CN211490033U - 一种球型顶盖组件拼焊装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种球型顶盖组件拼焊装置，拼焊装置包括底座、定位座、环形体、上压体结构、内支撑结构、能够对球型顶盖外壁进行定位的外支撑结构、能够对连接法兰上端面进压紧的压板组件及能够对隧道连接法兰进行定位的第一压环。本实用新型所述的一种球型顶盖组件拼焊装置，解决了由于球型顶盖结构比较特殊，导致各零件之间装配和焊接难度较大，现有技术中的焊接装置不适用于组件焊接的技术问题。

Description

一种球型顶盖组件拼焊装置

技术领域

本实用新型属于火箭贮箱技术领域，尤其是涉及一种球型顶盖组件拼焊装置。

背景技术

现役型号火箭的贮箱箱底普遍采用球型底或椭球形底结构形式，由顶盖、圆环和过渡环拼焊组成，其中顶盖结构为单一钣金成型零件。在我国新一代载人运载火箭燃料贮箱的研制中，首次采用了5米直径的锥底结构，锥底有球形顶盖组件、锥形圆环以及叉形环拼焊而成。其中，球型顶盖组件为异型结构，由中间的旋压成型的球型顶盖与两端的连接法兰拼焊而成，是一种全新的结构形式，由于球型顶盖结构比较特殊，导致在进行组件拼焊时，各零件之间装配和焊接难度较大，现有技术中无成熟的方案和装置可借鉴，因此需要开发新的装配焊接技术方案，并设计专用焊接装置，以满足球形顶盖组件的焊接。

发明内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种球型顶盖组件拼焊装置，解决了由于球型顶盖结构比较特殊，导致各零件之间装配和焊接难度较大，现有技术中的焊接装置不适用于组件焊接的技术问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种球型顶盖组件拼焊方法，包括如下步骤：

步骤一：在隧道连接法兰和球型顶盖相邻的待焊接端面处分别设置第一焊接坡口，两个第一焊接坡口组成第一V形坡口，所述第一V形坡口以隧道连接法兰和球型顶盖之间间隙的中心线为轴线轴对称设置；

步骤二：在连接法兰与球型顶盖相邻的待焊接端面处分别设置第二焊接坡口，两个第二焊接坡口组成第二V形坡口，所述第二V形坡口以连接法兰与球型顶盖之间间隙的中心线为轴线轴对称设置；

步骤三：装配球型顶盖与隧道连接法兰对合，球型顶盖与隧道连接法兰之间象限对齐，偏差小于0.5mm，对第一V形坡口进行焊接，形成第一焊缝；

步骤四：装配连接法兰与球型顶盖对合，连接法兰与球型顶盖之间象限对齐，偏差小于0.5mm，对第二V形坡口进行焊接，形成第二焊缝。

进一步的，所述第一V形坡口及第二V形坡口的单侧坡口角度均为45°

进一步的，所述第一V形坡口及第二V形坡口的钝边均为1-2mm。

进一步的，所述第一焊缝及第二焊缝均采用TIG焊焊接。

进一步的，所述拼焊方法还包括步骤五：对所述第一焊缝及第二焊缝背部进行封底焊接。

进一步的，所述拼焊方法还包括步骤六：对所述第一焊缝及第二焊缝进行修整、宏观缺陷排补，对所述第一焊缝及第二焊缝内部缺陷进行排补。

一种球型顶盖组件拼焊装置，包括底座、定位座、环形体、上压体结构、内支撑结构、能够对球型顶盖外壁进行定位的外支撑结构、能够对连接法兰上端面进压紧的压板组件及能够对隧道连接法兰进行定位的第一压环；

所述定位座、环形体及外支撑结构均设置在所述底座上端面，所述环形体内部为中空，所述外支撑结构设置在所述环形体内部，所述定位座设置在所述外支撑结构内部；

当对球型顶盖组件的第一焊缝进行焊接时，所述第一压环与定位座可拆卸连接，所述上压体结构内端能够对球型顶盖内壁进行固定，所述上压体结构外端与所述环形体可拆卸连接；

当对球型顶盖组件的第二焊缝进行焊接时，将所述上压体结构与所述环形体拆分，将所述第一压环与定位座拆分，所述内支撑结构设置在球型顶盖内部，所述内支撑结构一端与所述定位座连接，所述内支撑结构另一端能够对球型顶盖内壁进行固定，所述压板组件与所述环形体上端面连接。

进一步的，所述外支撑结构包括第一焊接垫板、第二焊接垫板及多个连接支架，所述第一焊接垫板及第二焊接垫板均为环形结构，多个所述连接支架以所述球型顶盖轴心圆周均匀排列，所述连接支架一端与所述第一焊接垫板连接，所述连接支架另一端与所述第二焊接垫板连接，所述第一焊接垫板与所述底座上端面连接，当对球型顶盖组件的第一焊缝进行焊接时，所述第一焊接垫板与第一焊缝外部贴合，当对球型顶盖组件的第二焊缝进行焊接时，所述第二接垫板与第二焊缝外部贴合。

进一步的，所述内支撑结构包括多套压爪结构，多套所述压爪结构以所述球型顶盖轴心圆周均匀排列；

所述压爪结构包括螺杆、螺母、压爪、耳板及第一内支撑架，所述第一内支撑架底端与所述定位座连接，所述第一内支撑架顶端与所述耳板连接，所述压爪与所述耳板铰接，所述压爪一端能够压紧球型顶盖内壁，所述压爪另一端与所述螺杆滑动连接，所述螺杆上设有能够推动所述压爪的顶块，所述顶块设置在所述螺杆下方，所述螺杆底端与所述第一内支撑架螺纹连接，所述螺杆通过所述螺母进行旋拧。

进一步的，所述上压体结构包括上压体、第二内支撑架及能够对球型顶盖内壁进行定位的第二压环；

所述上压体为环形结构，所述第二内支撑架顶端与所述上压体内壁连接，所述第二内支撑架底端与所述第二压环连接，所述第二压环能够避开第一焊缝的焊接，所述上压体与所述环形体可拆卸连接；

优选的，所述拼焊装置还包括多个能够连接十字变位机的连接压板，多个所述连接压板以所述球型顶盖轴心圆周均匀排列，每一所述连接压板均与所述底座连接；

优选的，所述拼焊装置还包括能够对十字变位机进行定位的定位轴，所述定位轴设置在所述底座下端面；

优选的，所述环形体包括圆板及多个并列设置的立柱，所述圆板为环形结构，多个所述立柱设置在所述圆板下端面，多个所述立柱以所述球型顶盖轴心圆周均匀排列，每一所述立柱下端面均与所述底座连接；

优选的，所述立柱为6-12个；

优选的，所述压板组件包括多个压板，多个所述压板以所述球型顶盖轴心圆周均匀排列，所述压板一端与所述环形体可拆卸连接，所述压板另一端能够压紧所述连接法兰上端面；

优选的，所述压板为18-30个；

优选的，所述压爪结构为18-30套；

优选的，所述连接支架为8-20个。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种球型顶盖组件拼焊装置具有以下优势：

本实用新型所述的一种球型顶盖组件拼焊装置，针对火箭燃料贮箱锥底所采用的全新异形结构形式的球型顶盖组件，开发了适用于异形结构形式球型顶盖组件的拼焊装置，并制定出合理的装配焊接流程，实现了异形结构的球型顶盖组件的拼焊，产品焊缝质量及形位尺寸均满足设计指标要求。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的一种球型顶盖组件拼焊装置的主视剖面结构示意图；

图2为本实用新型实施例所述的一种球型顶盖组件拼焊装置的俯视剖面结构示意图；

图3为本实用新型实施例所述的一种球型顶盖组件拼焊方法焊后的球型顶盖组件剖面结构示意图。

附图标记说明：

1-环形体；2-底座；3-外支撑结构；4-第一内支撑架；5-定位轴；6-定位座；7-第一压环；8-第二压环；9-连接压板；10-上压体；11-第二内支撑架；12-螺母；13-压爪；14-压板；15-隧道连接法兰；16-球型顶盖；17-连接法兰；A1-第一焊缝；A2-第二焊缝。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，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实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种球型顶盖组件拼焊方法，包括如下步骤：

步骤一：在隧道连接法兰15和球型顶盖16相邻的待焊接端面处分别设置第一焊接坡口，两个第一焊接坡口组成第一V形坡口，第一V形坡口以隧道连接法兰15和球型顶盖16之间间隙的中心线为轴线轴对称设置，第一V形坡口单侧坡口角度为45°,钝边1-2mm；

步骤二：拆除第一压环7及上压体结构，在连接法兰17与球型顶盖16相邻的待焊接端面处分别设置第二焊接坡口，两个第二焊接坡口组成第二V形坡口，第二V形坡口以连接法兰17与球型顶盖16之间间隙的中心线为轴线轴对称设置，第二V形坡口单侧坡口角度为45°,钝边1-2mm；

步骤三：装配隧道连接法兰15，利用第一压环7对隧道连接法兰15进行压紧固定，装配球型顶盖16与隧道连接法兰15对合，保证球型顶盖16与隧道连接法兰15之间象限对齐，偏差小于0.5mm，将球型顶盖16、隧道连接法兰15及拼焊装置吊至十字变位机平台并固定，上装上压体结构对球形顶盖16进行固定，采用TIG焊对第一V形坡口进行焊接，形成第一焊缝A1；

步骤四：装配连接法兰17与球型顶盖16对合，保证连接法兰17与球型顶盖16之间象限对齐，偏差小于0.5mm，采用TIG焊对第二V形坡口进行焊接，形成第二焊缝A2。

步骤五：对第一焊缝A1及第二焊缝A2背部进行封底焊接，封底焊接采用现有技术中的焊接方式。

步骤六：对第一焊缝A1及第二焊缝A2进行修整、宏观缺陷排补，对第一焊缝A1及第二焊缝A2内部缺陷进行排补，补焊方式采用现有技术中的补焊方式。

一种球型顶盖组件拼焊装置，包括底座2、定位座6、环形体1、上压体结构、内支撑结构、能够对球型顶盖16外壁进行定位的外支撑结构3、能够对连接法兰17上端面进压紧的压板组件及能够对隧道连接法兰15进行定位的第一压环7；

定位座6、环形体1及外支撑结构3均设置在底座2上端面，环形体1内部为中空，外支撑结构3设置在环形体1内部，定位座6设置在外支撑结构3内部；

当对球型顶盖组件的第一焊缝A1进行焊接时，第一压环7与定位座6可拆卸连接，本实施例中为螺栓连接，上压体结构内端能够对球型顶盖16内壁进行固定，上压体结构外端与环形体1可拆卸连接，本实施例中为螺栓连接；

当对球型顶盖组件的第二焊缝A2进行焊接时，将上压体结构与环形体1拆分，将第一压环7与定位座6拆分，内支撑结构设置在球型顶盖16内部，内支撑结构一端与定位座6连接，内支撑结构另一端能够对球型顶盖16内壁进行固定，压板组件与环形体1上端面连接。

外支撑结构3包括第一焊接垫板、第二焊接垫板及多个连接支架，第一焊接垫板及第二焊接垫板均为环形结构，多个连接支架以球型顶盖16轴心圆周均匀排列，本实施例中，连接支架为16个，连接支架一端与第一焊接垫板连接，连接支架另一端与第二焊接垫板连接，第一焊接垫板与底座2上端面连接，当对球型顶盖组件的第一焊缝A1进行焊接时，第一焊接垫板与第一焊缝A1外部贴合，当对球型顶盖组件的第二焊缝A2进行焊接时，第二接垫板与第二焊缝A2外部贴合。

内支撑结构包括多套压爪结构，多套压爪结构以球型顶盖16轴心圆周均匀排列，本实施例中，压爪结构为24套；

压爪结构包括螺杆、螺母12、压爪13、耳板及第一内支撑架4，第一内支撑架4底端与定位座6连接，第一内支撑架4顶端与耳板连接，压爪13与耳板铰接，压爪13一端能够压紧球型顶盖16内壁，压爪13另一端与螺杆滑动连接，螺杆上设有能够推动压爪13的顶块，顶块设置在螺杆下方，螺杆底端与第一内支撑架4螺纹连接，螺杆通过螺母12进行旋拧。

上压体结构包括上压体10、第二内支撑架11及能够对球型顶盖16内壁进行定位的第二压环8；上压体10为环形结构，第二内支撑架11顶端与上压体10内壁连接，第二内支撑架11底端与第二压环8连接，第二压环8能够避开第一焊缝A1的焊接，上压体10与环形体1可拆卸连接，本实施例中为螺栓连接；

本实施例中，环形体1包括圆板及多个并列设置的立柱，圆板为环形结构，多个立柱设置在圆板下端面，多个立柱以球型顶盖16轴心圆周均匀排列，每一立柱下端面均与底座2连接，本实施例中，立柱为8个；

压板组件包括多个压板14，多个压板14以球型顶盖16轴心圆周均匀排列，压板14一端与环形体1可拆卸连接，本实施例中为螺栓连接，压板14另一端能够压紧连接法兰17上端面，本实施例中，压板14为24个；

拼焊装置还包括多个能够连接十字变位机的连接压板9，多个连接压板9以球型顶盖16轴心圆周均匀排列，每一连接压板9均与底座2连接，连接压板9数量可选范围根据与之连接的十字变位机接口确定，本实施例中，连接压板9为16个；

拼焊装置还包括能够对十字变位机进行定位的定位轴5，定位轴5设置在底座2下端面；

图1中心线左侧为拼焊装置进行第二焊缝A2焊接时结构示意图，图1中心线右侧为拼焊装置进行第一焊缝A1焊接时结构示意图；

图2中心线左侧为拼焊装置进行第二焊缝A2焊接时结构示意图，图2中心线右侧为拼焊装置进行第一焊缝A1焊接时结构示意图。

本实例的工作方式

第一焊缝A1及第二焊缝A2均为环形焊缝，第一焊缝A1及第二焊缝A2的焊接区厚度为均为8mm，第一焊缝A1直径为900mm，第二焊缝A2直径为1866mm，为满足两条焊缝的装配固定与焊接，以5米直径十字变位机为基座，设计球型顶盖组件焊接装置，如图1及图2所示。焊接工艺采用钨极惰性气体保护焊工艺(TIG)，焊接顺序为先第一焊缝A1、后第二焊缝A2。在第一焊接垫板及第二焊接垫板上开焊漏槽，保证焊漏成形。焊接时，通过调整十字变位机旋转和旋转角度，满足手工焊平焊的位置要求。

(1)第一焊缝A1的装配焊接

在隧道连接法兰15和球型顶盖16相邻的待焊接端面处分别设置第一焊接坡口，两个第一焊接坡口组成第一V形坡口，第一V形坡口以隧道连接法兰15和球型顶盖16之间间隙的中心线为轴线轴对称设置，第一V形坡口单侧坡口角度为45°,钝边1-2mm；

首先，装配隧道连接法兰15，利用第一压环7对隧道连接法兰15进行压紧固定，将球型顶盖16吊至第一焊接垫板处，与隧道连接法兰15对合，保证象限对齐，偏差小于0.5mm，然后将产品和拼焊装置整体吊装至十字变位机平台并固定，最后上装第二压环8固定球型顶盖16，完成第一焊缝A1的装配，然后采用TIG焊分段定位、打底、盖面焊接。

(2)第二焊缝A2的装配焊接

第一焊缝A1完成后，拆除第二压环及上压体结构，吊装内支撑结构，在球型顶盖16上端面上装连接法兰17，调整连接法兰17的安装角度保证连接法兰17与球型顶盖16象限对齐，偏差小于0.5mm，利用压板组件固定连接法兰17的上端面，完成第二焊缝A2的装配。为保证平焊位置，操作十字变位机，将装配完成的产品翻转90°进行焊接。焊接完成后，拆除工装，产品分离。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种球型顶盖组件拼焊装置，其特征在于：包括底座(2)、定位座(6)、环形体(1)、上压体结构、内支撑结构、能够对球型顶盖(16)外壁进行定位的外支撑结构(3)、能够对连接法兰(17)上端面进压紧的压板组件及能够对隧道连接法兰(15)进行定位的第一压环(7)；

所述定位座(6)、环形体(1)及外支撑结构(3)均设置在所述底座(2)上端面，所述环形体(1)内部为中空，所述外支撑结构(3)设置在所述环形体(1)内部，所述定位座(6)设置在所述外支撑结构(3)内部；

当对球型顶盖组件的第一焊缝(A1)进行焊接时，所述第一压环(7)与定位座(6)可拆卸连接，所述上压体结构内端能够对球型顶盖(16)内壁进行固定，所述上压体结构外端与所述环形体(1)可拆卸连接；

当对球型顶盖组件的第二焊缝(A2)进行焊接时，将所述上压体结构与所述环形体(1)拆分，将所述第一压环(7)与定位座(6)拆分，所述内支撑结构设置在球型顶盖(16)内部，所述内支撑结构一端与所述定位座(6)连接，所述内支撑结构另一端能够对球型顶盖(16)内壁进行固定，所述压板组件与所述环形体(1)上端面连接。

2.根据权利要求1所述的一种球型顶盖组件拼焊装置，其特征在于：所述外支撑结构(3)包括第一焊接垫板、第二焊接垫板及多个连接支架，所述第一焊接垫板及第二焊接垫板均为环形结构，多个所述连接支架以所述球型顶盖(16)轴心圆周均匀排列，所述连接支架一端与所述第一焊接垫板连接，所述连接支架另一端与所述第二焊接垫板连接，所述第一焊接垫板与所述底座(2)上端面连接，当对球型顶盖组件的第一焊缝(A1)进行焊接时，所述第一焊接垫板与第一焊缝(A1)外部贴合，当对球型顶盖组件的第二焊缝(A2)进行焊接时，所述第二焊接垫板与第二焊缝(A2)外部贴合。

3.根据权利要求1所述的一种球型顶盖组件拼焊装置，其特征在于：所述内支撑结构包括多套压爪结构，多套所述压爪结构以所述球型顶盖(16)轴心圆周均匀排列；

所述压爪结构包括螺杆、螺母(12)、压爪(13)、耳板及第一内支撑架(4)，所述第一内支撑架(4)底端与所述定位座(6)连接，所述第一内支撑架(4)顶端与所述耳板连接，所述压爪(13)与所述耳板铰接，所述压爪(13)一端能够压紧球型顶盖(16)内壁，所述压爪(13)另一端与所述螺杆滑动连接，所述螺杆上设有能够推动所述压爪(13)的顶块，所述顶块设置在所述螺杆下方，所述螺杆底端与所述第一内支撑架(4)螺纹连接，所述螺杆通过所述螺母(12)进行旋拧。

4.根据权利要求1所述的一种球型顶盖组件拼焊装置，其特征在于：所述上压体结构包括上压体(10)、第二内支撑架(11)及能够对球型顶盖(16)内壁进行定位的第二压环(8)；

所述上压体(10)为环形结构，所述第二内支撑架(11)顶端与所述上压体(10)内壁连接，所述第二内支撑架(11)底端与所述第二压环(8)连接，所述第二压环(8)能够避开第一焊缝(A1)的焊接，所述上压体(10)与所述环形体(1)可拆卸连接。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种球型顶盖组件拼焊装置，其特征在于：所述拼焊装置还包括多个能够连接十字变位机的连接压板(9)，多个所述连接压板(9)以所述球型顶盖(16)轴心圆周均匀排列，每一所述连接压板(9)均与所述底座(2)连接。

6.根据权利要求5所述的一种球型顶盖组件拼焊装置，其特征在于：所述拼焊装置还包括能够对十字变位机进行定位的定位轴(5)，所述定位轴(5)设置在所述底座(2)下端面。

7.根据权利要求5所述的一种球型顶盖组件拼焊装置，其特征在于：所述环形体(1)包括圆板及多个并列设置的立柱，所述圆板为环形结构，多个所述立柱设置在所述圆板下端面，多个所述立柱以所述球型顶盖(16)轴心圆周均匀排列，每一所述立柱下端面均与所述底座(2)连接。

8.根据权利要求7所述的一种球型顶盖组件拼焊装置，其特征在于：所述立柱为6-12个。

9.根据权利要求5所述的一种球型顶盖组件拼焊装置，其特征在于：所述压板组件包括多个压板(14)，多个所述压板(14)以所述球型顶盖(16)轴心圆周均匀排列，所述压板(14)一端与所述环形体(1)可拆卸连接，所述压板(14)另一端能够压紧所述连接法兰(17)上端面。

10.根据权利要求9所述的一种球型顶盖组件拼焊装置，其特征在于：所述压板(14)为18-30个。

11.根据权利要求3所述的一种球型顶盖组件拼焊装置，其特征在于：所述压爪结构为18-30套。

12.根据权利要求2所述的一种球型顶盖组件拼焊装置，其特征在于：所述连接支架为8-20个。

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