CN115635317A - 一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置及加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置，过渡环胎膜底座的内壁设有若干过渡环胎膜滑轨，所述锥圆环胎膜座通过滑块与过渡环胎膜滑轨连接，且二者之间设有一号垂直驱动组件；所述过渡环胎膜底座的圆周外表面设有若干调平机构；所述锥圆环胎膜座内壁设有锥圆环滑轨，所述球形盖胎膜座通过滑块与锥圆环滑轨连接，且二者之间设有二号垂直驱动组件；所述过渡环压紧组件设置在过渡环胎膜底座圆周外围；所述顶胀机构设置在过渡环胎膜底座的顶部；所述锥圆环压紧组件设置在锥圆环胎膜座外部，且通过连接支架与过渡环胎膜底座连接；球形盖压紧组件设置在球形盖胎膜座的上方。本发明解决了在狭小空间内实现球形顶盖环缝焊接垫板可升降的难题。

Description

一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置及加工工艺

技术领域

本发明属于火箭领域，尤其是涉及一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置及加工工艺。

背景技术

载人登月运载火箭贮箱箱底为满足发动机分布要求，一级贮箱后底首次采用了5m直径锥底结构，主要由锥圆环、球形顶盖以及过渡环共三大部分构成，其中锥圆环采用旋压一体成型工艺，锥角为90°，球形顶盖为内凹的异形结构，其截面图近似于倒置的Ω形，过渡环为Y字形锥环，整体机加工成型，各部分组件焊接区厚度为15mm。其中过渡环与锥圆环之间的对接环缝称为锥底大端环缝，锥圆环与球形顶盖之间的对接环缝称为锥底小端环缝；针对锥底环缝的拼焊，目前的制造难度主要有以下两点：

(1)国内首次采用5m直径锥底结构，焊接区厚度达到15mm，结构刚性大，装配难度大，尤其是锥底采用了特殊结构的球形顶盖，球形顶盖与锥圆环小端之间的对接环缝背部空间小，且空间呈不规则形状，对于背部支撑工装的设计带来一定困难。同时其大端环缝与过渡环装配时，考虑到结构刚性以及锥圆环型面较差的问题，往往很难消除其错边，不满足焊接工艺要求；

(2)15mm厚度锥底焊接工艺难度大，现有钨极氩弧熔焊工艺：即定位+打底+盖面工艺适用的厚度范围为3～10mm，因此针对大厚度板材焊接，存在无法焊透的风险，对产品质量带来一定的风险隐患；

前期针对5m直径锥底环缝装配焊接，天津航天长征火箭制造有限公司申请了“一种锥形箱底装配焊接装置”实用新型专利，授权公告号为：CN211465131U。该专利中阐述了针对锥底环缝所采用的一种简易工装以及临时性熔焊工艺方法；在该专利中描述了工装主要由底座、支撑架、立柱、压紧机构等组件构成，同时需配合现有的5m直径十字变位机使用，所采用的焊接工艺方法为：焊接边开坡口+手工钨极氩弧熔焊定位焊接+手工钨极氩弧熔焊打底焊接+手工熔化极氩弧熔焊两层盖面工艺；装配焊接工艺流程为：首先依据过渡环以及球形顶盖组件焊接区周长画出圆环大小端铣切线，在机加设备中铣切圆环大端、小端余量；其次在待焊接部位开坡口，将焊接装置吊装至十字变位机平台，利用压板将工装底座与变位机平台螺栓固定；吊装过渡环并固定，吊装圆环将其与过渡环对合并安装下压机构，采用手工钨极氩弧熔焊定位焊接+手工钨极氩弧熔焊打底焊接+手工熔化极氩弧熔焊两层盖面工艺焊接过渡环环缝。拆除过渡环环缝压紧机构，吊装球形顶盖与锥圆环小端对合，压紧小端环缝两侧，采用与过渡环环缝同样的焊接工艺方法焊接球形顶盖小端环缝；

以目前实现锥底大端、小端环缝的装配工艺方法来看，主要存在以下缺点：

(1)实现锥底环缝装配焊接的简易工装本身无法实现翻转功能，需配合生产现场十字变位机使用，以便工装翻转实现环缝的焊接要求，工装与十字变位机依赖性强；同时锥圆环上下端余量无法在该工位去除，需到专门的机加设备中铣切圆环上、下端余量，圆环在装配-铣切-再次装配的过程中存在二次上架装配问题，导致锥圆环大端、小端与过渡环/球形顶盖环缝装配精度较差；同时该工装为简易工装，仅通过刚性较差的支撑架与螺栓顶紧焊接垫板，再加上产品本身厚度大、刚性强，圆环与过渡环/球形顶盖装配后圆度、间隙、错缝经常超出工艺要求范围内，对焊接工序带来风险隐患；

(2)由于采用现有的工艺方法无法实现15mm板材的焊接，因此针对锥底环缝采用了待焊接部位开坡口+手工钨极氩弧熔焊定位焊接+手工钨极氩弧熔焊打底焊接+手工熔化极氩弧熔焊两层盖面工艺。该方法虽然能够实现产品的焊接，但采用该方法目前也遇到以下问题：

a：板材厚度为15mm，为了实现焊缝全焊接，需在待焊接部位开4-5mm坡口，开破口采用人工铣切的方式，一是铣切出的坡口精度与一致性较差，二十采用人工的方式，效率过低

b：焊接工艺为:手工钨极氩弧熔焊定位焊接+手工钨极氩弧熔焊打底焊接+手工熔化极氩弧熔焊两层盖面工艺，首先定位、打底采用钨极氩弧熔焊，盖面采用熔化极氩弧熔焊且是两层盖面，尤其在盖面时焊接电流较大，焊接出的产品变形较大，同时由于变形因素的影响，焊缝部分区域出现较大错缝，应力较为集中；其次无论是定位焊接、打底焊接还是盖面焊接，均采用人工焊接方法，对焊工依赖性较强，且焊接后焊缝表面成型一致性较差，对于有缺陷的区域需多次补焊才能消除缺陷；

综上，采用目前的装备以及工艺方法虽能够解决锥底的临时性装配焊接，但遇到的问题也是显而易见的，如果继续采用该装备以及工艺方法，将无法提高锥底环缝的装配精度以及焊接接头强度系数，产出的锥底产品可靠性与稳定性较差，产品质量得不到有效保证，无法满足载人登月运载火箭的三高标准要求。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置及加工工艺，解决上述问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置，包括过渡环胎膜底座、锥圆环胎膜座、球形盖胎膜座、过渡环压紧组件、调平机构、顶胀组件、锥圆环压紧组件和球形盖压紧组件；所述过渡环胎膜底座的内壁设有若干过渡环胎膜滑轨，所述锥圆环胎膜座通过滑块与过渡环胎膜滑轨连接，且二者之间设有一号垂直驱动组件；实现锥圆环胎膜座与过渡环胎膜底座之间的配合，所述过渡环胎膜底座的圆周外表面设有若干调平机构；

所述锥圆环胎膜座内壁设有锥圆环滑轨，所述球形盖胎膜座通过滑块与锥圆环滑轨连接，且二者之间设有二号垂直驱动组件，实现锥圆环胎膜座与球形盖胎膜座之间的配合；

所述过渡环压紧组件设置在过渡环胎膜底座圆周外围；所述顶胀机构设置在过渡环胎膜底座的顶部；所述锥圆环压紧组件设置在锥圆环胎膜座外部，且通过连接支架与过渡环胎膜底座连接；球形盖压紧组件设置在球形盖胎膜座的上方。

进一步的，所述过渡环胎膜底座用于定位过渡环本体，所述调平机构均布在过渡环胎膜底座的圆周外表面上，所述调平机构包括调平架、调平块和调平螺栓，所述调平架安装至过渡环胎膜底座，所述调平块滑动连接只调平架的滑槽内，所述调平螺栓穿过调平架的底部，实现对调平块的微调；所述过渡环本体置于若干调平块上。

进一步的，所述顶胀机构包括顶胀条和顶胀块，顶胀条和顶胀块间隔的设置在过渡环胎膜底座的顶部形成圆环状；两个顶胀条之间形成楔形结构，顶胀块设置在两个顶胀条之间，与顶胀条的轮廓契合；所述顶胀条底部设有滑动组件，顶胀条的内侧和顶胀块的内侧均分别连接至驱动源，实现顶胀条和顶胀块的移动；所述滑动组件是滑轨和滑轨相互配合达到滑动目的机构。

进一步的，所述过渡环压紧组件包括过渡环压紧座和过渡环压紧机构，所述过渡环压紧座固定安装至过渡环胎膜底座，过渡环压紧座形成了第一安装面和第二安装面，所述过渡环压紧机构呈圆周状均匀的分布在过渡环压紧座上，其中过渡环压紧机构包括过渡环压紧气缸、过渡环压紧片；所述过渡环压紧气缸安装至第一安装面，所述过渡环压紧片一端连接至过渡环压紧气缸的输出端，另一端作用于过渡环本体；所述过渡环压紧座和过渡环胎膜底座之间形成用于放置过渡环本体的间隙；所述第一安装面还设有若干均布的连杆固定座。

进一步的，所述锥圆环压紧组件与锥圆环胎膜座的轮廓契合，用于对放置在锥圆环胎膜座的锥圆环本体进行压紧；所述锥圆环压紧组件包括锥圆环压紧座、安装锥面大直径一端的锥圆环大端压紧机构和安装至锥面小直径一端的锥圆环小端压紧机构；所述锥圆环压紧座的中部设有连接至架，所述连接至支架一端固定至连杆固定座，另一端铰接至锥圆环压紧座；锥圆环压紧座上设有一号受力板和二号受力板；一号受力板用于安装对锥圆环本体大端压紧的若干均匀分布的锥圆环大端压紧组件；二号受力板用于安装对锥圆环本体小端压紧的若干均匀分布的锥圆环小端压紧组件。

进一步的，所述锥圆环大端压紧组件包括大端压紧气缸和大端压紧片，所述大端压紧气缸的一端铰接至一号受力板的顶部，大端压紧片的第一端铰接至大端压紧气缸的输出端，大端压紧片的靠近第二端的部分铰接至一号受力板的底部；

所述锥圆环小端压紧组件包括小端压紧气缸、小端压紧推块和小端压紧片；所述小端压紧气缸安装至二号受力板，所述小端压紧推块连接至小端压紧气缸的输出端，所述小端压紧片中部通过铰接安装座连接至二号受力板，所述小端压紧推块设置在小端压紧片的第一端的下方，所述小端压紧片第二端的用于对锥圆环本体进行压紧。

进一步的，所述球形盖胎膜座的中部设有支撑柱，球形盖压紧组件包括球形盖压紧座和球形盖压紧机构，所述球形盖压紧座的中部套接至支撑柱，支撑柱顶部的限位结构用于球形盖压紧座限位，并且通过螺母与支撑柱的螺纹连接实现对球形盖压紧座向下的压紧固定；所述球形盖压紧座的上表面设有若干呈圆周转均匀分布的球形盖压紧机构，所述球形盖压紧机构包括球形盖压紧气缸、球形盖压紧片，所述球形盖压紧气缸铰接至安装座，球形盖压紧片第一端铰接至球形盖压紧气缸的输出段，球形盖压紧片的中部铰接至球形盖压紧座，实现球形盖压紧片的第二端对球形盖本体的压紧。

进一步的，锥底通过球形盖本体、锥圆环本体、过渡环本体；过渡环本体和锥圆环本体之间的焊缝作为第一焊缝，锥圆环本体和球形盖本体之间的焊缝作为第二焊缝，所述第一焊缝设置在若干过渡环压紧片和若干大端压紧片之间；所述第二焊缝设置在若干小端压紧片和若干球形盖压紧片之间。

进一步的，所述顶胀块和顶胀条形成了一个焊接垫板；所述锥圆环胎膜座顶部形成了另一个焊接垫板。

一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置的加工工艺，包括以下步骤；

S1、装配过渡环本体并调平；将过渡环本体装配至过渡环胎膜底座和过渡环紧固组件之间，过渡环本体大端的端面与调平机构贴合，检查大端与顶胀条和顶胀块形成的焊接垫板之间的间隙情况，进行调平作业；

S2、压紧过渡环焊接端；通过过渡环压紧机构对过渡环进行压紧作业；

S3、装配锥圆环本体；调节一号垂直驱动组件和二号垂直驱动组件，升起锥圆环胎膜座，降下球形盖胎膜座后装配锥圆环本体；

S4、压紧锥圆环的焊接端；安装锥圆环压紧组件；通过锥圆环大端压紧机构和锥圆环小端压紧机构对锥圆环本体的两端进行压紧作业；

S5、铣切锥圆环大端；通过铣削刀具对圆环大端进行铣掉作业；

S6、对合工件进行焊接；采用针长为2mm的定位搅拌头，沿着锥底环缝均布8小段进行段定位焊接，每段长度为100～200mm，段定位焊接完成后，同样采用2mm定位搅拌头进行整圈定位焊接，其次采用针长为8mm的常规搅拌头，沿着锥底环缝进行正式二次定位焊接，焊接有效深度达到8mm；然后使用15mm回抽搅拌头正式焊接第一焊缝；

S7、拆除锥圆环压紧组件，铣切锥圆环的小端；主轴安装铣刀，依据球形盖外圆直径配铣切锥圆环小端，直至与球形盖外圆达到紧配合，铣切后清除多余物，通过二号垂直升降组件将焊接垫板升起，使焊接垫板表面与锥形圆环小端内型面贴合，确保产品与垫板贴合；

S8、装配球形盖本体，装配球形盖压紧组件；

S9、焊接球形盖本体的焊缝；采用2mm定位头段定位焊；2mm定位头整圈定位焊；8mm常规头定位焊；15mm回抽头正式焊接工艺焊接第二焊缝；

S10、拆工装剔飞边检测。

相对于现有技术，本发明所述的一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置及加工工艺具有以下优势：

(1)本发明提出了5m直径锥底环缝搅拌摩擦焊接装-铣-焊一体化思路，设计制造了国内首套5m直径锥底环缝搅拌摩擦焊接装-铣-焊一体化工艺装备，解决了在狭小空间内实现球形顶盖环缝焊接垫板可升降的难题，为实现5m直径锥底过渡环、圆环、球形顶盖装配、铣切、焊接的原位集成制造提供了硬件条件。

(2)本发明以5m直径锥底环缝搅拌摩擦焊接装-铣-焊一体化工艺装备为依托，开发了一套5m直径锥底环缝搅拌摩擦焊接装-铣-焊一体化方法，实现了5m直径锥底环缝原位装配、铣切和搅拌摩擦焊接，有效控制和保证了锥底焊接后型面变形以及形位尺寸精度。

(3)本发明针对15mm大厚板超长环缝搅拌摩擦焊接，采用了一种2mm定位头段定位焊接+2mm定位头整圈定位焊接+8mm常规头定位焊接+15mm回抽头正式回抽焊接的工艺方法，保证了焊接过程的稳定性以及焊接接头的可靠性。

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一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置剖视图；

图2为本发明实施例所述的图1中A的局部放大图；

图3为本发明实施例所述的过渡胎膜底座示意图；

图4为本发明实施例所述的图3中A的局部放大图；

图5为本发明实施例所述的图3中B的局部放大图；

图6为本发明实施例所述的一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置示意图；

图7为本发明实施例所述的锥底剖视图。

附图标记说明：

1、过渡环胎膜底座；2、锥圆环胎膜座；3、球形盖胎膜座；31、支撑柱；4、过渡环压紧组件；41、过渡环压紧座；42、过渡环压紧机构；421、过渡环压紧气缸；422、过渡环压紧片；5、调平机构；51、调平架；52、调平块；53、调平螺栓；6、顶胀组件；61、顶胀条；62、顶胀块；7、锥圆环压紧组件；71、锥圆环压紧座；72、锥圆环大端压紧机构；721、大端压紧气缸；722、大端压紧片；73、锥圆环小端压紧机构；731、小端压紧气缸；732、小端压紧推块；733、小端压紧片；74、一号受力板；75、二号受力板；8、球形盖压紧组件；81、球形盖压紧座；82、球形盖压紧机构；821、球形盖压紧气缸；822、球形盖压紧片；9、一号垂直驱动组件；10、二号垂直驱动组件；11、过渡环本体；12、锥圆环本体；13、球形盖本体；14、第一焊缝；15、第二焊缝。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造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。

一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置，包括过渡环胎膜底座1、锥圆环胎膜座2、球形盖胎膜座3、过渡环压紧组件4、调平机构5、顶胀组件6、锥圆环压紧组件7和球形盖压紧组件8；所述过渡环胎膜底座1的内壁设有若干过渡环胎膜滑轨，所述锥圆环胎膜座2通过滑块与过渡环胎膜滑轨连接，且二者之间设有一号垂直驱动组件9；实现锥圆环胎膜座2与过渡环胎膜底座1之间的配合，所述过渡环胎膜底座1的圆周外表面设有若干调平机构5；

所述锥圆环胎膜座2内壁设有锥圆环滑轨，所述球形盖胎膜座3通过滑块与锥圆环滑轨连接，且二者之间设有二号垂直驱动组件10，实现锥圆环胎膜座2与球形盖胎膜座3之间的配合；

所述过渡环压紧组件4设置在过渡环胎膜底座1圆周外围；所述顶胀机构设置在过渡环胎膜底座1的顶部；所述锥圆环压紧组件7设置在锥圆环胎膜座2外部，且通过连接支架与过渡环胎膜底座1连接；球形盖压紧组件8设置在球形盖胎膜座3的上方。

优选的，所述一号垂直驱动组件9包括一号垂直驱动电机，一号垂直驱动电机设置过渡环胎膜底座1的内侧，过渡环胎膜底座1和锥圆环胎膜底座之间通过设置滑轨滑块的结构，能够相对滑动；且一号驱动组件是均匀的分布在内壁上；二号垂直驱动组件10与一号垂直驱动组建的工作原理相似，都是通过驱动源控制圆锥环胎膜座和球形盖胎膜座3之间移动；

优选的，所述过渡环胎膜底座1用于定位过渡环本体11，所述调平机构5均布在过渡环胎膜底座1的圆周外表面上，所述调平机构5包括调平架51、调平块52和调平螺栓53，所述调平架51安装至过渡环胎膜底座1，所述调平块52滑动连接只调平架51的滑槽内，所述调平螺栓53穿过调平架51的底部，实现对调平块52的微调；所述过渡环本体11置于若干调平块52上，调平机构5用于对置于其上的过渡环本体11进行微调处理。

优选的，所述顶胀机构包括顶胀条61和顶胀块62，顶胀条61和顶胀块62间隔的设置在过渡环胎膜底座1的顶部形成圆环状；两个顶胀条61之间形成楔形结构，顶胀块62设置在两个顶胀条61之间，与顶胀条61的轮廓契合；所述顶胀条61底部设有滑动组件，顶胀条61的内侧和顶胀块62的内侧均分别连接至驱动源，实现顶胀条61和顶胀块62的移动；所述滑动组件是滑轨和滑轨相互配合达到滑动目的机构。

顶胀条61和顶胀块62整体也形成了圆环结构，所述顶胀条61和顶胀块62能够用于对作为焊接垫板方便焊接。

优选的，所述过渡环压紧组件4包括过渡环压紧座41和过渡环压紧机构42，所述过渡环压紧座41固定安装至过渡环胎膜底座1，过渡环压紧座41形成了第一安装面和第二安装面，所述过渡环压紧机构42呈圆周状均匀的分布在过渡环压紧座41上，其中过渡环压紧机构42包括过渡环压紧气缸421、过渡环压紧片422；所述过渡环压紧气缸421安装至第一安装面，所述过渡环压紧片422一端连接至过渡环压紧气缸421的输出端，另一端作用于过渡环本体11；所述过渡环压紧座41和过渡环胎膜底座1之间形成用于放置过渡环本体11的间隙；所述第一安装面还设有若干均布的连杆固定座。

优选的，所述锥圆环压紧组件7与锥圆环胎膜座2的轮廓契合，用于对放置在锥圆环胎膜座2的锥圆环本体12进行压紧；所述锥圆环压紧组件7包括锥圆环压紧座71、安装锥面大直径一端的锥圆环大端压紧机构72和安装至锥面小直径一端的锥圆环小端压紧机构73；所述锥圆环压紧座71的中部设有连接至架，所述连接至支架一端固定至连杆固定座，另一端铰接至锥圆环压紧座71；锥圆环压紧座71上设有一号受力板74和二号受力板75；一号受力板74用于安装对锥圆环本体12大端压紧的若干均匀分布的锥圆环大端压紧组件；二号受力板75用于安装对锥圆环本体12小端压紧的若干均匀分布的锥圆环小端压紧组件。

优选的，所述锥圆环大端压紧组件包括大端压紧气缸721和大端压紧片722，所述大端压紧气缸721的一端铰接至一号受力板74的顶部，大端压紧片722的第一端铰接至大端压紧气缸721的输出端，大端压紧片722的靠近第二端的部分铰接至一号受力板74的底部；

所述锥圆环小端压紧组件包括小端压紧气缸731、小端压紧推块732和小端压紧片733；所述小端压紧气缸731安装至二号受力板75，所述小端压紧推块732连接至小端压紧气缸731的输出端，所述小端压紧片733中部通过铰接安装座连接至二号受力板75，所述小端压紧推块732设置在小端压紧片733的第一端的下方，所述小端压紧片733第二端的用于对锥圆环本体12进行压紧。

优选的，所述球形盖胎膜座3的中部设有支撑柱31，球形盖压紧组件8包括球形盖压紧座81和球形盖压紧机构82，所述球形盖压紧座81的中部套接至支撑柱31，支撑柱31顶部的限位结构用于球形盖压紧座81限位，并且通过螺母与支撑柱31的螺纹连接实现对球形盖压紧座81向下的压紧固定；所述球形盖压紧座81的上表面设有若干呈圆周转均匀分布的球形盖压紧机构82，所述球形盖压紧机构82包括球形盖压紧气缸821、球形盖压紧片822，所述球形盖压紧气缸821铰接至安装座，球形盖压紧片822第一端铰接至球形盖压紧气缸821的输出段，球形盖压紧片822的中部铰接至球形盖压紧座81，实现球形盖压紧片822的第二端对球形盖本体13的压紧。

优选的，锥底通过球形盖本体13、锥圆环本体12、过渡环本体11；过渡环本体11和锥圆环本体12之间的焊缝作为第一焊缝14，锥圆环本体12和球形盖本体13之间的焊缝作为第二焊缝15，所述第一焊缝14设置在若干过渡环压紧片422和若干大端压紧片722之间；所述第二焊缝15设置在若干小端压紧片733和若干球形盖压紧片822之间。

优选的，所述顶胀块62和顶胀条61形成了一个焊接垫板；所述锥圆环胎膜座2顶部形成了另一个焊接垫板。

一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置的加工工艺，包括以下步骤；

S1、装配过渡环本体11并调平；将过渡环本体11装配至过渡环胎膜底座1和过渡环紧固组件之间，过渡环本体11大端的端面与调平机构5贴合，检查大端与顶胀条61和顶胀块62形成的焊接垫板之间的间隙情况，进行调平作业；

S2、压紧过渡环焊接端；通过过渡环压紧机构42对过渡环进行压紧作业；

S3、装配锥圆环本体12；调节一号垂直驱动组件9和二号垂直驱动组件10，升起锥圆环胎膜座2，降下球形盖胎膜座3后装配锥圆环本体12；

S4、压紧锥圆环的焊接端；安装锥圆环压紧组件7；通过锥圆环大端压紧机构72和锥圆环小端压紧机构73对锥圆环本体12的两端进行压紧作业；

S5、铣切锥圆环大端；通过铣削刀具对圆环大端进行铣掉作业；

S6、对合工件进行焊接；采用针长为2mm的定位搅拌头，沿着第一焊缝均布8小段进行段定位焊接，每段长度为100～200mm，段定位焊接完成后，同样采用2mm定位搅拌头进行整圈定位焊接，其次采用针长为8mm的常规搅拌头，沿着第一焊缝进行正式二次定位焊接，焊接有效深度达到8mm；然后使用15mm回抽搅拌头正式焊接第一焊缝14；

S7、拆除锥圆环压紧组件7，铣切锥圆环的小端；主轴安装铣刀，依据球形盖外圆直径配铣切锥圆环小端，直至与球形盖外圆达到紧配合，铣切后清除多余物，通过二号垂直升降组件将焊接垫板升起，使焊接垫板表面与锥形圆环小端内型面贴合，确保产品与垫板贴合；

S8、装配球形盖本体13，装配球形盖压紧组件8；

S9、焊接球形盖本体13的焊缝；采用2mm定位头段定位焊；2mm定位头整圈定位焊；8mm常规头定位焊；15mm回抽头正式焊接工艺焊接第二焊缝15；

S10、拆工装剔飞边检测。

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 (10)

1.一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置，其特征在于：包括过渡环胎膜底座、锥圆环胎膜座、球形盖胎膜座、过渡环压紧组件、调平机构、顶胀组件、锥圆环压紧组件和球形盖压紧组件；所述过渡环胎膜底座的内壁设有若干过渡环胎膜滑轨，所述锥圆环胎膜座通过滑块与过渡环胎膜滑轨连接，且二者之间设有一号垂直驱动组件；实现锥圆环胎膜座与过渡环胎膜底座之间的配合，所述过渡环胎膜底座的圆周外表面设有若干调平机构；

所述锥圆环胎膜座内壁设有锥圆环滑轨，所述球形盖胎膜座通过滑块与锥圆环滑轨连接，且二者之间设有二号垂直驱动组件，实现锥圆环胎膜座与球形盖胎膜座之间的配合；

所述过渡环压紧组件设置在过渡环胎膜底座圆周外围；所述顶胀机构设置在过渡环胎膜底座的顶部；所述锥圆环压紧组件设置在锥圆环胎膜座外部，且通过连接支架与过渡环胎膜底座连接；球形盖压紧组件设置在球形盖胎膜座的上方。

2.根据权利要求1所述的一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置，其特征在于：所述过渡环胎膜底座用于定位过渡环本体，所述调平机构均布在过渡环胎膜底座的圆周外表面上，所述调平机构包括调平架、调平块和调平螺栓，所述调平架安装至过渡环胎膜底座，所述调平块滑动连接至调平架的滑槽内，所述调平螺栓穿过调平架的底部，实现对调平块的微调；所述过渡环本体置于若干调平块上。

3.根据权利要求1所述的一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置，其特征在于：所述顶胀机构包括顶胀条和顶胀块，顶胀条和顶胀块间隔的设置在过渡环胎膜底座的顶部形成圆环状；两个顶胀条之间形成楔形结构，顶胀块设置在两个顶胀条之间，与顶胀条的轮廓契合；所述顶胀条底部设有滑动组件，顶胀条的内侧和顶胀块的内侧均分别连接至驱动源，实现顶胀条和顶胀块的移动；所述滑动组件是滑轨和滑轨相互配合达到滑动目的机构。

4.根据权利要求1所述的一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置，其特征在于：所述过渡环压紧组件包括过渡环压紧座和过渡环压紧机构，所述过渡环压紧座固定安装至过渡环胎膜底座，过渡环压紧座形成了第一安装面和第二安装面，所述过渡环压紧机构呈圆周状均匀的分布在过渡环压紧座上，其中过渡环压紧机构包括过渡环压紧气缸、过渡环压紧片；所述过渡环压紧气缸安装至第一安装面，所述过渡环压紧片一端连接至过渡环压紧气缸的输出端，另一端作用于过渡环本体；所述过渡环压紧座和过渡环胎膜底座之间形成用于放置过渡环本体的间隙；所述第一安装面还设有若干均布的连杆固定座。

5.根据权利要求4所述的一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置，其特征在于：所述锥圆环压紧组件与锥圆环胎膜座的轮廓契合，用于对放置在锥圆环胎膜座的锥圆环本体进行压紧；所述锥圆环压紧组件包括锥圆环压紧座、安装锥面大直径一端的锥圆环大端压紧机构和安装至锥面小直径一端的锥圆环小端压紧机构；所述锥圆环压紧座的中部设有连接至架，所述连接至支架一端固定至连杆固定座，另一端铰接至锥圆环压紧座；锥圆环压紧座上设有一号受力板和二号受力板；一号受力板用于安装对锥圆环本体大端压紧的若干均匀分布的锥圆环大端压紧组件；二号受力板用于安装对锥圆环本体小端压紧的若干均匀分布的锥圆环小端压紧组件。

6.根据权利要求5所述的一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置，其特征在于：所述锥圆环大端压紧组件包括大端压紧气缸和大端压紧片，所述大端压紧气缸的一端铰接至一号受力板的顶部，大端压紧片的第一端铰接至大端压紧气缸的输出端，大端压紧片的靠近第二端的部分铰接至一号受力板的底部；

所述锥圆环小端压紧组件包括小端压紧气缸、小端压紧推块和小端压紧片；所述小端压紧气缸安装至二号受力板，所述小端压紧推块连接至小端压紧气缸的输出端，所述小端压紧片中部通过铰接安装座连接至二号受力板，所述小端压紧推块设置在小端压紧片的第一端的下方，所述小端压紧片第二端的用于对锥圆环本体进行压紧。

7.根据权利要求6所述的一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置，其特征在于：所述球形盖胎膜座的中部设有支撑柱，球形盖压紧组件包括球形盖压紧座和球形盖压紧机构，所述球形盖压紧座的中部套接至支撑柱，支撑柱顶部的限位结构用于球形盖压紧座限位，并且通过螺母与支撑柱的螺纹连接实现对球形盖压紧座向下的压紧固定；所述球形盖压紧座的上表面设有若干呈圆周转均匀分布的球形盖压紧机构，所述球形盖压紧机构包括球形盖压紧气缸、球形盖压紧片，所述球形盖压紧气缸铰接至安装座，球形盖压紧片第一端铰接至球形盖压紧气缸的输出段，球形盖压紧片的中部铰接至球形盖压紧座，实现球形盖压紧片的第二端对球形盖本体的压紧。

8.根据权利要求7所述的一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置，其特征在于：锥底通过球形盖本体、锥圆环本体、过渡环本体；过渡环本体和锥圆环本体之间的焊缝作为第一焊缝，锥圆环本体和球形盖本体之间的焊缝作为第二焊缝，所述第一焊缝设置在若干过渡环压紧片和若干大端压紧片之间；所述第二焊缝设置在若干小端压紧片和若干球形盖压紧片之间。

9.根据权利要求3所述的一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置，其特征在于：所述顶胀块和顶胀条形成了一个焊接垫板；所述锥圆环胎膜座顶部形成了另一个焊接垫板。

10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置的加工工艺，其特征在于：包括以下步骤；

S1、装配过渡环本体并调平；将过渡环本体装配至过渡环胎膜底座和过渡环紧固组件之间，过渡环本体大端的端面与调平机构贴合，检查大端与顶胀条和顶胀块形成的焊接垫板之间的间隙情况，进行调平作业；

S2、压紧过渡环焊接端；通过过渡环压紧机构对过渡环进行压紧作业；

S3、装配锥圆环本体；调节一号垂直驱动组件和二号垂直驱动组件，升起锥圆环胎膜座，降下球形盖胎膜座后装配锥圆环本体；

S4、压紧锥圆环的焊接端；安装锥圆环压紧组件；通过锥圆环大端压紧机构和锥圆环小端压紧机构对锥圆环本体的两端进行压紧作业；

S5、铣切锥圆环大端；通过铣削刀具对圆环大端进行铣掉作业；

S6、对合工件进行焊接；采用针长为2mm的定位搅拌头，沿着第一焊缝均布8小段进行段定位焊接，每段长度为100～200mm，段定位焊接完成后，同样采用2mm定位搅拌头进行整圈定位焊接，其次采用针长为8mm的常规搅拌头，沿着第一焊缝进行正式二次定位焊接，焊接有效深度达到8mm；然后使用15mm回抽搅拌头正式焊接第一焊缝；

S7、拆除锥圆环压紧组件，铣切锥圆环的小端；主轴安装铣刀，依据球形盖外圆直径配铣切锥圆环小端，直至与球形盖外圆达到紧配合，铣切后清除多余物，通过二号垂直升降组件将焊接垫板升起，使焊接垫板表面与锥形圆环小端内型面贴合，确保产品与垫板贴合；

S8、装配球形盖本体，装配球形盖压紧组件；

S9、焊接球形盖本体的焊缝；采用2mm定位头段定位焊；2mm定位头整圈定位焊；8mm常规头定位焊；15mm回抽搅拌头正式焊接工艺焊接第二焊缝；

S10、拆工装剔飞边检测。

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