专利名称：用于贮箱顶盖法兰盘环缝搅拌摩擦焊接的定位支撑装置的制作方法
技术领域：
本发明属于航天产品加工工艺装备，具体涉及一种定位支撑装置。
背景技术：
推进剂贮箱是运载火箭的燃料贮箱，其直径大(φ 2250 5000mm)，材料薄(3.7mm--7mm)，结构刚性弱。贮箱一般由前、后短壳，前、后底，中间壳段等结构件组合焊接而成。前、后底顶盖通常包含有法兰盘和圆环形弧顶的拼焊结构，一般材料为铝合金。焊接采用搅拌摩擦焊等先进焊接方式，均要求产品水平放置，且使产品沿轴线转动。该大型薄壁结构件的焊接难点在于,焊接区均较薄，最薄壳段焊接区厚度3. 7mm ； 结构尺寸大，箱体刚性差，自身抵抗变形能力差，装配难度极大；上述情况使得法兰盘环缝的焊接难度大大增加，需要采取相关的措施予以解决。需要设计一种应用于贮箱顶盖法兰盘处环缝焊接的定位支撑装置，来保证产品总装时能够满足焊接的尺寸公差要求和形状公差要求，还要还要求该装置有足够的刚性来支撑和减小产品焊接时的变形。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够满足航天产品推进剂贮箱焊接尺寸公差要求和形状公差要求的用于贮箱顶盖法兰盘环缝搅拌摩擦焊接的定位支撑装置。本发明的技术方案如下一种用于贮箱顶盖法兰盘环缝搅拌摩擦焊接的定位支撑装置，它包括定位支撑旋转支座，所述的定位支撑旋转支座为整体焊接架构，其下底面中心设有孔，在其上方设有圆环形垫板，所述的圆环形垫板上方设有外压环；所述的圆环形垫板和外压环中心均设有与定位支撑旋转支座下底面中心孔同轴的圆孔，在孔内设有中心轴，所述的中心轴的下端固定在定位支撑旋转支座的下底面上；所述的圆环形垫板上设有外压紧环，该外压紧环与上述外压环通过紧固结构连接，并且该外压紧环套装在中心轴外，所述的中心轴顶端设有锁丝螺母；所述的紧固结构包括内压紧螺钉，其上端外部设有螺纹，中段外套有蝶形弹簧和球形垫圈，所述的内压紧螺钉的下端通过连接定位螺栓和平垫圈安装在下方的压爪上，该压爪的一端向下弯折。在上述的用于贮箱顶盖法兰盘环缝搅拌摩擦焊接的定位支撑装置中所述的圆环形垫板主体为圆环,在圆环内壁外侧设有一圈内凹槽，内凹槽以外的圆环形垫板上表面为向下延伸的斜面；所述的斜面上放置倾斜的贮箱顶盖，其末端向下延伸，在定位支撑旋转支座的下底面上固定设有定位支座支撑贮箱顶盖的末端。在上述的用于贮箱顶盖法兰盘环缝搅拌摩擦焊接的定位支撑装置中所述的圆环形垫板的内凹槽设有下平垫板和上平压板，两者之间为法兰盘。在上述的用于贮箱顶盖法兰盘环缝搅拌摩擦焊接的定位支撑装置中所述的定位支座的上表面为倾斜面，下端加工有螺孔，所述倾斜面的角度与部件倾斜角度相同，在所述定位支撑旋转支座的下底面加工螺孔，螺栓外套装定位螺母旋拧至螺孔中，上述定位支座的下端螺纹连接在螺栓上。在上述的用于贮箱顶盖法兰盘环缝搅拌摩擦焊接的定位支撑装置中所述的外压环为整体焊接的桁架结构，它包括加工有螺纹孔的外圆和内圆，两者之间设有肋板支撑，夕卜圆的底部与上述定位支撑旋转支座的下底面采用连接螺栓固定连接。在上述的用于贮箱顶盖法兰盘环缝搅拌摩擦焊接的定位支撑装置中所述外压紧环由外圆环，支撑肋板和内定位圆筒组成，外圆环上均布有若干组螺纹孔，内定位套筒与中心轴同心安装。在上述的用于贮箱顶盖法兰盘环缝搅拌摩擦焊接的定位支撑装置中所述的锁丝螺母包括固定安装的圆柱形筒体和手柄，圆柱形筒体内部加工螺纹，中心轴上端螺纹连接固定。
本发明的显著效果在于本发明的定位支撑装置通过外压紧环、外压环和独特的紧固结构对整个焊接产品起到定位压紧作用，同时，外压紧环的设计与中心轴同心，起到定位旋转中心的作用，紧固结构的设计对于整个定位支撑装置的连接起到了承接外压力装换为压紧力的过渡作用，因此由于上设计使得本发明能够适用于焊接装配的高精度要求，实现近无间隙装配的搅拌摩擦焊焊接。进一步的，在支座上安装下平垫板和上平压板组成的垫板结构，使得焊接过程中参数稳定，内应力小，变形小，还有助于防止搅拌针扎穿被焊接工件。同时，为了进一步强化整个工艺装备的定位压紧作用，在中心轴上端设计带有手柄的锁丝螺母，便于对其施加较大的力矩，从而增加整个定位支撑装置的锁紧作用。本发明结构简单，易于实现，操作简单，运用此装置后焊接出来的产品与传统的熔焊相比具有接头质量高、变形小、缺陷少。
图I为本发明的用于贮箱顶盖法兰盘环缝搅拌摩擦焊接的定位支撑装置示意图；图2为定位支撑旋转支座示意图；图3为圆环形垫板示意图；图4为外压环示意图；图5为外压紧环示意图；图6为紧固结构示意图；图中1.锁丝螺母；2.外压紧环；3.中心轴；4.圆环形垫板；5.外压环；6.定位支座；7.定位螺母；8.连接螺栓；9.螺柱；10.定位支撑旋转支座；11.定位中心环螺栓；12.中心轴定位螺栓；13.下平垫板；14.上平压板；15.连接定位螺栓；16.内压紧螺钉；17.蝶形弹簧；18.球形垫圈；19.压爪；20.平垫圈；21.内凹槽；22.斜面；23.法兰盘；24.贮箱顶盖；111.圆柱形筒体；112.手柄；211.外圆环；212.支撑肋板；213.内定位圆筒。
具体实施例方式下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。如图I所示，在定位支撑旋转支座10的中心利用中心轴定位螺栓12将中心轴3固定安装。定位支撑旋转支座10上表面通过定位中心环螺栓11固定安装圆环形垫板4,上述中心轴3穿过圆环形垫板4的中心。如图2所示，定位支撑旋转支座10为整体焊接架构，其下底面中心有安装孔，用于安装上述中心轴3，下底面中心上焊接圆形架构，在上述下底面的外沿加工螺孔。如图3所示，圆环形垫板4为整体加工成形，主体为圆环，在圆环内壁外侧加工一圈内凹槽21，内凹槽21以外的圆环形垫板4上表面为向下延伸的斜面22。该内凹槽21的作用是一方面起到定位法兰盘的作用，另外可以保持待焊接的顶盖和法兰盘之间的间隙保持焊接过程中不变化，保证整个焊接过程的定位支撑效果。再如图I所示，在上述圆环形垫板4的内凹槽上安装下平垫板13和上平压板14，两者之间为法兰盘23。上述圆环形垫板4的斜面22上倾斜放置贮箱顶盖24，该贮箱顶盖24的末端向下延伸。为了支撑贮箱顶盖24在上述定位支撑旋转支座10的下底面外沿的螺孔内旋拧螺栓9，螺栓9外套装定位螺母7用于定位高度，然后在上述螺栓9的顶端通过螺栓安装定位支座6，该定位支座6的上表面加工成斜面，与上述倾斜放置的贮箱顶盖24部件角度相同，因此上述定位支座6支撑了贮箱顶盖24。上述圆环形垫板4的上方是外压环5，如图I和图4所示，外压环5整体为焊接的 桁架结构，外圆和内圆之间焊接肋板支撑。外圆的底部与上述定位支撑旋转支座10的下底面采用连接螺栓8固定连接。外圆和内圆上都加工有螺纹孔。如图I所示，外压紧环2套装在中心轴3的外部，并通过锥形面配合。如图5所示的外压紧环2由外圆环211，支撑肋板212和内定位圆筒213组成。外圆环211上均布有若干组螺纹孔，内定位套筒213与中心轴3同心安装，起到定位旋转中心的作用。如图I和图6所示，所述的紧固结构包括内压紧螺钉16，该螺钉上端外部有外螺纹，螺钉中部套装在蝶形弹簧17内，蝶形弹簧17下方为球形垫圈18，所述内压紧螺钉16的下端通过连接定位螺栓15和平垫圈20安装在压爪19上，该压爪19的一端向下弯折。在图I中，为了将外压紧环2和上述外压环5连接，在每组对应的安装孔之间都采用了连接板连接的两套紧固结构。其中一个紧固结构中的内压紧螺钉16通过螺纹旋拧在上述外压紧环2的外圆环211上的螺纹孔内，压爪19向下弯折的一端压在下方的上平压板14上。另外一个紧固结构中的内压紧螺钉16安装在外压环5的内圆上的螺纹孔内。如图I所示，在中心轴3的顶端固定安装锁丝螺母I，锁丝螺母I由圆柱形筒体111和手柄112焊接而成，圆柱形筒体111内部加工螺纹结构，与中心轴2上端螺纹连接固定，对整个设备起到定位压紧的作用，外部焊接均布的手柄112可以帮助施加较大的力矩，便于对整个机构的锁紧，工作时，通过中心轴3将分别放置在圆环形垫板4与外压环5和外压紧环2之间的产品法兰盘和顶盖定位压紧，通过对锁丝螺母I施加力矩，可以将产品之间的间隙保证到可以满足搅拌摩擦焊接的需求。锁丝螺母I拧紧后，整个产品即可进行旋转焊接。待焊接完成后，松开锁丝螺母1，分别将外压紧环2和外压环5吊装下来，即可将防止在圆环形垫板4和定位支座6的产品吊装下来，就完成一次产品的焊接过程。·
权利要求
1.一种用于贮箱顶盖法兰盘环缝搅拌摩擦焊接的定位支撑装置，它包括定位支撑旋转支座(10)，其特征在于所述的定位支撑旋转支座(10)为整体焊接架构，其下底面中心设有孔，在其上方设有圆环形垫板(4)，所述的圆环形垫板(4)上方设有外压环(5);所述的圆环形垫板(4)和外压环(5)中心均设有与定位支撑旋转支座(10)下底面中心孔同轴的圆孔，在孔内设有中心轴(3 ),所述的中心轴(3 )的下端固定在定位支撑旋转支座(10 )的下底面上；所述的圆环形垫板(4)上设有外压紧环(2)，该外压紧环(2)与上述外压环(5)通过紧固结构连接，并且该外压紧环(2)套装在中心轴(3)外，所述的中心轴(3)顶端设有锁丝螺母(I);所述的紧固结构包括内压紧螺钉(16)，其上端外部设有螺纹，中段外套有蝶形弹簧(17)和球形垫圈(18)，所述的内压紧螺钉(16)的下端通过连接定位螺栓(15)和平垫圈(20 )安装在下方的压爪(19 )上，该压爪(19 )的一端向下弯折。
2.如权利要求I所述的用于贮箱顶盖法兰盘环缝搅拌摩擦焊接的定位支撑装置，其特征在于所述的圆环形垫板(4)主体为圆环，在圆环内壁外侧设有一圈内凹槽(21)，内凹槽(21)以外的圆环形垫板(4)上表面为向下延伸的斜面(22);所述的斜面(22)上放置倾斜的忙箱顶盖(24),其末端向下延伸,在定位支撑旋转支座(10)的下底面上固定设有定位支座(6)支撑贮箱顶盖(24)的末端。
3.如权利要求2所述的用于贮箱顶盖法兰盘环缝搅拌摩擦焊接的定位支撑装置，其特征在于所述的圆环形垫板(4)的内凹槽(21)设有下平垫板(13)和上平压板(14)，两者之间为法兰盘(23)。
4.如权利要求I所述的用于贮箱顶盖法兰盘环缝搅拌摩擦焊接的定位支撑装置，其特征在于所述的定位支座(6)的上表面为倾斜面，下端加工有螺孔，所述倾斜面的角度与贮箱顶盖(24)倾斜角度相同，在所述定位支撑旋转支座(10)的下底面加工螺孔，螺栓(9)外套装定位螺母(7)旋拧至螺孔中，上述定位支座(6)的下端螺纹连接在螺栓(9)上。
5.如权利要求I或2或3或4所述的用于贮箱顶盖法兰盘环缝搅拌摩擦焊接的定位支撑装置，其特征在于所述的外压环(5)为整体焊接的桁架结构，它包括加工有螺纹孔的外圆和内圆，两者之间设有肋板支撑，外圆的底部与上述定位支撑旋转支座(10)的下底面采用连接螺栓(8)固定连接。
6.如权利要求I或2或3或4所述的用于贮箱顶盖法兰盘环缝搅拌摩擦焊接的定位支撑装置，其特征在于所述外压紧环(2)由外圆环(211)，支撑肋板(212)和内定位圆筒(213)组成，外圆环(211)上均布有若干组螺纹孔，内定位套筒(213)与中心轴(3)同心安装。
7.如权利要求I或2或3或4所述的用于贮箱顶盖法兰盘环缝搅拌摩擦焊接的定位支撑装置，其特征在于所述的锁丝螺母(I)包括固定安装的圆柱形筒体(111)和手柄(112)，圆柱形筒体(111)内部加工螺纹,中心轴(3 )上端螺纹连接固定。
全文摘要
本发明属于航天产品加工工艺装备，具体公开了一种用于贮箱顶盖法兰盘环缝搅拌摩擦焊接的定位支撑装置。包括定位支撑旋转支座，其上方设有圆环形垫板，所述的圆环形垫板上方设有外压环；圆环形垫板和外压环中心均设有与定位支撑旋转支座下底面中心孔同轴的圆孔，在孔内为中心轴，其下端固定在定位支撑旋转支座上；圆环形垫板上设有外压紧环，外压紧环与外压环通过紧固结构连接，中心轴顶端设有锁丝螺母。外压紧环、外压环和独特的紧固结构对整个焊接产品起到定位压紧作用，外压紧环与中心轴同心，起到定位旋转中心的作用，紧固结构的设计对于整个定位支撑装置的连接起到了承接外压力装换为压紧力的过渡作用，适用于焊接装配的高精度要求。
文档编号B23K20/12GK102886600SQ201210279209
公开日2013年1月23日 申请日期2012年8月7日 优先权日2012年8月7日
发明者赵衍华, 李书新, 郝云飞, 孔德跃, 杜岩峰, 许春芳, 罗军, 高培涛, 赵刚, 朱平萍 申请人:首都航天机械公司, 中国运载火箭技术研究院