本發(fā)明涉及固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的裝配領(lǐng)域，具體是一種分瓣式異型固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的裝配焊接工裝。

背景技術(shù)：

固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體由主型面和上蓋采用真空電子束組焊而成，焊接部位壁厚較薄，厚度約3mm，為保證焊接質(zhì)量，避免焊后形成單邊未熔合缺陷或焊漏，按照GJB1718A-2005《電子束焊接》的要求，固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體裝配質(zhì)量必需滿足對口錯(cuò)邊量不大于0.2mm且均勻，間隙不大于0.12mm且均勻。

殼體為異型結(jié)構(gòu)，焊縫為兩條“L”型焊縫和一條“一”字型焊縫的組合焊縫，采用傳統(tǒng)的外頂工裝，一方面無法實(shí)現(xiàn)所有焊縫錯(cuò)邊和間隙的調(diào)整，另一方面，傳統(tǒng)外頂工裝會(huì)遮擋部分焊縫，真空電子束焊接電子束流無法到達(dá)焊接部位，也無法實(shí)現(xiàn)三條焊縫在只抽一爐真空的情況下完成焊接。

在公開號(hào)為CN105458506A的發(fā)明創(chuàng)造中提出了一種薄壁復(fù)雜曲面艙體的激光焊接工裝及成型方法，該方法提出采用限位塊、限位桿來固定艙體位置，然后通過擰緊包帶組件上的螺母使艙體骨架和蒙皮緊密接觸，保證裝配間隙小于0.2mm，但該工裝只能調(diào)節(jié)裝配間隙，對裝配錯(cuò)邊量的調(diào)節(jié)作用很小。另外，該工裝只適用于定位焊，焊接時(shí)需拆除工裝，生產(chǎn)效率低。

專利CN201220008393《一種封頭與筒體組對裝置》中提到的封頭與筒體裝配時(shí)使用的工裝，通過定位圈，定位螺釘和調(diào)整螺釘實(shí)現(xiàn)封頭與筒體裝配的同心，利用調(diào)整螺釘控制封頭與筒體對接焊縫處的錯(cuò)邊量，但由于定位圈將部分焊縫遮擋，該工裝只適用于定位焊。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的僅適用于定位焊的不足，本發(fā)明提出了一種分瓣式異型固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的裝配焊接工裝。

本發(fā)明包括底板、壓板、三個(gè)連接板、多個(gè)壓緊頭和多個(gè)壓緊螺栓。其中，底板由兩個(gè)夾持板和底部板組成；所述的連接板包括第一連接板和兩個(gè)第二連接板。所述兩個(gè)夾持板分別安裝在所述底部板的兩端端面，形成了底板；在該底板一端的上表面固定有壓板；在該底板的兩側(cè)表面分別有排布有三組固定螺栓孔，其中的第一組固定螺栓孔位于有壓板一端。將所述第一連接板和兩個(gè)第二連接板依次安裝在該底部板的上表面，所述第一連接板位于有壓板一端；將該第一連接板兩個(gè)側(cè)板上的滑槽與所述第一組固定螺栓孔的位置對應(yīng)。依次將兩個(gè)第二連接板分別置于該底板的上表面，并使兩個(gè)第二連接板兩個(gè)側(cè)板上的滑槽與第二組螺栓孔和第三組螺栓孔的位置對應(yīng)。

所述第一連接板外端端面距該底板端面的距離L₁須使該第一連接板側(cè)板上的焊接工藝槽與固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體側(cè)面的焊縫對應(yīng)。所述第二連接板的內(nèi)端面距所述第一連接板內(nèi)端面的距離須滿足該第一連接板水平方向的移動(dòng)需要。

所述第一連接板和兩個(gè)第二連接板均為“凹”形框件。在第一連接板兩個(gè)側(cè)板的下部分別有與底板兩側(cè)表面的第一組固定螺栓孔對應(yīng)的滑槽；在該第一連接板兩個(gè)側(cè)板的上部，分別有與固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體側(cè)面的焊縫對應(yīng)的焊接工藝槽；在該第一連接板的頂板一端亦開有焊接工藝槽，該焊接工藝槽的位置與固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體頂面的焊縫對應(yīng)；在該第一連接板的頂板上和各焊接工藝槽的兩側(cè)均排布有壓緊螺栓的安裝孔。

所述的壓緊螺栓由螺桿和壓緊頭組成。所述螺栓螺桿的端面為半圓形的弧面，在該螺栓的螺桿靠近半圓弧端面一端的螺栓桿體上，沿該螺栓的圓周表面上加工一環(huán)形凹槽；該凹槽的外徑小于所述壓緊頭的最小內(nèi)徑。所述壓緊頭一端端面有盲孔；該盲孔為階梯孔，并且孔口處的內(nèi)徑最小，使孔口處的內(nèi)徑與螺栓的外徑相同。將所述壓緊頭的盲孔套裝在所述螺桿的端頭，并使孔口的最小內(nèi)徑處位于螺桿端頭的環(huán)形凹槽內(nèi)。

所述夾持板由矩形板和圓柱體組成，將所述圓柱體固定在該矩形板一個(gè)表面的幾何中心處，并使圓柱體垂直于該矩形板的表面。所述矩形板的外形尺寸與圓柱體的尺寸須能夠?qū)⒃摰装宓膬啥思映衷跈C(jī)床上。

所述壓板下表面的開有凹槽，該凹槽貫通壓板的寬度方向；在凹槽的幾何中心開有條形滑槽，該滑槽的長度方向與壓板的長度方向一致。

本發(fā)明能夠?qū)缚p對口錯(cuò)邊量進(jìn)行調(diào)整，并對整個(gè)固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體進(jìn)行約束，防止固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體在焊接過程中發(fā)生形變，同時(shí)，工裝能使固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，使所有焊縫能在一爐真空下完成焊接，提高焊接效率和質(zhì)量。

使用時(shí)，首先將底板置于裝配平臺(tái)上，然后將固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體放置于底板上，再利用壓板、螺栓和墊片將固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體初步固定于底板上。隨后將第一連接板、第二連接板通過固定螺栓、固定墊片連接到底板上，并在各壓緊螺栓安裝孔處安裝壓緊螺栓。通過調(diào)節(jié)第一連接板和第二連接板上減重孔兩側(cè)安裝的壓緊螺栓伸出長度，使壓緊頭與固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體進(jìn)行接觸，調(diào)整固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體擺放位置，使固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體軸線與底板軸線平行，同時(shí)保證各處焊縫的位置分別位于相應(yīng)的焊接工藝槽的中間，通過螺栓固緊，將固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體位置完全固定。逐個(gè)調(diào)節(jié)第一連接板上各焊接工藝槽兩側(cè)的壓緊螺栓，使螺栓產(chǎn)生頂鍛力，并通過壓緊頭作用在主型面和上蓋板近焊縫區(qū)域上，從而使主型面和上蓋板近焊縫區(qū)域產(chǎn)生變形，調(diào)節(jié)裝配錯(cuò)邊和間隙滿足GJB1718A-2005《電子束焊接》對裝配錯(cuò)邊和裝配間隙的要求。錯(cuò)邊和間隙滿足要求后將工裝和固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體移至真空電子束焊機(jī)進(jìn)行裝夾，通過三爪卡盤夾緊底板一端的夾持板，尾頂頂緊另一端的夾持板，實(shí)現(xiàn)固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體在真空電子束焊機(jī)的裝夾。

本發(fā)明利用工裝可對焊縫對口錯(cuò)邊量進(jìn)行調(diào)整，并對整個(gè)固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體進(jìn)行約束，防止固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體在焊接過程中發(fā)生形變，同時(shí)，工裝能使固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，使所有焊縫能在一爐真空下完成焊接，提高焊接效率和質(zhì)量。

本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)薄壁異型固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體主型面和上蓋板的裝配焊接。本發(fā)明調(diào)節(jié)裝配質(zhì)量和控制焊接變形的原理是：首先，以固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的主型面和上蓋板對接型面為基準(zhǔn)，通過調(diào)整焊縫兩側(cè)壓緊螺栓的伸出長度，對主型面和上蓋板對接處外型面凸出一側(cè)施加垂直于外型面的壓力，造成凸出一側(cè)的型面產(chǎn)生變形，進(jìn)而向內(nèi)彎曲，使主型面與上蓋板外型面近于重合，從而達(dá)到調(diào)節(jié)錯(cuò)邊和裝配間隙的目的。其次，通過調(diào)整除焊縫兩側(cè)以外的壓緊螺栓伸出長度，以及采用壓板對固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體進(jìn)行壓緊，進(jìn)而對整個(gè)固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體進(jìn)行固定和約束，防止焊接變形的產(chǎn)生。

經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，采用本發(fā)明提出的裝配焊接工裝裝配后的固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體經(jīng)過真空電子束焊接后，焊縫成型良好，經(jīng)100％X射線探傷，焊縫未出現(xiàn)單邊未熔合和焊漏缺陷，滿足GJB1718A-2005《電子束焊接》I級(jí)焊縫的要求。壓緊螺栓采用改制的普通螺栓和壓緊頭組合而成，改制后的普通螺栓螺桿端頭為弧面，這樣在使用過程中螺栓和壓緊頭的相對位置可以變動(dòng)，從而保證無論壓緊螺栓作用力是否和零件表面垂直，壓緊頭都能與零件表面完美貼合，使壓緊力作用范圍為面，避免壓緊頭與零件產(chǎn)生點(diǎn)接觸后造成對零件表面的損傷。

附圖說明

圖1為待焊接固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體結(jié)構(gòu)示意圖，其中1a是正視圖，1b是1a的B向視圖，1c是1a的A-A方向剖面圖。

圖2為固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體裝配焊接工裝結(jié)構(gòu)示意圖，其中2a是正視圖，2b是俯視圖，2c是側(cè)視圖。

圖3為工裝底板結(jié)構(gòu)示意圖，其中3a是正視圖，3b是俯視圖，3c是側(cè)視圖。

圖4為壓緊螺栓結(jié)構(gòu)示意圖，其中4a是正視圖，4b是4a的剖面圖。

圖5為固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體裝配示意圖，其中5a是俯視圖，5b是正視圖。

圖6為焊縫X射線探傷結(jié)果圖片，其中6a是“一”字型焊縫探傷結(jié)果，6b是水平“L”型焊縫探傷結(jié)果。圖中：

1.主型面；2.上蓋板；3.底板；4.壓板；5.第一連接板；6壓緊螺栓；7.壓緊頭；8.第二連接板；9.固定螺栓；10.底部板；11.夾持板。

具體實(shí)施方式

本實(shí)施例是用于某型固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體的上蓋板與主型面的焊接裝配工裝。所述的上蓋板長度為l＝350mm、寬度w＝100mm、高度h＝20mm、厚度t＝3mm，所述的主型面長度為l＝1000mm、寬度w＝100mm、高度h＝90mm、厚度t＝3mm。裝配后，錯(cuò)邊量保證在0.2mm以內(nèi)且均勻，間隙保證在0.12mm以內(nèi)且均勻，零件材料為TA15高強(qiáng)度鈦合金。

本實(shí)施例包括底板3、壓板4、兩個(gè)連接板、多個(gè)壓緊頭7和多個(gè)壓緊螺栓6。其中，底板3由兩個(gè)夾持板11和底部板10組成；所述的連接板包括第一連接板5和兩個(gè)第二連接板8。

本實(shí)施例中兩個(gè)夾持板11分別安裝在所述底部板10的兩端端面，形成了底板3；在該底板3一端的上表面固定有壓板4；在該底板的兩側(cè)表面分別排布有三組固定螺栓孔，其中的第一組固定螺栓孔位于有壓板4一端。將所述第一連接板5和兩個(gè)第二連接板8依次安裝在該底部板10的上表面，所述第一連接板5位于有壓板4一端；將該第一連接板兩個(gè)側(cè)板上的滑槽與所述第一組固定螺栓孔的位置對應(yīng)。依次將兩個(gè)第二連接板8分別置于該底板的上表面，并使兩個(gè)第二連接板兩個(gè)側(cè)板上的滑槽與第二組螺栓孔和第三組螺栓孔的位置對應(yīng)。

所述第一連接板5外端端面距該底板端面的距離L1須使該第一連接板側(cè)板上的焊接工藝槽與固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體側(cè)面的焊縫對應(yīng)。所述兩個(gè)第二連接板8用于固定固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體，以便于裝配焊接；第二連接板8的內(nèi)端面距所述第一連接板內(nèi)端面的距離須滿足該第一連接板水平方向的移動(dòng)需要。

所述第一連接板和兩個(gè)第二連接板均為倒“凹”形框件。在第一連接板兩個(gè)側(cè)板的下部分別有與底板兩側(cè)表面的第一組固定螺栓孔對應(yīng)的滑槽；在該第一連接板兩個(gè)側(cè)板的上部，分別有與固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體側(cè)面的焊縫對應(yīng)的焊接工藝槽；在所述焊接工藝槽的兩側(cè)排布有壓緊螺栓6的安裝孔；本實(shí)施例中，所述固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體側(cè)面的焊縫為水平的“L”形，故所述焊接工藝槽亦為水平的“L”形。在該第一連接板的頂板一端亦開有焊接工藝槽，該焊接工藝槽的位置與固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體頂面的焊縫對應(yīng)；所述固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體頂面的焊縫為一字形，故所述焊接工藝槽亦為一字形；在所述焊接工藝槽的兩側(cè)排布有壓緊螺栓6的安裝孔。在該第一連接板的頂板上遠(yuǎn)離焊接工藝槽部位亦排布有多個(gè)壓緊螺栓6的安裝孔，在所述壓緊螺栓的安裝孔之間有減重孔。

所述的壓緊螺栓6由螺桿和壓緊頭7組成。其中，所述的螺桿采用普通的螺栓改制而成。改制時(shí)，將螺栓螺桿的端面加工成為半圓形的弧面，在該螺栓的螺桿靠近半圓弧端面一端的螺栓桿體上，沿該螺栓的圓周表面上加工一環(huán)形凹槽；該凹槽的外徑小于所述壓緊頭的最小內(nèi)徑。所述壓緊頭7為回轉(zhuǎn)體，在該壓緊頭一端端面有盲孔；該盲孔為階梯孔，并且孔口處的內(nèi)徑最小且為螺紋孔，使其與螺栓能進(jìn)行配合。將所述壓緊頭的盲孔套裝在所述螺桿的端頭，并使孔口的最小內(nèi)徑處位于螺桿端頭的環(huán)形凹槽內(nèi)。

所述兩個(gè)第二連接板兩個(gè)側(cè)板的下部分別有與底板兩側(cè)表面的第二組固定螺栓孔和第三組固定螺栓孔對應(yīng)的滑槽。在各第二連接板兩個(gè)側(cè)板和頂板上均排布有多個(gè)壓緊螺栓6的安裝孔，在所述壓緊螺栓孔的安裝孔之間有減重孔。

所述夾持板11由矩形板和圓柱體組成，將所述圓柱體固定在該矩形板一個(gè)表面的幾何中心處，并使圓柱體垂直于該矩形板的表面。所述矩形板的外形尺寸與圓柱體的尺寸須能夠滿足將該底板3的兩端加持在機(jī)床上。

所述壓板4采用現(xiàn)有技術(shù)。該壓板為矩形板，在壓板下表面的開有凹槽，該凹槽貫通壓板的寬度方向；在凹槽的幾何中心開有條形滑槽，該滑槽的長度方向與壓板的長度方向一致。

本實(shí)施例中，底部板選用規(guī)格為1030×160×35mm的16Cr23Ni13鋼板，在該底部板的兩個(gè)側(cè)面分別開有三組固定螺栓孔。其中第一組固定螺栓孔中最外端的孔心距底板端面的距離L1為246mm；第一組固定螺栓孔中各孔的中心距均為84mm。第二組固定螺栓孔中與第一組固定螺栓孔中最內(nèi)端的螺栓孔相鄰的孔的中心距為108mm。

本實(shí)施例中，所述夾持板的圓柱體的尺寸為φ125×125mm；矩形板的尺寸為125×400×50mm。

使用時(shí)，首先將底板3置于裝配平臺(tái)上，然后將固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體放置于底板上，再利用壓板4將固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體初步固定于底板上。隨后將第一連接板5、兩個(gè)第二連接板8通過固定螺栓9連接到底板上，并安裝壓緊螺栓。通過調(diào)節(jié)第一連接板、第二連接板上減重孔兩側(cè)安裝的壓緊螺栓伸出長度，使壓緊頭與固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體進(jìn)行接觸。通過位于第一連接板5和壓板4上的滑槽，調(diào)整該第一連接板5和壓板4與所述固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體之間的相對位置，以保證分別位于固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體兩側(cè)的“L”型焊縫和位于固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體頂面的“一”字型焊縫分別與第一連接板上的焊接工藝槽一一對應(yīng)并固緊，將固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體完全固定。隨后逐個(gè)調(diào)節(jié)第一連接板上各焊接工藝槽兩側(cè)的壓緊螺栓，使螺栓產(chǎn)生頂鍛力，并通過壓緊頭作用在主型面1和上蓋板2近焊縫區(qū)域上，從而使主型面和上蓋板近焊縫區(qū)域產(chǎn)生變形，調(diào)節(jié)裝配錯(cuò)邊和間隙滿足GJB1718A-2005《電子束焊接》對裝配錯(cuò)邊和裝配間隙的要求。錯(cuò)邊和間隙滿足要求后將工裝和固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體移至真空電子束焊機(jī)進(jìn)行裝夾，通過三爪卡盤夾緊底板一端的夾持板，尾頂頂緊另一端的夾持板，實(shí)現(xiàn)固體發(fā)動(dòng)機(jī)殼體在真空電子束焊機(jī)的裝夾。