一种锥形箱底装配焊接方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种锥形箱底装配焊接方法及装置，焊接方法包括四个步骤，焊接装置包括底座、支撑架、立柱结构、叉形环压紧机构、多个球型顶盖组件压紧机构及多个锥形圆环下压机构。本发明专利技术所述的一种锥形箱底装配焊接方法及装置，解决了由于组成锥底的球形顶盖组件、锥形圆环和叉形环的结构特殊，导致球形顶盖组件、锥形圆环和叉形环之间的装配、焊接过程中难度较大，现有技术中的焊接方法不适用于球形顶盖组件、锥形圆环和叉形环之间的焊接的技术问题。

A method and device for assembling and welding the bottom of conical box

【技术实现步骤摘要】
一种锥形箱底装配焊接方法及装置
本专利技术属于火箭贮箱
，尤其是涉及一种锥形箱底装配焊接方法及装置。
技术介绍
现役型号火箭的贮箱箱底普遍采用球型底或椭球型底结构形式，由顶盖、圆环和叉形环组成，其中顶盖结构为单一钣金成型零件，瓜瓣型面为球型或椭球型利用专用工装采用常规TIG焊工艺可实现底的焊接。在我国新一代载人运载火箭的研制中，首次采用了带锥底结构的贮箱，锥度直径为5米，由球型顶盖组件、锥形圆环以及叉形环通过环缝拼焊而成。其中，球型顶盖组件为内凹形状，所以锥底截面看起来呈M形。锥底结构中的锥形圆环由6块锥形滚弯成形瓜瓣拼焊而成，锥角为90°。叉形环为锻件整体机加成型，截面呈斜Y形。此外，锥底整体焊接厚度增加到15mm，结构刚性和焊接难度增大。锥底结构的特殊性以及焊接厚度的增加导致锥底的装配、焊接难度极大。且现有技术方法只能满足球形底或椭圆形底的装配焊接，因此，需要开发新的焊接工艺方法及装置，以完成锥底的焊接。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种锥形箱底装配焊接方法及装置，解决了由于组成锥底的球形顶盖组件、锥形圆环和叉形环的结构特殊，导致球形顶盖组件、锥形圆环和叉形环之间的装配、焊接过程中难度较大，现有技术中的焊接方法不适用于球形顶盖组件、锥形圆环和叉形环之间的焊接的技术问题。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种锥形箱底装配焊接方法，包括以下步骤：步骤一：在锥形圆环和叉形环相邻的待焊接端面处分别设置第一焊接坡口，两个所述第一焊接坡口组成第一U形坡口，所述第一U形坡口以所述锥形圆环和叉形环之间间隙的中心线为轴线轴对称设置；步骤二：在锥形圆环和球型顶盖组件相邻的待焊端面处分别设置第二焊接坡口，两个所述第二焊接坡口组成第二U形坡口，所述第二U形坡口以所述锥形圆环和球型顶盖组件之间间隙的中心线为轴线轴对称设置；步骤三：装配所述锥形圆环和叉形环对合，锥形圆环和叉形环之间象限对齐，对第一U形坡口进行焊接，形成第一焊缝；步骤四：装配所述锥形圆环和球型顶盖组件对合，锥形圆环和球型顶盖组件之间象限对齐，对第二U形坡口进行焊接，形成第二焊缝；所述步骤一、步骤二顺序可调换。进一步的，所述第一U形坡口的坡口宽度为a，a＝18mm-22mm，所述U形坡口的平台宽度为b，b＝2mm-4mm，所述U形坡口底部对称设有过渡圆角，所述过渡圆角的半径为R，R＝4mm-6mm，所述U形坡口的左侧内壁与所述U形坡口的右侧内壁之间的夹角为α，α为40-60°。进一步的，所述第一U形坡口的钝边为p，p＝2mm-4mm。进一步的，所述第一U形坡口与所述第二U形坡口结构相同。进一步的，在步骤一之前对所述锥形圆环进行余量铣切，所述锥形圆环余量铣切操作包括以下步骤：步骤一)：对所述锥形圆环的大、小端周长进行测量；步骤二)：将锥形圆环的大端周长与所述叉形环环缝进行比对，将锥形圆环的小端周长与球型顶盖组件的连接法兰的周长进行对比；步骤三)：计算出理论铣切量，预留出1.5mm的焊缝收缩量，划出锥形圆环两端的铣切线，依据铣切线对余量进行铣切。进一步的，第一U形坡口焊接操作包括如下步骤：步骤(一)：对第一U形坡口进行定位焊：步骤(二)：对第一U形坡口进行定打底焊：步骤(三)：对第一U形坡口进行盖面焊。进一步的，所述第二U形坡口焊接操作与第一U形坡口焊接操作相同。进一步的，所述焊接方法还包括步骤五：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。一种锥形箱底装配焊接装置，包括底座、支撑架、立柱结构、叉形环压紧机构、多个球型顶盖组件压紧机构及多个锥形圆环下压机构；所述叉形环压紧机构、支撑架及立柱结构均设置在所述底座上端面，所述支撑架顶端设有能够支撑锥形圆环小端的环形支撑板，所述立柱结构设置在所述支撑架内侧，所述环形支撑板与所述立柱结构同轴心；当对锥形箱底的第一焊缝进行焊接时，多个所述锥形圆环下压机构圆周均匀排列设置在所述环形支撑板上，每一所述锥形圆环下压机构均能够对所述锥形圆环进行下压；当对锥形箱底的第二焊缝进行焊接时，将多个所述锥形圆环下压机构与所述环形支撑板拆分，多个所述球型顶盖组件压紧机构以所述立柱结构轴心圆周均匀排列，所述球型顶盖组件压紧机构一端与所述立柱结构铰接，所述球型顶盖组件压紧机构另一端能够压紧球型顶盖组件进行压紧。进一步的，所述叉形环压紧机构包括多个第一压块、多个第二压块及能够对多个第一压块及多个第二压块进行限位的顶紧机构；多个所述第一压块与多个所述第二压块数量相同，多个所述第一压块以所述立柱结构轴心圆周均匀排列设置，相邻的两个所述第一压块之间均设置一个所述第二压块，一个所述第一压块与一个相邻的第二压块相互啮合，多个所述第一压块及多个第二压块均能够径向移动，多个所述第一压块及多个第二压块通过所述顶紧机构能够对叉形环内壁压紧；优选的，每一所述第一压块及第二压块上均设有一个下环缝垫板，所述下环缝垫板与第一焊缝正对；优选的，所述下环缝垫板上设有第一焊漏槽；优选的，所述顶紧机构包括定位环及多个顶紧螺栓，每一所述第一压块均内侧均对应一个所述顶紧螺栓，每一所述第二压块均内侧均对应一个所述顶紧螺栓，所述定位环设置在所述底座上端面，所述顶紧螺栓与所述定位环螺纹连接；优选的，所述顶紧机构还包括多个连接螺栓，每一所述连接螺栓均贯穿所述定位环，每一所述第一压块均一个所述连接螺栓连接，每一所述第二压块均一个所述连接螺栓连接；优选的，多个所述第一压块与多个所述第二压块上均设有导向结构，所述导向结构包括两个长圆孔及两个螺钉，每一所述长圆孔内均对应设置一个所述螺钉，所述螺钉与所述底座连接，两个所述长圆孔的中心线同轴；优选的，所述锥形圆环下压机构包括上环缝垫板、调节螺栓、止动块及能够压紧锥形圆环的下压块，所述上环缝垫板与所述第二焊缝正对，所述上环缝垫板与所述环形支撑板可拆卸连接，所述止动块与所述环形支撑板上端面可拆卸连接，所述调节螺栓贯穿所述止动块，所述调节螺栓底端与所述下压块转动连接，所述调节螺栓与所述止动块螺纹连接；优选的，所述上环缝垫板与所述环形支撑板通过紧固螺钉连接；优选的，所述止动块与所述环形支撑板通过止动螺钉连接；优选的，所述上环缝垫板上设有第二焊漏槽；优选的，所述球型顶盖组件压紧机构包括可伸缩杆件及能够压紧球型顶盖组件的定位板，所述可伸缩杆件顶端与所述立柱结构铰接，所述定位板设置在所述可伸缩杆件底端；优选的，所述可伸缩杆件为开体花兰螺栓；优选的，所述第一压块为6-10个；优选的，所述锥形圆环下压机构为8-16个；优选的，所述立柱结构包括立柱底座及立柱，所述立柱通过所述立柱底座设置在所述底座上端面；优选的，所述焊接装置还包括能够与十字变位机连接定位的定位轴，所述定位轴与所述底座下端面可拆卸连接。相对于现本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锥形箱底装配焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：/n步骤一：在锥形圆环(13)和叉形环(14)相邻的待焊接端面处分别设置第一焊接坡口，两个所述第一焊接坡口组成第一U形坡口，所述第一U形坡口以所述锥形圆环(13)和叉形环(14)之间间隙的中心线为轴线轴对称设置；/n步骤二：在锥形圆环(13)和球型顶盖组件(12)相邻的待焊端面处分别设置第二焊接坡口，两个所述第二焊接坡口组成第二U形坡口，所述第二U形坡口以所述锥形圆环(13)和球型顶盖组件(12)之间间隙的中心线为轴线轴对称设置；/n步骤三：装配所述锥形圆环(13)和叉形环(14)对合，锥形圆环(13)和叉形环(14)之间象限对齐，对第一U形坡口进行焊接，形成第一焊缝(A1)；/n步骤四：装配所述锥形圆环(13)和球型顶盖组件(12)对合，锥形圆环(13)和球型顶盖组件(12)之间象限对齐，对第二U形坡口进行焊接，形成第二焊缝(A2)；/n所述步骤一、步骤二顺序可调换。/n

【技术特征摘要】
1.一种锥形箱底装配焊接方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：在锥形圆环(13)和叉形环(14)相邻的待焊接端面处分别设置第一焊接坡口，两个所述第一焊接坡口组成第一U形坡口，所述第一U形坡口以所述锥形圆环(13)和叉形环(14)之间间隙的中心线为轴线轴对称设置；
步骤二：在锥形圆环(13)和球型顶盖组件(12)相邻的待焊端面处分别设置第二焊接坡口，两个所述第二焊接坡口组成第二U形坡口，所述第二U形坡口以所述锥形圆环(13)和球型顶盖组件(12)之间间隙的中心线为轴线轴对称设置；
步骤三：装配所述锥形圆环(13)和叉形环(14)对合，锥形圆环(13)和叉形环(14)之间象限对齐，对第一U形坡口进行焊接，形成第一焊缝(A1)；
步骤四：装配所述锥形圆环(13)和球型顶盖组件(12)对合，锥形圆环(13)和球型顶盖组件(12)之间象限对齐，对第二U形坡口进行焊接，形成第二焊缝(A2)；
所述步骤一、步骤二顺序可调换。


2.根据权利要求1所述的一种锥形箱底装配焊接方法，其特征在于：所述第一U形坡口的坡口宽度为a，a＝18mm-22mm，所述U形坡口的平台宽度为b，b＝2mm-4mm，所述U形坡口底部对称设有过渡圆角，所述过渡圆角的半径为R，R＝4mm-6mm，所述U形坡口的左侧内壁与所述U形坡口的右侧内壁之间的夹角为α，α为40-60°。


3.根据权利要求1所述的一种锥形箱底装配焊接方法，其特征在于：所述第一U形坡口的钝边为p，p＝2mm-4mm。


4.根据权利要求1-3任一项所述的一种锥形箱底装配焊接方法，其特征在于：所述第一U形坡口与所述第二U形坡口结构相同。


5.根据权利要求4所述的一种锥形箱底装配焊接方法，其特征在于：在步骤一之前对所述锥形圆环(13)进行余量铣切，所述锥形圆环(13)余量铣切操作包括以下步骤：
步骤一)：对所述锥形圆环(13)的大、小端周长进行测量；
步骤二)：将锥形圆环(13)的大端周长与所述叉形环(14)环缝进行比对，将锥形圆环(13)的小端周长与球型顶盖组件(12)的连接法兰的周长进行对比；
步骤三)：计算出理论铣切量，预留出1.5mm的焊缝收缩量，划出锥形圆环(13)两端的铣切线，依据铣切线对余量进行铣切。


6.根据权利要求1所述的一种锥形箱底装配焊接方法，其特征在于：第一U形坡口焊接操作包括如下步骤：
步骤(一)：对第一U形坡口进行定位焊：
步骤(二)：对第一U形坡口进行定打底焊：
步骤(三)：对第一U形坡口进行盖面焊。


7.根据权利要求6所述的一种锥形箱底装配焊接方法，其特征在于：所述第二U形坡口焊接操作与第一U形坡口焊接操作相同。


8.根据权利要求7所述的一种锥形箱底装配焊接方法，其特征在于：所述焊接方法还包括步骤五：对所述第一焊缝(A1)及第二焊缝(A2)进行修整、宏观缺陷排补，对所述第一焊缝(A1)及第二焊缝(A2)内部缺陷进行排补。


9.一种锥形箱底装配焊接装置，其特征在于：包括底座(1)、支撑架(4)、立柱结构(2)、叉形环压紧机构、多个球型顶盖组件压紧机构及多个锥形圆环下压机构(10)；
所述叉形环压紧机构、支撑架(4)及立柱结构(2)均设置在所述底座(1)上端面，所述支撑架(4)顶端设有能够支撑锥形圆环(13)小端的环形支撑板(41)，所述立柱结构(2)设置在所述支撑架(4)内侧，所述环形支撑板(41)与所述立柱结构(2)同轴心；
当对锥形箱底的第一焊缝(A1)进行焊接时，多个所述锥形圆环下压机构(10)圆周均匀排列设置在所述环形支撑板(41)上，每一所述锥形圆环下压机构(10)均能够对所述锥形圆环(13)进行下压；
当对锥形箱底的第二焊缝(A2)进行焊接时，将多个所述锥形圆环下压机构(10)与所述环形支撑板(41)拆分，多个所述球型顶盖组件压紧机构以所述立柱结构(2)轴心圆周均匀排列，所述球型顶盖组件压紧机构一端与所述立柱结构(2)铰接，所述球型顶盖组件压紧机构另一端能够压紧球型顶盖组件(12)进行压紧。


10.根据权利要求9所述的一种锥形箱底装配焊接装置，其特征在于：所述叉形环压紧机构包括多个第一压块(8)、多个第二压块(9)及能够对多个第一压...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋建岭，丁吉坤，刘海燕，刘凤财，韩国良，方志钰，王亚森，郭明辉，高泽峰，赵彦广，毕敬，张玥，何疌舟，王照禹，
申请(专利权)人：天津航天长征火箭制造有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12