CN107900509B - 一种火箭贮箱箱底圆环与过渡环的匹配工装及方法 - Google Patents

一种火箭贮箱箱底圆环与过渡环的匹配工装及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种火箭贮箱箱底圆环与过渡环的匹配工装及方法，属于火箭贮箱箱底焊接技术领域。本发明的方法对于零件产品焊接后的周长误差适应性好，能够将变截面的过渡环小端周长尺寸及圆环大端周长尺寸在纬度上的相互匹配关系转化为经度进行匹配，即通过过渡环小端的装配来确定圆环大端的铣切高度，将不好测量的边截面周长尺寸转化为方便测量的高度尺寸，降低了测量难度，提高了测量精度。实现过渡环环缝周长尺寸的高精度装配，保证两零部件周长尺寸匹配的一致性，为过渡环环缝的高效装配及后续的高质量焊接提供保障。

Description

一种火箭贮箱箱底圆环与过渡环的匹配工装及方法
技术领域
本发明涉及一种火箭贮箱箱底圆环与过渡环的匹配工装及方法，属于火箭贮箱箱底焊接技术领域。
背景技术
我国运载火箭芯级贮箱箱底直径为Ф3350mm，为铝合金结构件，由顶盖、圆环、过渡环组成，箱底结构示意图如图1所示。
随着对航天产品质量要求的不断提高，目前新型号运载火箭贮箱箱底纵缝均采用搅拌摩擦焊技术。搅拌摩擦焊是一种固相连接技术，它是带有搅拌针的搅拌头高速旋转插入被焊工件，通过搅拌针、轴肩与工件之间的摩擦将机械能转化为热能，把两个部件焊接在一起。由于搅拌摩擦焊过程中不添加焊丝，只是被焊件自身相熔连接，因此产品装配装配间隙的大小直接影响着焊接质量。若装配间隙过大，在焊接过程中一方面容易造成根部未熔合缺陷，另一方面自身相熔的金属填充间隙后会形成孔洞缺陷，影响接头强度。
火箭贮箱箱箱底圆环与过渡环的环缝由过渡环与圆环下端焊接组成。过渡环由两根半环手工焊拼焊而成，手工焊热输入量大，每次收缩量不一样，故过渡环焊后的周长每次都在变化，进而过渡环小端的周长也在变化。
火箭贮箱箱箱圆环由8块瓜瓣拼焊而成，大端带有余量，焊接过渡环环缝前需要把余量去除。虽然大端有理论线作为基准，但是8条纵缝焊接完后，每次的焊接收缩量都不一样，若每次都按理论线来铣切大端余量，则圆环大端的周长也一直在改变。因此，圆环与过渡环装配时会出现两种情况：
(1)切割高度过高，装配间隙大
若将下端铣切量过大的圆环与过渡环进行装配，则会出现较大的装配间隙，如图2所示。
(2)切割高度过底，装配错缝大
若圆环下端铣切量较小，在装配圆环与过渡环时，虽然圆环下端可以和过渡环小端实现无间隙并缝，但实际上圆环的外周长会大于过渡环小端外周长，会出现错缝，且圆环下端内型面与焊接垫板也不贴合，如图3所示。
综上所述，过渡环小端的周长尺寸与圆环下端的周长尺寸匹配一致性的好坏将直接影响着过渡环环缝装配质量及后续焊接质量。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种火箭贮箱箱底圆环与过渡环的匹配工装及方法，该方法针对过渡环上端焊接后实际周长及圆环焊接后下端周长不好测量且一直在动态变化，无法保证其在装配过渡环环缝一致性的工艺难题，提出一种火箭贮箱箱底过渡环环缝周长尺寸精确匹配方法。该方法能够实现过渡环环缝周长尺寸的高精度装配，保证两零部件周长尺寸匹配的一致性，为过渡环环缝的高效装配及后续的高质量焊接提供保障。
本发明的技术解决方案是：
一种火箭贮箱箱底圆环与过渡环的匹配工装，该匹配工装包括锁紧螺母、中心轴、上压架、调节螺杆、模胎组合件及过渡环压环；
所述的上压架带有通孔；
所述的中心轴的上端与锁紧螺母进行连接；
所述的中心轴的下端与模胎组合件进行连接；
所述的中心轴穿过上压架的通孔后实现对上压架的轴向定位；
所述的调节螺杆连接在中心轴的柱面上；
所述的过渡环压环用于将过渡环连接在模胎组合件上。
所述的锁紧螺母包括圆柱形筒体和手柄杆，手柄杆通过焊接的方式连接在圆柱形筒体的外表面上；圆柱形筒体内部开有螺纹结构。
所述的中心轴为中空阶梯轴结构，中心轴的上端有螺纹，中心轴的下端均布有轴向通孔，轴向通孔用于实现与模胎组合件的螺接生根，中心轴的柱面周向上均布有螺纹孔，螺纹孔用于实现与调节螺杆的连接。
所述的上压架采用整体焊接结构，包括圆管、平板Ⅰ、立板Ⅰ、平板Ⅱ、方钢管、平板Ⅲ、平板Ⅳ、圆筋板Ⅰ、圆环Ⅰ、圆筋板Ⅱ、圆环Ⅱ、环板Ⅲ、立板、横板、平板Ⅴ、上连接座、汽缸、压臂及下连接座。
所述的圆管中心有一个锥形通孔，平板Ⅰ、立板Ⅰ、平板Ⅱ依次按照顺时针或逆时针与圆管的外柱面焊接在一起，平板Ⅲ与平板Ⅱ焊接在一起，平板Ⅳ与平板Ⅰ焊接在一起，平板Ⅴ与平板Ⅳ焊接在一起；立板Ⅰ分别与平板Ⅰ、平板Ⅱ、平板Ⅲ、平板Ⅳ的中部焊接，环板Ⅲ分别与平板Ⅴ、平板Ⅲ焊接，形成支臂；方钢管的首尾在周向上与立板Ⅰ焊接，将所有支臂连接在一起；圆环Ⅰ沿周向一圈焊接在平板Ⅳ上，圆筋板Ⅰ的上下端分别与平板Ⅲ、平板Ⅳ焊接，圆筋板Ⅱ分别与平板Ⅴ、平板Ⅲ焊接，圆环Ⅱ分别与平板Ⅲ、环板Ⅲ焊接，立板与横板的一端垂直焊接在一起，立板和横板的另一端与平板Ⅳ焊接；上连接座的下端在圆周方向上与平板Ⅳ焊接在一起，上连接座的上端的圆通孔与汽缸的上端通过螺栓连接；下连接座的下端在圆周方向上与环板Ⅲ焊接，下连接座与上连接座的安装轴线在同一条直线上，压臂前端的通孔与汽缸的活塞端通孔通过螺栓连接，压臂的中端通孔与下连接座上端的通孔通过螺栓连接。
所述的调节螺杆包括左丝杠、调节螺母、右丝杠和连接螺母；连接螺母的一端有通孔，连接螺母的另一端为螺纹，螺纹端螺接在中心轴柱面周向上均布的螺纹孔中；右丝杠的一端带有通孔，通过螺栓与连接螺母带有通孔的一端连接，右丝杠的另一端为圆柱体，其上车有右螺纹，右螺纹的长度为圆柱体长度的3/4；左丝杠为圆柱体，其一端为豁口结构，豁口的宽度大于火箭储箱箱底圆环小端厚度5-7mm，豁口的深度20-30mm，左丝杠的另一端上车有左螺纹，螺纹长度为左丝杠的圆柱体长度的一半；调节螺母为空心六面体，空心六面体内部分别车有左螺纹和右螺纹，两种螺纹的长度各占空心六面体长度的一般，右螺纹的一端与右丝杠带螺纹的一端连接，左螺纹的一端与左丝杠连接；使用左丝杠带豁口的一端插接在火箭储箱箱底圆环小端。
所述的模胎组合件采用焊接及螺接的连接结构，包括中心连接架、模胎、中心定位轴、支撑台和焊接垫板；模胎为一椭球铸造件，焊接垫板镶嵌在模胎中，并通过螺栓与模胎连接，中心连接架采用中间筒轴与立板加强筋焊接而成，并安装在支撑台的中心部位，支撑台将模胎及中心连接架形成整体结构，支撑台的底板中心安装中心定位轴。
模胎的外形面的母线方程与火箭储箱箱底的内型面母线方程一致，焊接垫板的外形面的母线方程与火箭储箱箱底的内型面母线方程一致。
所述的过渡环压环为“Z”型环状结构，由整个钢材车削而成，其下端均匀分布有轴向通孔，通过螺栓实现与模胎组合件中的支撑台连接，其上端压在过渡环上，通过螺栓的拧紧，过渡环压环为过渡环在模胎组合件上的装配提供压紧定位功能。
一种火箭贮箱箱底圆环与过渡环的匹配方法，该方法的步骤包括：
(1)将模胎组合件吊装在旋转平台上，用低压气吹除模胎表面杂质，之后用酒精擦拭焊接垫板，确保焊接垫板上没有油污及其他金属杂质；
(2)吊装过渡环及过渡环压环，并安装在模胎及支撑台上，用扳手调节过渡环压环与支撑台的螺栓，使过渡环压环带着过渡环下落，让过渡环小端与焊接垫板接触；将高度尺放置在支撑台基准面上，用高度尺在周向上测量过渡环小端到支撑台基准面的距离，用塞尺测量过渡环小端内型面与焊接垫板之间贴合间隙；当过渡环小端与焊接垫板贴合间隙不大于0.2mm，且过渡环小端到支撑台基准面的最大值与最小值差小于0.5mm时，认为过渡环装配质量满足要求；
(3)以步骤(2)中测量的过渡环小端到支撑台基准面的距离的最小值H1为基准，用高度尺的尺尖沿过渡环小端外表面划一条高度为H1-0.5mm的铣切基准线，线深0.1～0.2mm，长度10～20mm；
(4)在搅拌摩擦焊设备主轴上安装棒铣刀，调节主轴角度θ，利用控制手轮调节设备X、Y、Z轴，让铣刀的下沿与步骤(3)中所划的铣切基准线相切；
(5)设定搅拌摩擦焊设备主轴转速为800～1000rpm，利用手轮调整Z轴，让铣刀扎入过渡环小端，扎入深度为B-0.2mm，B为过渡环小端厚度，平台旋转360°，对过渡环小端进行角度加工，使铣切后的过渡环小端与支撑台基准面平行度不大于0.2mm；
(6)把高度尺放置在支撑台基准面上，测量铣切后过渡环小端处距离支撑台基准面高度H2，并记录，测量完成后拆卸过渡环及过渡环压环，用锉刀将剩余的0.2mm余量去除；
(7)吊装圆环并安装在模胎上，利用安装在中心轴上的调节螺杆撑住圆环小端，用扳手调节调节螺杆上的调节螺母，让调节螺杆变长，使圆环内形面沿着模胎外形面整体向下移动，将高度尺放置在支撑台的基准面上，并利用高度尺及圆环大端参考线调平圆环的装配高度；当调节螺杆的调节无法再将圆环向下移动，且圆环大端的参考线相对于支撑台基准面的平行度不大于0.2mm时，此时圆环的装配质量及条件满足后续工序要求；
(8)吊装上压架，压紧圆环大端，把高度尺在支撑台的基准面上，将高度尺高度调节为H2，之后用尺尖沿过渡环小端外表面划一条铣切基准线，线深约0.1～0.2mm，长度约10～20mm；
(9)调节搅拌摩擦焊设备主轴角度θ，利用控制手轮调节设备X、Y、Z轴，让铣刀的下沿与步骤(8)中所划的铣切基准线相切；
(10)设定搅拌摩擦焊设备主轴转速为800～1000rpm，利用手轮调整Z轴，让铣刀扎入圆环大端，扎入深度为A-0.2mm，A为圆环大端厚度，平台旋转360°，对大端进行角度加工；
(11)铣切完成后拆卸上压架及圆环，用锉刀将圆环大端剩余的0.2mm余量去除；
(12)重新在模胎及支撑台上安装过渡环及过渡环压环，将高度尺放置在支撑台的基准面上，用高度尺保证整圈过渡环小端外边缘距离支撑台的基准面的高度为H2，保证过渡环小端外边缘相对于支撑台的基准面的平行度不大于0.2mm，用塞尺测量小端内形面与焊接垫板的装配间隙，保证贴合度不大于0.2mm，当满足上述条件后，认为过渡环装配质量满足要求；
(13)吊装圆环放置在模胎上，利用安装在中心轴上的调节螺杆撑住圆环小端，用扳手调节调节螺杆上的调节螺母，让调节螺杆变长，使圆环内形面沿着模胎外形面整体向下移动，让圆环大端与过渡环小端并缝，当两者装配间隙在0～0.2mm时，认为两者间的环缝装配质量满足要求；
(14)吊装上压架压紧圆环大端，然后进行箱底圆环与过渡环对接环缝的焊接。
本发明的有益效果：
(1)本发明的方法对于零件产品焊接后的周长误差适应性好，能够将变截面的过渡环小端周长尺寸及圆环大端周长尺寸在纬度上的相互匹配关系转化为经度进行匹配，即通过过渡环小端的装配来确定圆环大端的铣切高度，将不好测量的边截面周长尺寸转化为方便测量的高度尺寸，降低了测量难度，提高了测量精度；
(2)能够保证过渡环环缝装配间隙、错缝及与焊接垫板贴合间隙不大于0.2mm，满足搅拌摩擦焊要求。
(3)本发明的方法能够解决过渡环及圆环拼焊后因焊接收缩导致的周长尺寸无法按照理论尺寸进行匹配问题，为过渡环环缝的高质量装配及焊接提供技术支撑。
(4)本发明的方法通过先将拼焊完成的过渡环安装在箱底环缝搅拌摩擦焊模胎上，压紧并调平过渡环小端，并保证过渡环内形面与焊接垫板贴合，之后利用焊接设备对过渡环小端进行光平，在测量完过渡环小端距离平台的高度H后将过渡环从模胎上拆卸下来。吊装箱底圆环组件并利用圆环大端的理论线调平，用之前测量的H在圆环大端划一条切割线，安装圆环压紧工装后利用焊接设备按线铣切圆环大端余量，完成后拆除压紧工装及圆环组件。最后按高度H重新安装过渡环与圆环组件，由于之间铣切的基准一致，故可以实现过渡环环缝的无间隙、无错缝的高精度装配，从而保证了后续的焊接质量。
附图说明
图1箱底结构示意图；
图2圆环与过渡环装配间隙示意图；
图3过渡环与圆环装配错缝示意图；
图4本发明的工装组成结构示意图；
图5锁丝螺母结构示意图；
图6上压架结构示意图；
图7中心轴结构示意图；
图8过渡环压环结构示意图；
图9模胎组合件结构示意图；
图10调节螺杆结构示意图；
图11过渡环小端高度测量示意图；
图12过渡环小端余量铣切示意图；
图13铣切完后过渡环小端高度测量示意图；
图14圆环大端铣切高度设定示意图；
图15圆环大端铣切示意图；
图16周长精度配合后的圆环与过渡环装配状态示意图。
具体实施方式
如图4所示，一种火箭贮箱箱底圆环与过渡环的匹配工装，该匹配工装包括锁紧螺母1、中心轴2、上压架3、调节螺杆4、模胎组合件5及过渡环压环6；
所述的锁紧螺母1包括圆柱形筒体7和手柄杆8，手柄杆8通过焊接的方式连接在圆柱形筒体7的外表面上；圆柱形筒体7内部开有螺纹结构，外部均布的手柄杆8可以帮助施加较大的力矩；
中心轴2为中空阶梯轴结构，可实现上压架3的轴向定位，中心轴2的上端有螺纹，便于锁紧螺母1的连接，中心轴2的下端均布8个轴向通孔，实现与模胎组合件5中心连接架24的螺接生根，中心轴2的柱面周向上均布8个螺纹孔，实现与调节螺杆4中的连接螺母35连接，如图7所示。
如图6所示，所述的上压架3采用整体焊接结构，包括圆管9、平板Ⅰ10、立板Ⅰ11、平板Ⅱ12、方钢管13、平板Ⅲ14、平板Ⅳ15、圆筋板Ⅰ16、圆环Ⅰ17、圆筋板Ⅱ18、圆环Ⅱ19、环板Ⅲ20、立板21、横板22、平板Ⅴ23、上连接座24、汽缸25、压臂26及下连接座27；
其中圆管9中心有一个锥形通孔，作为上压架3的装配基准，平板Ⅰ10、立板Ⅰ11、平板Ⅱ12依次按照顺时针或逆时针与圆管9的外柱面焊接在一起，平板Ⅲ14与平板Ⅱ12焊接在一起，平板Ⅳ15与平板Ⅰ10焊接在一起，平板Ⅴ23与平板Ⅳ15焊接在一起；立板Ⅰ11分别与平板Ⅰ10、平板Ⅱ12、平板Ⅲ14、平板Ⅳ15的中部焊接，环板Ⅲ20分别与平板Ⅴ23、平板Ⅲ14焊接，形成支臂；方钢管13的首尾在周向上与立板Ⅰ11焊接，将所有支臂连接在一起；增加整个结构的强度；圆环Ⅰ17沿周向一圈焊接在平板Ⅳ15上，圆筋板Ⅰ16的上下端分别与平板Ⅲ14、平板Ⅳ15焊接，圆筋板Ⅱ18分别与平板Ⅴ23、平板Ⅲ14焊接，圆环Ⅱ19分别与平板Ⅲ14、环板Ⅲ20焊接，立板21与横板22的一端垂直焊接在一起，立板21和横板22的另一端与平板Ⅳ15焊接；N个上连接座24的下端在圆周方向上与平板Ⅳ15焊接在一起，上连接座24的上端的圆通孔与汽缸25的上端通过螺栓连接；N个下连接座27的下端在圆周方向上与环板Ⅲ20焊接，下连接座27与上连接座24的安装轴线应在同一条直线上，压臂26前端的通孔与汽缸25的活塞端通孔通过螺栓连接，压臂26的中端通孔与下连接座27上端的通孔通过螺栓连接；当汽缸25充气时，其上的活塞杆向前推动，此时压臂26会绕着压臂26与下连接座27的连接处做圆周运动，压臂26的下端向里运动，实现对箱底圆环下端的压紧；
如图10所示，调节螺杆4包括左丝杠32、调节螺母33、右丝杠34和连接螺母35；连接螺母35的一端有通孔，连接螺母35的另一端为螺纹，螺纹端螺接在中心轴2柱面周向上均布的螺纹孔中；右丝杠34的一端带有通孔，通过螺栓与连接螺母35带有通孔的一端连接，右丝杠34的另一端为圆柱体，其上车有右螺纹，右螺纹的长度为圆柱体长度的3/4；左丝杠32为圆柱体，其一端为豁口结构，豁口的宽度大于火箭储箱箱底圆环小端厚度5-7mm，豁口的深度20-30mm，左丝杠32的另一端上车有左螺纹，螺纹长度为左丝杠32的圆柱体长度的一半；调节螺母33为空心六面体，空心六面体内部分别车有左螺纹和右螺纹，两种螺纹的长度各占空心六面体长度的一般，右螺纹的一端与右丝杠34带螺纹的一端连接，左螺纹的一端与左丝杠32连接；使用左丝杠32带豁口的一端插接在火箭储箱箱底圆环小端，通过活动扳手转动调节螺母33，分别让左丝杠32及右丝杠34在螺纹的驱使下向两边移动，从而使调节螺杆4的长度增加，左丝杠32会顶着火箭储箱箱底圆环小端使圆环沿着模胎29的外型面向支撑台28移动，达到火箭储箱箱底圆环大端内型面与模胎29外型面紧密贴合的目的；
如图9所示，模胎组合件5采用焊接及螺接的连接结构，包括中心连接架24、模胎29、中心定位轴36、支撑台28和焊接垫板30；模胎29为一椭球铸造件，椭球铸造件的外形面的母线方程与火箭储箱箱底的内型面母线方程一致，焊接垫板30镶嵌在模胎29中，并通过螺栓与模胎29连接，焊接垫板30外型面的外形面的母线方程与火箭储箱箱底的内型面母线方程一致，中心连接架31采用中间筒轴与立板加强筋焊接而成，并安装在支撑台28的中心部位，支撑台28将模胎29及中心连接架31形成整体结构，为后续的安装于变位机设备上提供连接基础，该支撑台28的底板中心安装中心定位轴36，实现整个模胎组合件5与旋转平台设备的高精度同轴定位作用；
过渡环压环6为“Z”型环状结构，由整个钢材车削而成，其下端均匀分布有12个轴向通孔，通过螺栓实现与模胎组合件5中的支撑台28连接，其上端压在过渡环上，通过螺栓的拧紧，过渡环压环6为过渡环在模胎组合件5上的装配提供压紧定位功能，防止过渡环在铣切过程中跑偏，如图8所示；
锁紧螺母1由圆柱形筒体7和手柄杆8焊接而成，圆柱形筒体7内部开有螺纹结构，通过与中心轴2上端的螺纹连接紧固的一起，对整个工艺装备起到定位压紧的作用，外部均布的手柄杆8可以帮助施加较大的力矩，便于对整个机构的锁紧，如图5所示。
一种火箭贮箱箱底圆环与过渡环的匹配方法，该方法的步骤包括：
(1)将模胎组合件5吊装在旋转平台上，用低压气吹除模胎29表面杂质，之后用酒精擦拭焊接垫板30，确保焊接垫板30上没有油污及其他金属杂质；
(2)吊装过渡环及过渡环压环6，并安装在模胎29及支撑台28上，用扳手调节过渡环压环6与支撑台28的螺栓，使过渡环压环6带着过渡环下落，让过渡环小端与焊接垫板30接触。将高度尺放置在支撑台28基准面上，用高度尺在周向上均匀8点测量过渡环小端到支撑台28基准面的距离，用塞尺测量过渡环小端内型面与焊接垫板30之间贴合间隙。当过渡环小端与焊接垫板30贴合间隙不大于0.2mm，且过渡环小端到支撑台28基准面的最大值与最小值差小于0.5mm时，认为过渡环装配质量满足要求；
(3)以步骤(2)中测量的过渡环小端到支撑台28基准面的距离的最小值H1为基准，用高度尺的尺尖沿过渡环小端外表面划一条高度为H1-0.5mm的铣切基准线，线深0.1～0.2mm，长度10～20mm，如图11所示；
(4)在搅拌摩擦焊设备主轴上安装棒铣刀，调节主轴角度θ，利用控制手轮调节设备X、Y、Z轴，让铣刀的下沿与步骤(3)中所划的铣切基准线相切，如图12所示；
(5)设定搅拌摩擦焊设备主轴转速为800～1000rpm，利用手轮调整Z轴，让铣刀扎入过渡环小端，扎入深度为B-0.2mm，B为过渡环小端厚度，平台旋转360°，对过渡环小端进行角度精加工。保证铣切后的过渡环小端与支撑台28基准面平行度不大于0.2mm；
(6)把高度尺放置在支撑台28基准面上，测量铣切后过渡环小端处距离支撑台28基准面高度H2，并记录，如图13所示。测量完成后拆卸过渡环及过渡环压环6，用锉刀将剩余的0.2mm余量去除；
(7)吊装圆环并安装在模胎29上，利用安装在中心轴2上的调节螺杆4撑住圆环小端，用扳手调节调节螺杆4上的调节螺母33，让调节螺杆4变长，使圆环内形面沿着模胎29外形面整体向下移动，将高度尺放置在支撑台29的基准面上，并利用高度尺及圆环大端参考线调平圆环的装配高度。当调节螺杆4的调节无法再将圆环向下移动，且圆环大端的参考线相对于支撑台29基准面的平行度不大于0.2mm时，此时圆环的装配质量及条件满足后续工序要求；
(8)吊装上压架3，压紧圆环大端，把高度尺在支撑台29的基准面上，将高度尺高度调节为H2，之后用尺尖沿过渡环小端外表面划一条铣切基准线，线深约0.1～0.2mm，长度约10～20mm，如图14；
(9)设置程序，调节搅拌摩擦焊设备主轴角度θ，利用控制手轮调节设备X、Y、Z轴，让铣刀的下沿与步骤(8)中所划的铣切基准线相切；
(10)设定搅拌摩擦焊设备主轴转速为800～1000rpm，利用手轮调整Z轴，让铣刀扎入圆环大端，扎入深度为A-0.2mm，A为圆环大端厚度，平台旋转360°，对大端进行角度精加工，如图15；
(11)铣切完成后拆卸上压架3及圆环，用锉刀将圆环大端剩余的0.2mm余量去除；
(12)重新在模胎29及支撑台28上安装过渡环及过渡环压环6，将高度尺放置在支撑台28的基准面上，用高度尺保证整圈过渡环小端外边缘距离支撑台28的基准面的高度为H2，保证过渡环小端外边缘相对于支撑台28的基准面的平行度不大于0.2mm，用塞尺测量小端内形面与焊接垫板30的装配间隙，保证贴合度不大于0.2mm，当满足上述条件后，认为过渡环装配质量满足要求；
(13)吊装圆环放置在模胎29上，利用安装在中心轴2上的调节螺杆4撑住圆环小端，用扳手调节调节螺杆4上的调节螺母33，让调节螺杆4变长，使圆环内形面沿着模胎29外形面整体向下移动，让圆环大端与过渡环小端并缝，当两者装配间隙在0～0.2mm时，认为两者间的环缝装配质量满足要求，如图16；
(14)吊装上压架3压紧圆环大端，之后可进行箱底圆环与过渡环对接环缝的焊接。
火箭贮箱箱底过渡环环缝周长尺寸精确匹配方法，包括以下步骤：
(1)取过渡环及过渡环压环安装在椭球箱底模胎上，所述椭球箱底模胎外型面与箱底理论内形面相拟合。将高度尺放置在支撑台基准面上，用高度尺在周向上均匀8点测量过渡环小端到支撑台基准面的距离，用塞尺测量过渡环小端内型面与焊接垫板之间贴合间隙。当过渡环小端与焊接垫板贴合间隙不大于0.2mm，且过渡环小端到支撑台基准面的最大值与最小值差小于0.5mm时，认为过渡环装配质量满足要求；
(2)用高度尺测量过渡环小端距离椭球箱底模胎基准面的距离H1；
(3)调整搅拌摩擦焊主机角度为74.77°，并更换棒铣刀，调整铣刀下端高度为H1-0.5，对过渡环小端进行铣切，铣切深度B-0.2mm(B为过渡环小端厚度)；
(4)完成铣切后，用高度尺测量过渡环小端距离椭球箱底模胎基准面的距离H2；
(5)拆卸过渡环及过渡环压环，用锉刀将过渡环小端剩余的0.2mm母材余量去除；
(6)安装箱底圆环于椭球箱底模胎上，用生根在椭球箱底模胎上4根长度可伸缩的撑杆撑紧圆环小端，在调节撑杆的长度让圆环内型面沿着椭球箱底模胎外型面向下移动过程中，同时用高度尺利用圆环大端的参考线调平圆环。当圆环小端被撑紧到无法使圆环整体下降且圆环大端参考线相对于椭球箱底模胎基准面平行度不大于0.2mm时，认为圆环装配质量满足要求；
(6)把高度尺高度调整为第(4)步中的H2，并放置在椭球箱底模胎基准面上，用尺尖沿圆环大端端外表面划一条铣切基准线，线深约0.1～0.2mm，长度约10～20mm；
(7)调整搅拌摩擦焊主机铣刀下端高度为H2，对圆环大端进行铣切，铣切深度A-0.2mm(A为圆环大端厚度)；
(8)铣切完成后，拆卸圆环及圆环压紧组件，用锉刀将圆环大端剩余的0.2mm母材余量去除；
(9)重新安装过渡环及过渡环压环，按照第(4)步中H2的高度装配调平过渡环小端，保证过渡环小端与椭球箱底模胎基准面的平行度不大于0.2mm，用塞尺测量过渡环小端与焊接垫板的贴合间隙，保证两者间隙不大于0.2mm；
(10)重新安装圆环，用生根在椭球箱底模胎中心轴上的四根撑杆撑紧圆环小端，通过调节撑杆上的螺杆使撑杆变长，使圆环向下移动，靠近过渡环小端。当圆环大端与过渡环小端并缝，且撑杆无法再使圆环向下移动时，用塞尺测量两者间隙，当整圈间隙不大于0.2mm时，圆环装配质量满足要求；
(11)装配圆环压紧组件，进行箱底圆环与过渡环对接环缝的焊接。
实施例
(1)将模胎组合件5吊装在旋转平台上，用低压气吹除模胎29表面杂质，之后用酒精擦拭焊接垫板，确保焊接垫板上没有油污及其他金属杂质；
(2)吊装过渡环及过渡环压环6，并安装在模胎29及支撑台28上，用扳手调节过渡环压环6与支撑台28的螺栓，使过渡环压环6带着过渡环下落，让过渡环小端与焊接垫板30接触。将高度尺放置在支撑台28基准面上，用高度尺在周向上均匀8点测量过渡环小端到支撑台28基准面的距离，用塞尺测量过渡环小端内型面与焊接垫板30之间贴合间隙。当过渡环小端与焊接垫板30贴合间隙不大于0.2mm，且过渡环小端到支撑台28基准面的最大值与最小值差小于0.5mm时，认为过渡环装配质量满足要求；
(3)以(2)中测量的过渡环小端到支撑台28基准面的距离的最小值H1为基准，用高度尺的尺尖沿过渡环小端外表面划一条高度为H1-0.5mm的铣切基准线，线深约0.1～0.2mm，长度约10～20mm；
(4)在搅拌摩擦焊设备主轴上安装棒铣刀，调节主轴角度θ＝74.77°，利用控制手轮调节设备X、Y、Z轴，让铣刀的下沿与第3步中所划的铣切基准线相切；
(5)设定搅拌摩擦焊设备主轴转速为800～1000rpm，利用手轮调整Z轴，让铣刀扎入过渡环小端，扎入深度为B-0.2mm(B为过渡环小端厚度)，平台旋转360°，对过渡环小端进行角度精加工。保证铣切后的过渡环小端与支撑台28基准面平行度不大于0.2mm；
(6)把高度尺放置在支撑台28基准面上，测量铣切后过渡环小端处距离支撑台28基准面高度H2，并记录。测量完成后拆卸过渡环及过渡环压环6，用锉刀将剩余的0.2mm余量去除；
(7)吊装圆环并安装在模胎29上，利用安装在中心轴2上的调节螺杆4撑住圆环小端，用扳手调节调节螺杆4上的调节螺母33，让调节螺杆4变长，使圆环内形面沿着模胎29外形面整体向下移动，将高度尺放置在支撑台29的基准面上，并利用高度尺及圆环大端参考线调平圆环的装配高度。当调节螺杆4的调节无法再将圆环向下移动，且圆环大端的参考线相对于支撑台29基准面的平行度不大于0.2mm时，此时圆环的装配质量及条件满足后续工序要求；
(8)吊装上压架3，压紧圆环大端，把高度尺在支撑台29的基准面上，将高度尺高度调节为H2，之后用尺尖沿过渡环小端外表面划一条铣切基准线，线深约0.1～0.2mm，长度约10～20mm；
(9)设置程序，调节搅拌摩擦焊设备主轴角度θ＝74.77°，利用控制手轮调节设备X、Y、Z轴，让铣刀的下沿与第8步中所划的铣切基准线相切；
(10)设定搅拌摩擦焊设备主轴转速为800～1000rpm，利用手轮调整Z轴，让铣刀扎入圆环大端，扎入深度为A-0.2mm(A为圆环大端厚度)，平台旋转360°，对大端进行角度精加工；
(11)铣切完成后拆卸上压架3及圆环，用锉刀将圆环大端剩余的0.2mm余量去除；
(12)重新在模胎29及支撑台28上安装过渡环及过渡环压环6，将高度尺放置在支撑台28的基准面上，用高度尺保证整圈过渡环小端外边缘距离支撑台28的基准面的高度为H2，保证过渡环小端外边缘相对于支撑台28的基准面的平行度不大于0.2mm，用塞尺测量小端内形面与焊接垫板30的装配间隙，保证贴合度不大于0.2mm，当满足上述条件后，认为过渡环装配质量满足要求；
(13)吊装圆环放置在模胎29上，利用安装在中心轴2上的调节螺杆4撑住圆环小端，用扳手调节调节螺杆4上的调节螺母33，让调节螺杆4变长，使圆环内形面沿着模胎29外形面整体向下移动，让圆环大端与过渡环小端并缝，当两者装配间隙在0～0.2mm时，认为两者间的环缝装配质量满足要求；
(14)吊装上压架3压紧圆环大端，之后可进行箱底圆环与过渡环对接环缝的焊接。

Claims (8)

1.一种火箭贮箱箱底圆环与过渡环的匹配工装，其特征在于：该匹配工装包括锁紧螺母(1)、中心轴(2)、上压架(3)、调节螺杆(4)、模胎组合件(5)及过渡环压环(6)；
所述的上压架(3)带有通孔；
所述的中心轴(2)的上端与锁紧螺母(1)进行连接；
所述的中心轴(2)的下端与模胎组合件(5)进行连接；
所述的中心轴(2)穿过上压架(3)的通孔后实现对上压架(3)的轴向定位；
所述的调节螺杆(4)连接在中心轴(2)的柱面上；
所述的过渡环压环(6)用于将过渡环连接在模胎组合件(5)上；
所述的上压架(3)采用整体焊接结构，包括圆管(9)、平板Ⅰ(10)、立板Ⅰ(11)、平板Ⅱ(12)、方钢管(13)、平板Ⅲ(14)、平板Ⅳ(15)、圆筋板Ⅰ(16)、圆环Ⅰ(17)、圆筋板Ⅱ(18)、圆环Ⅱ(19)、环板Ⅲ(20)、立板(21)、横板(22)、平板Ⅴ(23)、上连接座(24)、汽缸(25)、压臂(26)及下连接座(27)；
所述的圆管(9)中心有一个锥形通孔，平板Ⅰ(10)、立板Ⅰ(11)、平板Ⅱ(12)依次按照顺时针或逆时针与圆管(9)的外柱面焊接在一起，平板Ⅲ(14)与平板Ⅱ(12)焊接在一起，平板Ⅳ(15)与平板Ⅰ(10)焊接在一起，平板Ⅴ(23)与平板Ⅳ(15)焊接在一起；立板Ⅰ(11)分别与平板Ⅰ(10)、平板Ⅱ(12)、平板Ⅲ(14)、平板Ⅳ(15)的中部焊接，环板Ⅲ(20)分别与平板Ⅴ(23)、平板Ⅲ(14)焊接，形成支臂；方钢管(13)的首尾在周向上与立板Ⅰ(11)焊接，将所有支臂连接在一起；圆环Ⅰ(17)沿周向一圈焊接在平板Ⅳ(15)上，圆筋板Ⅰ(16)的上下端分别与平板Ⅲ(14)、平板Ⅳ(15)焊接，圆筋板Ⅱ(18)分别与平板Ⅴ(23)、平板Ⅲ(14)焊接，圆环Ⅱ(19)分别与平板Ⅲ(14)、环板Ⅲ(20)焊接，立板(21)与横板(22)的一端垂直焊接在一起，立板(21)和横板(22)的另一端与平板Ⅳ(15)焊接；上连接座(24)的下端在圆周方向上与平板Ⅳ(15)焊接在一起，上连接座(24)的上端的圆通孔与汽缸(25)的上端通过螺栓连接；下连接座(27)的下端在圆周方向上与环板Ⅲ(20)焊接，下连接座(27)与上连接座(24)的安装轴线在同一条直线上，压臂(26)前端的通孔与汽缸(25)的活塞端通孔通过螺栓连接，压臂(26)的中端通孔与下连接座(27)上端的通孔通过螺栓连接。
2.根据权利要求1所述的一种火箭贮箱箱底圆环与过渡环的匹配工装，其特征在于：所述的锁紧螺母(1)包括圆柱形筒体(7)和手柄杆(8)，手柄杆(8)通过焊接的方式连接在圆柱形筒体(7)的外表面上；圆柱形筒体(7)内部开有螺纹结构。
3.根据权利要求1所述的一种火箭贮箱箱底圆环与过渡环的匹配工装，其特征在于：所述的中心轴(2)为中空阶梯轴结构，中心轴(2)的上端有螺纹，中心轴(2)的下端均布有轴向通孔，轴向通孔用于实现与模胎组合件(5)的螺接生根，中心轴(2)的柱面周向上均布有螺纹孔，螺纹孔用于实现与调节螺杆(4)的连接。
4.根据权利要求1所述的一种火箭贮箱箱底圆环与过渡环的匹配工装，其特征在于：所述的调节螺杆(4)包括左丝杠(32)、调节螺母(33)、右丝杠(34)和连接螺母(35)；连接螺母(35)的一端有通孔，连接螺母(35)的另一端为螺纹，螺纹端螺接在中心轴(2)柱面周向上均布的螺纹孔中；右丝杠(34)的一端带有通孔，通过螺栓与连接螺母(35)带有通孔的一端连接，右丝杠(34)的另一端为圆柱体，其上车有右螺纹，右螺纹的长度为圆柱体长度的3/4；左丝杠(32)为圆柱体，其一端为豁口结构，豁口的宽度大于火箭储箱箱底圆环小端厚度5-7mm，豁口的深度20-30mm，左丝杠(32)的另一端上车有左螺纹，螺纹长度为左丝杠(32)的圆柱体长度的一半；调节螺母(33)为空心六面体，空心六面体内部分别车有左螺纹和右螺纹，两种螺纹的长度各占空心六面体长度的一半，右螺纹的一端与右丝杠(34)带螺纹的一端连接，左螺纹的一端与左丝杠(32)连接；使用左丝杠(32)带豁口的一端插接在火箭储箱箱底圆环小端。
5.根据权利要求1所述的一种火箭贮箱箱底圆环与过渡环的匹配工装，其特征在于：所述的模胎组合件(5)采用焊接及螺接的连接结构，包括中心连接架(24)、模胎(29)、中心定位轴(36)、支撑台(28)和焊接垫板(30)；模胎(29)为一椭球铸造件，焊接垫板(30)镶嵌在模胎(29)中，并通过螺栓与模胎(29)连接，中心连接架(31)采用中间筒轴与立板加强筋焊接而成，并安装在支撑台(28)的中心部位，支撑台(28)将模胎(29)及中心连接架(31)形成整体结构，支撑台(28)的底板中心安装中心定位轴(36)。
6.根据权利要求5所述的一种火箭贮箱箱底圆环与过渡环的匹配工装，其特征在于：模胎(29)的外形面的母线方程与火箭储箱箱底的内型面母线方程一致，焊接垫板(30)的外形面的母线方程与火箭储箱箱底的内型面母线方程一致。
7.根据权利要求1所述的一种火箭贮箱箱底圆环与过渡环的匹配工装，其特征在于：所述的过渡环压环(6)为“Z”型环状结构，由整个钢材车削而成，其下端均匀分布有轴向通孔，通过螺栓实现与模胎组合件(5)中的支撑台(28)连接，其上端压在过渡环上，通过螺栓的拧紧，过渡环压环(6)为过渡环在模胎组合件(5)上的装配提供压紧定位功能。
8.一种火箭贮箱箱底圆环与过渡环的匹配方法，其特征在于该方法的步骤包括：
(1)将模胎组合件(5)吊装在旋转平台上，用低压气吹除模胎29表面杂质，之后用酒精擦拭焊接垫板(30)，确保焊接垫板(30)上没有油污及其他金属杂质；
(2)吊装过渡环及过渡环压环(6)，并安装在模胎(29)及支撑台(28)上，用扳手调节过渡环压环(6)与支撑台(28)的螺栓，使过渡环压环(6)带着过渡环下落，让过渡环小端与焊接垫板(30)接触；将高度尺放置在支撑台(28)基准面上，用高度尺在周向上测量过渡环小端到支撑台(28)基准面的距离，用塞尺测量过渡环小端内型面与焊接垫板(30)之间贴合间隙；当过渡环小端与焊接垫板(30)贴合间隙不大于0.2mm，且过渡环小端到支撑台(28)基准面的最大值与最小值差小于0.5mm时，认为过渡环装配质量满足要求；
(3)以步骤(2)中测量的过渡环小端到支撑台(28)基准面的距离的最小值H1为基准，用高度尺的尺尖沿过渡环小端外表面划一条高度为H1-0.5mm的铣切基准线，线深0.1～0.2mm，长度10～20mm；
(4)在搅拌摩擦焊设备主轴上安装棒铣刀，调节主轴角度θ，利用控制手轮调节设备X、Y、Z轴，让铣刀的下沿与步骤(3)中所划的铣切基准线相切；
(5)设定搅拌摩擦焊设备主轴转速为800～1000rpm，利用手轮调整Z轴，让铣刀扎入过渡环小端，扎入深度为B-0.2mm，B为过渡环小端厚度，平台旋转360°，对过渡环小端进行角度加工，使铣切后的过渡环小端与支撑台(28)基准面平行度不大于0.2mm；
(6)把高度尺放置在支撑台(28)基准面上，测量铣切后过渡环小端处距离支撑台(28)基准面高度H2，并记录，测量完成后拆卸过渡环及过渡环压环(6)，用锉刀将剩余的0.2mm余量去除；
(7)吊装圆环并安装在模胎(29)上，利用安装在中心轴(2)上的调节螺杆(4)撑住圆环小端，用扳手调节调节螺杆(4)上的调节螺母(33)，让调节螺杆(4)变长，使圆环内形面沿着模胎(29)外形面整体向下移动，将高度尺放置在支撑台(29)的基准面上，并利用高度尺及圆环大端参考线调平圆环的装配高度；当调节螺杆(4)的调节无法再将圆环向下移动，且圆环大端的参考线相对于支撑台(29)基准面的平行度不大于0.2mm时，此时圆环的装配质量及条件满足后续工序要求；
(8)吊装上压架(3)，压紧圆环大端，把高度尺在支撑台(29)的基准面上，将高度尺高度调节为H2，之后用尺尖沿过渡环小端外表面划一条铣切基准线，线深约0.1～0.2mm，长度约10～20mm；
(9)调节搅拌摩擦焊设备主轴角度θ，利用控制手轮调节设备X、Y、Z轴，让铣刀的下沿与步骤(8)中所划的铣切基准线相切；
(10)设定搅拌摩擦焊设备主轴转速为800～1000rpm，利用手轮调整Z轴，让铣刀扎入圆环大端，扎入深度为A-0.2mm，A为圆环大端厚度，平台旋转360°，对大端进行角度加工；
(11)铣切完成后拆卸上压架(3)及圆环，用锉刀将圆环大端剩余的0.2mm余量去除；
(12)重新在模胎(29)及支撑台(28)上安装过渡环及过渡环压环(6)，将高度尺放置在支撑台(28)的基准面上，用高度尺保证整圈过渡环小端外边缘距离支撑台(28)的基准面的高度为H2，保证过渡环小端外边缘相对于支撑台(28)的基准面的平行度不大于0.2mm，用塞尺测量小端内形面与焊接垫板(30)的装配间隙，保证贴合度不大于0.2mm，当满足上述条件后，认为过渡环装配质量满足要求；
(13)吊装圆环放置在模胎(29)上，利用安装在中心轴(2)上的调节螺杆(4)撑住圆环小端，用扳手调节调节螺杆(4)上的调节螺母(33)，让调节螺杆(4)变长，使圆环内形面沿着模胎(29)外形面整体向下移动，让圆环大端与过渡环小端并缝，当两者装配间隙在0～0.2mm时，认为两者间的环缝装配质量满足要求；
(14)吊装上压架(3)压紧圆环大端，然后进行箱底圆环与过渡环对接环缝的焊接。
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