CN110961820B - 一种共底结构贮箱箱体装配焊接工艺及翻转工装 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种共底结构贮箱箱体装配焊接工艺，包括如下步骤：(1)焊接前底组合件与后底组合件；(2)通过翻转工装将共底贮箱的共底翻转、上架固定至设备床尾；(3)在共底的上凸侧焊接上箱筒段；(4)将下箱筒段上装至设备床尾，然后将共底过渡环与下箱筒段焊接，将后底组合件安装至设备床尾，然后焊接所述的后底组合件与下箱筒段，形成贮箱部段；(5)将贮箱部段上吊后航向调转，然后将贮箱部段的后底组合件端与设备床头相连，将上箱筒段上架至设备床尾，装配焊接上箱筒段与剩余筒段后，将前底组合件上装至床尾与剩余筒段焊接即成。本发明所述的共底结构贮箱箱体装配焊接工艺的贮箱的翻转过程简单可靠，实现了大直径箱底结构的翻转。

Description

一种共底结构贮箱箱体装配焊接工艺及翻转工装
技术领域
本发明属于贮箱领域，尤其是涉及一种共底结构贮箱箱体装配焊接工艺及翻转工装。
背景技术
为提高结构效率，新一代载人登月运载火箭某芯级贮箱采用Φ5000mm共底结构贮箱方案，Φ5000mm直径共底结构贮箱由后底、后短壳、下箱筒段、共底结构、上箱筒段、前底及前短壳组合焊接而成。该贮箱由于共底结构的存在，造成其装配焊接工艺方法与现有新一代运载火箭Φ5000mm直径结构贮箱有较大区别。
目前，现有Φ5000mm直径贮箱的装配焊接工艺流程为：前短壳和前底焊接→后短壳和后底焊接→后底组合件和中间筒段的焊接→中间筒段间的焊接→最后一个筒段和前底组合件的焊接，装配焊接采用的是国内首套的Φ5000mm非标大型设备箱体总装环缝焊接系统，但Φ5000mm共底结构贮箱由于中间共底结构的存在，造成一个贮箱存在两个腔体，暂称之为上箱、下箱，从而导致现有工艺流程及装配方案无法适用，首先，由于共底结构上不存在一定直径的人孔法兰，整个共底结构是完全封死的，导致现有的贮箱封箱装配焊接杆系内支撑工装无法使用，无法进行正常的装配焊接；其次，由于共底结构的存在，贮箱内受共底结构外凸的影响，上箱中筒段与共底环缝的装配焊接受到较大影响，该环缝内侧只存在较狭小空间供装配；最后，常规装配流程中只需将封箱焊接留至最后进行统一封箱装配焊接即可，但共底结构贮箱由于共底结构存在，将贮箱分为上、下箱，上、下贮箱均需要单独进行封箱装配，常规工艺流程方法无法满足需要。
贮箱箱体环缝焊接装配时采用内撑外压方式，内部采用刚性的内支撑以保证贮箱的型面尺寸、控制装配错缝并提供焊漏支撑垫板，对于开敞性好的环缝内撑工装为固定式的刚性内撑结构，而对于贮箱最后一条封箱焊缝，因焊接时箱体结构封闭，无法使用固定性刚性内支撑，只能使用可回收或可拆卸时内支撑结构；外部采用外压琴键压紧焊缝附近位置，控制装配错缝及焊后变形。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种共底结构贮箱箱体装配焊接工艺及翻转工装，翻转过程简单可靠，实现了大直径箱底结构的可靠翻转。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种共底结构贮箱箱体装配焊接工艺，包括如下步骤：
(1)焊接前底组合件与后底组合件；
(2)通过翻转工装将共底贮箱的共底翻转、上架固定至设备床尾；
(3)在共底的上凸侧焊接第一部分上箱筒段；
(4)将下箱筒段上装至设备床尾，然后将共底过渡环与下箱筒段焊接，将后底组合件安装至设备床尾，然后焊接所述的后底组合件与下箱筒段，形成贮箱部段；
(5)将贮箱部段上吊后航向调转，然后将贮箱部段的后底组合件端与设备床头相连，将第二部分上箱筒段上架至设备床尾，装配焊接上箱筒段与剩余筒段后，将前底组合件上装至床尾与剩余筒段焊接即成。
进一步，所述的步骤(1)中前底组合件的焊接方法包括如下步骤：将共底贮箱的前底翻转安装至设备床尾上，然后将前短壳翻转安装至设备床头上，前短壳与前底装配焊接后形成前底组合件；
所述的步骤(1)中后底组合件的焊接方法包括如下步骤：将共底贮箱的后底翻转安装至设备床尾上，然后将后短壳翻转安装至设备床头上，后短壳与后底装配焊接后形成后底组合件。
进一步，所述的步骤(2)中所述的共底通过拉紧工装固定至床尾，所述的拉紧工装包括L型固定块、拉紧器、固定耳片，所述的L型固定块固定于所述的共底的翻边上，所述的L型固定块上设有长圆孔，所述的拉紧器的一端与所述的长圆孔相连，另一端与所述的固定耳片相连，所述的固定耳片安装在所述的床身上。
进一步，所述的步骤(3)中的上箱筒段包括n个短筒段与1个辅助筒段，所述的短筒段之间相互相连成为短筒段组，所述的短筒段组的一侧与所述的共底相连，另一侧与所述的辅助筒段相连；所述的上箱筒段的高度为a，所述的短筒段的高度为b，所述的辅助筒段的高度为c，其中，a、b、c、与n满足a＝n*b+c。
进一步，所述的步骤(3)中的共底与上箱筒段焊接前，在短筒段的焊接区外表面均匀的设置有若干的工艺角片，所述的短筒段通过所述的工艺角片与床头相连，所述的共底与每个短筒段焊接完成后，将该短筒段的工艺角片铣除。
进一步，所述的步骤(5)中的航向调转步骤采用采用单钩双吊带吊装的方法。
进一步，所述的单钩双吊带吊装的方法的步骤如下：将吊带分别固定在上箱筒段端和后底组合件处，上箱筒段处利用最后一个短筒段上角焊的工艺角片安装工装，通过安装直径超过角片的圆环工装，圆环上存在安装孔可与工艺角片进行螺接，吊带通过兜住最后一个短筒段外表面，然后将吊带穿过圆环工装的减重孔，后底组合件的翻边端框的位置通过安装可螺接的吊耳从而安装吊带，然后将两个吊带均连接至同一天车钩，将贮箱部段升起后在原地旋转即完成贮箱部段的航向调转。
所述的翻转工装，包括刚性环，所述的刚性环的内径大于共底翻边的直径，所述的刚性环的上端环与下端环上均设置有若干的对应的托爪，上端环上的托爪与位于下端环上的托爪之间的距离为共底过渡环的高度相同，所述的刚性环的一端设置有吊梁，另一端设置有2个翻转吊带，所述的吊梁上设置有吊环，所述的吊环上设置有翻转吊带。
进一步，所述的翻转吊带之间的圆心角的角度为70度；所述的翻转吊带连接同一个天车钩。
进一步，所述的刚性环上设置有起重螺栓，所述的起重螺栓位于所述的翻转吊带之间；所述的吊梁通过吊梁固定螺栓固定于所述的刚性环上。
相对于现有技术，本发明所述的共底结构贮箱箱体装配焊接工艺及翻转工装具有以下优势：
(1)本发明所述的共底结构贮箱箱体装配焊接工艺的贮箱的翻转过程简单可靠，实现了大直径箱底结构的可靠翻转。
(2)本发明所述的共底结构贮箱箱体装配焊接工艺利用共底结构特殊存在翻边结构，通过拉紧工装装置，保证无法兰等结构的全密封共底的拉紧固定，工装简易方便操作，且拉紧工装安装后最高点仅比翻边结构高约15mm，避免了其高于共底翻边与型架外部压紧工装产生干涉的可能。
(3)本发明所述的共底结构贮箱箱体装配焊接工艺中设置有中短筒段数量可为3个，辅助筒段数量可为1个，短筒段利用工艺角片角焊至筒段外表面，增加了光筒段安装固定至型架工装的连接点，使用后铣掉即可；另外，最后一个短筒段上角焊的工艺角片还可起到下箱部段调转航向时的吊装工装固定点的作用，在使短筒段焊接后总高超过共底高度后，便可利用常规垂直中心轴的内支撑进行后续部段的装配。
(4)本发明所述的翻转工装适用于带翻边和无翻边结构5米直径箱底结构的翻转，翻转过程简单可靠，实现了大直径箱底结构的可靠翻转。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述的共底结构贮箱箱体装配焊接工艺的工艺流程图；
图2为本发明实施例所述的共底结构贮箱箱体装配焊接工艺的装配流程图；
图3为本发明实施例所述的翻转工装的主视图；
图4为本发明实施例所述的托爪的示意图；
图5为本发明实施例所述的翻转工装的俯视图；
图6为本发明实施例所述的拉紧工装的示意图；
图7为本发明实施例所述的圆环工装的示意图。
附图标记说明：
1-刚性环；2-吊梁；3-托爪；4-刚性箍紧夹；5-翻转吊带；6-吊环；7-垫块；8-起重螺栓；9-吊梁固定螺栓；10-L型固定块；11-拉紧器；12-固定耳片。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1-7所示，一种共底结构贮箱箱体装配焊接工艺，包括如下步骤：
(1)箱底组合件焊接(箱底与短壳焊接完成后称之为箱底组合件)
首先将水平放置的箱底(非共底)翻转90°安装至设备上，并利用床身一侧(称之为床尾)内支撑块撑紧固定，利用拉紧工装等将箱底固定在设备上，然后将短壳翻转上装至另一侧床身(称之为床头)设备上，利用螺栓固定短壳，然后完成箱底与短壳的装配焊接，箱底与短壳焊接完成后统称为箱底组合件，前底与前短壳焊后称之为前底组合件，后底与后短壳焊后称之为后底组合件，然后将箱底组合件下架，待封箱焊接时使用；
(2)共底箱底翻转上架固定
Φ5000mm共底贮箱结构与现有Φ5000mm贮箱箱底结构不同，共底结构存在一定高度的外翻边，需采用大直径翻边共底结构翻转工装，起吊翻转工装为环状，内径大于共底外翻边直径，然后利用在翻转工装的上下两个面上均布安装一圈托爪3，每上、下两个托爪3为一对，其间距恰好等于固定共底部分高度，将共底卡紧，然后在翻转工装的6点位置上安装吊梁2，吊梁2高度需高于整底高度，然后在1点和11点位置分别安装短吊带共同连接一个天车钩，在6点位置的吊梁2上安装一根长吊带并连接另一个天车钩，然后首先水平起吊共底至一定高度后，利用天车吊钩分别上升短吊带天车钩和下降长吊带天车钩，直至翻转90°，完成共底翻转，
将共底吊装上架固定至床尾，利用床尾上固定内支撑块将共底撑住固定，并使用拉紧工装将箱底固定防脱落，现常规5米直径箱底翻转后固定在设备床尾上，除利用床尾内支撑外，还可利用箱底上普遍存在的法兰结构穿过绑带固定法兰上的横档的挡块，同时配合过渡环位置使用的拉紧工装可以有效固定箱底，但由于共底结构存在一定高度的外翻边且不存在任何法兰结构，故原常规固定方法、工装无法使用，
拉紧工装包括L型固定块、拉紧器11、固定耳片12，将L型固定块利用螺栓固定在共底结构翻边上，L型固定块上存在长圆孔提供拉紧工装较宽裕的拉紧位置，另外L型固定块安装后高度与共底结构翻边高度一致，最高点为固定后的拉钩，实际仅比翻边高约15mm，避免了工装高于共底翻边与型架外部压紧工装产生干涉的的可能，然后将工装拉钩一端固定在床身安装的固定耳片12上，一端拉紧L型固定块上的长圆孔槽，长圆孔槽的存在可以允许拉紧工装与L型固定块间存在相对较大的对准偏差，降低操作难度，整个共底可以均布安装不同数量的拉紧工装，拉紧工装数量为4个，配合共底内侧内支撑撑紧，可以将共底牢牢固定在床身一侧，同时该工装可保证在装配焊接共底与筒段环缝时不拆除，直至焊接完成；
(3)针对箱底(外凸侧)与短壳的装配焊接，由于箱底外凸占据空间，使用床头一侧的特殊伞状内支撑进行装配，但受设备因素限制，床头一侧伞状内支撑针对箱底外凸侧狭小空间的装配焊接能力要求筒段高度只能为固定高度b，为保证贮箱容积要求，共底结构贮箱上箱筒段的长度不能仅为b，同时为保证后续可利用床尾一侧内支撑或封箱杆系内支撑进行焊接，需要保证在共底贮箱的上箱即共底外凸侧(航向上端)首先装配焊接筒段，使得筒段高度超过共底结构高度，从而避免后续在使用床尾侧内支撑时与共底发生干涉，因此，考虑到共底高度和型架设备装配能力，需要在共底上凸侧装配焊接一定数量的高度为b的短筒段结构满足工艺需求，根据共底实际高度，确定短筒段数量为3个，需对原共底结构贮箱上箱筒段(筒段高度为a)进行适当调整，将1个长筒段分为3个定高的短筒段(单个筒段高度为b)和1个辅助筒段(筒段高度为c)，筒段存在尺寸协调关系为a＝3b+c，所有筒段均可称之为上箱筒段，
另外，由于现有Φ5000mm贮箱结构中，利用床头一侧内支撑装配焊接的短壳结构上存在翻边端框，端框上存在均布分布的一圈通孔，可以利用螺栓将短壳固定在设备床头一侧，但由于共底贮箱的3个定高的短筒段两端均需要装配焊接，造成短筒段两端均不存在翻边端框，为保证短筒段上装固定，需在装配短筒段前，在短筒段焊接区外表面均布角焊一定数量(2n,n不小于7)的工艺角片用以固定至床头一侧，其中最后一个短筒段角焊角片的数量要超过前两个短筒段，待每个短筒段焊接完成后，再将工艺角片利用风动工具铣掉，直至三个短筒段均与共底结构焊接完成，最后一个短筒段上角焊的工艺角片暂不铣掉，需要待共底结构贮箱的下箱所有部段焊接完成后，待所有部段下架完成航向调转后方可将角片铣除；
(4)共底贮箱下箱箱体焊接
上箱三个短筒段焊接完成后，共底结构与三个短筒段已焊为一体，故可拆除拉紧工装及床尾侧内支撑块，然后将下箱筒段上装至床尾一侧，装配焊接完成共底过渡环(航向下端)与下箱筒段，然后再将下箱后底组合件安装至床尾一侧，再利用封箱杆系内支撑装配焊接下箱筒段与下箱后底，即下箱封箱焊接，从而完成下箱箱体的焊接；
(5)下箱箱体调头及上箱剩余筒段焊接
下箱箱体焊接完成后，将共底贮箱上箱剩余的筒段等部段装配焊接完成，在床尾一侧进行上箱的剩余部段装配，下箱封箱焊接完成后，上箱仍位于床头一侧，然后将下箱箱体吊装下架，将该部分调转180°(也可称为航向调转)后再次上架安装，，从而完成后续的部段的装配焊接，
针对下箱箱体非对称结构的部段航向调转吊装，采用单钩双吊带吊装的方法，吊带分别固定在上箱短筒段端和下箱短壳处，上箱短筒段处则可利用最后一个短筒段上角焊的工艺角片安装工装，通过安装直径超过角片的圆环工装，圆环上存在安装孔可与工艺角片进行螺接，吊带则通过兜住最后一个短筒段外表面，然后将吊带穿过圆环工装的减重孔，短筒段侧的圆环一方面起到了固定吊带使其不发生滑移的作用，另一方面还增加了筒段自由端的刚性，避免吊装过程中发生变形；下箱短壳存在翻边端框的位置则通过安装可螺接的吊耳从而安装吊带，
然后将两个吊带均连接至同一天车钩，利用天车钩可以360°自由旋转的特性，将贮箱升起后只需在原地旋转即可完成贮箱部段的航向调转，避免了贮箱部段下架后再拉出厂房调转航向的复杂操作，大幅提升了效率。
之后将该部段下箱短壳重新与床头一侧相连，将产品上架，然后将上箱筒段上装至床尾，装配焊接完成上箱短筒段与上箱剩余筒段后，将前底组合件上装至床尾进行上箱的封箱装配焊接，从而完成了整个共底贮箱的装配焊接过程。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种共底结构贮箱箱体装配焊接工艺，其特征在于：包括如下步骤：
(1)焊接前底组合件与后底组合件；
所述的步骤(1)中前底组合件的焊接方法包括如下步骤：将共底贮箱的前底翻转安装至设备床尾上，然后将前短壳翻转至设备床头上，前短壳与前底装配焊接后形成前底组合件；
所述的步骤(1)中后底组合件的焊接方法包括如下步骤：将共底贮箱的后底翻转安装至设备床尾上，然后将后短壳翻转至设备床头上，后短壳与后底装配焊接后形成后底组合件；
(2)通过翻转工装将共底贮箱的共底翻转、上架固定至设备床尾；
所述翻转工装包括刚性环，所述的刚性环的内径大于共底翻边的直径，所述的刚性环的上端环与下端环上均设置有若干的对应的托爪，上端环上的托爪与位于下端环上的托爪之间的距离为共底过渡环的高度相同，所述的刚性环的一端设置有吊梁，另一端设置有2个翻转吊带，所述的吊梁上设置有吊环，所述的吊环上设置有翻转吊带；
(3)在共底的上凸侧焊接第一部分上箱筒段；
(4)将下箱筒段上装至设备床尾，然后将共底过渡环与下箱筒段焊接，将后底组合件安装至设备床尾，然后焊接所述的后底组合件与下箱筒段，形成贮箱部段；
(5)将贮箱部段上吊后航向调转，然后将贮箱部段的后底组合件端与设备床头相连，将第二部分上箱筒段上架至设备床尾，装配焊接上箱筒段与剩余筒段后，将前底组合件上装至床尾与剩余筒段焊接即成。
2.根据权利要求1所述的共底结构贮箱箱体装配焊接工艺，其特征在于：所述的步骤(2)中所述的共底通过拉紧工装固定至床尾，所述的拉紧工装包括L型固定块、拉紧器、固定耳片，所述的L型固定块固定于所述的共底的翻边上，所述的L型固定块上设有长圆孔，所述的拉紧器的一端与所述的长圆孔相连，另一端与所述的固定耳片相连，所述的固定耳片安装在床身上。
3.根据权利要求1所述的共底结构贮箱箱体装配焊接工艺，其特征在于：所述的步骤(3)中的上箱筒段包括n个短筒段与1个辅助筒段，所述的短筒段之间相互相连成为短筒段组，所述的短筒段组的一侧与所述的共底相连，另一侧与所述的辅助筒段相连；所述的上箱筒段的高度为a，所述的短筒段的高度为b，所述的辅助筒段的高度为c，其中，a、b、c、与n满足a＝n*b+c。
4.根据权利要求3所述的共底结构贮箱箱体装配焊接工艺，其特征在于：所述的步骤(3)中的共底与上箱筒段焊接前，在短筒段的焊接区外表面均匀的设置有若干的工艺角片，所述的短筒段通过所述的工艺角片与床头相连，所述的共底与每个短筒段焊接完成后，将该短筒段的工艺角片铣除。
5.根据权利要求4所述的共底结构贮箱箱体装配焊接工艺，其特征在于：所述的步骤(5)中的航向调转步骤采用单钩双吊带吊装的方法。
6.根据权利要求5所述的共底结构贮箱箱体装配焊接工艺，其特征在于：所述的单钩双吊带吊装的方法的步骤如下：将吊带分别固定在上箱筒段端和后底组合件处，上箱筒段处利用最后一个短筒段上角焊的工艺角片安装工装，通过安装直径超过角片的圆环工装，圆环上存在安装孔可与工艺角片进行螺接，吊带通过兜住最后一个短筒段外表面，然后将吊带穿过圆环工装的减重孔，后底组合件的翻边端框的位置通过安装可螺接的吊耳从而安装吊带，然后将两个吊带均连接至同一天车钩，将贮箱部段升起后在原地旋转即完成贮箱部段的航向调转。
7.一种应用如权利要求1至6任意一项所述的共底结构贮箱箱体装配焊接工艺的翻转工装，其特征在于：包括刚性环，所述的刚性环的内径大于共底翻边的直径，所述的刚性环的上端环与下端环上均设置有若干的对应的托爪，上端环上的托爪与位于下端环上的托爪之间的距离为共底过渡环的高度相同，所述的刚性环的一端设置有吊梁，另一端设置有2个翻转吊带，所述的吊梁上设置有吊环，所述的吊环上设置有翻转吊带。
8.根据权利要求7所述的翻转工装，其特征在于：所述的翻转吊带之间的圆心角的角度为70度；所述的翻转吊带连接同一个天车钩。
9.根据权利要求7所述的翻转工装，其特征在于：所述的刚性环上设置有起重螺栓，所述的起重螺栓位于所述的翻转吊带之间；所述的吊梁通过吊梁固定螺栓固定于所述的刚性环上。
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