一種5m級(jí)弱剛性超長貯箱的形位尺寸控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及火箭貯箱領(lǐng)域，尤其涉及一種5M級(jí)弱剛性超長貯箱的形位尺寸控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，航天事業(yè)飛速發(fā)展，中國航天事業(yè)迎來了新階段，為趕超歐美發(fā)達(dá)國家在空間站和載人航天發(fā)展的腳步，國內(nèi)大力發(fā)展新型運(yùn)載火箭。為了滿足空間站建設(shè)的運(yùn)輸要求，需要加大貯箱的尺寸，為此，新一代火箭首次提出直徑可達(dá)5米，單個(gè)貯箱長度可達(dá)20余米的貯箱設(shè)計(jì)需求。然而火箭貯箱材質(zhì)通常為弱剛性的鋁合金，其厚度通常在4mm-15mm之間，針對(duì)這種具有高徑厚比、弱剛性、大長度的貯箱，要在生產(chǎn)過程中保證箱體的形位尺寸是難度很大的。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的貯箱生產(chǎn)工藝大多針對(duì)小直徑(現(xiàn)有最大僅為3.5m級(jí))的貯箱。這種小直徑貯箱長度較短，徑厚比小，本身剛性相對(duì)較大，形位尺寸控制相對(duì)較易。在現(xiàn)有工藝中，針對(duì)卷板而成的筒段部件，對(duì)前期筒段卷板時(shí)就可以對(duì)圓度有一個(gè)較好的保證，后期還可以進(jìn)行校圓；小直徑貯箱本身的剛性較大，可以通過控制單個(gè)部件的尺寸達(dá)到控制貯箱的整體精度。
[0004]但對(duì)于直徑達(dá)5米、長度尺寸達(dá)20米的高徑厚比、弱剛性、超長貯箱而言，由于誤差累計(jì)容易超差，因此無法通過控制單個(gè)部件的尺寸來控制整體長度；另外，高徑厚比、弱剛性、超長貯箱不能等待后期校圓?？偠灾F(xiàn)有技術(shù)的貯箱生產(chǎn)工藝不符合高徑厚比、弱剛性、超長貯箱的生成要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明實(shí)施例提供一種5M級(jí)弱剛性超長貯箱的形位尺寸控制方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)5M及以上直徑、超長的高徑厚比、弱剛性的貯箱的形位尺寸控制，以保證貯箱部件在焊接過程及焊接之后不出現(xiàn)超差。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例提供了一種5M級(jí)弱剛性超長貯箱的形位尺寸控制方法，所述貯箱由前底面、N個(gè)筒段部件(其中，N為自然數(shù))、后底面焊接而成，其中，所述方法包括:
[0007]將貯箱后前底面的端框固定在工裝床頭的前端面上；
[0008]將所述后底面與第一筒段部件對(duì)合，形成焊縫，將焊縫兩側(cè)消除錯(cuò)邊后焊接；
[0009]將第一筒段部件與第二筒段部件對(duì)合，形成焊縫，將焊縫兩側(cè)消除錯(cuò)邊后焊接；直至第N-1筒段部件與第N筒段部件對(duì)合，形成焊縫，將焊縫兩側(cè)消除錯(cuò)邊后焊接；
[0010]將貯箱的前底面的端框固定在工裝床尾的前端面上，并與所述第N筒段部件焊接。
[0011]本發(fā)明實(shí)施例提供的一種5M級(jí)弱剛性超長貯箱的形位尺寸控制方法，首先在焊接過程中將前底面與后底面分別與工裝的床頭和床尾固定，通過工裝床頭和床尾前端面的平行度，保證貯箱的平行度。通過對(duì)貯箱每個(gè)部件之間焊縫的平行度，保證整個(gè)貯箱的圓形。相比于單一長筒段，短筒段部件的焊接增強(qiáng)了貯箱的剛性。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種5M級(jí)弱剛性超長貯箱的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種5M級(jí)弱剛性超長貯箱的形位尺寸控制方法的流程圖。
[0014]圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種5M級(jí)弱剛性超長貯箱焊接工裝的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，而非對(duì)本發(fā)明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發(fā)明相關(guān)的部分而非全部內(nèi)容。
[0016]在本發(fā)明實(shí)施例中，5M級(jí)弱剛性超長貯箱通過由多個(gè)短的筒段部件拼焊而成。如圖1所示為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種5M級(jí)弱剛性超長貯箱的結(jié)構(gòu)示意圖。該貯箱由前底面(前短殼)、N個(gè)筒段部件(其中，N為自然數(shù))、后底面(后短殼)依次焊接而成，每一個(gè)焊接過程都有可能導(dǎo)致貯箱形位尺寸的變化。為此，需要需要設(shè)計(jì)一種形位尺寸的控制方法，保證貯箱生產(chǎn)過程中整個(gè)筒段部件的圓形、貯箱長度以及前后端框平行度。
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的一種5M級(jí)弱剛性超長貯箱的形位尺寸控制方法的流程圖。下面結(jié)合圖3所示的5M級(jí)弱剛性超長貯箱焊接工裝的結(jié)構(gòu)，說明5M級(jí)弱剛性超長貯箱的形位尺寸控制具體方法流程。如圖2所示，所述方法包括如下步驟。
[0018]步驟110:將貯箱的后底面的端框固定在工裝床頭的前端面上。
[0019]具體為在后底面的過渡環(huán)朝底面密封方向通過鉚接的方式固定上端框，端框上端開有端框通孔，將后底面的端框通孔與工裝床頭的前端面的通孔對(duì)合，進(jìn)而將后底面固定在工裝床頭的前端面。在一實(shí)施例中，可以通過螺接或者鉚接的方式將后底面的端框與工裝床頭的前端面進(jìn)行緊固。
[0020]具體而言，形成后底面的過程為:將貯箱的后短殼上至床頭，通過端框與床頭螺接固定，將后底上至床尾，對(duì)后短殼進(jìn)行銑切，然后對(duì)合裝配后進(jìn)行焊接，完成后稱為后底面組合件。
[0021]步驟120:將所述后底面的過渡環(huán)與第一筒段部件對(duì)合，形成焊縫，將焊縫兩側(cè)消除錯(cuò)邊后焊接。具體包括如下步驟。
[0022]
[0023]步驟a)將第一筒段部件安裝上床尾，具體為將第一筒段部件套到內(nèi)支撐裝置外，利用內(nèi)支撐裝置撐住第一筒段部件。
[0024]步驟b)通過移動(dòng)床尾裝置，將第一筒段部件的待焊接端和后底面的過渡環(huán)的待焊接端對(duì)合，形成待焊接區(qū)；利用內(nèi)支撐裝置靠近后底面位置的內(nèi)撐機(jī)構(gòu)撐住待焊接區(qū)。
[0025]這里，需要注意的是，在步驟b)中需要將構(gòu)成內(nèi)支撐裝置靠近后底面位置的內(nèi)撐機(jī)構(gòu)的內(nèi)支撐塊換成具有一定尺寸的焊漏槽的內(nèi)支撐塊，提供焊接時(shí)焊縫焊漏的成型空間。
[0026]為了保證對(duì)貯箱形位的控制，后底面與第一筒段部件對(duì)合后形成的焊縫面應(yīng)與前底面的端框面平行。
[0027]步驟c)內(nèi)撐消除待焊接區(qū)的錯(cuò)縫，所謂錯(cuò)縫或者錯(cuò)邊是指兩部件在對(duì)合過程中，不能實(shí)現(xiàn)完美對(duì)齊而產(chǎn)生的錯(cuò)位，錯(cuò)縫或者錯(cuò)邊的存在會(huì)使焊縫收縮變大，影響貯箱的直線度。這里要求，內(nèi)支撐機(jī)構(gòu)的外圓直徑需等于或稍大于筒段部件的內(nèi)徑。在實(shí)際應(yīng)用中，絕對(duì)消除間隙是很難做到的，只需要兩個(gè)部件之間的間隙不大于預(yù)定值，比如0.5mm即可。
[0028]步驟d)利用琴鍵壓板壓緊待焊接區(qū)，使用外壓的方式配合步驟c)中的內(nèi)撐，可以確保焊縫位置的圓度在焊接過程中及焊接之后不發(fā)生明顯變形。
[0029]在一實(shí)施例中，琴鍵壓板的壓力為0.6-0.8Mpa。
[0030]在利用琴鍵壓板對(duì)筒段部件進(jìn)行壓緊時(shí)，需要在待焊焊縫兩側(cè)的筒段部件上增加墊板，以防損壞筒段部件；琴鍵壓板進(jìn)行壓緊的區(qū)域需在墊板寬度范圍之內(nèi)。
[0031 ] 步驟e)對(duì)焊縫進(jìn)行焊接。
[0032]步驟130:將第一筒段部件與第二筒段部件對(duì)合，形成焊縫，將焊縫兩側(cè)消除錯(cuò)邊后焊接；直至第N-1筒段部件與第N筒段部件對(duì)合，形成焊縫，將焊縫兩側(cè)消除錯(cuò)邊后焊接。
[0033]在本步驟中，可以按照距離貯箱的前底面的距離對(duì)筒段進(jìn)行編號(hào)表示，依次定義為第一筒段部件至第N筒段部件。比如，可以利用5個(gè)長度為4米的筒段部件依次焊接成長度為20米的貯箱，那么可以將這5個(gè)筒段部件依次定義為第I筒段部件至第5筒段部件。當(dāng)然，如果一實(shí)施例中，如果貯箱只有一個(gè)筒段部件，則無需執(zhí)行該步驟。
[0034]以第一筒段部件與第二筒段部件之間的焊縫焊接為例，說明焊接過程:
[0035]步驟a)將位于工裝的床尾的內(nèi)支撐裝置深入第一筒段，使得內(nèi)支撐裝置靠近第一筒段位置的內(nèi)撐機(jī)構(gòu)撐住第一筒段的待焊接端，對(duì)該待焊接端進(jìn)行銑切，以