所述定位单元采用激光扫描纵骨与板材之间的间隙。
[0017]优选的，所述控制单元集成产品及材料数据生成变形工艺数据库，包括焊接及预热工艺、各材质等级板材和发变形控制装置的信息。
[0018]一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制方法，包括以下步骤：
[0019]A.控制单元导入板材设计、生产数据、工位纵骨数据，根据工艺规划软件分析输出控制指令；
[0020]B.型材移动至纵骨装焊工位第一根纵骨安装位置，到达指定位置后通过定位单元的激光传感器来确定位置并修正偏差；
[0021]C.启动变形控制装置，两排电磁铁吸住型材，根据控制单元输出的控制指令输出顶升梁机构的顶升行程完成自动顶升，实现纵骨焊接反变形；
[0022]D.纵骨通过辊道输送至纵骨装焊区的指定位置，在定位单元激光感应系统的辅助下，对X向、Y向和垂向角度进行定位并自动微调；
[0023]E.加压梁根据纵骨定位信息对纵骨进行压紧，一端可移动加压梁根据纵骨位置自动调整，保证纵骨最两端压紧；
[0024]F.启动预热单元，根据变形工艺规划软件自动选择焊接方式并完成该纵骨的焊接工作；
[0025]G.焊接完成后等板材冷却到一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置，其特征在于：包括反变形装置本体(1)、电磁铁吸附机构(2)、顶升梁机构(3)、预热单元(4)、加压梁机构(5)、定位单元和控制单元(26)；所述电磁铁吸附机构(2)和加压梁机构均安装在所述反变形装置本体(1)上，所述反变形装置本体(1)中部开设有焊缝，所述电磁铁吸附机构(2)固定设置在所述焊缝两侧，所述电磁铁吸附机构(2)辅助所述加压梁机构(5)做片段；所述焊缝中部可拆卸连接有纵骨，所述加压梁机构(5)位于所述纵骨(6)上方，所述顶升梁机构(3)位于所述纵骨(6)下方；所述顶升梁机构(3)中间位置固定设置有预热单元(4)，所述电磁铁吸附机构(2)、所述顶升梁机构(3)、所述预热单元(4)、所述加压梁机构(5)、所述预热单元(4)和所述定位单元机构均与所述控制单元(26)电性连接。2.根据权利要求1所述的一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置，其特征在于：所述电磁铁吸附机构(2)包括电磁铁安装板(9)，所述电磁铁安装板(9)上方固定设置有电磁铁(8)，所述电磁铁安装板(9)下方固定设置有电磁铁支撑柱(10)，所述电磁铁支撑柱(10)滑动连接有电磁铁限位套筒(11)，所述电磁铁限位套筒(11)下方固定连接有电磁铁限位板(12)。3.根据权利要求2所述的一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置，其特征在于：所述电磁铁(8)的规格为420
×
250
×
85mm，所述电磁铁(8)的定位调整精度
±
1mm。4.根据权利要求1所述的一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置，其特征在于：所述加压梁机构(5)包括压紧块安装架(20)，所述压紧块安装架(20)底部滑动连接有压紧块安装块(17)，所述压紧块安装块(17)中部连接有压紧块(16)，所述压紧块(16)用于压紧所述纵骨(6)；所述压紧块安装块(17)下方固定连接有压紧块浮动块(18)；所述压紧块安装架(20)上方中部设置有液压缸(22)，所述液压缸(22)的活塞杆(21)与所述压紧块安装架(20)的顶部固定连接；所述液压缸(22)两侧设置有液压缸导向轴(23)，所述液压缸导向轴(23)的底端与所述压紧块安装架(20)固定连接。5.根据权利要求4所述的一种船用薄板纵骨激光复合焊接变形控制装置，其特征在于：所述液压缸(22)压力范围为0
‑
0.25Mpa，液压缸(22)的行程范围为0

【专利技术属性】
技术研发人员：韦乃琨，石琎，杨润党，习俊通，顾胜，骆晓萌，续爱民，潘慧君，杨帅，陆皓，余春，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：