[发明专利]球冠底瓜瓣与闭环法兰的铣焊一体装置及焊接方法

说明书

本发明提供了球冠底瓜瓣与闭环法兰的铣焊一体装置，包括底座、膜胎、升降机构和中心立柱，单块瓜瓣的外缘通过瓜瓣压板固定连接至膜胎的上端，单块瓜瓣的上端设置瓜瓣压紧机构，膜胎下端通过升降机构固定连接至底座上端，且膜胎通过升降机构与底座相对移动，底座上端设置中心立柱，且膜胎设有对接孔，中心立柱外围位于对接孔内，中心立柱上端设置焊接垫板，且焊接垫板位于单块瓜瓣下端，且焊接垫板与单块瓜瓣待加工的法兰焊接孔同心。本发明所述的球冠底瓜瓣与闭环法兰的铣焊一体装置，实现了在单块瓜瓣状态下与小直径法兰盘的安装、铣切和焊接一体化目标，避免了单块瓜瓣的移动周转，提高了生产效率和产品质量。

技术领域

本发明属于火箭贮箱制作领域，尤其是涉及一种球冠底瓜瓣与闭环法兰的铣焊一体装置及焊接方法。

背景技术

我国载人登月运载火箭贮箱箱底是重要的承力部件，设计广泛采用了Φ5000mm级大直径球冠底结构，主要由8个半径为R2776.8mm，角度为45°的瓜瓣、过渡环和焊接边为Φ200～Φ350mm的小直径法兰盘等零件拼焊而成。其中贮箱箱底瓜瓣上设计有多个对接法兰盘结构，主要分布在箱底靠近瓜瓣的小端位置。

目前瓜瓣与法兰环缝焊接工装采用的是单块固定式膜胎以及法兰周边压紧机构，焊接采用悬空变极性TIG焊接工艺在法兰盘外表面进行焊接，可一次焊透4-8mm铝合金板材。主要工艺流程为：首先由钣金车间进行瓜瓣成型并由机加车间完成瓜瓣开孔工作；然后由焊接车间对瓜瓣和法兰进行手工验合并装配瓜瓣，装配效果达到工艺要求后采用自动钨极氩弧焊工艺焊接法兰盘环缝；最后对瓜瓣组件与法兰环缝进行校形处理，确保瓜瓣与法兰型面均匀一致后送X光透视，焊缝经无损检测无需补焊合格后交付瓜瓣纵缝焊接工位进行圆环焊接。

以目前的瓜瓣与法兰装配焊接工艺方法来看，主要存在以下缺点：

(1)从瓜瓣流转工序来讲，瓜瓣在机加车间开孔后，需从对应开孔膜胎上卸下瓜瓣并将瓜瓣送至焊接车间，由焊接车间对瓜瓣再次进行验合并装配至焊接膜胎，工序之间存在瓜瓣开孔后的二次装配问题，导致瓜瓣与法兰装配时装配圆度、装配间隙精度较差，甚至需重复装配2-3次才能够达到工艺要求；

(2)从瓜瓣与法兰压紧工装来讲，目前采用悬空变极性TIG焊接工艺所用的工装仅仅是压紧了法兰环缝焊接边，对于瓜瓣左右两端以上下大小端形面的控制无有效控制措施，成为瓜瓣与法兰焊接后瓜瓣发生变形的原因之一；

(3)从瓜瓣与法兰焊接工艺来讲，由于熔焊工艺在焊接时，需要将母材熔化，产生的热输入量大，焊后接头残余应力较高，焊接变形仍然相对较大，且熔焊工艺受环境温度湿度、零件表面状态影响，焊接后接头中仍然存在较多缺陷。尤其是瓜瓣经过化铣减薄后，刚性弱，焊接区厚度仅为4-7mm，减薄区仅为2mm，瓜瓣与法兰焊接后，常出现变形失稳。目前只能采用焊后手工矫形工艺，若法兰盘焊后有缺陷，补焊后矫形难度就更大，因此虽然采用熔焊工艺可以完成法兰焊接，但在进一步提升法兰盘焊接接头性能、减少焊接缺陷以及减小其焊接后变形量这三方面上能力稍显不足。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种球冠底瓜瓣与闭环法兰的铣焊一体装置，以解决目前单块瓜瓣开孔后与焊接之间存在二次装配问题导致的装配精度较差的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种球冠底瓜瓣与闭环法兰的铣焊一体装置，包括底座、膜胎、升降机构和中心立柱，膜胎与底座相互平行设置，且膜胎位于底座的上方，单块瓜瓣的外缘通过瓜瓣压板固定连接至膜胎的上端，且单块瓜瓣的下端面与膜胎上端面贴合，单块瓜瓣的上端设置瓜瓣压紧机构，膜胎下端通过升降机构固定连接至底座上端，且膜胎通过升降机构与底座相对移动，底座上端设置中心立柱，且膜胎设有对接孔，中心立柱外围位于对接孔内，中心立柱上端设置焊接垫板，且焊接垫板位于单块瓜瓣下端，且焊接垫板与单块瓜瓣待加工的法兰焊接孔同心。