CN104668862A - 大型双曲面结构制造多用途工装 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大型双曲面结构制造多用途工装，包括有主结构板，主结构板包括有并列设置的左侧主结构板、中间主结构板、右侧主结构板，左侧主结构板、右侧主结构板分别通过数个横筋、竖筋、斜筋与中间主结构板焊接，各主结构板的底部加工有底平面、上端呈弧形、其中一侧设有竖直端平面，竖直端平面与底平面相互垂直，各主结构板的上端弧形面两侧分别设有一个半圆形豁口，各主结构板上分别分布有数个减重孔，中间主结构板除底平面外的其余轮廓面上刻有中平面刻线。本发明能有效提高国内首件大型磁约束核聚变真空室双曲面结构的制造精度、降低成本和减少工作量。

Description

大型双曲面结构制造多用途工装
技术领域
本发明主要涉及核聚变装置制造领域，尤其涉及一种大型双曲面结构制造多用途工装，具体地说是国内首件大型磁约束核聚变真空室的双曲面结构部件制造过程中，一种用于压力成型精度测量、焊前装配定位、焊接收缩和变形控制、热处理变形控制、最终机械加工定位和变形控制的多用途工装。
背景技术
核聚变装置向着大型化、精密化方向发展。国内首件大型磁约束核聚变真空室的双曲面结构部件具有结构复杂、轮廓度要求高、制造难度大等特点，由多件压力成型的双曲面弧板经焊接、热处理和机械加工而成。由于焊前定位精度、对接焊引起的收缩和变形、焊后消应力热处理引起的变形、最终机械加工的定位精度及加工变形会影响轮廓度，这就需要在上述工艺过程中对该双曲面结构进行严格的尺寸、位置和形状控制。若控制措施不够引起轮廓度超差，可能使产品报废。在造船业、航空航天和核工业等领域类似结构制造中通常的做法是，在上述各环节分别设计工装、夹具和胎具等，但这样将导致累积误差，对控制变形不利，且会增加成本和工作量。
发明内容
本发明目的就是针对国内首件大型磁约束核聚变真空室的双曲面结构部件制造，提供一种集合双曲面压力成型精度测量、焊前装配定位、焊接收缩和变形控制、热处理变形控制、最终机械加工定位和变形控制等多项用途的工装。
本发明是通过以下技术方案实现的：
大型双曲面结构制造多用途工装，其特征在于：包括有主结构板，主结构板包括有并列设置的左侧主结构板、中间主结构板、右侧主结构板，左侧主结构板、右侧主结构板分别通过数个横筋、竖筋、斜筋与中间主结构板焊接，各主结构板的底部加工有底平面、上端呈弧形、其中一侧设有竖直端平面，竖直端平面与底平面相互垂直，各主结构板的上端弧形面两侧分别设有一个半圆形豁口，各主结构板上分别分布有数个减重孔，中间主结构板除底平面外的其余轮廓面上刻有中平面刻线。
所述的大型双曲面结构制造多用途工装，其特征在于：所述的横筋、竖筋、斜筋为与主结构板材质相同的金属板。
本发明的工作原理是：
主结构板上端弧形面作为支撑双曲面弧板的内衬，与双曲面结构内表面的曲率一致，可测量双曲面弧板压力成型精度和防止双曲面结构变形，具有贴合面大、易于整体数控加工等优点。
主结构板的底部加工了底平面，较窄端加工了竖直端平面，中间主结构板除底面外的其余轮廓面上刻有中平面线；所述底平面、竖直端平面和中间主结构板中平面相互垂直并与工装上端弧形面建立相对位置关系，以此构成大型双曲面结构最终加工的基准。整套工装具有唯一且统一的基准。
主结构板上有若干组减重孔（其中两组兼有人孔功能）和两组半圆形豁口，在保证刚性的同时，既减轻了重量又利于检验和焊接施工。
使用时，双曲面弧板分为三个且中部均刻有中平面刻线二，主结构板的上端弧形面的曲率与双曲面弧形内表面的曲率一致，三个双曲面弧板固定盖设在主结构板的上端面，三个双曲面弧板的中平面刻线二对齐且与中间主结构板的中平面刻线也对齐，三个双曲面弧板通过两两之间的焊缝焊接为一体。三个双曲面弧板两两之间的焊缝位于主结构板的半圆形豁口上方。
本发明的优点是：
本发明可满足国内首件大型磁约束核聚变真空室双曲面结构的压力成型精度测量、焊前装配定位、焊接收缩和变形控制、热处理变形控制、机械加工定位和变形控制等多项用途，能有效提高制造精度、降低成本和减少工作量。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的使用状态图。
具体实施方式
如图1所示，大型双曲面结构制造多用途工装，包括有主结构板，主结构板包括有并列设置的左侧主结构板3、中间主结构板2、右侧主结构板1，左侧主结构板3、右侧主结构板1分别通过数个横筋4、竖筋5、斜筋9与中间主结构板2焊接，各主结构板1、2、3的底部加工有底平面11、上端呈弧形、其中一侧设有竖直端平面10，竖直端平面10与底平面11相互垂直，各主结构板1、2、3的上端弧形面两侧分别设有一个半圆形豁口8，各主结构板1、2、3上分别分布有数个减重孔7，中间主结构板2除底平面11外的其余轮廓面上刻有中平面刻线6。
横筋4、竖筋5、斜筋9为与主结构板材质相同的金属板。
参见图1、2。
双曲面弧板压力成型精度测量时，将双曲面弧板置于所述工装相应位置进行检测；焊前装配定位时，将双曲面弧板P1、P2、P3上的中平面刻线C1、C2、C3和所述工装的中平面刻线6对齐，并将双曲面弧板P1、P2、P3点焊固定在工装主结构板1、2、3上；焊接时，先将双曲面弧板P1、P2、P3和工装主结构板1、2、3用长焊缝连接牢固，再焊接双曲面弧板之间的焊缝W12、W23，其中施工人员可通过减重孔7和半圆形豁口8进行双曲面弧板间的单/双面坡口对接焊、清理和检验工作；热处理时，焊接为一体的大型双曲面结构（P1+P2+P3+W12+W23）和工装以如前所述牢固连接的方式整体放入热处理炉进行消应力处理；机械加工时，利用具有基准面的工装对上述大型双曲面结构进行定位，并在加工过程中进行变形控制。
以上显示了本发明的结构和实施方式，但本发明不受以上所述限制。在不脱离本发明的思想和范围前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都在本发明要求保护范围内。

Claims (2)

1.大型双曲面结构制造多用途工装，其特征在于：包括有主结构板，主结构板包括有并列设置的左侧主结构板、中间主结构板、右侧主结构板，左侧主结构板、右侧主结构板分别通过数个横筋、竖筋、斜筋与中间主结构板焊接，各主结构板的底部加工有底平面、上端呈弧形、其中一侧设有竖直端平面，竖直端平面与底平面相互垂直，各主结构板的上端弧形面两侧分别设有一个半圆形豁口，各主结构板上分别分布有数个减重孔，中间主结构板除底平面外的其余轮廓面上刻有中平面刻线。
2.根据权利要求1所述的大型双曲面结构制造多用途工装，其特征在于：所述的横筋、竖筋、斜筋为与主结构板材质相同的金属板。
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