CN104690471B - 一种5m级薄壁贮箱球形箱底环缝小间隙控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种5M级薄壁贮箱球形箱底环缝小间隙控制方法，以实现在对5M级薄壁贮箱球形箱底环缝进行焊接前，控制环缝小间隙。该方法包括：初始校准焊接工装；将所述箱底圆环安装到焊接工装模胎上；安装箱底圆环下压紧工装并压紧所述箱底圆环下端；铣切箱底圆环下端，将箱底圆环铣切至箱底圆环下边缘参考线；将箱底过渡环内撑工装撑出，并使箱底过渡环外部压紧工装压紧所述箱底过渡环，保证所述箱底过渡环和所述箱底圆环下端之间的焊缝端面紧密贴合。

Description

一种5M级薄壁贮箱球形箱底环缝小间隙控制方法

技术领域

本发明涉及贮箱球形箱底焊接领域，尤其涉及一种5M级薄壁贮箱球形箱底环缝小间隙控制方法。

背景技术

运载火箭的贮箱是用于存储燃料的大型罐状箱体，在火箭发射过程中，贮箱不但要存储燃料还要承受火箭轴向推进载荷，因此，对贮箱的密封性和结构强度都提出了很高的要求。贮箱是由中间箱体和箱底焊接而成，其中贮箱箱底一般为球形，由多块扇形瓜瓣预先拼焊成的箱底圆环、箱底过渡环和箱底顶盖拼装后沿环形焊缝依次焊接而成。箱底环缝的拼装焊接是箱底加工中的重要工序，其拼装固定方法和装配精度直接影响环形焊缝的焊接质量，故需要设计专门的装配工艺实现球形箱底环缝的高质量焊接。

箱底环缝的装配焊接难度和箱体直径相关，现有技术中，大多是针对3.5M以下直径贮箱箱底环缝的拼装焊接，没有针对5M级大直径薄壁贮箱的球形箱底环形焊缝拼装焊接。

现有技术中对传统的3.5M以下直径贮箱箱底环缝的拼装焊接的主要步骤为：

第一步、将箱底过渡环、箱底圆环依据定位刻线装配到位；

第二步、将箱底过渡环进行内部支撑和外部压紧，将箱底圆环压紧使其贴在模胎上；

第三步、分别对箱底过渡环、箱底圆环待焊接焊缝端面进行铣切；

第四步、将箱底过渡环、箱底圆环重新装配和压紧使二者焊缝端面紧密贴合；

第五步、待焊零件与定位压紧装置在变位机整体带动下，对装配好的环形焊缝进行焊接；

第六步、将顶盖安装到圆环上部模胎并压紧，同时将箱底圆环上部待焊端面进行压紧；

第七步、对箱底圆环上部端面和顶盖外圈端面进行铣切；

第八步、将箱底圆环、顶盖重新装配和压紧使二者焊缝对面紧密贴合；

第九步、待焊零件与定位压紧装置在变位机整体带动下，对装配好的环形焊缝进行焊接。

现有的3.5M以下火箭箱底环形焊缝焊接方法难以通过简单放大后应用到5米直径箱底环形焊缝的拼装焊接上，主要原因在于：

1、传统的焊缝压紧方法采用的是单个条形气袋整体压紧方法，工件焊缝存在局部不能压实的可能。2、工件和压紧装置在安装压紧时较少采用可靠的定位方法，装配效率低且装配精度不能得到较好的保障。3、在铣切完后需要重新定位和压紧零件，使得环形焊缝的装配精度不能得到较好的保障。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种5M级薄壁贮箱球形箱底环缝小间隙控制方法，以实现在对5M级薄壁贮箱球形箱底环缝进行焊接前，控制环缝小间隙。

本发明实施例提供了一种5M级薄壁贮箱球形箱底环缝小间隙控制方法，包括：

初始校准焊接工装；

将所述箱底圆环安装到焊接工装模胎上；

安装箱底圆环下压紧工装并压紧所述箱底圆环下端；

铣切箱底圆环下端，将箱底圆环铣切至箱底圆环下边缘参考线；

将箱底过渡环内撑工装撑出，并使箱底过渡环外部压紧工装压紧所述箱底过渡环，保证所述箱底过渡环和所述箱底圆环下端之间的焊缝端面紧密贴合。

本发明实施例提供的一种贮箱球形箱底环缝焊接方法，通过保证箱底过渡环与箱底圆环之间无间隙，实现贮箱球形箱底环缝的精准焊接。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种5M级薄壁贮箱箱底的结构示意图。

图2是本发明实施例提供的5M级薄壁贮箱箱底环缝的焊接工装结构图。

图3是本发明实施例提供的箱底圆环下端与过渡环之间的环缝小间隙控制方法的流程示意图。

图4是本发明实施例提供的箱底圆环上端与顶盖之间的环缝小间隙控制方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。

图1是本发明实施例提供的一种5M级薄壁贮箱箱底的结构示意图。如图1所示，贮箱的球形箱底是由顶盖、箱底圆环和箱底过渡环焊接而成。本发明实施例提供的5M级薄壁贮箱球形箱底环缝小间隙控制方法即用于在对箱底圆环和箱底过渡环、箱底圆环和顶盖之间的环形焊缝进行焊接之前，控制箱底圆环下端与箱底过渡环之间、箱底圆环上端与顶盖之间的环形焊缝的小间隙。

图2是本发明实施例提供的5M级薄壁贮箱箱底环缝的焊接工装结构图。如图2所示，焊接工装包括底座1、模胎2、箱底圆环上压紧工装3、箱底圆环下压紧工装4、箱底顶盖压紧工装5、箱底过渡环外部压紧工装6、箱底过渡环内撑工装7、模胎整体翻转装置8、模胎整体回转装置9、模胎顶升装置10。

底座1固定在地基，用于支撑整套工装和待焊接部件。模胎2，用于装卡箱底圆环，其模胎上设置有销钉孔用于定位箱底圆环。箱底圆环上压紧工装3，由一组沿圆周分布的琴键形压爪构成，用于当箱底顶盖与箱底圆环间环形焊缝铣切和焊接时，压紧箱底圆环上端侧壁板。箱底圆环下压紧工装4，由一组沿圆周分布的琴键形压爪构成，用于箱底过渡环与箱底圆环间环形焊缝铣切和焊接时，压紧箱底圆环下端侧壁板。箱底顶盖压紧工装5，由一组沿圆周分布的琴键形压爪构成，用于箱底顶盖与箱底圆环间环形焊缝焊接时，压紧箱底顶盖靠近焊缝处的侧壁板。箱底过渡环外部压紧工装6，由一组沿圆周分布的琴键形压爪构成，用于箱底过渡环与箱底圆环间环形焊缝焊接时，压紧箱底过渡环外侧。箱底过渡环内撑工装7，由一组沿圆周方向分布的拱形顶块构成，用于箱底过渡环与箱底圆环间环形焊缝焊接时，顶紧箱底过渡环内侧。模胎整体翻转装置8，由液压驱动，可实现带动模胎及其上附着工件、压紧装置等沿回转轴线上下翻转。模胎整体回转装置9，由伺服电机驱动，可实现带动模胎及其上附着工件、压紧装置等沿模胎中心轴线360度旋转。模胎顶升装置10，采用丝杠传动，可实现模胎带动箱底圆环的上下移动。

下面结合图2所示的工装介绍本发明实施例提供的5M级薄壁贮箱箱底环缝的焊接工装结构图来说明本发明实施例提供的5M级薄壁贮箱球形箱底环缝小间隙控制方法。

图3是本发明实施例提供的箱底圆环下端与过渡环之间的环缝小间隙控制方法的流程示意图。如图3所示，该方法包括如下步骤。

步骤301：初始校准焊接工装。

在将箱底装配至工装之前，首先要校准焊接工装的初始状态，具体包括确保：模胎处于水平位置，箱底过渡环外部压紧工装处于松开状态，箱底过渡环内撑工装处于未顶紧状态，以及箱底圆环上压紧工装、箱底圆环下压紧工装、箱底顶盖压紧工装均从模胎上卸下。

步骤302：将箱底过渡环安装在模胎下侧。

将箱底过渡环安装在模胎下侧时，目视检查箱底过渡环与模胎之间无间隙。

步骤303：将箱底圆环安装到模胎上，并通过模胎顶升装置将模胎抬升，如抬升10mm左右，以进行箱底圆环下端的铣切工作。

模胎上设置有销钉孔可以实现箱底圆环的精确定位和快速装卡，可有效圆环工件变形。

步骤304：人工调平箱底圆环，使箱底圆环下边缘参考线与箱底过渡环上边缘间距离均匀，将箱底过渡环内撑工装顶出，安装箱底圆环下压紧工装并压紧箱底圆环下部。

步骤305：铣切箱底圆环下端至箱底圆环下边缘参考线，箱底圆环下压紧工装保持压紧状态，收回箱底过渡环内撑工装，调整箱底过渡环使其与箱底圆环的象限位置一致。

在本发明实施例中，对箱底圆环下端进行压紧后就可以对箱底圆环下端面直接进行铣切，保证了焊缝的装配精度。

步骤306：模胎顶升装置下降，箱底过渡环内撑工装再次撑出，并使箱底过渡环外部压紧工装压紧，检查闭合间隙和错缝。

一般来说，箱底过渡环和箱底圆环下端的要求间隙小于0.2mm，局部间隙允许不大于0.5mm，当局部不满足要求时，可适当向内或向外调整箱底过渡环内撑工装的内部支撑块。

通过步骤301至步骤306，对箱底环缝小间隙进行了控制。后续只需要通过模胎整体翻转装置将整个模胎翻转至焊接位置，通过模胎整体回转装置即可实现整圈箱底圆环下端与箱底过渡环间焊缝的焊接。焊接完成后，重新翻转模胎至水平状态。

利用本发明实施例提供的技术方案，采用模胎顶升装置及环形焊缝两侧分开压紧的方式。即箱底圆环下端由箱底圆环下压紧工装压紧，对箱底圆环下端面进行铣切，模胎顶升装置下降对合焊缝，完成焊接；然后无需调整箱底圆环，拆卸箱底圆环下压紧工装并安装用于压紧箱底圆环的上端面的圆环上压紧工装，模胎顶升装置上升，完成箱底圆环上端铣切，模胎顶升装置下降对合与顶盖间的焊缝，然后完成焊接。实现了箱底圆环无需二次调整、装配，即可在箱底圆环端面完成铣切后两条箱底环形焊缝的直接焊接，有效的保证了焊缝的装配精度。

图4是本发明实施例提供的箱底圆环上端与顶盖之间的环缝小间隙控制方法的流程示意图。如图4所示，该方法包括：

步骤401：在箱底圆环下端与箱底过渡环的环缝焊接完成后，保证胎膜重回至水平状态。

步骤402：拆卸箱底圆环下压紧工装并安装用于压紧箱底圆环的上端面的箱底圆环上压紧工装，并采用拉杆使其与模胎压紧。

步骤403：将模胎翻转至箱底圆环与顶盖焊缝焊接位置，铣切箱底圆环上端。

步骤404：重新将模胎翻转至水平位置。

步骤405：安装顶盖，并通过定位刻线进行定位，使顶盖与箱底圆环象限一致。

步骤406：安装顶盖压紧装置，使顶盖压紧装置与顶盖完全贴合。

步骤407：启动模胎整体回转装置，完成箱底圆环上端与顶盖间的环形焊缝焊接。

通过步骤401至步骤406，对箱底环缝小间隙进行了控制。后续只需要通过模胎整体翻转装置将整个模胎翻转至焊接位置，通过模胎整体回转装置即可实现整圈箱底圆环上端与顶盖间焊缝的焊接。

本发明实施例在对箱底圆环上下环缝进行控制时，通过对箱底圆环的上下端面进行分别压紧，使得箱底圆环在压紧之后就可直接进行铣切，提高了环缝的装配精度。且在模胎上设置销钉孔可以实现箱底圆环的精确定位和快速装卡。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种5M级薄壁贮箱球形箱底环缝小间隙控制方法，其特征在于，包括：

初始校准焊接工装；

将箱底圆环安装到焊接工装模胎上；

安装箱底圆环下压紧工装并压紧所述箱底圆环下端；

铣切箱底圆环下端，将箱底圆环铣切至箱底圆环下边缘参考线；

将箱底过渡环内撑工装撑出，并使箱底过渡环外部压紧工装压紧箱底过渡环，保证所述箱底过渡环和所述箱底圆环下端之间的焊缝端面紧密贴合。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在箱底圆环下端和箱底过渡环焊接完成之后，翻转模胎至水平状态，并拆卸箱底圆环下压紧工装，安装箱底圆环上压紧工装；

将模胎翻转至箱底圆环与箱底顶盖焊缝焊接位置，铣切箱底圆环上端；

将模胎翻转至水平位置，安装箱底顶盖和顶盖压紧装置，保证顶盖压紧装置与箱底顶盖完全贴合；

通过模胎整体回转装置实现箱底圆环上端与箱底过渡环之间焊缝的焊接。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，通过在模胎上设置销钉孔的方式，实现箱底圆环的精确定位和快速装卡。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在铣切箱底圆环下端之前，进一步包括：

通过模胎顶升装置将模胎抬升，以便于铣切箱底圆环下端。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在安装箱底圆环下压紧工装之前，进一步包括：

将箱底过渡环内撑工装撑出，且调平箱底圆环，保证箱底圆环下边缘参考线与箱底过渡环上边缘之间的距离均匀。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在铣切箱底圆环下端之后，进一步包括：

收回箱底过渡环内撑工装，调整箱底过渡环的位置，保证箱底过渡环与箱底圆环的象限位置一致。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将箱底过渡环内撑工装撑出，并使箱底过渡环外部压紧工装压紧所述箱底过渡环之前，进一步包括：

通过模胎顶升装置将模胎下降，保证箱底圆环的下端与箱底过渡环之间的间隙满足要求；或，

在保证箱底过渡环和所述箱底圆环下端之间的焊缝端面紧密贴合的过程中，进一步包括：

向内或向外调整箱底过渡环内撑工装的内支撑块，以保证箱底过渡环和所述箱底圆环下端之间的焊缝端面紧密贴合。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在安装箱底圆环上压紧工装时，采用拉杆，将箱底圆环上压紧工装与模胎压紧。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在安装箱底顶盖时，通过定位刻线对箱底顶盖进行定位，保证箱底顶盖与箱底圆环象限位置一致。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述初始校准焊接工装包括调整模胎处于水平位置，箱底过渡环外部压紧工装处于松开状态，箱底过渡环内撑工装处于未顶紧状态，以及箱底圆环上压紧工装、箱底圆环下压紧工装、箱底顶盖压紧工装均从模胎上卸下。