一种海洋浮标角型材框架装配用工装的制作方法

本发明涉及浮标制造领域，主要涉及海洋浮标内部角型材框架装配用的工装，对角型材框架的装配进行限位及控制器焊接变形。

背景技术：

海洋浮标是以锚定在海上的观测浮标为主体组成的海洋水文水质气象自动观测站。它能按规定要求长期、连续地为海洋科学研究、海上石油（气）开发、港口建设和国防建设收集所需海洋水文水质气象资料，特别是能收集到调查船难以收集的恶劣天气及海况的资料。

目前为解决钢制浮标耐腐蚀性能不足、材料磁性对海洋气象数据监测收集的干扰，可采用钛合金制造浮标。无论是钢制浮标还是钛合金浮标，其中角型材框架都是浮标结构中重要的部件。

基于钛合金浮标结构特点，采用正造法较为合理、经济、高效，即由下向上、由内向外的装配顺序。而采用该方案，必须严格控制角钛框架外形尺寸精度，以便作为后续组装的基准，方可保证钛合金浮标结构的装配质量。

同时，我国目前大量使用的3米、6米及10米钢制海洋监测浮标的结构中均有与角钛框架结构及功能类似的角型材框架结构。

角型材框架作为海洋浮标的重要部件，在后续装配工序中起到基准作用，其装配焊接后尺寸精度直接影响浮标整体质量。若使用普通三维平台和夹具，手工划线夹紧装配，生产效率低，且角型材框架装配精度及焊接变形达不到理想控制，容易出现焊后扭曲变形及装配尺寸精度不足的情况。

因此，无论是钛合金浮标还是钢制浮标，角型材框架的装配精度和焊接变形控制都是影响浮标整体质量的重要因素。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种海洋浮标角型材框架装配用工装，利用该工装可以实现角型材的精确定位装配，并可控制角型材框架的焊接变形，保证角型材框架尺寸精度，且可大幅提高装配效率。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种海洋浮标角型材框架装配用工装，包括多个限位块，多个限位块用于对角型材框架顶角位置进行限定，多个限位块之间由多根连接板条顺次连接，以组成与角型材框架形状相适应的装配框架；两根连接板条的相邻端均固定在同一限位块正面，所述限位块的背面分别开设两个限位凹槽，两个限位凹槽之间留有间隔，所述角型材的两端分别安装在两个限位块的限位凹槽中，且角型材端部的焊接部位露出所在的限位凹槽；所述限位块的背面还具有放置部，以放置角型材框架角部位置的连接肘板，所述放置部位于所述两个限位凹槽的同侧，放置部的形状与所述连接肘板的形状相适应。

所述连接板条上还设有能够夹持角型材的限位压板。

所述限位压板包括t型压板和l型压板，t型压板和l型压板分别通过螺钉固定在所述的连接板条上，在水平方向和竖直方向上对角型材进行限位。

所述连接板条的宽度大于所述角型材的面板宽度。

所述连接板条和限位块之间采用定位螺栓连接。

所述的角型材为角钛或角钢。

本发明的有益效果是：本发明的工装可以实现角型材的精确定位装配，并可控制角型材框架的焊接变形，保证角型材框架尺寸精度，且可大幅提高装配效率。利用本发明的工装进行角型材装配时，还可以辅助检查角型材的成型质量，若角型材没有矫直，则装入工装困难；本发明工装采用螺栓紧固连接，便于组装和拆卸，操作便捷。

附图说明

图1为角钛框架在海洋浮标内的装配位置示意图；

图2为全钛浮标的中纵剖面示意图；

图3为角钛框架结构示意图；

图4为角钛框架与工装的装配示意图；

图5为图4中连接板条和限位块装配细节的正面放大图；

图6为图4中连接板条和限位块装配细节的背面放大图；

图7为角钛框架装配在工装后的背面视图；

图8为图7中剖视图；

图9为限位块的结构示意图；

图中标记：1、水密舱室，2、角钛框架，3、角钛，4、连接肘板，5、限位块，6、连接板条，7、定位螺栓，8、限位压块，9、限位凹槽，10、放置部，11、t型压板，12、l型压板，13、间隔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。

本实施例涉及一种6米规格全钛海洋浮标内部角钛框架的装配。

上述浮标规格为直径6米，全部由钛合金建造的海洋浮标。如图1所示，该浮标的结构特点是由1个中央仪器舱及外围6个互相独立的水密舱室1组成，水密舱室1内部布置有角钛框架2结构用以保证整体结构的刚性和稳定性。

为降低生产成本，提高建造效率，该浮标采用正造，即由下向上、由内向外装配结构的制造方案。该方案的特点是，充分利用浮标内部角钛框架2结构的刚性和型线位置，为外壳板的装配提供定位、划线、安装的基准。即浮标外壳板作为蒙皮，贴合到内部角钛框架2上。钛合金浮标水密舱室1内部布置了18套l75×50×6角钛框架2，其装配成型质量对浮标壳体型线尺寸精度控制有着关键作用。

利用浮标壳体中纵剖面图，如图2所示，选择艏或艉部的浮力舱内部四条角钛3，删除其余零件，得到四条角钛3的装配位置。四条角钛3和四个连接肘板4形成一个如图3所示的四边形，即角钛框架2。

根据上述角钛3的装配位置，设计限位块5。在角钛3形成的四边形各顶角设置限位块。利用限位块5上半封闭的限位凹槽9控制角钛3的装配位置。

限位块5采用较厚板材制造，板厚的选择考虑到加工后具有一定的刚度，且考虑到连接肘板4的安装位置，选择45mm厚板材。为了方便连接肘板4的安装、角钛3装入的稳定，限位凹槽9加工深度为30mm。限位凹槽9的宽度以所要装配的角钛3的较宽面板作为基础，同时，l75×50×6的角钛的弯曲度要求为≤1mm/m；扭曲度≤1mm/1000m，考虑校型合格的角钛能够方便装入，限位凹槽9的宽度设置为78mm。凹槽长度考虑到可以稳定固定各位置角钛3，应大于等于50mm。

所述的限位凹槽9设置在限位块5的背面，每个限位块5设有两个限位凹槽9，且两个限位凹槽9之间留有间隔13，两个限位凹槽9的同一侧的平面为放置连接肘板4的放置部10，因此放置部10的形状与连接肘板4形状相适应。

限位块5采用卧式铣床立铣刀进行加工，因其限位凹槽9加工深度较大，且属于半封闭凹槽，故在加工时，分2次铣削以达到要求的深度。同时，由于存在两个限位凹槽9间隔很短的情况，因此只能由凹槽的外端铣向凹槽深度，槽深铣好后再扩铣凹槽两侧。扩铣时应注意进给量，并避免顺铣以免损坏铣刀，啃伤凹槽薄隔层。

本发明所述的工装还包括四根连接板条6，每根连接板条6连接两个限位块5，这样由限位块5和连接板条6共同组成与角型材框架形状相适应的装配框架。所述连接板条6的宽度宽于角钛3面板，为115mm。采用定位螺栓7进行定位，实现两根连接板条6和一个限位块5的固定连接，并且连接板条6连接在限位块5的正面。

本发明的工装还包括成对设置并使用的限位压板8，每对限位压板8由一个t型压板11和一个l型压板12组成，t型压板11通过螺钉安装在连接板条6上，在安装角钛3时，角钛3的顶角顶在所述t型压板11的直角部位，然后倒置所述l型压板12，使得l型压板12的一个板面压在角钛3的板面上，再用螺钉将l型压板12固定在连接板条6上，这样t型压板11和l型压板12就组成一个能够夹持角钛3的限位机构，从水平方向和竖直方向对角钛3进行限位，从而控制焊接变形。

利用本发明的工装在装配角钛时，应对角钛3表面清理，并矫直，合格后再装入工装。

角钛框架2还包括连接肘板4，连接肘板4可以将相邻的角钛3两端部连接起来，在角钛3放好后，将连接肘板4放置在所述限位块5的放置部10，连接肘板4和角钛3的板面接触并焊接，这样可以直接找到焊接装配位置，免去划线工序，然后将连接肘板4和角钛3焊接成型，得到所需要的的角钛框架2。焊接过程中，由于本发明的工装本身具有良好的刚性，而且又能从角钛3的端部以及中部进行定位和限位，因此可以很好的对焊接变形进行控制。

经检验，利用本发明工装得到的角钛框外形尺寸偏差≤2mm，且平面度控制在2mm以内，成型质量良好，完全满足装配要求。同时，经比对，采用本发明工装，角钛框架的装配效率得到大幅度提高。为后续安装舭板、舷板等零部件提供良好的建造基础。

我国大量使用的3米、6米、10米钢制浮标均有类似角钛框架的角钢框架结构，因此，本发明工装的也可用于钢制海洋浮标的角型材框架结构的装配上，可提高装配质量和效率。