CN107914078B - 大直径低刚度燃料贮箱的搅拌摩擦焊接装置及焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种大直径低刚度燃料贮箱的搅拌摩擦焊接装置及焊接方法，该装置包括回转工作台和固定座，往上依次放下定位压紧结构、上定位压紧结构，中间采用上下定位连接结构，搅拌主轴安装在下定位压紧结构和上定位压紧结构的外侧；贮箱内部采用可拆卸内支撑结构进行支撑。该方法包括下箱底和直筒段、直筒段和上箱底的焊接。本发明可以有效利用箱底搅拌摩擦焊设备中的一个环缝转台完成小型贮箱的搅拌摩擦焊焊接，为贮箱论证实验提供新思路。

Description

大直径低刚度燃料贮箱的搅拌摩擦焊接装置及焊接方法
技术领域
本发明涉及航天设备焊接技术领域，具体涉及一种大直径低刚度燃料贮箱的搅拌摩擦焊接装置及焊接方法。
背景技术
搅拌摩擦焊接技术具有焊接变形小、焊缝质量好及焊接过程绿色、无污染等优点，该技术已经在航天领域的铝合金焊接中成熟运用。大直径(10米级)低刚度燃料贮箱是由两个箱底和一个直筒段组成。目前我国还没有人仅采用箱底搅拌摩擦焊设备实现小型大直径低刚度燃料贮箱搅拌摩擦焊接制造。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种大直径低刚度燃料贮箱的搅拌摩擦焊接装置及焊接方法。
根据本发明提供的一种大直径低刚度燃料贮箱的搅拌摩擦焊接装置，所述的大直径低刚度燃料贮箱包括两个箱底和一个直筒段焊接，包括固定座2放在箱底环缝工位的回转工作台1上，从下往上依次为下定位压紧结构3和上定位压紧结构4，中间采用上下定位连接结构5；可拆卸内支撑结构10挂在中心柱8上；上、下定位压紧结构分别压住焊缝两侧并留出空间以供搅拌摩擦焊接主轴6施焊。
优选地，所述的固定座2设置在贮箱外侧，其一端固定在回转工作台1上，另一端用于与下定位压紧结构3定位连接，固定座2上设置有卡位端面，用于定位下箱底7。
优选地，所述的下定位压紧结构3和上定位压紧结构4均设置在贮箱外侧，用于定位贮箱和锁紧。
优选地，所述的上下定位连接结构5用于连接下定位压紧结构3和上定位压紧结构4，设置在贮箱外侧，用于锁紧下定位压紧结构3和上定位压紧结构4，上下定位连接结构5在焊接过程中可自动实现沿径向外翻90°，以避让环缝焊接过程中的搅拌主轴6，焊接完成后可自动回复原位。
优选地，所述的可拆卸内支撑结构10固定在中心柱8上，可沿径向进行收缩，设置在贮箱内侧，用于从贮箱内部将贮箱撑紧并锁定，实现下箱底7和直筒段9的焊接和直筒段9和上箱底11的焊接。
优选地，所述的中心柱8一端连接固定座2，一端连接可拆卸内支撑结构10，主要起连接和支撑作用。
根据本发明提供的一种大直径低刚度燃料贮箱的搅拌摩擦焊接方法，所述的贮箱由两个箱底和一个直筒段焊接组成，其焊接方法如下：
a)将固定座2吊装在回转工作台1上；将下定位压紧结构3吊装于固定座2上；将上定位压紧结构4吊装于下定位压紧结构3上，中间采用上下定位连接结构5进行连接；将下箱底7吊装到固定座2上，根据固定座2上的定位端面，进行固定；将带中心柱8的可拆卸内支撑结构10吊装于贮箱内部；将直筒段9吊装于下箱底7上，将可拆卸内支撑结构10推进到下箱底7和直筒段9下部的接头处，撑紧下箱底7与直筒段9下部；将下定位压紧结构3和上定位压紧结构4压紧下箱底7和直筒段9下部的接头处；将搅拌主轴6运动到接头处，进行搅拌摩擦焊；
b)焊接完下箱底7和直筒段9后，将下定位压紧结构3和上定位压紧结构4松开，将可拆卸内支撑结构10收缩，箱底筒段组合件下沉，吊装上箱底11至直筒段9上部，将可拆卸内支撑结构10推进到直筒段9上部和上箱底11的接头处，撑紧直筒段9上部和上箱底11；将下定位压紧结构3和上定位压紧结构4压紧直筒段9上部和上箱底11的接头处，将搅拌主轴6运动到接头处，进行搅拌摩擦焊；
c)焊接完直筒段9上部和上箱底11后，将下定位压紧结构3和上定位压紧结构4松开，将可拆卸内支撑结构10逐一拆卸。
优选地，焊接过程中，回转工作台1带动贮箱和整套工装旋转，搅拌主轴6在侧面进行搅拌摩擦焊接。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明采用内支撑外压紧方式，焊接过程中通过软件自动识别焊接位置，命令上下定位连接结构主动避让主轴及回复原位，实现定位可靠，焊缝配合间隙小，安装精度高；
2、本发明在封箱焊接时，采用可拆卸内支撑结构，性能可靠，装夹和拆卸方便；
3、本发明提供的焊接方法，可以有效利用箱底搅拌摩擦焊设备中的一个环缝转台完成小型贮箱的搅拌摩擦焊接，为贮箱论证实验提供新思路。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为大直径低刚度燃料贮箱的搅拌摩擦焊接制造装置结构示意图。
图2为大直径低刚度燃料贮箱的搅拌摩擦焊接制造装置结构剖面示意图。
图中：1-回转工作台；2-固定座；3-下定位压紧结构；4-上定位压紧结构；5-上下定位连接结构；6-搅拌主轴；7-下箱底；8-中心柱；9-直筒段；10-可拆卸内支撑结构；11-上箱底。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1和图2所示，根据本发明提供的一种大直径低刚度燃料贮箱的搅拌摩擦焊接装置，所述的大直径低刚度燃料贮箱包括两个箱底和一个直筒段焊接，包括固定座2放在箱底环缝工位的回转工作台1上，从下往上依次为下定位压紧结构3和上定位压紧结构4，中间采用上下定位连接结构5；可拆卸内支撑结构10挂在中心柱8上；上、下定位压紧结构分别压住焊缝两侧并留出空间以供搅拌摩擦焊接主轴6施焊。
进一步地，所述的固定座2设置在贮箱外侧，其一端固定在回转工作台1上，另一端用于与下定位压紧结构3定位连接，固定座2上设置有卡位端面，用于定位下箱底7。
详细地，所述的下定位压紧结构3和上定位压紧结构4均设置在贮箱外侧，用于定位贮箱和锁紧。
更为具体地，所述的上下定位连接结构5用于连接下定位压紧结构3和上定位压紧结构4，设置在贮箱外侧，用于锁紧下定位压紧结构3和上定位压紧结构4，上下定位连接结构5在焊接过程中可自动实现沿径向外翻90°，以避让环缝焊接过程中的搅拌主轴6，焊接完成后可自动回复原位。
详细地，所述的可拆卸内支撑结构10固定在中心柱8上，可沿径向进行收缩，设置在贮箱内侧，用于从贮箱内部将贮箱撑紧并锁定，实现下箱底7和直筒段9的焊接和直筒段9和上箱底11的焊接。
详细地，所述的中心柱8一端连接固定座2，一端连接可拆卸内支撑结构10，主要起连接和支撑作用。
根据本发明提供的一种大直径低刚度燃料贮箱的搅拌摩擦焊接方法，所述的贮箱由两个箱底和一个直筒段焊接组成，其焊接方法如下：
a)将固定座2吊装在回转工作台1上；将下定位压紧结构3吊装于固定座2上；将上定位压紧结构4吊装于下定位压紧结构3上，中间采用上下定位连接结构5进行连接；将下箱底7吊装到固定座2上，根据固定座2上的定位端面，进行固定；将带中心柱8的可拆卸内支撑结构10吊装于贮箱内部；将直筒段9吊装于下箱底7上，将可拆卸内支撑结构10推进到下箱底7和直筒段9下部的接头处，撑紧下箱底7与直筒段9下部；将下定位压紧结构3和上定位压紧结构4压紧下箱底7和直筒段9下部的接头处；将搅拌主轴6运动到接头处，进行搅拌摩擦焊；
b)焊接完下箱底7和直筒段9后，将下定位压紧结构3和上定位压紧结构4松开，将可拆卸内支撑结构10收缩，箱底筒段组合件下沉，吊装上箱底11至直筒段9上部，将可拆卸内支撑结构10推进到直筒段9上部和上箱底11的接头处，撑紧直筒段9上部和上箱底11；将下定位压紧结构3和上定位压紧结构4压紧直筒段9上部和上箱底11的接头处，将搅拌主轴6运动到接头处，进行搅拌摩擦焊；
c)焊接完直筒段9上部和上箱底11后，将下定位压紧结构3和上定位压紧结构4松开，将可拆卸内支撑结构10逐一拆卸。
详细地，焊接过程中，回转工作台1带动贮箱和整套工装旋转，搅拌主轴6在侧面进行搅拌摩擦焊接。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (7)

1.一种大直径低刚度燃料贮箱的搅拌摩擦焊接装置，所述的大直径低刚度燃料贮箱包括两个箱底和一个直筒段焊接，其特征在于：包括固定座(2)放在箱底环缝工位的回转工作台(1)上，从下往上依次为下定位压紧结构(3)和上定位压紧结构(4)，中间采用上下定位连接结构(5)；可拆卸内支撑结构(10)挂在中心柱(8)上；上、下定位压紧结构分别压住焊缝两侧并留出空间以供搅拌摩擦焊接主轴(6)施焊；
所述的上下定位连接结构(5)用于连接下定位压紧结构(3)和上定位压紧结构(4)，设置在贮箱外侧，用于锁紧下定位压紧结构(3)和上定位压紧结构(4)，上下定位连接结构(5)在焊接过程中可自动实现沿径向外翻90°，以避让环缝焊接过程中的搅拌主轴(6)，焊接完成后可自动回复原位。
2.根据权利要求1所述的大直径低刚度燃料贮箱的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述的固定座(2)设置在贮箱外侧，其一端固定在回转工作台(1)上，另一端用于与下定位压紧结构(3)定位连接，固定座(2)上设置有卡位端面，用于定位下箱底(7)。
3.根据权利要求1所述的大直径低刚度燃料贮箱的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述的下定位压紧结构(3)和上定位压紧结构(4)均设置在贮箱外侧，用于定位贮箱和锁紧。
4.根据权利要求1所述的大直径低刚度燃料贮箱的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述的可拆卸内支撑结构(10)固定在中心柱(8)上，可沿径向进行收缩，设置在贮箱内侧，用于从贮箱内部将贮箱撑紧并锁定，实现下箱底(7)和直筒段(9)的焊接和直筒段(9)和上箱底(11)的焊接。
5.根据权利要求1所述的大直径低刚度燃料贮箱的搅拌摩擦焊接装置，其特征在于：所述的中心柱(8)一端连接固定座(2)，一端连接可拆卸内支撑结构(10)，主要起连接和支撑作用。
6.一种采用权利要求1所述的大直径低刚度燃料贮箱的搅拌摩擦焊接装置进行大直径低刚度燃料贮箱的搅拌摩擦焊接方法，所述的贮箱由两个箱底和一个直筒段焊接组成，其焊接方法如下：
a)将固定座(2)吊装在回转工作台(1)上；将下定位压紧结构(3)吊装于固定座(2)上；将上定位压紧结构(4)吊装于下定位压紧结构(3)上，中间采用上下定位连接结构(5)进行连接；将下箱底(7)吊装到固定座(2)上，根据固定座(2)上的定位端面，进行固定；将带中心柱(8)的可拆卸内支撑结构(10)吊装于贮箱内部；将直筒段(9)吊装于下箱底(7)上，将可拆卸内支撑结构(10)推进到下箱底(7)和直筒段(9)下部的接头处，撑紧下箱底(7)与直筒段(9)下部；将下定位压紧结构(3)和上定位压紧结构(4)压紧下箱底(7)和直筒段(9)下部的接头处；将搅拌主轴(6)运动到接头处，进行搅拌摩擦焊；
b)焊接完下箱底(7)和直筒段(9)后，将下定位压紧结构(3)和上定位压紧结构(4)松开，将可拆卸内支撑结构(10)收缩，箱底筒段组合件下沉，吊装上箱底(11)至直筒段(9)上部，将可拆卸内支撑结构(10)推进到直筒段(9)上部和上箱底(11)的接头处，撑紧直筒段(9)上部和上箱底(11)；将下定位压紧结构(3)和上定位压紧结构(4)压紧直筒段(9)上部和上箱底(11)的接头处，将搅拌主轴(6)运动到接头处，进行搅拌摩擦焊；
c)焊接完直筒段(9)上部和上箱底(11)后，将下定位压紧结构(3)和上定位压紧结构(4)松开，将可拆卸内支撑结构(10)逐一拆卸。
7.根据权利要求6所述的一种大直径低刚度燃料贮箱的搅拌摩擦焊接方法，其特征在于：焊接过程中，回转工作台(1)带动贮箱和整套工装旋转，搅拌主轴(6)在侧面进行搅拌摩擦焊接。
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