[发明专利]一种飞机蒙皮壁板焊前激光清洗装置及其清洗方法

说明书

本发明涉及一种飞机蒙皮壁板焊前激光清洗装置，包括激光清洗执行装置、自寻位夹持装置、清洗激光器及控制系统；其中，自寻位夹持装置用于夹持壁板及定位，控制系统分别与激光清洗执行装置、清洗激光器电控连接，激光清洗执行装置与清洗激光器连接且利用接收到的激光清洗壁板。本发明还涉及一种飞机蒙皮壁板焊前激光清洗方法。该飞机蒙皮壁板焊前激光清洗装置及方法的目的是解决传统的蒙皮壁板激光清洗工艺效率低且质量稳定性差的问题。

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，具体涉及一种飞机蒙皮壁板焊前激光清洗装置及其清洗方法。

背景技术

飞机蒙皮壁板构件是航空、航天结构件中常见的蒙皮结构，用于飞机、航天飞机等飞行器的气动蒙皮。目前新型的飞机蒙皮壁板构件为了增加结构刚性与整体强度，均采用内型面加筋壁板设计方式。目前最先进的飞机蒙皮壁板加筋构件是采用激光双光束焊接方式将纵横交错的长桁与隔框焊接在蒙皮上，这种制造工艺减重效果明显，气动面无损伤、变形小、型面精度高。

飞机蒙皮壁板构件在进行激光焊接长桁与隔框前需要对蒙皮表面进行清理，去除表面的油污、氧化层等杂质。传统的蒙皮壁板构件焊接前一般采用酸洗方法，将待焊组件浸泡在化学试剂里面，经过腐蚀处理表面氧化层与油污。该方法由于化学废液难以回收处理对环境存在极大的污染，而且该方式受制于场地条件，需要根据零件的尺寸大小建设酸液池，实施难度较大。同时酸洗工艺一般发生在焊接前，一旦开始焊接，处于半成品状态的蒙皮焊接壁板由于酸液对焊缝腐蚀的原因无法再次进行酸洗。钛及钛合金激光焊接工艺HB/Z20017-2012中明确规定酸洗后24小时以上的零件需要焊前再次进行表面清理。因此，对于焊缝数量大，焊接周期长的大型蒙皮壁板，酸洗工艺不能满足焊接的需求。

激光清洗技术操作简单，采用光纤传输，清洗表面洁净度高，能够有效清除材料表面油污、锈蚀、氧化层等，同时激光清洗技术对基材表面无损伤，可在线清洗，极大地适应了大型蒙皮壁板长周期焊接的需求。

目前，激光清洗机均以单机方式销售，手持激光清洗头采用人工方式清洗，效率低且清洗轨迹不稳定，效果较差。目前特别是针对大型飞机蒙皮钛合金壁板结构设计与制造的自适应激光清洗装备系统尚未面世。

因此，发明人提供了一种飞机蒙皮壁板焊前激光清洗装置及其清洗方法。

发明内容

(1)要解决的技术问题

本发明实施例提供了一种飞机蒙皮壁板焊前激光清洗装置及其清洗方法，解决了传统的蒙皮壁板激光清洗工艺效率低且质量稳定性差的技术问题。

(2)技术方案

本发明的第一方面提供了一种飞机蒙皮壁板焊前激光清洗装置，包括激光清洗执行装置、自寻位夹持装置、清洗激光器及控制系统；

其中，所述自寻位夹持装置用于夹持壁板及定位，所述控制系统分别与所述激光清洗执行装置、所述清洗激光器电控连接，所述激光清洗执行装置与所述清洗激光器连接且利用接收到的激光清洗所述壁板。

进一步地，所述激光清洗执行装置包括多自由度机械手、激光清洗头、导轨、激光扫描寻位装置及在线检测装置；

其中，所述多自由度机械手安装在所述导轨上，所述激光清洗头安装于所述多自由度机械手，所述光扫描寻位装置、所述在线检测装置均安装于所述激光清洗头；

所述激光扫描寻位装置用于将寻找到的所述自寻位夹持装置的位置信息发送给所述控制系统，所述在线检测装置用于检测激光清洗过程中蒙皮壁板的表面粗糙度、温度。

进一步地，所述自寻位夹持装置包括型面支架、孔定位装置、锁紧装置、型面胎梁及寻位装置；

其中，所述孔定位装置用于定位所述壁板并将其位置信息发送给所述激光扫描寻位装置，所述锁紧装置用于锁紧所述壁板，所述型面胎梁安装于所述型面支架且用于支撑所述壁板，所述寻位装置设于所述型面支架的底部且用于定位。