一種減小t型結(jié)構(gòu)件焊接撓曲變形的預(yù)拉伸裝置及方法
【專利摘要】一種減小T型結(jié)構(gòu)件焊接撓曲變形的預(yù)拉伸裝置及方法，裝置：測(cè)量牽引桿設(shè)置在矩形凹槽中，測(cè)量滑塊套裝在測(cè)量牽引桿上，測(cè)量牽引桿的下端穿過矩形凹槽并與控制器內(nèi)的拉力傳感器連接，拉伸牽引桿設(shè)置在矩形開口中，拉伸滑塊套裝在拉伸牽引桿上，拉伸牽引桿的下端與傳動(dòng)板連接，傳動(dòng)板與絲杠螺紋連接，絲杠的輸入端與步進(jìn)電機(jī)的輸出軸連接，兩個(gè)圓柱滑桿對(duì)稱設(shè)置在絲杠的兩側(cè)，兩個(gè)圓柱滑桿均與傳動(dòng)板滑動(dòng)連接，控制器通過數(shù)據(jù)線與步進(jìn)電機(jī)連接。方法：一、在長(zhǎng)桁上加工定位圓孔；二、對(duì)蒙皮和長(zhǎng)桁進(jìn)行裝卡；三、設(shè)置預(yù)拉伸應(yīng)力值并對(duì)長(zhǎng)桁進(jìn)行預(yù)拉伸；四、對(duì)蒙皮和預(yù)拉伸的長(zhǎng)桁進(jìn)行連續(xù)的雙側(cè)激光填絲焊接。本發(fā)明用于T型結(jié)構(gòu)件焊接。
【專利說明】
一種減小T型結(jié)構(gòu)件焊接撓曲變形的預(yù)拉伸裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種T型結(jié)構(gòu)件的焊接裝置及方法，具體涉及一種減小T型結(jié)構(gòu)件焊接撓曲變形的預(yù)拉伸裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，由長(zhǎng)桁和蒙皮構(gòu)成的T型結(jié)構(gòu)件是大型客機(jī)機(jī)身壁板的主要結(jié)構(gòu)形式，這種結(jié)構(gòu)目前主要采用傳統(tǒng)的鉚接方法進(jìn)行連接。鉚接技術(shù)作為一種機(jī)械連接方式，其工藝簡(jiǎn)單，強(qiáng)度穩(wěn)定可靠，檢查和排除故障容易，特別適用于對(duì)安全性能要求極高且需要重復(fù)使用的商用客機(jī)的制造，但鉚接由于使用大量鉚釘及密封材料導(dǎo)致了機(jī)身重量增加，不利于機(jī)身輕量化的發(fā)展方向。同時(shí)，鉚接技術(shù)經(jīng)過長(zhǎng)期發(fā)展日趨完善，其發(fā)展?jié)摿σ呀?jīng)基本被充分挖掘，未來雖然還可以在質(zhì)量上和技術(shù)上加以提升，但想要取得較大程度的發(fā)展所面臨的難度極高。
[0003]20世紀(jì)90年代初，德國空客公司聯(lián)合歐洲多家激光焊接研究機(jī)構(gòu)和激光焊接設(shè)備制造商率先開展了機(jī)身壁板雙側(cè)激光焊接技術(shù)的研究工作來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鉚接技術(shù)，以期通過制造工藝的改變來實(shí)現(xiàn)減輕機(jī)身重量的目的。該技術(shù)先后被成功應(yīng)用于空客A318、A380系列飛機(jī)下機(jī)身壁板的批量化加工制造過程中，實(shí)現(xiàn)了減輕機(jī)身重量和降低制造成本這兩個(gè)最為重要的目標(biāo)。
[0004]機(jī)身上的長(zhǎng)桁-蒙皮T型結(jié)構(gòu)件通常是由鋁合金或鋁鋰合金材料制成，然而這類材料的熱膨脹系數(shù)較大，彈性模量較小;此外，雙側(cè)激光焊接過程中激光束的高能量密度導(dǎo)致蒙皮和長(zhǎng)桁的不均勻受熱，并在焊縫冷卻過程中發(fā)生局部收縮變形;加之，T型結(jié)構(gòu)件的剛度較大，局部的收縮形變無法被釋放；以上諸多因素導(dǎo)致了這種長(zhǎng)桁-蒙皮焊接后獲得的T型焊接結(jié)構(gòu)件存在明顯的撓曲變形，以撓度d表示，如圖8所示。過大的撓曲變形使機(jī)身壁板產(chǎn)生較大殘余裝配應(yīng)力，影響機(jī)身的服役性能，甚至?xí)苯訉?dǎo)致機(jī)身壁板組件無法安裝。為了消除T型結(jié)構(gòu)件的撓曲變形。通常采用機(jī)身噴丸或去應(yīng)力熱處理的方法，然而，機(jī)身噴丸極容易對(duì)機(jī)身表面造成傷害，同時(shí)該方法對(duì)工藝參數(shù)要求很嚴(yán)格;機(jī)身去應(yīng)力熱處理會(huì)改變母材的原始熱處理狀態(tài)而破壞母材的力學(xué)性能。顯然，機(jī)身噴丸和去應(yīng)力熱處理的方法均需要投入大量資金且難以實(shí)現(xiàn)，大大增加了飛機(jī)的制造成本并降低了生產(chǎn)效率。
[0005]如果能夠在雙側(cè)激光焊接之前對(duì)長(zhǎng)桁進(jìn)行預(yù)拉伸變形，將會(huì)在焊后顯著減小T型焊接結(jié)構(gòu)的撓曲變形，無需復(fù)雜繁瑣的后續(xù)矯形處理，降低飛機(jī)制造成本并提高生產(chǎn)效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明為解決T型結(jié)構(gòu)件雙側(cè)激光焊接后存在撓曲變形，需要采用機(jī)身噴丸或去應(yīng)力熱處理的方法消除撓曲變形的問題，而提出了一種減小T型結(jié)構(gòu)件焊接撓曲變形的預(yù)拉伸裝置及方法。
[0007]裝置:一種減小T型結(jié)構(gòu)件焊接撓曲變形的預(yù)拉伸裝置包括平臺(tái)、拉伸牽引桿、拉伸滑塊、測(cè)量牽引桿、測(cè)量滑塊、控制器、步進(jìn)電機(jī)、絲杠、傳動(dòng)板、軸承座、兩個(gè)圓柱滑桿、四個(gè)底座支架和四個(gè)滑桿固定座，四個(gè)底座支架分別固定在平臺(tái)下面的四角處，平臺(tái)上設(shè)有矩形凹槽和矩形開口，矩形凹槽和矩形開口沿同一直線分別設(shè)置在平臺(tái)的兩端，測(cè)量牽引桿設(shè)置在矩形凹槽中，測(cè)量滑塊套裝在測(cè)量牽引桿上，測(cè)量牽引桿的下端穿過矩形凹槽并與控制器內(nèi)的拉力傳感器連接，控制器固定在平臺(tái)上，拉伸牽引桿設(shè)置在矩形開口中，拉伸滑塊套裝在拉伸牽引桿上，拉伸牽引桿的下端與傳動(dòng)板連接，傳動(dòng)板設(shè)置在平臺(tái)的下面，傳動(dòng)板與絲杠螺紋連接，絲杠的一端設(shè)置在軸承座中，絲杠的另一端與步進(jìn)電機(jī)的輸出軸連接，兩個(gè)圓柱滑桿對(duì)稱設(shè)置在絲杠的兩側(cè)，兩個(gè)圓柱滑桿均與傳動(dòng)板滑動(dòng)連接，每個(gè)圓柱滑桿的兩端分別與其對(duì)應(yīng)的滑桿固定座連接，滑桿固定座固定在平臺(tái)下面，控制器通過數(shù)據(jù)線與步進(jìn)電機(jī)連接，拉伸滑塊的側(cè)端面設(shè)有拉伸滑塊定位銷，測(cè)量滑塊的側(cè)端面設(shè)有測(cè)量滑塊定位銷，拉伸滑塊定位銷與測(cè)量滑塊定位銷位于同側(cè)。
[0008]方法:一種減小T型結(jié)構(gòu)件焊接撓曲變形的預(yù)拉伸方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0009]步驟一、在長(zhǎng)桁上加工定位圓孔:根據(jù)長(zhǎng)桁的橫截面尺寸確定定位圓孔的水平距離f和豎直距離g，并利用鉆床在長(zhǎng)桁兩側(cè)各加工一個(gè)定位圓孔；
[0010]步驟二、對(duì)蒙皮和長(zhǎng)桁進(jìn)行裝卡:將蒙皮平放于平臺(tái)上，使蒙皮上的待焊位置線與平臺(tái)的對(duì)稱中位線重合，將長(zhǎng)桁豎直放置于蒙皮上并與待焊位置線重合，長(zhǎng)桁兩端的定位圓孔分別與拉伸滑塊定位銷和測(cè)量滑塊定位銷配合，將長(zhǎng)桁定位安裝于拉伸滑塊和測(cè)量滑塊上；
[0011 ]步驟三、設(shè)置預(yù)拉伸應(yīng)力值并對(duì)長(zhǎng)桁進(jìn)行預(yù)拉伸:將長(zhǎng)桁的橫截面尺寸:長(zhǎng)邊高度
a、寬度b、短邊高度C、長(zhǎng)桁厚度e及設(shè)定的預(yù)拉伸應(yīng)力值0輸入控制器中，通過控制器控制步進(jìn)電機(jī)和絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)板沿絲杠運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)板帶動(dòng)拉伸牽引桿和拉伸滑塊向平臺(tái)后側(cè)運(yùn)動(dòng)，拉伸長(zhǎng)桁并帶動(dòng)平臺(tái)前側(cè)的測(cè)量滑塊運(yùn)動(dòng)，測(cè)量滑塊經(jīng)由測(cè)量牽引桿將實(shí)時(shí)拉力F傳遞給控制器中的拉力傳感器，并由控制器計(jì)算出實(shí)時(shí)拉伸應(yīng)力值σ'，將實(shí)時(shí)拉伸應(yīng)力值與預(yù)拉伸應(yīng)力值σ進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)和絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行反饋控制；
[0012]步驟四、對(duì)蒙皮和預(yù)拉伸的長(zhǎng)桁進(jìn)行連續(xù)的雙側(cè)激光填絲焊接:將兩個(gè)保護(hù)氣噴嘴、兩個(gè)激光束、兩個(gè)焊絲分別對(duì)稱放置于長(zhǎng)桁兩側(cè)，同側(cè)的保護(hù)氣噴嘴、激光束、焊絲的順序?yàn)橛汕爸梁笠来卧O(shè)置，對(duì)長(zhǎng)桁與蒙皮進(jìn)行連續(xù)的雙側(cè)激光填絲焊接，以獲得T型結(jié)構(gòu)件。
[0013]本發(fā)明與現(xiàn)有方法相比具有以下有益效果:
[0014]—、在長(zhǎng)桁-蒙皮組焊之前，利用本發(fā)明的裝置及方法對(duì)長(zhǎng)桁進(jìn)行預(yù)拉伸，然后實(shí)施焊接，焊后獲得的T型結(jié)構(gòu)件沒有撓曲變形;焊后無需對(duì)T型結(jié)構(gòu)件進(jìn)行噴丸或去應(yīng)力熱處理，因此，不會(huì)對(duì)長(zhǎng)桁和蒙皮母材的表面、原始熱處理狀態(tài)及力學(xué)性能造成破壞。與焊后噴丸矯形和去應(yīng)力熱處理方法相比，大幅提高機(jī)身壁板生產(chǎn)效率，從而降低了生產(chǎn)成本。
[0015]二、本發(fā)明能夠與雙側(cè)激光填絲同步焊接系統(tǒng)進(jìn)行整合，預(yù)拉伸后的長(zhǎng)桁不必進(jìn)行二次裝卡，將長(zhǎng)桁直接定位裝卡于蒙皮上即可進(jìn)行最終組焊，
[0016]三、本發(fā)明的工作原理簡(jiǎn)單，普適性強(qiáng)，對(duì)T型結(jié)構(gòu)件的材料沒有嚴(yán)格的限制，如鋁合金、鋁鋰合金、鎂合金、鈦合金、不銹鋼等材料均可。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明裝置的整體結(jié)構(gòu)立體圖；
[0018]圖2是圖1的仰視立體圖；
[0019]圖3是【具體實(shí)施方式】六中步驟一在長(zhǎng)桁I上預(yù)加工定位圓孔1-1相對(duì)位置的示意圖；
[0020]圖4是【具體實(shí)施方式】六中步驟二將蒙皮2平放于平臺(tái)4上，使蒙皮2上的待焊位置線N-N與平臺(tái)4的對(duì)稱中位線M-M重合的示意圖；
[0021]圖5是【具體實(shí)施方式】六中步驟二長(zhǎng)桁I豎直放置于蒙皮2上并與待焊位置線N-N重合的示意圖；
[0022]圖6是長(zhǎng)桁I的橫截面尺寸示意圖；
[0023]圖7是【具體實(shí)施方式】六中步驟四將雙保護(hù)氣噴嘴18、雙激光束19、雙焊絲20置于T型結(jié)構(gòu)兩側(cè)接合縫處并對(duì)T型結(jié)構(gòu)整體進(jìn)行連續(xù)的雙側(cè)激光填絲焊接的示意圖；
[0024]圖8是現(xiàn)有方法焊接長(zhǎng)桁-蒙皮獲得的T型結(jié)構(gòu)件存在焊接撓曲變形的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]【具體實(shí)施方式】一:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式包括平臺(tái)4、拉伸牽弓丨桿6、拉伸滑塊7、測(cè)量牽引桿8、測(cè)量滑塊9、控制器10、步進(jìn)電機(jī)11、絲杠12、傳動(dòng)板16、軸承座17、兩個(gè)圓柱滑桿15、四個(gè)底座支架5和四個(gè)滑桿固定座14，四個(gè)底座支架5分別固定在平臺(tái)4下面的四角處，平臺(tái)4上設(shè)有矩形凹槽4-1和矩形開口 4-2，矩形凹槽4-1和矩形開口 4-2沿同一直線分別設(shè)置在平臺(tái)4的兩端，測(cè)量牽引桿8設(shè)置在矩形凹槽4-1中，測(cè)量滑塊9套裝在測(cè)量牽引桿8上，測(cè)量牽引桿8的下端穿過矩形凹槽4-1并與控制器10內(nèi)的拉力傳感器連接，控制器10固定在平臺(tái)4上，拉伸牽引桿6設(shè)置在矩形開口4-2中，拉伸滑塊7套裝在拉伸牽弓丨桿6上，拉伸牽引桿6的下端與傳動(dòng)板16連接，傳動(dòng)板16設(shè)置在平臺(tái)4的下面，傳動(dòng)板16與絲杠12螺紋連接，絲杠12的一端設(shè)置在軸承座17中，絲杠12的另一端與步進(jìn)電機(jī)11的輸出軸連接，步進(jìn)電機(jī)11固定在平臺(tái)4上，兩個(gè)圓柱滑桿15對(duì)稱設(shè)置在絲杠12的兩側(cè)，兩個(gè)圓柱滑桿15均與傳動(dòng)板16滑動(dòng)連接，每個(gè)圓柱滑桿15的兩端分別與其對(duì)應(yīng)的滑桿固定座14連接，滑桿固定座14固定在平臺(tái)4下面，控制器10通過數(shù)據(jù)線與步進(jìn)電機(jī)11連接，拉伸滑塊7的側(cè)端面設(shè)有拉伸滑塊定位銷7-1，測(cè)量滑塊9的側(cè)端面設(shè)有測(cè)量滑塊定位銷9-1，拉伸滑塊定位銷7-1與測(cè)量滑塊定位銷9-1位于同側(cè)。拉伸滑塊定位銷7-1和測(cè)量滑塊定位銷9-1用于分別與長(zhǎng)桁I上加工的定位圓孔1-1配合，將長(zhǎng)桁I定位安裝于平臺(tái)4上，且拉伸滑塊定位銷7-1的半徑、測(cè)量滑塊定位銷9-1的半徑與定位圓孔1-1的半徑相等?？刂破?0、步進(jìn)電機(jī)11、絲杠12均可直接購置成品，其他零件均為鋼材加工而成，堅(jiān)固耐用。
[0026]【具體實(shí)施方式】二:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的拉伸牽引桿6與傳動(dòng)板16的配合表面、拉伸滑塊7與拉伸牽引桿6的配合表面、測(cè)量牽引桿8與矩形凹槽4-1的配合表面、測(cè)量滑塊9與測(cè)量牽引桿8的配合表面、圓柱滑桿15與傳動(dòng)板16的配合表面均采用精確銑、磨削加工而成。這樣設(shè)計(jì)可以滿足配合精度要求。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一相同。
[0027]【具體實(shí)施方式】三:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的每個(gè)底座支架5上設(shè)有一個(gè)通孔5-1。螺栓能夠穿過通孔5-1而將底座支架5固定于地面或其他平臺(tái)上。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】一或二相同。
[0028]【具體實(shí)施方式】四:結(jié)合圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】三不同的是它還增加有兩個(gè)加強(qiáng)筋13，兩個(gè)加強(qiáng)筋13對(duì)稱固定在兩個(gè)圓柱滑桿15的外側(cè)且固裝在平臺(tái)4上。這樣設(shè)計(jì)可以增加裝置的強(qiáng)度，以提高其穩(wěn)定性。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】三相同。
[0029]【具體實(shí)施方式】五:結(jié)合圖1和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的軸承座17、兩個(gè)加強(qiáng)筋13、四個(gè)滑桿固定座14和四個(gè)底座支架5與平臺(tái)4制成一體。這樣設(shè)計(jì)可提高裝置的穩(wěn)定性。其它組成及連接關(guān)系與【具體實(shí)施方式】四相同。
[0030]【具體實(shí)施方式】六:結(jié)合圖3?圖7說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的:
[0031]步驟一、在長(zhǎng)桁I上加工定位圓孔1-1:根據(jù)長(zhǎng)桁I的橫截面尺寸確定定位圓孔1-1的水平距離f和豎直距離g，并利用鉆床在長(zhǎng)桁I兩側(cè)各加工一個(gè)定位圓孔1-1，見圖3;
[0032]步驟二、對(duì)蒙皮2和長(zhǎng)桁I進(jìn)行裝卡:將蒙皮2平放于平臺(tái)4上，見圖4，使蒙皮2上的待焊位置線N-N與平臺(tái)4的對(duì)稱中位線M-M重合，將長(zhǎng)桁I豎直放置于蒙皮2上并與待焊位置線N-N重合，見圖5，長(zhǎng)桁I兩端的定位圓孔1-1分別與拉伸滑塊定位銷7-1和測(cè)量滑塊定位銷9-1配合，將長(zhǎng)桁I定位安裝于拉伸滑塊7和測(cè)量滑塊9上，見圖5;
[0033]步驟三、設(shè)置預(yù)拉伸應(yīng)力值并對(duì)長(zhǎng)桁I進(jìn)行預(yù)拉伸:將長(zhǎng)桁I的橫截面尺寸:長(zhǎng)邊高度a、寬度b、短邊高度C、長(zhǎng)桁厚度e及設(shè)定的預(yù)拉伸應(yīng)力值0輸入控制器10中，見圖6，通過控制器1控制步進(jìn)電機(jī)11和絲杠12轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)板16沿絲杠12運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)板16帶動(dòng)拉伸牽引桿6和拉伸滑塊7向平臺(tái)4后側(cè)運(yùn)動(dòng)，拉伸長(zhǎng)桁I并帶動(dòng)平臺(tái)4前側(cè)的測(cè)量滑塊9運(yùn)動(dòng)，測(cè)量滑塊9經(jīng)由測(cè)量牽引桿8將實(shí)時(shí)拉力F傳遞給控制器10中的拉力傳感器，并由控制器10計(jì)算出實(shí)時(shí)拉伸應(yīng)力值σ'，將實(shí)時(shí)拉伸應(yīng)力值σ'與預(yù)拉伸應(yīng)力值σ進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)11和絲杠12轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行反饋控制；
[0034]步驟四、對(duì)蒙皮2和預(yù)拉伸的長(zhǎng)桁I進(jìn)行連續(xù)的雙側(cè)激光填絲焊接:將兩個(gè)保護(hù)氣噴嘴18、兩個(gè)激光束19、兩個(gè)焊絲20分別對(duì)稱放置于長(zhǎng)桁I兩側(cè)，同側(cè)的保護(hù)氣噴嘴18、激光束19、焊絲20的順序?yàn)橛汕爸梁笠来卧O(shè)置，見圖7，對(duì)長(zhǎng)桁I與蒙皮2進(jìn)行連續(xù)的雙側(cè)激光填絲焊接，以獲得T型結(jié)構(gòu)件。
[0035]【具體實(shí)施方式】七:結(jié)合圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是步驟三中長(zhǎng)桁I的預(yù)制拉伸應(yīng)力值σ及實(shí)時(shí)拉伸應(yīng)力值(/均應(yīng)小于長(zhǎng)桁I的屈服強(qiáng)度os。其它步驟與【具體實(shí)施方式】六相同。
[0036]【具體實(shí)施方式】八:結(jié)合圖7說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是步驟四中，在進(jìn)行連續(xù)的雙側(cè)激光填絲焊接時(shí)，保持預(yù)置拉伸應(yīng)力值σ恒定不變。其它步驟與【具體實(shí)施方式】六相同。
[0037]【具體實(shí)施方式】九:結(jié)合圖7和圖2說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是步驟四中，在進(jìn)行連續(xù)的雙側(cè)激光填絲焊接的同時(shí)，通過控制器1控制步進(jìn)電機(jī)11和絲杠12轉(zhuǎn)動(dòng)，使長(zhǎng)桁I內(nèi)的實(shí)時(shí)拉伸應(yīng)力值σ'以恒定速率降低，即從焊接開始時(shí)的預(yù)拉伸應(yīng)力值0恒速減小到焊接結(jié)束時(shí)的零。其它步驟與【具體實(shí)施方式】六或八相同。
[0038]【具體實(shí)施方式】十:結(jié)合圖7說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式是步驟四中，雙側(cè)激光填絲焊接時(shí)采用惰性氣體氬氣(Ar)或氦氣(He)對(duì)雙側(cè)激光焊縫3進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù)。其它步驟與【具體實(shí)施方式】九相同。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種減小T型結(jié)構(gòu)件焊接撓曲變形的預(yù)拉伸裝置，所述裝置包括平臺(tái)(4)、拉伸牽引桿(6)、拉伸滑塊(7)、測(cè)量牽引桿(8)、測(cè)量滑塊(9)、控制器(10)、步進(jìn)電機(jī)(11)、絲杠(12)、傳動(dòng)板(16)、軸承座(17)、兩個(gè)圓柱滑桿(15)、四個(gè)底座支架(5)和四個(gè)滑桿固定座(14)，四個(gè)底座支架(5)分別固定在平臺(tái)(4)下面的四角處，平臺(tái)(4)上設(shè)有矩形凹槽(4-1)和矩形開口(4-2)，矩形凹槽(4-1)和矩形開口(4-2)沿同一直線分別設(shè)置在平臺(tái)(4)的兩端，測(cè)量牽弓丨桿⑶設(shè)置在矩形凹槽(4-1)中，測(cè)量滑塊(9)套裝在測(cè)量牽引桿⑶上，測(cè)量牽引桿⑶的下端穿過矩形凹槽(4-1)并與控制器(10)內(nèi)的拉力傳感器連接，控制器(10)固定在平臺(tái)(4)上，拉伸牽引桿(6)設(shè)置在矩形開口(4-2)中，拉伸滑塊(7)套裝在拉伸牽引桿(6)上，拉伸牽引桿(6)的下端與傳動(dòng)板(16)連接，傳動(dòng)板(16)設(shè)置在平臺(tái)(4)的下面，傳動(dòng)板(16)與絲杠(12)螺紋連接，絲杠(12)的一端設(shè)置在軸承座(17)中，絲杠(12)的另一端與步進(jìn)電機(jī)(11)的輸出軸連接，兩個(gè)圓柱滑桿(15)對(duì)稱設(shè)置在絲杠(12)的兩側(cè)，兩個(gè)圓柱滑桿(15)均與傳動(dòng)板(16)滑動(dòng)連接，每個(gè)圓柱滑桿(15)的兩端分別與其對(duì)應(yīng)的滑桿固定座(14)連接，滑桿固定座(14)固定在平臺(tái)(4)下面，控制器(10)通過數(shù)據(jù)線與步進(jìn)電機(jī)(11)連接，拉伸滑塊(7)的側(cè)端面設(shè)有拉伸滑塊定位銷(7-1)，測(cè)量滑塊(9)的側(cè)端面設(shè)有測(cè)量滑塊定位銷(9-1)，拉伸滑塊定位銷(7-1)與測(cè)量滑塊定位銷(9-1)位于同側(cè)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種減小T型結(jié)構(gòu)件焊接撓曲變形的預(yù)拉伸裝置，其特征在于:拉伸牽引桿(6)與傳動(dòng)板(16)的配合表面、拉伸滑塊(7)與拉伸牽引桿(6)的配合表面、測(cè)量牽引桿(8)與矩形凹槽(4-1)的配合表面、測(cè)量滑塊(9)與測(cè)量牽引桿(8)的配合表面、圓柱滑桿(15)與傳動(dòng)板(16)的配合表面均采用精確銑、磨削加工而成。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種減小T型結(jié)構(gòu)件焊接撓曲變形的預(yù)拉伸裝置，其特征在于:所述每個(gè)底座支架(5)上設(shè)有一個(gè)通孔(5-1)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種減小T型結(jié)構(gòu)件焊接撓曲變形的預(yù)拉伸裝置，其特征在于:所述裝置還包括兩個(gè)加強(qiáng)筋(13)，兩個(gè)加強(qiáng)筋(13)對(duì)稱固定在兩個(gè)圓柱滑桿(15)的外側(cè)且固裝在平臺(tái)(4)上。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種減小T型結(jié)構(gòu)件焊接撓曲變形的預(yù)拉伸裝置，其特征在于:所述軸承座(17)、兩個(gè)加強(qiáng)筋(13)、四個(gè)滑桿固定座(14)和四個(gè)底座支架(5)與平臺(tái)(4)制成一體。6.—種利用權(quán)利要求1所述裝置實(shí)現(xiàn)減小T型結(jié)構(gòu)件焊接撓曲變形的預(yù)拉伸方法，其特征在于:所述方法是通過以下步驟實(shí)現(xiàn)的: 步驟一、在長(zhǎng)桁(I)上加工定位圓孔(1-1):根據(jù)長(zhǎng)桁(I)的橫截面尺寸確定定位圓孔(1-1)的水平距離f和豎直距離g，并利用鉆床在長(zhǎng)桁(I)兩側(cè)各加工一個(gè)定位圓孔(1-1); 步驟二、對(duì)蒙皮(2)和長(zhǎng)桁(I)進(jìn)行裝卡:將蒙皮(2)平放于平臺(tái)(4上，使蒙皮(2)上的待焊位置線(N-N)與平臺(tái)(4)的對(duì)稱中位線(M-M)重合，將長(zhǎng)桁(I)豎直放置于蒙皮(2)上并與待焊位置線(N-N)重合，長(zhǎng)桁(I)兩端的定位圓孔(1-1)分別與拉伸滑塊定位銷(7-1)和測(cè)量滑塊定位銷(9-1)配合，將長(zhǎng)桁(I)定位安裝于拉伸滑塊(7)和測(cè)量滑塊(9)上； 步驟三、設(shè)置預(yù)拉伸應(yīng)力值并對(duì)長(zhǎng)桁(I)進(jìn)行預(yù)拉伸:將長(zhǎng)桁(I)的橫截面尺寸:長(zhǎng)邊高度a、寬度b、短邊高度C、長(zhǎng)桁厚度e及設(shè)定的預(yù)拉伸應(yīng)力值0輸入控制器(10)中，通過控制器(I O)控制步進(jìn)電機(jī)(I I)和絲杠(I 2)轉(zhuǎn)動(dòng)，傳動(dòng)板(I 6)沿絲杠(12)運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)板(I 6)帶動(dòng)拉伸牽引桿(6)和拉伸滑塊(7)向平臺(tái)⑷后側(cè)運(yùn)動(dòng)，拉伸長(zhǎng)桁(I)并帶動(dòng)平臺(tái)⑷前側(cè)的測(cè)量滑塊(9)運(yùn)動(dòng)，測(cè)量滑塊(9)經(jīng)由測(cè)量牽引桿⑻將實(shí)時(shí)拉力F傳遞給控制器(10)中的拉力傳感器，并由控制器(10)計(jì)算出實(shí)時(shí)拉伸應(yīng)力值(/，將實(shí)時(shí)拉伸應(yīng)力值σ'與預(yù)拉伸應(yīng)力值σ進(jìn)行比較，實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)(11)和絲杠(12)轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行反饋控制； 步驟四、對(duì)蒙皮(2)和預(yù)拉伸的長(zhǎng)桁(I)進(jìn)行連續(xù)的雙側(cè)激光填絲焊接:將兩個(gè)保護(hù)氣噴嘴(18)、兩個(gè)激光束(19)、兩個(gè)焊絲(20)分別對(duì)稱放置于長(zhǎng)桁(I)兩側(cè)，同側(cè)的保護(hù)氣噴嘴(18)、激光束(19)、焊絲(20)的順序?yàn)橛汕爸梁笠来卧O(shè)置，對(duì)長(zhǎng)桁(I)與蒙皮⑵進(jìn)行連續(xù)的雙側(cè)激光填絲焊接，以獲得T型結(jié)構(gòu)件。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種減小T型結(jié)構(gòu)件焊接撓曲變形的預(yù)拉伸方法，其特征在于:所述步驟三中長(zhǎng)桁(I)的預(yù)制拉伸應(yīng)力值σ及實(shí)時(shí)拉伸應(yīng)力值(/均應(yīng)小于長(zhǎng)桁(I)的屈服強(qiáng)度Os。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種減小T型結(jié)構(gòu)件焊接撓曲變形的預(yù)拉伸方法，其特征在于:所述步驟四中，在進(jìn)行連續(xù)的雙側(cè)激光填絲焊接時(shí)，保持預(yù)置拉伸應(yīng)力值σ恒定不變。9.根據(jù)權(quán)利要求6或8所述的一種減小T型結(jié)構(gòu)件焊接撓曲變形的預(yù)拉伸方法，其特征在于:所述步驟四中，在進(jìn)行連續(xù)的雙側(cè)激光填絲焊接的同時(shí)，通過控制器(10)控制步進(jìn)電機(jī)(11)和絲杠(12)轉(zhuǎn)動(dòng)，使長(zhǎng)桁(I)內(nèi)的實(shí)時(shí)拉伸應(yīng)力值以恒定速率降低，即從焊接開始時(shí)的預(yù)拉伸應(yīng)力值σ恒速減小到焊接結(jié)束時(shí)的零。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種減小T型結(jié)構(gòu)件焊接撓曲變形的預(yù)拉伸方法，其特征在于:所述步驟四中，雙側(cè)激光填絲焊接時(shí)采用惰性氣體氬氣(Ar)或氦氣(He)對(duì)雙側(cè)激光焊縫(3)進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù)。
【文檔編號(hào)】B23K26/142GK105921895SQ201610378780
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年5月31日
【發(fā)明人】陶汪, 韓冰, 陳彥賓
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)