一种缸盖堆焊焊接定位工装及使用方法

技术领域

本发明涉及一种缸盖堆焊焊接定位工装及使用方法，属于缸盖焊接技术领域。

背景技术

船用大功率低速柴油机工作时，其缸盖燃烧室内将产生高温、高压及具有腐蚀性的气体，缸盖燃烧室表面在高温环境下承受极高的最高燃烧压力（最大14.4MPa），油头处经常因此产生裂纹并贯穿至冷却水腔，导致冷却水渗漏，造成主机停车。随着主机输出功率的提高，最高燃烧压力进一步增大，更加剧了这一倾向。为提高主机的可靠性和缸盖的工作寿命，行业内自20世纪90年代开始研制复合材料的缸盖，即采用焊接方法在缸盖油头处熔敷镍基合金。若采用手工堆焊，堆焊质量不稳定，且焊接缺陷不易进行返修，不具备批量生产的条件；若采用焊接机器人进行堆焊，在利用焊接机器人对缸盖进行堆焊的过程中，若要使用同一焊接程序进行堆焊，则缸盖的找准定位过程十分困难；若针对每一件缸盖进行单独的编程，则工作量较大，效率较低。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种缸盖堆焊焊接定位工装及使用方法，此工装适用于采用焊接机器人进行大缸径柴油机气缸盖喷油孔耐腐蚀镍铬合金材料堆焊过程中的找准定位，使其在此工装上完成定位后，可以直接利用同一程序进行批量的堆焊生产，进而提高焊接效率和质量。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种缸盖堆焊焊接定位工装，它包括用于对整个缸盖进行支撑的焊接底座，所述焊接底座包括底板，底板的顶端固定有多根呈圆周均匀布置的立柱，立柱的顶部支撑有顶板，底板通过地脚螺栓组件与焊接工作台的条形地轨配合相连；顶板的顶部加工有多套不同位置尺寸的定位螺纹孔，定位螺纹孔上配合安装有用于对缸盖进行定位的定位销。

所述立柱和顶板之间固定有斜加强杆。

所述立柱是采用成对布置的槽钢拼装焊接而成。

所述斜加强杆采用槽钢裁剪而成。

所述地脚螺栓组件包括地脚螺栓，所述地脚螺栓的顶部安装有垫片和螺母，并用于对底板压紧固定。

所述地脚螺栓包括螺栓底板和螺栓柱，地脚螺栓的螺栓底板与条形地轨相配合，所述地脚螺栓的螺栓柱穿过设置在底板上的螺栓槽。

所述定位销包括用于和定位螺纹孔相配合的螺纹柱段，螺纹柱段通过过渡槽之后设置有光轴段，光轴段的端头设置有锥形轴段。

所述底板和顶板都采用环板，焊接时，所述底板的顶部设置有下封板，顶板的顶部设置有上封板，上封板和缸盖相接触的端面之间设置有保温棉层；所述上封板和下封板采用碳钢圆板。

所述顶板上焊接有多个用于接地的接地块。

一种缸盖堆焊焊接定位工装的使用方法，包括以下步骤：

步骤一，工装的整体固定：

将底板整体放置在焊接工作台的顶部，然后通过地脚螺栓组件将整个底板固定在焊接工作台的条形地轨上；

步骤二，上封板和下封板的安装：

将下封板和上封板安装在底板和顶板的中心部位，并使得工装整体接地；

步骤三，定位销的安装固定：

根据所需要焊接的缸盖的尺寸，选择相应位置和数量的定位销，并将定位销固定在相应的定位螺纹孔上；

步骤四，缸盖的定位安装：

将缸盖通过定位销定位支撑在上封板顶部的保温棉层上；

步骤五，编制缸盖焊接程序：

在缸盖定位固定完成之后，根据缸盖当前位置，编制对缸盖的熔敷镍基合金进行堆焊的焊接程序；

步骤六，缸盖的自动焊接：

采用焊接机器人，依据焊接程序对缸盖进行自动焊接作业；

步骤七，缸盖的卸载：

待缸盖焊接完成之后，取下焊接完成的缸盖；

步骤八，下个缸盖的自动安装及焊接：

将下个同型号需要焊接的缸盖通过定位销重新定位安装在上封板的顶部，再次启动焊接机器人，依据焊接程序对缸盖进行自动焊接作业；

步骤九，后续缸盖的联系焊接；

重复步骤七~步骤八，直到同批量的缸盖全部焊接完成。

本发明有如下有益效果：

1、本发明通过在此缸盖堆焊定位工装的作用下，焊接机器人可以免去每次的定位过程，对其进行批量的堆焊生产，工作效率大大提高；同时，一个工装适应多种机型的缸盖，工装制作成本低，工装带来的经济效益明显。

2、本发明在批量生产的过程中，可以对焊接机器人所运行的焊接程序进行不断的更新与优化，使得堆焊产品的良品率不断提升，返修的概率大大地降低，不仅降低了后期返修或报废所带来的成本浪费，更能不断提高产品的焊接质量。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明待焊接缸盖的三维图。

图2为本发明整体结构主视图。

图3为本发明整体结构俯视图。

图4为本发明焊接底座主视图。

图5为本发明焊接底座俯视图。

图6为本发明斜加强杆主视图。

图7为本发明立柱主视图。

图8为本发明立柱侧视图。

图9为本发明定位销主视图。

图10为本发明地脚螺栓主视图。

图11为本发明地脚螺栓侧视图。

图中：缸盖1、上封板2、保温棉层3、焊接底座4、下封板5、地脚螺栓6、螺母7、垫片8、定位销9、接地块10、顶板11、斜加强杆12、立柱13、底板14、螺栓槽15、定位螺纹孔16、螺纹柱段17、过渡槽18、光轴段19、锥形轴段20、螺栓柱21、螺栓底板22、条形地轨23、敷镍基合金24。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-11，一种缸盖堆焊焊接定位工装，它包括用于对整个缸盖1进行支撑的焊接底座4，所述焊接底座4包括底板14，底板14的顶端固定有多根呈圆周均匀布置的立柱13，立柱13的顶部支撑有顶板11，底板14通过地脚螺栓组件与焊接工作台的条形地轨23配合相连；顶板11的顶部加工有多套不同位置尺寸的定位螺纹孔16，定位螺纹孔16上配合安装有用于对缸盖1进行定位的定位销9。本发明通过在此缸盖堆焊定位工装的作用下，焊接机器人可以免去每次的定位过程，对其进行批量的堆焊生产，工作效率大大提高；同时，一个工装适应多种机型的缸盖，工装制作成本低，工装带来的经济效益明显。具体使用过程中，通过地脚螺栓组件对整个定位工装进行可靠的固定，然后，通过定位销9对缸盖1进行定位，待其定位完成之后，通过编制统一的程序，对缸盖进行自动焊接。

进一步的，所述立柱13和顶板11之间固定有斜加强杆12。通过上述的斜加强杆12增强了对顶板11支撑固定的稳定和强度。

进一步的，所述立柱13是采用成对布置的槽钢拼装焊接而成。通过上述的立柱13的结构保证了其结构强度。

进一步的，所述斜加强杆12采用槽钢裁剪而成。通过上述的斜加强杆12保证了其结构强度。

进一步的，所述地脚螺栓组件包括地脚螺栓6，所述地脚螺栓6的顶部安装有垫片8和螺母7，并用于对底板14压紧固定。通过上述的地脚螺栓组件保证了对底板14固定安装的可靠性。

进一步的，所述地脚螺栓6包括螺栓底板22和螺栓柱21，地脚螺栓6的螺栓底板22与条形地轨23相配合，所述地脚螺栓6的螺栓柱21穿过设置在底板14上的螺栓槽15。通过上述的配合，保证了通过地脚螺栓6能够对底板14可靠的安装固定。

进一步的，所述定位销9包括用于和定位螺纹孔16相配合的螺纹柱段17，螺纹柱段17通过过渡槽18之后设置有光轴段19，光轴段19的端头设置有锥形轴段20。通过上述的定位销9能够用于对缸盖1进行可靠的定位。

进一步的，四个一组定位一种型号的缸盖，在不发生干涉的情况下，可设计多组定位销孔。

进一步的，所述底板14和顶板11都采用环板，焊接时，所述底板14的顶部设置有下封板5，顶板11的顶部设置有上封板2，上封板2和缸盖1相接触的端面之间设置有保温棉层3；所述上封板2和下封板5采用碳钢圆板。通过上述的碳钢圆板用以更好地使缸盖与工装相接触，更好地产生焊接接地。

进一步的，所述顶板11上焊接有多个用于接地的接地块10。通过上述的接地块10，更好地产生焊接接地。

实施例2：

一种缸盖堆焊焊接定位工装的使用方法，包括以下步骤：

步骤一，工装的整体固定：

将底板14整体放置在焊接工作台的顶部，然后通过地脚螺栓组件将整个底板14固定在焊接工作台的条形地轨23上；

步骤二，上封板2和下封板5的安装：

将下封板5和上封板2安装在底板14和顶板11的中心部位，并使得工装整体接地；

步骤三，定位销9的安装固定：

根据所需要焊接的缸盖1的尺寸，选择相应位置和数量的定位销9，并将定位销9固定在相应的定位螺纹孔16上；

步骤四，缸盖1的定位安装：

将缸盖1通过定位销9定位支撑在上封板2顶部的保温棉层3上；

步骤五，编制缸盖1焊接程序：

在缸盖1定位固定完成之后，根据缸盖1当前位置，编制对缸盖1的熔敷镍基合金24进行堆焊的焊接程序；

步骤六，缸盖1的自动焊接：

采用焊接机器人，依据焊接程序对缸盖1进行自动焊接作业；

步骤七，缸盖1的卸载：

待缸盖1焊接完成之后，取下焊接完成的缸盖1；

步骤八，下个缸盖1的自动安装及焊接：

将下个同型号需要焊接的缸盖1通过定位销9重新定位安装在上封板2的顶部，再次启动焊接机器人，依据焊接程序对缸盖1进行自动焊接作业；

步骤九，后续缸盖1的联系焊接；

重复步骤七~步骤八，直到同批量的缸盖1全部焊接完成。