[发明专利]一种用于椭球箱底的柔性拼焊工装及拼焊方法

说明书

本发明提供了一种用于椭球箱底的柔性拼焊工装及拼焊方法，包括与被焊瓜瓣匹配的升降式胎膜瓣，其特征在于：所述升降式胎膜瓣镶嵌在所述纵缝胎膜框架等分机构的顶部，所述纵缝胎膜框架为半球形框架结构，所述纵缝胎膜框架被框架分割成若干结构和体积相同的等分机构，每个等分机构内部安装一个升降气缸，所述等分机构和所述升降气缸均安装在纵缝胎膜底座上方。本发明所述的用于椭球箱底的柔性拼焊工装及拼焊方法，解决了目前因二次装配问题导致的装配方法单一、装配灵活性较差以及瓜瓣铣切精度较低问题。

技术领域

本发明属于火箭贮箱焊接技术领域，尤其是涉及一种用于椭球箱底的柔性拼焊工装及拼焊方法。

背景技术

搅拌摩擦焊接技术是一种固相连接技术，其原理是采用高速旋转的搅拌头扎入工件后沿着焊接方向运动，在搅拌头与工件的接触部位产生摩擦热，使周围金属形成塑形软化层，软化层金属在搅拌头的旋转作用下填充搅拌针后方所形成的空腔，在轴肩和搅拌针的挤压和搅拌作用下实现材料的连接。该技术具有焊接接头质量高、焊接变形小和焊接过程绿色无污染等优点。目前搅拌摩擦焊接技术已经成功应用到新一代运载火箭以及现役运载火箭贮箱壳段的长直纵缝焊接中，随着型号对运载火箭贮箱减重以及对接头高稳定性、高可靠性要求的不断提高，经过多年技术攻关，目前国内已经逐步实现了该技术在椭球箱底瓜瓣纵缝上的工程化应用。

椭球箱底是我国运载火箭芯级贮箱的重要组成单元，其中箱底圆环由八块大小相同的瓜瓣拼焊而成。椭球箱底瓜瓣纵缝轨迹为空间曲线，母线理论方程为y＝√(〖1669〗^2-x^2)/1.6，焊接区厚度为4.0-8.0mm，单条纵缝长度达1.4m。目前，椭球箱底瓜瓣纵缝焊接膜胎是将焊接垫板与膜胎框架做为一体，采用的工艺方法为：首先在同一个工位装配并依次按照瓜瓣理论刻线铣切7块瓜瓣两侧余量(预留1块瓜瓣)，将铣切完成的7块瓜瓣从铣切工位取下并按照图纸要求的摆放位置按照顺序重新装配在焊接工位，每条瓜瓣纵缝依次进行定位焊接与正式焊接；之后根据前7块瓜瓣焊接后的最终状态，配铣切并刮削第8块瓜瓣两侧余量，达到工艺装配要求后对第8块瓜瓣两侧焊缝再进行定位焊接与正式焊接，最后拆除工装打磨焊缝上表面做架上相控阵检测。工艺流程图如图1所示。

如图2所示，以目前的瓜瓣纵缝装配搅拌摩擦焊接工艺方法来看，主要存在以下缺点：(1)从装配方法来讲，首先由于现有方式在装配工序与焊接工序之间存在二次装配问题且二次装配精度较差，导致瓜瓣对接间隙经常超标，装配时需根据前一块瓜瓣的装配效果来调整后一块瓜瓣的装配位置，因此只能按照图纸要求依次按照顺序将瓜瓣1～瓜瓣8装配在膜胎上，如图3所示。这种装配方式往往受限于瓜瓣齐套问题，即若中间某一块或者某几块瓜瓣未到生产现场，在二次装配时，只能暂停现场作业，等待瓜瓣齐套，瓜瓣装配方法单一化灵活性较差，生产效率较低。(2)从铣切方法来讲，现有方式是根据瓜瓣来料状态所带两侧边的理论刻线进行瓜瓣两侧边余量的去除工作，按照此种铣切方法加工的瓜瓣受限于来料状态时瓜瓣两侧边理论刻线的准确程度。理论刻线出现偏差，铣切后的瓜瓣就不是标准45°瓜瓣，前期大量的现场实践证明，按照理论刻线铣切后瓜瓣在二次装配时，经常出现瓜瓣与瓜瓣对接间隙超标问题，对于瓜瓣上法兰、角片尺寸精度要求不高的情况下可将瓜瓣在焊接膜胎轴向上进行调整以达到装配要求，对于有重要尺寸精度的法兰等瓜瓣，无法在轴向上调整，需对瓜瓣两侧边多次进行人工搓修以达到装配精度要求。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种用于椭球箱底的柔性拼焊工装，以解决目前因二次装配问题导致的装配方法单一、装配灵活性较差以及瓜瓣铣切精度较低问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于椭球箱底的柔性拼焊工装，包括与被焊瓜瓣匹配的升降式胎膜瓣，所述升降式胎膜瓣镶嵌在所述纵缝胎膜框架等分机构的顶部，所述纵缝胎膜框架为半球形框架结构，所述纵缝胎膜框架被框架分割成若干结构和体积相同的等分机构，每个等分机构内部安装一个升降气缸，所述等分机构和所述升降气缸均安装在纵缝胎膜底座上方。