CN112589390A - 一种薄壁细长垂直发射筒模块的制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种薄壁细长垂直发射筒模块的制造工艺，对细长发射筒体进行钣金下料及辊卷的工艺方法进行制造，将筒体毛坯进行激光焊对接形成筒体，将筒体、加强框对接形成细长筒体；将细长筒体、前后端框对接形成筒体模块；通过对前后端框、各导向支脚预留机械加工余量及装配后进行整体机械加工的方法，保证筒体模块的前后端框端面与筒体母线垂直、各导向支脚底面一致性及其与筒体母线平行、各导向支脚侧面一致性及其与筒体母线平行等设计指标要求；使用工装，完成各细长筒体内壁的打磨作业满足内喷涂的工艺需求。本发明能够降低装调难度，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种适用于垂直发射的内发射筒模块的制备方法。
背景技术
薄壁细长发射筒筒体的成型难度较大，国内传统制造方法主要采用旋压工艺完成，首先定制芯轴，其次选用并制造合适的旋压毛坯经过多道次旋压、热处理及机械加工后完成筒体成型，之后再使用焊接方法连接筒体与加强框及端框的焊接；该工艺方法制造成本高、生产制造周期长、生产效率低。
针对应用于垂直发射的某薄壁细长发射筒模块，该发射筒模块为四联装模块，单个筒体的长径比约20。筒体模块的成型工艺方法中，前后端框与筒体焊接后不再加工，其端面与筒体母线垂直度精度有一定局限性；筒体模块外部的导向块在模块装填过程中位置精度要求高，现有工艺中采用装配测试调整来保证精度要求，装调难度高，生产效率低。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种薄壁细长垂直发射筒模块的制造工艺，能够降低装调难度，提高生产效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：
(1)将发射模块分为若干个筒体，单个筒体分为若干分段筒节；计算单个筒体中各个分段筒节的钣金展开料，每个筒节的设计长度之外留出切割工艺余量，中径周长之外留出辊卷及整形校圆的延伸量；
(2)切割下料；
(3)使用三辊卷板机卷筒，两边预留直段开始卷制，然后进行转动，直至两端合口，最终辊卷成型；
(4)使用工装对辊卷成形的筒体进行内撑外箍，补充点焊，将合口缝隙对准，保证零间隙对接；
(5)对筒节使用激光焊进行纵缝对接，使用内撑及外压工装辅助紧固；
(6)对筒节进行去应力退火热处理；
(7)对筒体进行整形校圆；
(8)测量筒体零件净尺寸并进行切割；
(9)将筒体各零件进行机械加工；部分零件加工到设计要求尺寸，包括各个加强框、吊挂体、筒体连接板；对于前后端框、导向支脚两种结构件进行工艺余量预留的机械加工；前后端框在外端面留余量；导向支脚在底面和侧面留余量；
(10)将各个对接件顺序对接组焊，过程中对各对接件的同轴度、母线进行调整，检测合格后对接各环焊缝对接组焊；
(11)进行无损检测；
(12)以筒体母线为基准，对筒体加强框的对接面进行平面成型铣销加工，加工支撑点布置在加强框对应受力位置，加工过程中进给量≤0.15mm；
(13)各个筒节对接组成内筒模块，对接过程中各筒体的加强框纵向位置保持一致；
(14)各个筒体两端面统一测量并切割去除工艺余量，使用激光焊接将四件筒体与前后端框进行焊接，同时检测接缝及垂直度平行度指标要求；
(15)对筒体内部焊缝局部打磨；对内筒壁进行粗化打磨；
(16)对筒体内部进行验证性检测；筒体外部进行形位公差测量；
(17)装配导向支脚到工艺位置；
(18)机加发射模块的前后端框端面工艺余量，机加各导向支脚与外筒配合表面的工艺余量，保证尺寸及形位公差；
(19)对筒体内外表面进行漆料喷涂；
(20)完成产品总装。
所述的步骤(2)下料时板材纤维方向与零件弯曲线垂直；下料不留余料头。
所述的步骤(3)在辊卷前的坯料边缘对齐时使用对齐工装，工装以滚筒母线为基准对坯料边缘进行定位；辊卷时在板材两端预留一段板材为直段；合口后卷制前，将直边合口点焊进行固定。
所述的步骤(15)打磨后筒体内壁光滑，打磨深度不超过0.1mm。
所述的步骤(15)使用打磨工装进行打磨，打磨工装包括驱动装置、转轴、打磨盘以及支撑，驱动装置通过转轴驱动打磨盘，筒体放置在支撑上，通过调节支撑的高低，是的转轴与筒体同轴，打磨盘贴合筒体内壁。
所述的转轴采用方钢管结构，打磨盘采用可拆卸的片状研磨材料。
所述的步骤(16)采用通过性工装对筒体内部进行验证性检测。
本发明的有益效果是：
应用辊卷、激光焊接、机械加工等系列工艺及其工装技术，成型了薄壁板厚的四联细长发射筒，满足了垂直发射的技术指标要求，与传统旋压、机加、装配等系列制造方法相比较，大幅降低了制造成本、提高了生产效率。
通过应用精确切割、分步骤辊卷、激光焊接等工艺技术，成型的筒体直径尺寸、母线直线度指标精度高，焊缝接头力学性能稳定(经拉力测试焊缝强度＞母材强度)。
通过对各个加强框、前后法兰预留机械加工余量，焊后整体机械加工的方法，保证了四个筒体的轴线的间距、前后法兰端面与轴线垂直度等技术指标要求。
通过对外部各定位支脚滑行面尺寸预留机械加工余量、装配后整体机械加工的方法，降低了定位支脚的装配和调整难度，保证了各定位支脚技术指标要求。
通过打磨工装对筒体内表面打磨，消除了焊缝个别高点、完成了内表面喷涂前处理，与传统深孔镗的工艺方法比较大大降低了制造难度、节约了制造成本。
表1发射筒尺寸精度检测结果
| 序号 | 检测项目 | 达到精度 | 备注 |
| 1 | 筒体内径尺寸精度 | 0～0.5mm | |
| 2 | 筒体母线直线度 | ≤0.5mm | |
| 3 | 焊缝质量 | 达I级焊缝要求 | 通过了1.4Mpa耐水压试验 |
| 4 | 四个筒体轴线间距公差 | ±0.1mm | |
| 5 | 前后法兰端面与筒体轴线垂直度 | ≤0.4mm | |
| 6 | 定位支脚两侧面距离精度 | -0.5～0mm | |
| 7 | 定位支脚底面平面与底层筒体轴心距离精度 | ±0.2mm | |
| 8 | 各支脚底面平面度 | ≤0.2mm | |
| 9 | 左右支脚对称度 | ≤0.1mm | |
| 10 | 通过性检查 | 顺利通过 | 以弹体直径为接口模拟 |
附图说明
图1是筒节辊卷示意图，图中四个阶段分别是坯料边缘对齐、预留直段卷制、合口后卷制、圆筒辊卷；
图2是紧固工装示意图；
图3是前后端框整体机械加工预留位置示意图，其中左侧为前后端框，右侧灰色部分为前后端框预留余量；
图4是导向支脚整体机械加工预留位置示意图，其中左侧为导向支脚，右侧灰色部分为导向支脚预留余量；
图5是打磨工装结构示意图；
图6是通过性工装结构示意图；
图7是导向支脚装配后整体机械加工示意图，其中左侧为导向支脚整体机加前，右侧为导向支脚整体机加后，导向支脚机加前地面及侧面留有加工余量；
图8是筒体模块结构示意图；
图9是单个筒体结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。
本发明提供的细长薄壁发射筒制备方法，根据原材料的延展性能等特征，对细长发射筒体进行钣金下料及辊卷的工艺方法进行制造；对满足精度尺寸要求的筒体毛坯进行激光焊对接形成筒体，焊缝达QJ176A《地面设备熔焊通用技术条件》中I级焊缝要求；将5段筒体、4段加强框进行激光焊接对接形成细长筒体；将四件细长筒体、两件前后端框进行激光焊接对接形成筒体模块；通过对前后端框、各导向支脚预留机械加工余量及装配后进行整体机械加工的方法，保证筒体模块的前后端框端面与筒体母线垂直、各导向支脚底面一致性及其与筒体母线平行、各导向支脚侧面一致性及其与筒体母线平行等设计指标要求；使用工装，完成各细长筒体内壁的打磨作业满足内喷涂的工艺需求。
具体的制备工艺方法包括以下步骤：
(1)展开料计算：按照中径计算单个筒体中各个分段筒节的钣金展开料，如：长×宽＝L×W；其中L＝L1+d，L1＝每个筒节的设计长度，d＝切割工艺余量(切割工艺余量为纵向即轴向预留的切割量)；W＝W1-△，W1＝中径周长，△＝辊卷及整形校圆的延伸量；
(2)下料：使用精密激光切割机下料；下料时注意板材方向，各个板材纤维方向(即轧制方向)与零件弯曲线垂直；下料采用不留余料头的方法，按照上一步骤中的展开料精尺寸进行精密切割；
(3)辊卷板：使用三辊卷板机卷筒，卷筒步骤如图1所示，两边预留直段，开始卷制，然后进行转动，直至两端合口，最终辊卷成型；
为保证坯料边缘(即工件的母线)与辊筒的轴线平行，保证筒体制造精度，本发明在坯料边缘对齐时使用了对齐工装，工装以滚筒母线为基准对坯料边缘进行定位；
为保证坯料对接缝隙最小化，本发明预留直段进行卷制；预留直段P的数值依据直径不同而有差别，300mm～450mm时预留P＝60mm，200mm～300mm时预留P＝20mm；
合口后卷制前，将直边合口点焊进行固定，点焊位置为两端及约400mm等距离位置，其中两端必须点焊；
最后，将直边处辊卷成圆筒；
(4)对缝：筒体卷至合口后，使用工装内撑外箍，补充点焊，点焊间距200mm，将合口缝隙对准确，保证零间隙对接；
工装结构如图2所示。
(5)焊缝对接：对筒节使用激光焊进行纵缝对接，内撑及外压工装辅助紧固；
(6)退火：使用井式炉对筒节进行去应力退火热处理，消除应力；
(7)整形：退火后有微量形变，对筒体进行整形校圆；
(8)切割：激光测量及筒体零件净尺寸切割；
(9)零件机加：将各结构件进行零件机械加工；部分零件加工到设计要求尺寸，包括各个加强框、吊挂体、筒体连接板；对于前后端框、导向支脚两种结构件进行工艺余量预留的机械加工；
前后端框在外端面留余量(单个筒体直径＜￠200mm时，按+1.5mm预留；单个筒体直径为￠200mm～￠400mm时，按+2mm预留；单个筒体直径为￠400mm～￠600mm时，按+3mm预留)，预留余量位置如图3所示；
导向支脚在底面和侧面留余量(单个筒体直径＜￠200mm时，按+3mm预留；单个筒体直径为￠200mm～￠400mm时，按+8mm预留；单个筒体直径为￠400mm～￠600mm时，按+12mm预留)，预留余量位置如图4所示；
(10)对接组焊：将各个对接件顺序对接组焊，过程中对各对接件的同轴度、母线进行调整，检测合格后使用激光焊机对接各环焊缝对接组焊；
(11)无损检测：激光焊接完成后进行无损检测；
(12)部件机加：单个筒体制造中，各加强框为整体圆环，本步骤中，以筒体母线为基准，对筒体加强框的对接面进行平面成型铣销加工，加工支撑点布置在加强框对应受力位置，加工过程中减小进给量(≤0.15mm)，最终加工精度满足设计指标要求；
(13)模块对接：四件邻筒对接组成内筒模块，对接过程中各筒体的加强框纵向位置保持一致；
(14)切割、焊接：四件筒体两端面统一测量并切割去除工艺余量，使用激光焊接将四件筒体与前后端框进行焊接，同时检测接缝及垂直度平行度指标要求；
(15)打磨：使用工装，对筒体内部焊缝局部打磨(内筒壁光滑过度，打磨深度不超过0.1mm)，对内筒壁进行粗化打磨、完成内表面喷涂的前处理；
打磨工装如图5所示，包括：驱动装置、转轴、打磨盘、支撑等各结构件；
为避免细长转轴端部下垂影响打磨效果、同时保障打磨旋转时的刚度，转轴主体采用方钢管的结构，方钢管规格根据打磨筒体的直径不同进行选用(筒体直径＜￠400mm使用20×20×2方钢管，筒体直径￠400mm～￠600mm使用30×30×2.5方钢管)；
工装的支撑部分高度可调，根据不同的筒体直径以及筒体位置调整高度，保证工装转轴中心与筒体中心一致；
工装的打磨盘为可拆卸更换片状研磨材料的结构，打磨金属筒体时，可针对不同原材料的筒体使用不同目数的砂纸；针对碳钢筒体，依次分别使用240号、320号、400号、600号砂纸由粗到细对筒体内表面进行打磨；针对不锈钢筒体依次分别使用120号、250号、500号砂纸由粗到细对筒体内表面进行打磨。
(16)通过性检测：在相关弹体接口尺寸的基础上制作通过性工装，对各个筒体内部进行验证性检测；外部形位公差通过关节臂测量仪完成；
通过性工装结构如图6所示，检测工装尺寸中，￠d为弹体最大直径及其相应公差，A、B、C的数值与弹体最大直径对应位置尺寸一致，该工装的同轴度、直线度指标要求均与弹体相应指标保持一致。
(17)装配：装配模块的导向支脚到工艺位置；
(18)整体机加：机加模块的前后端框端面工艺余量、机加各导向支脚与外筒配合表面(包括底面及侧面)的工艺余量，保证各尺寸及形位公差(前后法兰端面与筒体轴线垂直度等)；
工艺余量的预留位置及整体机加后的状态如图7所示。
(19)内外喷涂：使用工装对筒体内表面进行涂料喷涂，之后对产品外表面进行漆料喷涂；
(20)总装：总装吊挂、筒间密封等，完成产品总装。
本发明的实施例待加工的细长薄壁筒体结构如图8所示，细长薄壁筒体模块包括了四件单个筒体的组合以及前后端框、定位支脚等结构件，单个筒体结构如图9所示，包括各分段筒体、加强框等。
本发明以四联筒体中的单个筒体内径350mm，壁厚2.5mm不锈钢，总长7000mm为例，详细叙述具体的制备方法。
⑴展开料计算：按照中径计算单个筒体的钣金展开料。如：长×宽＝L×W；其中L＝L1+d，L1＝每个筒节的设计长度、d＝切割工艺余量(切割工艺余量为纵向即轴向预留的切割量)；其中W＝W1-△，W1＝中径周长、△＝辊卷及整形校圆伸缩量)；
L＝L1(分别为2300mm、1200mm、1100mm、900mm、500mm)+d(5mm)
W＝W1(553.425mm)-△(2.95mm)＝550.475mm
⑵下料：使用精密激光切割机下料，下料精度0.04mm；下料时注意板材方向，板材纤维方向(即轧制方向)与零件弯曲线垂直；
⑶辊卷板：使用三辊卷板机卷筒，两边预留直段60mm、开始卷制、然后进行转动，直至两端合口，最终辊卷成型；
⑷对缝：筒体卷至合口后，使用工装内撑外箍，点焊两端，将合口缝隙对准确，保证零间隙对接；
⑸焊缝对接：对筒节使用激光焊进行纵缝对接，内撑及外压工装辅助紧固；
⑹退火：使用井式炉对筒节进行去应力退火热处理，退火温度400℃～500℃、2小时、空冷、进炉炉温≤300℃、冷却速度≤260℃/h；
⑺整形：整形校圆(保证内径尺寸350+0.2 0mm)；
⑻切割：激光测量及各个分段筒体的净尺寸切割，与前后端框焊接的两端依然保留工艺切割余量；
⑼零件机工：将各结构件进行零件机械加工；部分零件加工到设计要求尺寸，包括各个加强框、吊挂体、筒体连接板；对于前后端框、导向支脚两种结构件进行工艺余量预留的机械加工。
前后端框在外端面留余量2mm；导向支脚在底面和侧面留余量8mm。
⑽对接组焊：将各个对接件顺序对接组焊，过程中对各对接件的同轴度、母线进行调整，检测合格后使用激光焊机对接各环焊缝对接组焊；
⑾无损检测：激光焊接完成后进行无损检测；
⑿部件机加：机加邻筒加强框的对接面，机械加工精度满足设计指标要求(精度达±0.1mm)；
⒀模块对接：四件邻筒对接组成内筒模块，对接过程中各筒体的加强框纵向位置保持一致(精度达±0.5mm)；
⒁切割、焊接：四件筒体两端面统一测量并切割去除工艺余量，使用激光焊接将四件筒体与前后端框进行焊接，同时检测接缝及垂直度平行度指标要求；
⒂打磨：使用工装，对筒体内部焊缝局部打磨，内径焊缝高度不大于0.2mm，且光滑过度；对内筒壁进行打磨、完成内表面喷涂的前处理；
打磨工装转轴主体使用20×20×2方钢管；
⒃通过性检测：通过性检测，在弹体的接口尺寸基础上制作通过性工装，对各个筒体进行检测，通过工装最大直径为349+0.5 0mm；
⒄装配：装配模块导向支脚到工艺位置；
⒅整体机加：机加模块的前后端框端面工艺余量、机加导向支脚各与外筒配合表面的工艺余量，保证各尺寸及形位公差(前后法兰端面与筒体轴线垂直度≤0.4mm，定位支脚底面平面度≤0.2mm、与筒体轴线平行度≤0.3mm)；
⒆内喷涂：使用工装对筒体内表面进行涂料喷涂，喷涂一种含二硫化钼的涂料；外喷涂：外表面喷涂海灰色半光亮丙烯酸聚氨酯磁漆；
⒇总装：总装吊挂、筒间密封等，完成产品总装。
上述实例加工流程完成后，实物的检验检测数据如下表所示：
表2发射筒尺寸检测结果
综上所述，本发明提供的薄壁细长垂直发射筒模块的制备方法，解决了现有技术中制造难度大、制造成本高、部分作业难度大等问题，实现了产品的制造，满足了设计指标的各项要求。
Claims (7)
1.一种薄壁细长垂直发射筒模块的制造工艺，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将发射模块分为若干个筒体，单个筒体分为若干分段筒节；计算单个筒体中各个分段筒节的钣金展开料，每个筒节的设计长度之外留出切割工艺余量，中径周长之外留出辊卷及整形校圆的延伸量；
(2)切割下料；
(3)使用三辊卷板机卷筒，两边预留直段开始卷制，然后进行转动，直至两端合口，最终辊卷成型；
(4)使用工装对辊卷成形的筒体进行内撑外箍，补充点焊，将合口缝隙对准，保证零间隙对接；
(5)对筒节使用激光焊进行纵缝对接，使用内撑及外压工装辅助紧固；
(6)对筒节进行去应力退火热处理；
(7)对筒体进行整形校圆；
(8)测量筒体零件净尺寸并进行切割；
(9)将筒体各零件进行机械加工；部分零件加工到设计要求尺寸，包括各个加强框、吊挂体、筒体连接板；对于前后端框、导向支脚两种结构件进行工艺余量预留的机械加工；前后端框在外端面留余量；导向支脚在底面和侧面留余量；
(10)将各个对接件顺序对接组焊，过程中对各对接件的同轴度、母线进行调整，检测合格后对接各环焊缝对接组焊；
(11)进行无损检测；
(12)以筒体母线为基准，对筒体加强框的对接面进行平面成型铣销加工，加工支撑点布置在加强框对应受力位置，加工过程中进给量≤0.15mm；
(13)各个筒节对接组成内筒模块，对接过程中各筒体的加强框纵向位置保持一致；
(14)各个筒体两端面统一测量并切割去除工艺余量，使用激光焊接将四件筒体与前后端框进行焊接，同时检测接缝及垂直度平行度指标要求；
(15)对筒体内部焊缝局部打磨；对内筒壁进行粗化打磨；
(16)对筒体内部进行验证性检测；筒体外部进行形位公差测量；
(17)装配导向支脚到工艺位置；
(18)机加发射模块的前后端框端面工艺余量，机加各导向支脚与外筒配合表面的工艺余量，保证尺寸及形位公差；
(19)对筒体内外表面进行漆料喷涂；
(20)完成产品总装。
2.根据权利要求1所述的薄壁细长垂直发射筒模块的制造工艺，其特征在于，所述的步骤(2)下料时板材纤维方向与零件弯曲线垂直；下料不留余料头。
3.根据权利要求1所述的薄壁细长垂直发射筒模块的制造工艺，其特征在于，所述的步骤(3)在辊卷前的坯料边缘对齐时使用对齐工装，工装以滚筒母线为基准对坯料边缘进行定位；辊卷时在板材两端预留一段板材为直段；合口后卷制前，将直边合口点焊进行固定。
4.根据权利要求1所述的薄壁细长垂直发射筒模块的制造工艺，其特征在于，所述的步骤(15)打磨后筒体内壁光滑，打磨深度不超过0.1mm。
5.根据权利要求1所述的薄壁细长垂直发射筒模块的制造工艺，其特征在于，所述的步骤(15)使用打磨工装进行打磨，打磨工装包括驱动装置、转轴、打磨盘以及支撑，驱动装置通过转轴驱动打磨盘，筒体放置在支撑上，通过调节支撑的高低，是的转轴与筒体同轴，打磨盘贴合筒体内壁。
6.根据权利要求5所述的薄壁细长垂直发射筒模块的制造工艺，其特征在于，所述的转轴采用方钢管结构，打磨盘采用可拆卸的片状研磨材料。
7.根据权利要求1所述的薄壁细长垂直发射筒模块的制造工艺，其特征在于，所述的步骤(16)采用通过性工装对筒体内部进行验证性检测。
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