CN112589351A - 一种固体发动机壳体外部件快速装配定位工装及方法 - Google Patents

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Abstract

一种固体发动机壳体外部件快速装配定位工装及方法，属于固体火箭发动机金属壳体的制造领域；包括两端开口的圆筒和螺钉，圆筒的一端沿内周面设置有环形凸台，用于固体发动机壳体的轴向限位；通过螺钉和径向螺纹孔限制固体发动机壳体的径向位移；圆筒外周面上沿周向均布四个矩形通孔，矩形通孔平行于圆筒轴向的一内壁上设置有矩形凸台；矩形通孔的直角作为第一外部件的限位角；矩形凸台的侧壁作为第二外部件的限位；圆筒另一端的内周面沿轴向开有四个矩形槽，作为拆卸工装时第一外部件、第二外部件的出口滑道。经试验验证，采用本发明对壳体外部零件进行装配定位，装配尺寸精度完全满足图纸要求，且无需人工划装配位置线，生产效率提高了近12倍。

Description

一种固体发动机壳体外部件快速装配定位工装及方法
技术领域
本发明属于固体火箭发动机金属壳体的制造领域，具体涉及一种固体发动机壳体外部件快速装配定位工装及方法。
背景技术
固体发动机金属壳体外圆周上分布有形状各异、数量繁多的外部零件，一般采用焊接方式将壳体和外部件连接起来。外部件焊接的生产流程是：人工划线—按线装配—点焊定位—尺寸检验合格(游标卡尺)—焊接。人工划线和按线装配过程效率低下，无法满足发动机壳体的批量生产要求。因此需设计一种外部件快速装配定位工装，从而省去人工划线工序，实现外部件的快速装配过程。
当外部件沿圆周方向均匀分布时，其装配工装的设计除了要考虑外部件的轴向和径向尺寸，还要考虑外部件定位焊后，工装要方便拆卸。分瓣式装配工装方便拆卸，但对各部分的相对位置要求很高，工装加工难度大。一体式装配工装不存在分瓣式工装在制造过程中各部分相互位置配合问题，但要考虑在外部件定位焊后，工装应如何拆卸。针对沿发动机壳体圆周方向均匀分布的外部件，设计了一种一体式快速装配定位工装，且工装方便拆卸，实现了固体发动机金属壳体外部件的快速装配及定位焊接。
发明内容
要解决的技术问题：
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种固体发动机壳体外部件快速装配定位工装，采用与固体发动机壳体结构相同的圆筒结构，在其周面上开不规则形状的孔，通过孔的位置形状设定，实现固体发动机壳体外补焊接件的定位，同时有利于外部件定位焊后工装的快速拆卸。
本发明的技术方案是：一种固体发动机壳体外部件快速装配定位工装，其特征在于：包括两端开口的圆筒和螺钉，所述圆筒的一端沿内周面设置有环形凸台，用于同轴安装于其内的固体发动机壳体的轴向限位；所述圆筒靠近环形凸台一侧的外周面沿周向均布多个径向螺纹孔，用于安装所述螺钉，限制固体发动机壳体的径向位移；
所述圆筒外周面上沿周向均布四个矩形通孔，所述矩形通孔平行于圆筒轴向的一内壁上设置有矩形凸台；矩形通孔内靠近圆环凸台一侧、且与矩形凸台位于同侧的直角作为固体发动机壳体上焊接的第一外部件的限位角，与第一外部件的两条边完全贴合；矩形凸台靠近圆筒另一端的侧壁和与其所在矩形通孔的边构成的直角作为固体发动机壳体上焊接的第二外部件的限位角，与第二外部件的两条边完全贴合；
所述圆筒的壁厚大于第一外部件和第二外部件的高度，其另一端的内周面沿轴向开有四个轴向矩形槽，所述矩形槽的深度大于等于第一外部件、第二外部件的高度，与矩形通孔一一对应并连通，矩形槽一侧槽壁位于矩形通孔平行于圆筒轴向的另一内壁的所在平面内，另一侧槽壁位于矩形通孔两内壁之间。
本发明的进一步技术方案是：所述圆筒上径向螺纹孔的数量为4个。
本发明的进一步技术方案是：所述圆筒的内径大于固体发动机壳体的外径，且为间隙配合。
本发明的进一步技术方案是：所述圆筒的矩形槽与第一外部件和第二外部件均为间隙配合，能够相对滑动。
一种固体发动机壳体外部件快速装配定位工装的使用方法，其特征在于具体步骤如下：
步骤一：将所述工装的圆筒套在固体发动机壳体外表面，所述圆筒内端面与固体发动机壳体端面贴合后，采用4个螺钉将圆筒固定在壳体上；
步骤二：将第一外部件和第二外部件分别放置于相应位置，4个第一外部件的两条直角边均与圆筒四个矩形通孔的直角边完全贴合，4个第二外部件的两条直角边均与圆筒四个矩形通孔内矩形凸台的直角边完全贴合；
步骤三：对第一外部件和第二外部件分别进行焊接；
步骤四：焊接完成后，将所述圆筒旋转至外部件贴合于矩形通孔平行于圆筒轴向的另一内壁上，此时外部件与矩形槽相对；然后将所述圆筒沿轴向移动，使外部件沿矩形槽滑动，直到整个圆筒与发动机壳体脱离，完成外部件的装配和定位焊接。
有益效果
本发明的有益效果在于：本发明采用在圆筒周面上开孔，能够保证以下三点：(1)使得外部件能够快速、准确定位装配；(2)给焊枪的定位焊接留有足够的空间；(3)有利于外部件定位焊后工装的快速拆卸。经试验验证，采用本发明对壳体外部零件进行装配定位，装配尺寸精度完全满足图纸要求，且无需人工划装配位置线，生产效率提高了近12倍。
附图说明
图1为为固体发动机壳体及外部件示意图。图中：
图2为外部件1和外部件2环向分布位置示意图。
图3为外部件装配定位工装的三维模型
图4为外部件装配定位工装的主视图以及外部件装配位置示意图。
图5为外部件装配定位工装的剖视图。
附图标记说明：1.发动机壳体；2.第一外部件，3.第二外部件。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明一种固体发动机壳体外部件快速装配定位工装为一体式圆环形工装，利用工装可实现圆筒表面外部件的快速准确定位。工装两端为整体圆环，用于保证工装的刚性。工装中间部分为分段式环向对称圆环结构，根据外部件轴向和径向位置尺寸，在工装对应位置开不规则形状的孔，孔的形状及大小有三点要求：(1)使得外部件能够快速、准确定位装配；(2)给焊枪的定位焊接留有足够的空间；(3)有利于外部件定位焊后工装的快速拆卸。工装一端内侧面为作为外部件装配位置的基准面。工装另一端沿环向均布有4个槽，作为工装拆卸时外部件的出口位置。在工装上沿圆周方向均匀分布有4个螺纹孔，配合螺钉使用进行工装与壳体相对位置的约束固定。
所述定位工装具体结构为：包括两端开口的圆筒和螺钉，所述圆筒的一端沿内周面设置有环形凸台，用于同轴安装于其内的固体发动机壳体的轴向限位；所述圆筒靠近环形凸台一侧的外周面沿周向均布多个径向螺纹孔，用于安装所述螺钉，限制固体发动机壳体的径向位移；
所述圆筒外周面上沿周向均布四个矩形通孔，所述矩形通孔平行于圆筒轴向的一内壁上设置有矩形凸台；矩形通孔内靠近圆环凸台一侧、且与矩形凸台位于同侧的直角作为固体发动机壳体上焊接的第一外部件的限位角，与第一外部件的两条边完全贴合；矩形凸台靠近圆筒另一端的侧壁和与其所在矩形通孔的边构成的直角作为固体发动机壳体上焊接的第二外部件的限位角，与第二外部件的两条边完全贴合；
所述圆筒的壁厚大于第一外部件和第二外部件的高度，其另一端的内周面沿轴向开有四个轴向矩形槽，所述矩形槽的深度大于等于第一外部件、第二外部件的高度，与矩形通孔一一对应并连通，矩形槽一侧槽壁位于矩形通孔平行于圆筒轴向的另一内壁的所在平面内，另一侧槽壁位于矩形通孔两内壁之间。
使用时，将工装套在工件外表面，工装内端面A与壳体端面贴合后，采用4个螺钉将工装固定在壳体上，再将外部件放至相应位置，外部件两直角边与工装两条边均完全贴合后进行定位焊接，随后将工装旋转至外部件贴合于工装B面，再沿轴向运动将工装取出，外部件从工装端面开槽处通过，从而实现外部件的快速装配和定位焊接。
经试验验证，采用本发明对壳体外部零件进行装配定位，装配尺寸精度完全满足图纸要求，且无需人工划装配位置线，生产效率提高了近12倍。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (5)

1.一种固体发动机壳体外部件快速装配定位工装，其特征在于：包括两端开口的圆筒和螺钉，所述圆筒的一端沿内周面设置有环形凸台，用于同轴安装于其内的固体发动机壳体的轴向限位；所述圆筒靠近环形凸台一侧的外周面沿周向均布多个径向螺纹孔，用于安装所述螺钉，限制固体发动机壳体的径向位移；
所述圆筒外周面上沿周向均布四个矩形通孔，所述矩形通孔平行于圆筒轴向的一内壁上设置有矩形凸台；矩形通孔内靠近圆环凸台一侧、且与矩形凸台位于同侧的直角作为固体发动机壳体上焊接的第一外部件的限位角，与第一外部件的两条边完全贴合；矩形凸台靠近圆筒另一端的侧壁和与其所在矩形通孔的边构成的直角作为固体发动机壳体上焊接的第二外部件的限位角，与第二外部件的两条边完全贴合；
所述圆筒的壁厚大于第一外部件和第二外部件的高度，其另一端的内周面沿轴向开有四个轴向矩形槽，所述矩形槽的深度大于等于第一外部件、第二外部件的高度，与矩形通孔一一对应并连通，矩形槽一侧槽壁位于矩形通孔平行于圆筒轴向的另一内壁的所在平面内，另一侧槽壁位于矩形通孔两内壁之间。
2.根据权利要求1所述固体发动机壳体外部件快速装配定位工装，其特征在于：所述圆筒上径向螺纹孔的数量为4个。
3.根据权利要求1所述固体发动机壳体外部件快速装配定位工装，其特征在于：所述圆筒的内径大于固体发动机壳体的外径，且为间隙配合。
4.根据权利要求1所述固体发动机壳体外部件快速装配定位工装，其特征在于：所述圆筒的矩形槽与第一外部件和第二外部件均为间隙配合，能够相对滑动。
5.一种权利要求1所述固体发动机壳体外部件快速装配定位工装的使用方法，其特征在于具体步骤如下：
步骤一：将所述工装的圆筒套在固体发动机壳体外表面，所述圆筒内端面与固体发动机壳体端面贴合后，采用4个螺钉将圆筒固定在壳体上；
步骤二：将第一外部件和第二外部件分别放置于相应位置，4个第一外部件的两条直角边均与圆筒四个矩形通孔的直角边完全贴合，4个第二外部件的两条直角边均与圆筒四个矩形通孔内矩形凸台的直角边完全贴合；
步骤三：对第一外部件和第二外部件分别进行焊接；
步骤四：焊接完成后，将所述圆筒旋转至外部件贴合于矩形通孔平行于圆筒轴向的另一内壁上，此时外部件与矩形槽相对；然后将所述圆筒沿轴向移动，使外部件沿矩形槽滑动，直到整个圆筒与发动机壳体脱离，完成外部件的装配和定位焊接。
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