一種用于運載火箭貯箱法蘭盤環縫焊接的內撐定位裝置的制作方法

本發明涉及一種航天產品加工工藝裝備領域，特別是一種用于運載火箭貯箱法蘭盤環縫焊接的內撐定位裝置。

背景技術：

推進劑貯箱是運載火箭的燃料貯箱，其直徑大，材料薄，結構剛性弱。貯箱一般由前、后短殼，前、后底，中間殼段等結構件組合焊接而成。前、后底通常包含有法蘭盤的過渡接頭焊接結構，產品結構材料為鋁合金。

產品焊接采用攪拌摩擦焊等先進焊接方式，均要求產品軸線水平放置，且使產品沿軸線轉動。

該過渡接頭的焊接難點在于，焊接區薄，焊接區厚度5mm；焊縫為環形焊縫，要求兩被焊接工件裝配后具有較高的同軸度；剛性差，自身抵抗變形能力差，裝配質量要求高；上述情況使得法蘭盤過渡接頭環縫的焊接難度大大增加，需要采取相關的措施予以解決。

多年來，我國在貯箱箱底法蘭盤焊接中多采用熔焊方法，由于箱底的結構材料屬于高強鋁合金，采用熔焊方法會帶來許多不利影響，如接頭強度系數較低，必須在設計上進行大厚度補償，無形中就降低了貯箱的荷重比；熔焊的缺陷和較大的殘余應力與變形往往給貯箱的質量和可靠性造成隱患等。

國內目前尚沒有一種可用箱底法蘭盤過渡接頭環縫采用攪拌摩擦焊接時起內撐定位壓緊作用的工藝裝備，因此急需開發一種用于保證貯箱箱底法蘭盤過渡接頭環縫裝配間隙能夠滿足攪拌摩擦焊接要求的裝置。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的上述不足，提供一種用于運載火箭貯箱法蘭盤環縫焊接的內撐定位裝置，該裝置具有能夠同時內部撐緊兩被焊接工件且撐緊的同時也將同軸度調節完畢，能夠將被焊接工件沿軸向方向進行夾緊的作用，其結構要有足夠的剛性來支撐和減小產品焊接時的變形。

本發明的上述目的是通過如下技術方案予以實現的：

一種用于運載火箭貯箱法蘭盤環縫焊接的內撐定位裝置，包括動力機構、周向整體旋轉機構、徑向撐緊機構和軸向壓緊機構；其中，動力機構的一端沿軸固定安裝在外部向行星減速器的輸入端，在動力機構的另一端同軸固定安裝周向整體旋轉機構；徑向撐緊機構同軸固定安裝在周向整體旋轉機構的一端；軸向壓緊機構同軸固定安裝在徑向撐緊機構的一端；外部工件沿軸向固定在徑向撐緊機構中；動力機構帶動周向整體旋轉機構實現工件沿自身軸線方向的旋轉運動。

在上述的一種用于運載火箭貯箱法蘭盤環縫焊接的內撐定位裝置，所述動力機構包括空心主軸，周向整體旋轉機構固定安裝在空心主軸的外壁。

在上述的一種用于運載火箭貯箱法蘭盤環縫焊接的內撐定位裝置，所述徑向撐緊機構包括小軸、第一手柄、絲桿軸、楔盤、連接盤、導向盤、滾針軸承、大壓盤組件、第二手柄和壓環；其中，小軸固定安裝在空心主軸的外壁；第一手柄沿周向固定安裝在小軸的外壁；絲桿軸沿軸向同軸安裝在空心主軸的一端；連接盤固定安裝在空心主軸的外壁；導向盤固定安裝在空心主軸的外壁，且與連接盤固定連接；楔盤固定安裝在導向盤和連接盤之間；滾針軸承與楔盤固定連接；壓環沿軸向固定安裝在導向盤一端的側壁；大壓盤組件與壓環固定連接；第二手柄同軸固定安裝在絲桿軸的外壁上。

在上述的一種用于運載火箭貯箱法蘭盤環縫焊接的內撐定位裝置，所述連接盤、楔盤和導向盤分別同軸固定安裝在空心主軸外壁上，且楔盤的一個端面與連接盤固定連接，楔盤的另一個端面與導向盤固定連接；外部工件套裝在楔盤的徑向外壁，且位于連接盤和導向盤之間。

在上述的一種用于運載火箭貯箱法蘭盤環縫焊接的內撐定位裝置，所述楔盤為圓盤形狀，且沿徑向設置有8個傾斜的連接通道。

在上述的一種用于運載火箭貯箱法蘭盤環縫焊接的內撐定位裝置，所述滾針軸承與楔盤的傾斜連接通道固定連接，滾針軸承可沿楔盤的傾斜連接通道沿空心主軸的徑向方向移動。

在上述的一種用于運載火箭貯箱法蘭盤環縫焊接的內撐定位裝置，所述大壓盤組件一端與第二手柄固定連接在絲桿軸的外壁上。

在上述的一種用于運載火箭貯箱法蘭盤環縫焊接的內撐定位裝置，通過旋轉第二手柄帶動大壓盤組件沿絲桿軸的軸向移動，大壓盤組件通過壓環推動導向盤沿空心主軸軸線方向移動，通過滾針軸承與楔盤的傾斜連接通道的配合，實現對外部工件徑向的頂緊固定。

本發明與現有技術相比具有如下優點：

(1)本發明用于對航天產品貯箱箱底法蘭盤過渡接頭環縫的內撐式定位壓緊，適用于焊接裝配精度要求較高，實現近無間隙裝配的攪拌摩擦焊焊接；

(2)本發明采用分體式焊接墊板結構，能夠實現焊接過程穩定，拆裝方便，焊后變形小，還有助于防止攪拌針扎穿被焊接工件；

(3)本發明結構采用串聯形式，適應性強，操作簡便、精度高、質量可靠。易可引用到管道環縫的焊接，可以實現產品定位裝夾和焊接一次完成；

(4)本發明結構設計靈活，將軸向的螺旋運動轉換為軸向的移動和徑向的撐緊，提升產品制造的工藝方法，降低操作者勞動強度，大幅提高勞動生產率和安全生產水平；

(5)運用本發明焊接出來的產品與傳統的熔焊相比力學性能更優、變形小、缺陷少、綠色無污染等優點。該裝置的成功運用對于提高航天產品的焊接質量，降低工人工作環境污染具有重要的工程化應用意義。

附圖說明

圖1為本發明貯箱法蘭盤過渡接頭環縫攪拌摩擦焊接定位裝置功能簡圖；

圖2為本發明徑向撐緊裝置結構簡圖；

圖3為本發明楔盤結構簡圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細的描述：

本裝置是為了保證運載火箭貯箱箱底法蘭盤過渡接頭環縫采用攪拌摩擦焊接時能實現裝配間隙及錯縫量均小于0.2mm的近無間隙裝配。

如圖1所示為貯箱法蘭盤過渡接頭環縫攪拌摩擦焊接定位裝置功能簡圖，由圖可知，一種用于運載火箭貯箱法蘭盤環縫焊接的內撐定位裝置，包括動力機構1、周向整體旋轉機構2、徑向撐緊機構3和軸向壓緊機構4；其中，動力機構1的一端沿軸固定安裝在外部向行星減速器的輸入端，在動力機構1的另一端同軸固定安裝周向整體旋轉機構2；徑向撐緊機構3同軸固定安裝在周向整體旋轉機構2的一端；軸向壓緊機構4同軸固定安裝在徑向撐緊機構3的一端；外部工件沿軸向固定在徑向撐緊機構3中；動力機構1帶動周向整體旋轉機構2實現工件沿自身軸線方向的旋轉運動。

動力機構1包括空心主軸9，周向整體旋轉機構2固定安裝在空心主軸9的外壁。

如圖2所示為徑向撐緊裝置結構簡圖，由圖可知，徑向撐緊機構3包括小軸5、第一手柄6、絲桿軸7、楔盤8、連接盤10、導向盤11、滾針軸承12、大壓盤組件13、第二手柄14和壓環15；其中，小軸5固定安裝在空心主軸9的外壁；第一手柄6沿周向固定安裝在小軸5的外壁；絲桿軸7沿軸向同軸安裝在空心主軸9的一端；連接盤10固定安裝在空心主軸9的外壁；導向盤11固定安裝在空心主軸9的外壁，且與連接盤10固定連接；楔盤8固定安裝在導向盤11和連接盤10之間；滾針軸承12與楔盤8固定連接；壓環15沿軸向固定安裝在導向盤11一端的側壁；大壓盤組件13與壓環15固定連接；第二手柄14同軸固定安裝在絲桿軸7的外壁上。

所述連接盤10、楔盤8和導向盤11分別同軸固定安裝在空心主軸9外壁上，且楔盤8的一個端面與連接盤10固定連接，楔盤8的另一個端面與導向盤11固定連接；外部工件套裝在楔盤8的徑向外壁，且位于連接盤10和導向盤11之間。

大壓盤組件13一端與第二手柄14固定連接在絲桿軸7的外壁上。

如圖3所示為楔盤結構簡圖，由圖可知，楔盤8為圓盤形狀，且沿徑向設置有8個傾斜的連接通道。

滾針軸承12與楔盤8的傾斜連接通道固定連接，滾針軸承12可沿楔盤8的傾斜連接通道沿空心主軸9的徑向方向移動。

定位過程

通過旋轉第二手柄14帶動大壓盤組件13沿絲桿軸7的軸向移動，大壓盤組件13通過壓環15推動導向盤11沿空心主軸9軸線方向移動，導向盤11帶動滾針軸承12進行軸向移動；通過滾針軸承12與楔盤8的傾斜連接通道的配合，實現對外部工件徑向的頂緊固定。

本發明說明書中未作詳細描述的內容屬本領域技術人員的公知技術。