本發(fā)明涉及一種航天產(chǎn)品加工工藝裝備領(lǐng)域，特別是一種用于運載火箭貯箱法蘭盤環(huán)縫焊接的內(nèi)撐定位裝置。

背景技術(shù)：

推進劑貯箱是運載火箭的燃料貯箱，其直徑大，材料薄，結(jié)構(gòu)剛性弱。貯箱一般由前、后短殼，前、后底，中間殼段等結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)材料為鋁合金。

產(chǎn)品焊接采用攪拌摩擦焊等先進焊接方式，均要求產(chǎn)品軸線水平放置，且使產(chǎn)品沿軸線轉(zhuǎn)動。

該過渡接頭的焊接難點在于，焊接區(qū)薄，焊接區(qū)厚度5mm；焊縫為環(huán)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(zhì)量要求高；上述情況使得法蘭盤過渡接頭環(huán)縫的焊接難度大大增加，需要采取相關(guān)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(jié)構(gòu)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(shù)較低，必須在設(shè)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(zhì)量和可靠性造成隱患等。

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

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種用于運載火箭貯箱法蘭盤環(huán)縫焊接的內(nèi)撐定位裝置，該裝置具有能夠同時內(nèi)部撐緊兩被焊接工件且撐緊的同時也將同軸度調(diào)節(jié)完畢，能夠?qū)⒈缓附庸ぜ剌S向方向進行夾緊的作用，其結(jié)構(gòu)要有足夠的剛性來支撐和減小產(chǎn)品焊接時的變形。

本發(fā)明的上述目的是通過如下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的：

一種用于運載火箭貯箱法蘭盤環(huán)縫焊接的內(nèi)撐定位裝置，包括動力機構(gòu)、周向整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、徑向撐緊機構(gòu)和軸向壓緊機構(gòu)；其中，動力機構(gòu)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(gòu)的另一端同軸固定安裝周向整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)；徑向撐緊機構(gòu)同軸固定安裝在周向整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的一端；軸向壓緊機構(gòu)同軸固定安裝在徑向撐緊機構(gòu)的一端；外部工件沿軸向固定在徑向撐緊機構(gòu)中；動力機構(gòu)帶動周向整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)實現(xiàn)工件沿自身軸線方向的旋轉(zhuǎn)運動。

在上述的一種用于運載火箭貯箱法蘭盤環(huán)縫焊接的內(nèi)撐定位裝置，所述動力機構(gòu)包括空心主軸，周向整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)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(huán)縫焊接的內(nèi)撐定位裝置，所述徑向撐緊機構(gòu)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(huán)；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(huán)沿軸向固定安裝在導向盤一端的側(cè)壁；大壓盤組件與壓環(huán)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(huán)縫焊接的內(nèi)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(huán)縫焊接的內(nèi)撐定位裝置，所述楔盤為圓盤形狀，且沿徑向設(shè)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(huán)縫焊接的內(nèi)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(huán)縫焊接的內(nèi)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(huán)縫焊接的內(nèi)撐定位裝置，通過旋轉(zhuǎn)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(huán)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(xiàn)對外部工件徑向的頂緊固定。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

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

(2)本發(fā)明采用分體式焊接墊板結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)焊接過程穩(wěn)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(fā)明結(jié)構(gòu)采用串聯(lián)形式，適應性強，操作簡便、精度高、質(zhì)量可靠。易可引用到管道環(huán)縫的焊接，可以實現(xiàn)產(chǎn)品定位裝夾和焊接一次完成；

(4)本發(fā)明結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活，將軸向的螺旋運動轉(zhuǎn)換為軸向的移動和徑向的撐緊，提升產(chǎn)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(chǎn)率和安全生產(chǎn)水平；

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

附圖說明

圖1為本發(fā)明貯箱法蘭盤過渡接頭環(huán)縫攪拌摩擦焊接定位裝置功能簡圖；

圖2為本發(fā)明徑向撐緊裝置結(jié)構(gòu)簡圖；

圖3為本發(fā)明楔盤結(jié)構(gòu)簡圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)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(huán)縫采用攪拌摩擦焊接時能實現(xiàn)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(huán)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(huán)縫焊接的內(nèi)撐定位裝置，包括動力機構(gòu)1、周向整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)2、徑向撐緊機構(gòu)3和軸向壓緊機構(gòu)4；其中，動力機構(gòu)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(gòu)1的另一端同軸固定安裝周向整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)2；徑向撐緊機構(gòu)3同軸固定安裝在周向整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)2的一端；軸向壓緊機構(gòu)4同軸固定安裝在徑向撐緊機構(gòu)3的一端；外部工件沿軸向固定在徑向撐緊機構(gòu)3中；動力機構(gòu)1帶動周向整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)2實現(xiàn)工件沿自身軸線方向的旋轉(zhuǎn)運動。

動力機構(gòu)1包括空心主軸9，周向整體旋轉(zhuǎn)機構(gòu)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(jié)構(gòu)簡圖，由圖可知，徑向撐緊機構(gòu)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(huán)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(huán)15沿軸向固定安裝在導向盤11一端的側(cè)壁；大壓盤組件13與壓環(huán)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(jié)構(gòu)簡圖，由圖可知，楔盤8為圓盤形狀，且沿徑向設(shè)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(zhuǎn)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(huán)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(xiàn)對外部工件徑向的頂緊固定。

本發(fā)明說明書中未作詳細描述的內(nèi)容屬本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)。