[发明专利]一种薄壁圆筒防变形内撑工装

说明书

一种薄壁圆筒防变形内撑工装，利用支撑圆盘转动杆上的方头与支撑圆盘中心的方孔互相配合，实现支撑圆盘上的支撑圆角在分瓣弧撑内型面上的深度渐变槽内的周向移动；利用分瓣弧撑导向架与分瓣弧撑一侧表面导向槽的相互作用，实现分瓣弧撑在圆周直径方向上的移动。当支撑圆角转过分瓣弧撑内型面深度渐变槽拐点时，分瓣弧撑外型面与圆筒内型面紧密贴合，圆筒被刚性撑圆，为薄壁圆筒提供足够的刚性，使其在外表面零件焊接、整体退火等热加工过程中不会发生变形，从而保证薄壁圆筒在热加工后的圆度指标满足设计要求，达到防变形的目的。

技术领域

本发明涉及热加工工装装置技术领域。具体是设计制作了一种应用于薄壁圆筒外表面零件焊接、薄壁圆筒整体热处理防变形工装。

背景技术

固体火箭发动机金属壳体为最大限度减少消极重量，壳体均为薄壁弱刚性结构。根据总体要求，金属壳体外表面设计有大量外部零件，外部零件焊接在金属壳体外表面，焊接后为保证焊缝内部成型质量，需要进行退火处理。在这个过程中，外部零件焊接时产生收缩变形，壳体退火时焊接应力及圆筒旋压应力释放会导致壳体圆筒变形，最终导致金属壳体圆筒圆度达不到产品精度要求。

专利CN206355652U公开了一种薄壁管形位公差控制治具，其主要特征在于设计的内撑圆工装是通过传动锥形盘上的传动螺纹作用于滑块，使滑块沿径向移动，从而起到将薄壁管撑圆，在加工过程中减少变形的目的。但这种利用螺纹传动的工装，不适宜在热加工过程中使用，尤其是在整体入炉热处理过程中，螺纹自身会产生变形，导致工装在热处理后极难从薄壁管中取出。专利CN109366052A公开了一种可伸缩的内撑工装，其主要特征是利用工装两端的双螺旋结构，使工装两端的支撑板贴合至圆筒表面实现对圆筒的撑圆。但这种工装采用的螺纹结构容易在热处理过程中产生变形，使得工装拆卸困难。

发明内容

为克服现有技术中存在的热处理过程中产生变形导致工装拆卸困难的不足，本发明提出了一种薄壁圆筒防变形内撑工装。

本发明包括支撑圆盘转动杆、分瓣弧撑导向架、支撑圆盘和分瓣弧撑。其中所述支撑圆盘转动杆的圆管插入该分瓣弧撑导向架内，并使该支撑圆盘转动杆一段的立板位于该分瓣弧撑导向架的端头固定板外。所述支撑圆盘套装在支撑圆盘转动杆另一端的方头上。所述分瓣弧撑有4块，分别卡装在所述支撑圆盘的支撑圆角上。

所述支撑圆盘转动杆杆身的一端有方形的端板，在该杆身的另一端端头为方头。在所述端板的表面有轴向凸出的一对相互平行的立板，并且该立板几何中心有通孔，用于钢管的穿入。

所述分瓣弧撑导向架包括支撑环、导向架、端头固定板和工艺板；在该端头固定板的下表面固定在所述四根导向架的上端端面，并使所述四根导向架沿所述端头固定板下表面的外缘均布；在所述固定板的下表面均布有四个工艺板，并使各所述工艺板分别与所述导向架的位置一一对应；在所述四根导向架之间有上下分布的两个支撑环，各所述导向架固定在所述的两个支撑环的外圆周表面；装配时，使各导向架的端头伸入各所述分瓣弧撑的导向槽内。

所述四根导向架沿所述端头固定板下表面的外缘均布；各所述导向架宽度的表面垂直于所处位置的支撑环外圆周表面。

所述支撑圆盘的中心有方形的通孔，并使该方形通孔的中心与支撑圆盘的中心重合。在该圆盘的圆周表面均布有4个支撑圆角，所述支撑圆角根部弧长为45.7mm，顶部圆弧半径为5mm，径向高度13mm。

所述分瓣弧撑为块状。该分瓣弧撑的一个表面为弧面，于该弧面相对应的另一个表面为平面。所述弧面与所支撑的圆筒的内型弧面一致，圆心角为74°。在该分瓣弧撑平面上加工有深度渐变的凹槽，该凹槽长度为向深度呈两个弧面，其中一个弧面的半径为75mm，另一个弧面的半径为64mm；两个弧面之间通过半径为4.5mm的过度圆环衔接。所述过渡圆环位于该凹槽长度方向的二分之一处，所述凹槽的宽度为40mm。在该分瓣弧撑的一个侧表面有导向槽为导向架安装槽。