[发明专利]金属构筑成形制造系统及其堆垛单元

说明书

技术领域

本发明涉及机械制造领域，尤其是涉及一种用于金属构筑成形制造工艺的制造系统以及在该制造系统中使用的堆垛单元。

背景技术

当前，很多设备需要使用大型的金属构件，并且为了保证其能够提供相应的性能，这些金属构件需要有整块材料整体地制造。为了制造这些大型金属构件，需要提供尺寸非常大的整体金属坯料。

例如，大型核电机组的转子的直径可达数米。为了整体地制造该转子，需要采用五百吨以上的钢锭。然而，钢锭越大，钢锭的内部冶金质量越难保障，宏观偏析、中心疏松和晶粒粗大问题是制约钢锭质量的主要问题，特别是宏观偏析缺陷是国际性难题。为了解决该技术问题，本发明的发明人提出了一种金属构筑成形制造方法，即：首先，将多个金属基元堆垛或堆砌成具有预定尺寸和形状的金属基元堆，然后，对金属基元对进行封焊或封装以制成预制坯；之后，通过对预制坯进行锻焊，使多个金属基元之间的界面焊合以制成毛坯；最后，对毛坯进行机加工以制成金属零件。

为了尽可能地减少最终金属零件中的缺陷，在上述制造工艺中：

(4)需要确保金属基元的表面高度清洁，没有杂质以及表面氧化物残余；

(5)在金属基元的堆垛过程中，需确保各基元的位置对齐；以及

(6)对堆垛后的金属基元进行封焊时，需确保焊接质量，通常应在真空条件或保护气体氛围中进行；或者，对堆垛后的金属基元进行封装时，需要确保封箱内的真空环境。

此外，由于在进行大尺寸的金属部件的制作过程中，金属基元、封焊或封装后的预制坯、封箱等的尺寸和重量都非常大，因此难以进行人工操作，即使在某个步骤中辅助使用某些机械设备或工具，也依然难以高效、便利地完成整个制造工艺流程。

因此，鉴于上述问题，目前需要一种用于金属构筑成形制造工艺的制造系统以及用在该制造系统中的堆垛单元。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于金属构筑成形制造工艺的制造系统，以便利、高效、稳定地实现该制造工艺，并保证制造出的产品零件的高质量。

根据本发明的一个方面，提出了一种用在金属构筑成形制造系统中的堆垛单元。

根据示例性的实施例，堆垛单元包括运送设备和堆垛工作站，所述运送设备配置为运送多个金属基元至堆垛工作站，并在所述堆垛工作站中堆垛多个金属基元；并且所述堆垛工作站配置成对所述多个金属基元进行位置调整以形成预定的金属基元堆。

根据进一步的实施例，所述运送设备包括可行走磁力吊。

根据进一步的实施例，所述堆垛工作站包括定位设备，所述定位设备包括：定位基准设定机构，其配置为设定用于金属基元定位的基准位置；和位置调整机构，其配置为调整金属基元的位置以使其位于所述基准位置。

根据进一步的实施例，所述定位基准设定机构包括：至少两个定位基准部件，所述两个定位基准部件分别沿两个彼此垂直的方向定位，使得当金属基元与所述两个定位基准部件分别抵接时，该金属基元处于所述基准位置；垂直调整机构，其配置为调整定位基准部件的垂直高度；和水平调整机构，其配置为调整定位基准部件的水平位置。

根据另一的实施例，定位基准设定机构还包括至少一个传感器，所述至少一个传感器配置为感测金属基元和/或定位基准部件的位置，以调整定位基准部件的位置。

根据另一实施例，所述位置调整机构包括：抵推部件，用于在水平方向上推动金属基元；水平驱动机构，其配置为驱动所述抵推部件；和垂直调整机构，其配置为调整所述抵推部件的垂直高度。

根据另一实施例，位置调整机构还包括至少一个传感器，所述至少一个传感器配置为感测金属基元和/或抵推部件的位置，以调整定位基准部件的位置。

根据另一实施例，堆垛单元还包括焊接设备，所述焊接设备配置为将已进行位置调整的所述多个金属基元焊接在一起以形成所述预定的金属基元堆。

根据本发明的另一方面，还提出了一种用于金属构筑成形制造工艺的制造系统。

根据一个实施例，该制造系统包括：前述任一实施例所述的堆垛单元，其配置为将多个金属基元堆垛成预定的金属基元堆；封装单元，其配置为将所述预定的金属基元堆封装成预制坯；和锻焊单元，其配置为对所述预制坯进行锻焊以获得零件毛坯。

本发明的金属构筑成形制造系统，能够完美地适用于金属构筑成形制造工艺，并实现优质大尺寸金属器件的均质化、自动化、稳定化和低成本的制造。本发明的堆垛单元提供了在制造过程中使金属基元对准的手段，有利于后续封装和锻焊过程的顺利进行。

附图说明