一种焊接机器人用铝合金环轨制作方法与流程

1.本发明涉及到铝合金加工技术领域，具体为一种焊接机器人用铝合金环 轨制作方法。


背景技术：

2.随着自动化焊接技术的不断发展，轨道式焊接机器人在现场管道现场安 装方面得到了广泛应用，但是由于焊接设备不同，应用环境不同，不同设备 采用了不同的焊接轨道机器人，对于不同的焊接小车，其轨道的截面形状、 截面尺寸、材质及配合的轨道焊接机器人都有所不同。核电站用轨道式焊接 机器人使用的环形轨道需要高精度、强度高，同时承受摩擦、高温、海洋潮 湿耐蚀等恶虐环境，因此，对轨道质量要求很高。目前核电站用全位置轨道 焊接机器人轨道依赖进口，轨道价格昂贵，制约着核电自动焊技术发展和应 用。国内轨道焊接机器人配套的轨道适应性不强，无法在核电站主蒸汽、主 给水等核心系统焊接设备上使用，主要是其加工工艺无法保证环轨在高温 (200℃)环境下使用的稳定性，容易发生变形；加工工序导致环轨连接处错 边较多，导致焊接机器人焊接质量下降，尤其是对于主蒸汽、主给水核电核 心系统，设备的稳定性直接影响系统质量。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种焊接机器人用铝合金环轨制作方法，用于解 决上述技术问题。
4.本发明采用的技术方案如下：
5.一种焊接机器人用铝合金环轨制作方法，包括以下操作步骤：
6.s1、选材，选用板状的铝合金，且所述铝合金厚度大于环轨宽度的5％；
7.s2、外形切割，在切割时预留精加工余量，经过两次切割后形成半圆形 的铝半圈；
8.s3、轨道精加工，且精加工顺序为打孔、外圆加工、内圆加工和滚花；
9.s4、时效处理，时效温度为200
±
5℃，保温时间为10小时以上；
10.s5、表面第一次处理工艺，包括表面喷丸处理和硬质阳极氧化处理；
11.s6、表面第二次处理工艺，包括表面喷涂钝化液处理；
12.s7、水洗处理，将所述环轨浸泡在纯净水内，去除所述环轨的表面的钝 化液；
13.s8、打孔、攻丝及安装螺套。
14.作为优选，在s2中，经过一次切割后形成粗加工环轨，需要对粗加工环 轨进行去应力处理，且去应力处理温度为550℃，保温时间围为3小时。
15.作为进一步的优选，在s2中，采用线切割或者大型立式车床进行切割， 从铝合金板的外部向内部切取不同直径的所述粗加工环轨。
16.作为优选，在s2中，所述精加工余量具体为精加工内径小于所述铝半圈 内径5mm，精加工外径大于所述铝半圈外径5mm。
17.作为优选，在s3中，打孔过程为：在所述铝半圈端面加工定位销孔和组 对螺栓孔，
按照图纸要求进行组对，形成完整的环形轨道。
18.作为进一步的优选，外圆加工过程为：将所述环形轨道安装在外圈工装 夹具上进行加工，进行外圈表面加工。
19.作为进一步的优选，内圈加工过程为：将所述环形轨道安装在内圈工装 夹具上进行加工，进行外圈表面加工。
20.作为进一步的优选，滚花过程为：将所述环形轨道安装在所述外圈工装 夹具上进行滚花，滚花使用切削滚花刀具。
21.作为进一步的优选，在s5中，所述表面喷丸处理包括：所述环形轨道表 面进行喷丸处理，喷砂粒度直径为0.1mm
‑
0.3mm。
22.上述技术方案具有如下优点或有益效果：
23.本发明中，通过选用市场现有的铝合金板材，加工制造的全位置焊接设 备配套环轨，该方法可以提高铝合金材料的利用率，加工完成的环轨具有高 温环境下稳定性好，环轨拼接精度高，拼接端面重合性高，变形小，环轨椭 圆度小，表面耐磨性能好，保证了全位置设备焊接过程质量的稳定性。
附图说明
24.图1是本发明中焊接机器人用铝合金环轨制作方法的流程图；
25.图2是本发明中的环轨的结构示意图；
26.图3是本发明中的铝半圈的结构示意图；
27.图4是本发明中的粗加工环轨切割图。
28.图5是本发明中的铝半圈拼接端面装配图。
29.图中：1、环轨；2、组对螺栓孔；3、公头；4、母头；5、第一螺孔。
具体实施方式
30.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中 的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有 其他实施例，都属于本发明保护的范围。
31.在本发明的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、
ꢀ“
左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等，其所指示的方 位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明 和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以 特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，如出现术 语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗 示相对重要性。
32.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，如出 现术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连 接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连 接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部 的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本 发明中的具体含义。
33.图1是本发明中的焊接机器人用铝合金环轨制作方法的流程图，图2是 本发明中
的环轨的结构示意图，图3是本发明中的铝半圈的结构示意图，图 4是本发明中的粗加工环轨切割图，图5是本发明中的铝半圈拼接端面装配 图，请参见图1至图5所示，示出了一种焊接机器人用铝合金环轨制作方法， 包括：包括以下操作步骤：
[0034][0035]
s1、选材，选用板状的铝合金，且铝合金厚度大于环轨1宽度的5％；
[0036]
s2、外形切割，在切割时预留精加工余量，经过两次切割后形成半圆形 的铝半圈；本实施例中，选用的是正方形铝合金板，首次切割后形成的是粗 加工环轨，然后再对粗加工环轨进行切割，形成等分的两个半圆形的铝半圈。
[0037]
s3、轨道精加工，且精加工顺序为打孔、外圆加工、内圆加工和滚花；
[0038]
s4、时效处理，时效温度为200
±
5℃，保温时间为10小时以上；可使 环轨1由于加工过程积累内应力消除，形状趋于稳定状态，在后期高温环境 下使用时，仍然保证其形状和性能。
[0039]
s5、表面第一次处理工艺，包括表面喷丸处理和硬质阳极氧化处理；
[0040]
s6、表面第二次处理工艺，包括表面喷涂钝化液处理；采用表面第二次 处理工艺，可以进一步的增加环轨1表面的耐腐蚀性，且钝化液加水调制至 ph值为4.3，浓度130g/l，浸泡处理时间120
‑
300s。
[0041]
s7、水洗处理，将环轨1浸泡在纯净水内，去除环轨1的表面的钝化液；
[0042]
s8、打孔、攻丝及安装螺套。可按照图纸要求对不同规格轨道相应位置 打孔，并进行攻丝，攻丝完成安装螺套。安装螺套可以保护铝合金材料螺纹， 提高螺纹在频繁拆装情况的使用寿命，同时提高环轨1使用寿命和维护周期。 本实施例中，环轨1为为两个相同的半环形轨道(铝半圈)拼接而成，环轨 1上有均匀分布的第一螺孔5，半环形轨道两个端面为配合的安装孔和螺纹 孔，如图2所示。安装孔和组队螺栓孔两侧各有一个定位孔，定位孔(定位 销孔)采用公头3与母头4配合。环轨1材料采用90mm厚度7075
‑
t6铝合金 板进行加工，能够降低环轨1材料成本和加工成本。
[0043]
进一步，作为一种较佳的实施方式，在s2中，经过一次切割后形成粗加 工环轨，需要对粗加工环轨进行去应力处理，且去应力处理温度为550℃， 保温时间围为3小时。本实施例中，切割完成后将粗加工环轨进行去应力热 处理，采用去应力处理，能够主要消除铝合金板自身轧制过程及切割过程中 产生的内应力。
[0044]
进一步，作为一种较佳的实施方式，在s2中，采用线切割或者大型立式 车床进行切割，从铝合金板的外部向内部切取不同直径的粗加工环轨。本实 施例中的粗加工环轨经过再次切割后形成铝半圈。
[0045]
进一步，作为一种较佳的实施方式，在s2中，精加工余量具体为精加工 内径小于铝半圈内径5mm，精加工外径大于铝半圈外径5mm。
[0046]
进一步，作为一种较佳的实施方式，在s3中，打孔过程为：在铝半圈端 面加工定位销孔和组对螺栓孔2，按照图纸要求进行组对，形成完整的环形 轨道。热处理冷却后将粗加工环轨切割为两个相同的半环形的铝半圈，将两 个半环形铝半圈的垂直端面加工定位孔和螺纹孔，加工完成，将两个半环形 的铝半圈安装公母定位销，安装完成，将两个半圆形的铝半圈对接，对接端 面如图5所示。拼接完成进行锁紧螺栓后形成环轨1(环形轨道)。按照图3 铝半圈端面图进行精加工，加工过程为了保证加工精度，采用工装夹具对环 轨1进行
固定。
[0047]
进一步，作为一种较佳的实施方式，外圆加工过程为：将环形轨道安装 在外圈工装夹具上进行加工，进行外圈表面加工。
[0048]
进一步，作为一种较佳的实施方式，内圈加工过程为：将环形轨道安装 在内圈工装夹具上进行加工，进行外圈表面加工。
[0049]
进一步，作为一种较佳的实施方式，滚花过程为：将环形轨道安装在外 圈工装夹具上进行滚花，滚花使用切削滚花刀具。本实施例中的精加工主要 进行外圆、内圆、侧面、均布定位销孔和组对螺栓孔2(打孔不攻丝)以及 外表面滚花处理，为了减小挤压滚花对环轨1产生加工应力，采用机械切削 滚花刀具进行加工。
[0050]
进一步，作为一种较佳的实施方式，在s5中，表面喷丸处理包括：环形 轨道表面进行喷丸处理，喷砂粒度直径为0.1mm
‑
0.3mm。通过表面喷丸处理， 能够提高硬质阳极氧化处理附着效果。硬质阳极氧化处理主要目的是：提高 轨道各种性能，包括耐蚀性、耐磨性、耐候性、绝缘性及吸附性，具体工艺 为：除油、洗涤、碱蚀、洗涤、硬质阳极氧化处理、洗涤、封闭、冲洗、干 燥，采用200
‑
250g/l硫酸溶液，时间为60
‑
90min，电流密度2.0
‑
4.0a/dm 2
，阳极氧化厚度为40
‑
60um，完成后轨道表面硬度达到550hv。表面处理结 束后进行攻丝和安装螺套，这样就完成环轨1加工。采用本发明中的方法制 作的轨道式焊接机器人配套轨道，可以很好的保证环轨1的椭圆度、环轨1 对接面的错边量，与进口的轨道相比，性能达到进口产品质量水平，同时， 缩短环轨1采购周期和价格，对于项目实施具有重要意义。
[0051]
以上所述仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及 保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书 及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含 在本发明的保护范围内。