一种5m直径锥底圆环与过渡环环缝周长匹配方法与流程

1.本发明属于火箭领域，尤其是涉及一种5m直径锥底圆环与过渡环环缝周长匹配方法。


背景技术：

2.载人登月运载火箭贮箱箱底为满足发动机分布要求，一级贮箱后底首次采用了5m直径锥底结构，主要由锥圆环、球形顶盖以及过渡环共三大部分构成，其中锥圆环采用旋压一体成型工艺，锥角为90
°
，球形顶盖为内凹的异形结构，其截面图近似于倒置的ω形，过渡环为y字形锥环，整体机加工成型，各部分组件焊接区厚度为15mm。其中过渡环与锥圆环之间的对接环缝称为锥底大端环缝；针对锥底大端环缝的装配焊接，目前的制造难度为：如何匹配好过渡环小端与锥底圆环大端的周长，具体表现为：
3.(1)过渡环结构采用的是整体机械加工工艺，过渡环加工时完全按照设计图纸要求，大端以及小端均未留余量，因此可将过渡环视为标准件，其小端周长是确定数值，但由于过渡环小端为斜面，无法采用有效的测量手段如卷尺进行小端周长测量，因此虽然过渡环虽然为标准件，但无法采用有效方法测量小端与锥底圆环大端对接周长，如图2所示为过渡环截面示意图；
4.(2)锥圆环采用整体旋压结构，考虑到装配因素以及与过渡环小端周长匹配的问题，锥圆环大端在旋压时预留了25～30mm余量，如图3所示的蓝色区域为锥圆环大端的余量区，因此锥圆环在装配后需铣切大端余量后才能与过渡环小端进行匹配和焊接；
5.目前针对过渡环小端与锥圆环大端周长匹配的方法为试铣切观察法，具体为：首先将过渡环装配到位，保证平面度小于0.5mm；再将锥底环缝膜胎升起50mm，装配锥圆环；铣切圆环大端余量时主要以圆环大端的理论刻线为基准，当铣切到距离理论刻线5mm时，需将膜胎下降对合过渡环与锥圆环大端，观察两者的匹配关系，若此时有错缝，再将膜胎升起，继续铣切锥圆环大端余量，当把理论刻线铣切掉后，需再次降下膜胎，观察两者的匹配关系，直至两者匹配后对接间隙与错缝满足工艺要求为准；
6.从目前锥底圆环大端与过渡环小端周长匹配的方法来看，主要存在以下缺点，
7.(1)二者匹配过程中，以过渡环小端作为基准，但由于周长无法测量，无法确定锥圆环大端的具体铣切量，需采用多次、单次铣切量少的方法铣切锥圆环大端余量，经过多次试铣切、试装后才能满足其装配焊接要求，生产效率低，风险较大；
8.(2)过渡环小端与锥圆环大端匹配时，两者对接间隙和错边量均小于0.3mm符合工艺要求，若锥圆环大端铣切量较少，锥圆环与过渡环匹配时表现为锥圆环与过渡环为搭接状态，不符合工艺要求；若锥圆环大端铣切量较多，锥圆环与过渡环匹配时表现为锥圆环与过渡环之间出现间隙，同样不符合工艺要求，具体如下图所示；
9.综上，过渡环的装配状态以及锥底圆环大端的铣切量直接决定了二者的装配情况以及后续的焊接情况，因此如何有效正确的确定锥圆环大端铣切量是目前遇到的难题。


技术实现要素：

10.有鉴于此，本发明旨在提出一种5m直径锥底圆环与过渡环环缝周长匹配方法，以解决上述问题。
11.为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
12.一种5m直径锥底圆环与过渡环环缝周长匹配方法，其特征在于，包括以下步骤：
13.s1、装配过渡环本体并调平；
14.s2、测量过渡环本体高度；
15.s3、记录锥圆环膜胎座升起高度；
16.s4、装配锥圆环本体并调平；
17.s5、画出实际切线；
18.s6、铣切锥圆环本体大端；
19.s7、锥圆环膜胎座下降并对合。
20.进一步的，s1中包括以下步骤；
21.s11、按照理论高度装配过渡环本体至过渡环膜胎底座，将过渡环大端面与调平机构上表面贴合，保证过渡环本体的平面度小于0.5mm；
22.s12、检查过渡环本体小端焊接边与焊接垫板之间的贴胎间隙情况，保证贴胎间隙小于0.3mm。
23.进一步的，s2中，用高度尺测量过渡环小端距离平台底座之间的距离，该距离标记为h1，即h1表示过渡环装配后小端距离平台台面的高度。
24.进一步的，s3中，包括以下步骤；
25.s21、从初始位置升起锥圆环膜胎座，升起高度记录为h2，
26.s22、根据过渡环本体的实际装配高度h1以及锥圆环膜胎座升起的高度h2，计算出锥圆环本体装配后大端的实际铣切高度h3，即h3＝h1+h2。
27.进一步的，s4中包括以下步骤；
28.s41、留出锥圆环本体大端铣切空间，装配锥圆环本体至锥圆环膜胎座，同时依靠圆环大端切割线调平圆环，调平误差不大于0.5mm；
29.s42、调平后顶紧锥圆环本体的，防止圆环向上搓动。
30.进一步的，依据h3高度画出锥圆环大端的实际铣切线。
31.进一步的，根据实际的铣切线，铣切锥圆环大端余量，铣切完成后，降下锥圆环膜胎座，将锥圆环大端与过渡环小端对合。
32.相对于现有技术，本发明所述的一种5m直径锥底圆环与过渡环环缝周长匹配方法具有以下优势：
33.(1)本发明所述的一种5m直径锥底圆环与过渡环环缝周长匹配方法，提出了5m直径锥底圆环大端与过渡环小端对接环缝周长匹配思路和方法，解决了需多次铣切锥底圆环大端余量后再与过渡环小端试装配导致的效率低下问题，避免了因多铣切或少铣切过渡环大端余量带来的错缝以及间隙风险；
34.(2)本发明所述的一种5m直径锥底圆环与过渡环环缝周长匹配方法，通过尺寸链的方法，将过渡环小端与锥底圆环大端周长匹配问题转换为同一铣切高度上的换算问题，有效控制和保证了锥底圆环大端铣切后与过渡环小端对接环缝的错缝以及间隙工程因素，
为后续实际焊接提供了良好的基础条件。
附图说明
35.构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
36.图1为本发明实施例所述的量取h1的示意图；
37.图2为本发明实施例所述的锥圆环本体搭接状态示意图；
38.图3为本发明实施例所述的升起锥圆环本体后间隙状态示意图；
39.图4为本发明实施例所述的升起锥圆环本体后间隙状态示意图
40.图5为本发明实施例所述的铣切完成后降下锥圆环膜胎座，锥圆环本体和过渡环本体对合示意图；
41.图6为本发明实施例所述的图1中a的局部放大图；
42.图7为本发明实施例所述的过渡膜胎底座示意图；
43.图8为本发明实施例所述的图3中a的局部放大图；
44.图9为本发明实施例所述的图3中b的局部放大图；
45.图10为本发明实施例所述的一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置示意图；
46.图11为本发明实施例所述的锥底剖视图。
47.附图标记说明：
48.1、过渡环膜胎底座；2、锥圆环膜胎座；3、球形盖膜胎座；31、支撑柱；4、过渡环压紧组件；41、过渡环压紧座；42、过渡环压紧机构；421、过渡环压紧气缸；422、过渡环压紧片；5、调平机构；51、调平架；52、调平块；53、调平螺栓；6、顶胀组件；61、顶胀条；62、顶胀块；7、锥圆环压紧组件；71、锥圆环压紧座；72、锥圆环大端压紧机构；721、大端压紧气缸；722、大端压紧片；73、锥圆环小端压紧机构；731、小端压紧气缸；732、小端压紧推块；733、小端压紧片；74、一号受力板；75、二号受力板；8、球形盖压紧组件；81、球形盖压紧座；82、球形盖压紧机构；821、球形盖压紧气缸；822、球形盖压紧片；9、一号垂直驱动组件；10、二号垂直驱动组件；11、过渡环本体；12、锥圆环本体；13、球形盖本体；14、第一焊缝；15、第二焊缝；16、高度尺。
具体实施方式
49.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
50.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
51.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
52.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
53.s1、装配过渡环本体11并调平；
54.s2、测量过渡环本体11高度；
55.s3、记录锥圆环膜胎座升起高度；
56.s4、装配锥圆环本体12并调平；
57.s5、画出实际切线；
58.s6、铣切锥圆环本体12大端；
59.s7、锥圆环膜胎座2下降并对合。
60.s1中包括以下步骤；
61.s11、按照理论高度装配过渡环本体11至过渡环膜胎底座1，将过渡环大端面与调平机构5上表面贴合，保证过渡环本体11的平面度小于0.5mm；
62.s12、检查过渡环本体11小端焊接边与焊接垫板之间的贴胎间隙情况，保证贴胎间隙小于0.3mm；
63.s2中，用高度尺16测量过渡环小端距离平台底座之间的距离，该距离标记为h1，即h1表示过渡环装配后小端举例平台台面的高度。
64.s3中，包括以下步骤；
65.s21、从初始位置升起锥圆环膜胎座2，升起高度记录为h2，h2是根据气缸的行程决定，大于为60mm，
66.s22、根据过渡环本体11的实际装配高度h1以及锥圆环膜胎座2升起的高度h2，计算出锥圆环本体12装配后大端的实际铣切高度h3，即h3＝h1+h2。
67.s4中包括以下步骤；
68.s41、留出锥圆环本体12大端铣切空间，装配锥圆环本体12至锥圆环膜胎座2，同时依靠圆环大端切割线调平圆环，调平误差不大于0.5mm；
69.s42、调平后顶紧锥圆环本体12的，防止圆环向上搓动。
70.依据h3高度画出锥圆环大端的实际铣切线。
71.根据实际的铣切线，铣切锥圆环大端余量，铣切完成后，降下锥圆环膜胎座，将锥圆环本体12大端与过渡环本体11小端对合。
72.一种5m直径锥底环缝装铣焊一体化装置，包括过渡环膜胎底座1、锥圆环膜胎座2、球形盖膜胎座3、过渡环压紧组件4、调平机构5、顶胀组件6、锥圆环压紧组件7和球形盖压紧组件8；所述过渡环膜胎底座1的内壁设有若干过渡环膜胎滑轨，所述锥圆环膜胎座2通过滑块与过渡环膜胎滑轨连接，且二者之间设有一号垂直驱动组件9；实现锥圆环膜胎座2与过渡环膜胎底座1之间的配合，所述过渡环膜胎底座1的圆周外表面设有若干调平机构5；
73.所述锥圆环膜胎座2内壁设有锥圆环滑轨，所述球形盖膜胎座3通过滑块与锥圆环滑轨连接，且二者之间设有二号垂直驱动组件10，实现锥圆环膜胎座2与球形盖膜胎座3之
间的配合；
74.所述过渡环压紧组件4设置在过渡环膜胎底座1圆周外围；所述顶胀机构设置在过渡环膜胎底座1的顶部；所述锥圆环压紧组件7设置在锥圆环膜胎座2外部，且通过连接支架与过渡环膜胎底座1连接；球形盖压紧组件8设置在球形盖膜胎座3的上方。
75.优选的，所述一号垂直驱动组件9包括一号垂直驱动电机，一号垂直驱动电机设置过渡环膜胎底座1的内侧，过渡环膜胎底座1和锥圆环膜胎底座之间通过设置滑轨滑块的结构，能够相对滑动；且一号驱动组件是均匀的分布在内壁上；二号垂直驱动组件10与一号垂直驱动组建的工作原理相似，都是通过驱动源控制圆锥环膜胎座和球形盖膜胎座3之间移动；
76.优选的，所述过渡环膜胎底座1用于定位过渡环本体11，所述调平机构5均布在过渡环膜胎底座1的圆周外表面上，所述调平机构5包括调平架51、调平块52和调平螺栓53，所述调平架51安装至过渡环膜胎底座1，所述调平块52滑动连接只调平架51的滑槽内，所述调平螺栓53穿过调平架51的底部，实现对调平块52的微调；所述过渡环本体11置于若干调平块52上，调平机构5用于对置于其上的过渡环本体11进行微调处理。
77.优选的，所述顶胀机构包括顶胀条61和顶胀块62，顶胀条61和顶胀块62间隔的设置在过渡环膜胎底座1的顶部形成圆环状；两个顶胀条61之间形成楔形结构，顶胀块62设置在两个顶胀条61之间，与顶胀条61的轮廓契合；所述顶胀条61底部设有滑动组件，顶胀条61的内侧和顶胀块62的内侧均分别连接至驱动源，实现顶胀条61和顶胀块62的移动；所述滑动组件是滑轨和滑轨相互配合达到滑动目的机构。
78.顶胀条61和顶胀块62整体也形成了圆环结构，所述顶胀条61和顶胀块62能够用于对作为焊接垫板方便焊接。
79.优选的，所述过渡环压紧组件4包括过渡环压紧座41和过渡环压紧机构42，所述过渡环压紧座41固定安装至过渡环膜胎底座1，过渡环压紧座41形成了第一安装面和第二安装面，所述过渡环压紧机构42呈圆周状均匀的分布在过渡环压紧座41上，其中过渡环压紧机构42包括过渡环压紧气缸421、过渡环压紧片422；所述过渡环压紧气缸421安装至第一安装面，所述过渡环压紧片422一端连接至过渡环压紧气缸421的输出端，另一端作用于过渡环本体11；所述过渡环压紧座41和过渡环膜胎底座1之间形成用于放置过渡环本体11的间隙；所述第一安装面还设有若干均布的连杆固定座。
80.优选的，所述锥圆环压紧组件7与锥圆环膜胎座2的轮廓契合，用于对放置在锥圆环膜胎座2的锥圆环本体12进行压紧；所述锥圆环压紧组件7包括锥圆环压紧座71、安装锥面大直径一端的锥圆环大端压紧机构72和安装至锥面小直径一端的锥圆环小端压紧机构73；所述锥圆环压紧座71的中部设有连接至架，所述连接至支架一端固定至连杆固定座，另一端铰接至锥圆环压紧座71；锥圆环压紧座71上设有一号受力板74和二号受力板75；一号受力板74用于安装对锥圆环本体12大端压紧的若干均匀分布的锥圆环大端压紧组件；二号受力板75用于安装对锥圆环本体12小端压紧的若干均匀分布的锥圆环小端压紧组件。
81.优选的，所述锥圆环大端压紧组件包括大端压紧气缸721和大端压紧片722，所述大端压紧气缸721的一端铰接至一号受力板74的顶部，大端压紧片722的第一端铰接至大端压紧气缸721的输出端，大端压紧片722的靠近第二端的部分铰接至一号受力板74的底部；
82.所述锥圆环小端压紧组件包括小端压紧气缸731、小端压紧推块732和小端压紧片
733；所述小端压紧气缸731安装至二号受力板75，所述小端压紧推块732连接至小端压紧气缸731的输出端，所述小端压紧片733中部通过铰接安装座连接至二号受力板75，所述小端压紧推块732设置在小端压紧片733的第一端的下方，所述小端压紧片733第二端的用于对锥圆环本体12进行压紧。
83.优选的，所述球形盖膜胎座3的中部设有支撑柱31，球形盖压紧组件8包括球形盖压紧座81和球形盖压紧机构82，所述球形盖压紧座81的中部套接至支撑柱31，支撑柱31顶部的限位结构用于球形盖压紧座81限位，并且通过螺母与支撑柱31的螺纹连接实现对球形盖压紧座81向下的压紧固定；所述球形盖压紧座81的上表面设有若干呈圆周转均匀分布的球形盖压紧机构82，所述球形盖压紧机构82包括球形盖压紧气缸821、球形盖压紧片822，所述球形盖压紧气缸821铰接至安装座，球形盖压紧片822第一端铰接至球形盖压紧气缸821的输出段，球形盖压紧片822的中部铰接至球形盖压紧座81，实现球形盖压紧片822的第二端对球形盖本体13的压紧。
84.优选的，锥底通过球形盖本体13、锥圆环本体12、过渡环本体11；过渡环本体11和锥圆环本体12之间的焊缝作为第一焊缝14，锥圆环本体12和球形盖本体13之间的焊缝作为第二焊缝15，所述第一焊缝14设置在若干过渡环压紧片422和若干大端压紧片722之间；所述第二焊缝15设置在若干小端压紧片733和若干球形盖压紧片822之间。
85.优选的，所述顶胀块62和顶胀条61形成了一个焊接垫板；所述锥圆环膜胎座2顶部形成了另一个焊接垫板。
86.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。