本發(fā)明涉及的是一種自動裝配領(lǐng)域的技術(shù)，具體是一種薄壁筒狀構(gòu)件旋轉(zhuǎn)立式裝配裝置。

背景技術(shù)：

大型筒狀薄壁構(gòu)件的高精度裝配是航空航天等領(lǐng)域鍵技術(shù)。火箭貯箱等航空航天薄壁筒體構(gòu)件為減輕自重采用柵格形式的鋁合金薄壁構(gòu)件拼焊而成。大型筒狀薄壁構(gòu)件裝配主要采用臥式裝配，通過內(nèi)部支撐夾具克服筒體因自重產(chǎn)生的變形，各個筒段之間通過周向?qū)?zhǔn)后進行裝配焊接，隨著構(gòu)件尺寸增大，柔性也會增大，筒體結(jié)構(gòu)受自重變形更為嚴(yán)重，臥式裝配對筒體形變控制更加困難，同時各方向受力不均，導(dǎo)致定位精度降低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)大多只能適用于一段筒體與封頭的裝配與焊接，不能實現(xiàn)多筒段間的裝配，或工裝柔性不足，不能進行主動較形和局部定位，以及工件裝配精度很大程度上依賴于圓弧撐板的制造和安裝定位精度，缺乏夾緊裝置，難以應(yīng)用到對工裝夾具要求苛刻的攪拌摩擦焊焊接工藝中等缺陷，提出一種薄壁筒狀構(gòu)件旋轉(zhuǎn)立式裝配裝置。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

本發(fā)明包括：機架、用于提升筒狀構(gòu)件的垂直升降平臺、攪拌摩擦焊接機構(gòu)、環(huán)形上外壓夾具和環(huán)形下外壓夾具，其中：垂直升降平臺、上外壓夾具和下外壓夾具豎向依次滑動設(shè)置于機架中，上外壓夾具和下外壓夾具夾持筒狀構(gòu)件并旋轉(zhuǎn)，攪拌摩擦焊接機構(gòu)固定于機架一側(cè)。

所述的機架包括四個呈環(huán)形分布的立柱，立柱上設(shè)有豎直設(shè)置的直線導(dǎo)軌和直線齒條。

所述的上外壓夾具包括：環(huán)形上夾具安裝座和環(huán)形上夾具基座，其中：上夾具安裝座與立柱滑動相連，上夾具基座通過帶外齒的上夾具回轉(zhuǎn)軸承與上夾具安裝座下部相連，上夾具基座周向均布有若干夾緊機構(gòu)。

所述的上夾具安裝座設(shè)有上夾具周向驅(qū)動電機，其通過齒輪與上夾具回轉(zhuǎn)軸承外齒嚙合以驅(qū)動上夾具基座旋轉(zhuǎn)。

所述的下外壓夾具包括：環(huán)形下夾具安裝座和環(huán)形下夾具基座，其中：下夾具安裝座與立柱滑動相連，下夾具基座通過帶外齒的下夾具回轉(zhuǎn)軸承與下夾具安裝座上部軸向相連，下夾具基座周向均布有若干夾緊機構(gòu)。

所述的下夾具安裝座上位于下夾具基座中心圓環(huán)內(nèi)周向均布若干筒段定位夾具。

所述的筒段定位夾具包括：兩定位壓板和定位柱體，其中：定位柱體中部設(shè)有矩形凹槽，兩定位壓板設(shè)置于凹槽內(nèi)并與氣缸相連以夾持筒形構(gòu)件。

所述的下夾具安裝座設(shè)有下夾具周向驅(qū)動電機，下夾具周向驅(qū)動電機通過齒輪與下夾具回轉(zhuǎn)軸承外齒嚙合以驅(qū)動下夾具基座旋轉(zhuǎn)。

所述的夾緊機構(gòu)包括：呈弧形的夾緊板、夾緊導(dǎo)軌和絲杠，其中：夾緊導(dǎo)軌設(shè)置于夾具基座上，夾緊板滑動設(shè)置于夾緊導(dǎo)軌且與絲杠相連。

所述的垂直升降平臺包括：環(huán)形平臺基座以及用于固定筒形構(gòu)件的工件連接臺，其中：平臺基座與立柱滑動相連，工件連接臺與平臺基座轉(zhuǎn)動相連。

技術(shù)效果

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用立式裝夾焊接方式，避免了薄壁筒狀構(gòu)件因自身重力而引起的結(jié)構(gòu)變形，減少了裝配過程中的誤差影響因素，采用周向均布夾具，實現(xiàn)對薄壁筒體的柔性裝夾，保證定位精度，減少裝夾定位誤差，裝備自動化程度高，工位集中，占地面積小，上料、裝夾、焊接、下料過程高度可控，提高了裝配效率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為機架結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為垂直升降平臺結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為上外壓夾具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為下外壓夾具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為下夾具夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為筒段定位夾具結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為攪拌摩擦焊接機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1機架、2垂直升降平臺、3上外壓夾具、4下外壓夾具、5攪拌摩擦焊接機構(gòu)、11加強層、12立柱、13直線導(dǎo)軌、14直線齒條、21平臺旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機、22平臺基座、23平臺升降驅(qū)動電機、24工件連接臺、31上夾具安裝座、32上夾具周向驅(qū)動電機、33上夾具回轉(zhuǎn)軸承、34上夾具基座、35上夾具夾緊機構(gòu)、36上夾具角鋼、41下夾具夾緊機構(gòu)、42筒段定位夾具、43下夾具基座、44下夾具回轉(zhuǎn)軸承、45下夾具安裝座、46下夾具周向驅(qū)動電機、51焊接軸、52焊接機構(gòu)基座、411夾緊板、412夾緊導(dǎo)軌、413絲杠、414絲杠軸承座、415絲杠驅(qū)動電機、421定位夾具基座、422定位氣缸、423定位壓板、424定位柱體。

具體實施方式

下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例1

如圖1所示，本實施例包括：機架1、用于提升筒狀構(gòu)件的垂直升降平臺2、攪拌摩擦焊接機構(gòu)5、環(huán)形上外壓夾具3和環(huán)形下外壓夾具4，其中：垂直升降平臺2、上外壓夾具3和下外壓夾具4豎向依次滑動設(shè)置于機架1中，上外壓夾具3和下外壓夾具4夾持筒狀構(gòu)件并旋轉(zhuǎn)，攪拌摩擦焊接機構(gòu)5固定于機架1一側(cè)。

如圖2所示，所述的機架1包括四個呈環(huán)形分布的立柱12，立柱12上設(shè)有都豎直設(shè)置的直線導(dǎo)軌13和直線齒條14。立柱12的頂端和中部通過環(huán)形桁架結(jié)構(gòu)的加強層11組成環(huán)形。每個立柱12內(nèi)側(cè)面設(shè)有兩個直線導(dǎo)軌13和一個直線齒條14，用于實現(xiàn)垂直升降平臺2的連接和驅(qū)動，直線導(dǎo)軌13通過其一側(cè)的導(dǎo)軌定位塊實現(xiàn)定位。

如圖3所示，所述的垂直升降平臺2包括：環(huán)形平臺基座22以及用于固定筒形構(gòu)件的工件連接臺24，其中：平臺基座22與立柱12滑動相連，工件連接臺24與平臺基座22轉(zhuǎn)動相連。平臺基座22設(shè)有四個平臺升降驅(qū)動電機23，平臺升降驅(qū)動電機23輸出端連有齒輪并與立柱12直線齒條14相連以驅(qū)動整個垂直升降平臺2上下運動。工件連接臺24的上部固定于平臺基座22中部，其下部用于與筒形構(gòu)件固結(jié)。工件連接臺24中心設(shè)有平臺旋轉(zhuǎn)驅(qū)動電機21，以驅(qū)動工件連接臺24旋轉(zhuǎn)。

如圖4所示，所述的上外壓夾具3環(huán)形包括：上夾具安裝座31和環(huán)形上夾具基座34，其中：上夾具安裝座31與立柱12滑動相連，上夾具基座34通過帶外齒的上夾具回轉(zhuǎn)軸承33與上夾具安裝座31下部相連，上夾具基座34周向均布有若干上夾具夾緊機構(gòu)35。上夾具安裝座31設(shè)有上夾具兩個上夾具周向驅(qū)動電機32，其通過齒輪與上夾具回轉(zhuǎn)軸承33外齒嚙合以驅(qū)動上夾具基座34旋轉(zhuǎn)。上夾具安裝座31通過設(shè)置于外周面上的上夾具角鋼36固定于立柱12的直線導(dǎo)軌13。

如圖5所示，所述的環(huán)形下夾具安裝座45和環(huán)形下夾具基座43，其中：下夾具安裝座45與立柱12滑動相連，下夾具基座43通過帶外齒的下夾具回轉(zhuǎn)軸承44與下夾具安裝座45上部軸向相連，下夾具基座43周向均布有若干下夾具夾緊機構(gòu)41。下夾具安裝座45通過設(shè)置于外周面上的下夾具角鋼固定于立柱12的直線導(dǎo)軌13。下夾具安裝座45位于下夾具基座43中心圓環(huán)內(nèi)周向均布若干筒段定位夾具42。下夾具安裝座45設(shè)有兩個下夾具周向驅(qū)動電機46，下夾具周向驅(qū)動電機46通過齒輪與下夾具回轉(zhuǎn)軸承44外齒嚙合以驅(qū)動下夾具基座43旋轉(zhuǎn)。

如圖6所示，所述的下夾具夾緊機構(gòu)41包括：呈弧形的夾緊板411、夾緊導(dǎo)軌412和絲杠413，其中：夾緊導(dǎo)軌412設(shè)置于下夾具基座43，夾緊板411滑動設(shè)置于夾緊導(dǎo)軌412且與絲杠413相連。絲杠413通過絲杠軸承座414固定于下夾具基座43，并與設(shè)置于夾緊導(dǎo)軌412下部的絲杠驅(qū)動電機415相連。夾具板在絲杠413的驅(qū)動下沿著下夾具基座43的徑向滑動，夾持筒形構(gòu)件。上夾具夾緊機構(gòu)35的結(jié)構(gòu)與下夾具夾緊機構(gòu)41相同。

如圖7所示，所述的筒段定位夾具42包括：兩定位壓板423和定位柱體424，其中：定位柱體424中部設(shè)有矩形凹槽，兩定位壓板423設(shè)置于凹槽內(nèi)并與定位氣缸422相連以夾持筒形構(gòu)件。筒段定位夾具42先固定于環(huán)形的定位夾具基座421之上，而后整體安裝于下夾具基座43的中心圓環(huán)內(nèi)，實現(xiàn)對筒形構(gòu)件的預(yù)定位功能。

如圖8所示，所述的攪拌摩擦焊接機構(gòu)5的焊接軸51通過柱形的焊接機構(gòu)基座52固定，焊接軸51通過導(dǎo)軌絲杠413副固定，以焊接兩個筒形構(gòu)件。

對兩個筒形構(gòu)件進行焊接時，首先將需要焊接裝配的兩段圓筒分別置于上外壓夾具3和下外壓夾具4之間。該過程在垂直升降平臺2和筒段定位夾具42的輔助下完成。人工將一待焊接筒段固定在垂直升降平臺2上，通過垂直升降平臺2的運動將筒段放置于筒段定位夾具42上，人工斷開該筒段與垂直升降平臺2的連接。然后用垂直升降平臺2將另一待焊接筒段定位至適當(dāng)位置，對齊焊接邊緣。上外壓夾具3和下外壓夾具4的夾緊機構(gòu)從外側(cè)為筒段提供定位和壓緊力，配合特定內(nèi)撐工裝，實現(xiàn)焊接工件夾緊，夾緊力大小和定位位置可以調(diào)節(jié)。攪拌摩擦焊接機構(gòu)5的焊接軸51開始進給，同時，上外壓夾具3安裝座和下外壓夾具4安裝座上的周向驅(qū)動電機同步驅(qū)動夾具基座進行周向回轉(zhuǎn)運動，實現(xiàn)筒段的環(huán)縫焊接。焊接完成后，周向驅(qū)動電機停止運動，焊接軸51退出，外壓夾具松開夾持，垂直升降平臺2向上運動，將焊接工裝提升到一定高度后，配合使用吊車，實現(xiàn)工件吊離。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用立式裝夾焊接方式，避免了筒狀薄壁構(gòu)件因自身重力而引起的結(jié)構(gòu)變形，減少了裝配過程中的誤差影響因素，采用周向均布夾具，所有夾具均可獨立控制，實現(xiàn)對薄壁筒體的柔性裝夾和主動校形，保證定位精度，減少裝夾定位誤差，配合專用內(nèi)撐夾具，可以滿足攪拌摩擦焊焊接工藝要求，裝備自動化程度高，工位集中，占地面積小，上料、裝夾、焊接、下料過程高度可控，可實現(xiàn)多個筒段連續(xù)焊接裝配，提高了裝配效率。