一種5m級弱剛性超長貯箱的形位尺寸控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及火箭貯箱領域，尤其涉及一種5M級弱剛性超長貯箱的形位尺寸控制方法。
【背景技術】
[0002]近年來，航天事業飛速發展，中國航天事業迎來了新階段，為趕超歐美發達國家在空間站和載人航天發展的腳步，國內大力發展新型運載火箭。為了滿足空間站建設的運輸要求，需要加大貯箱的尺寸，為此，新一代火箭首次提出直徑可達5米，單個貯箱長度可達20余米的貯箱設計需求。然而火箭貯箱材質通常為弱剛性的鋁合金，其厚度通常在4mm-15mm之間，針對這種具有高徑厚比、弱剛性、大長度的貯箱，要在生產過程中保證箱體的形位尺寸是難度很大的。
[0003]現有技術中的貯箱生產工藝大多針對小直徑(現有最大僅為3.5m級)的貯箱。這種小直徑貯箱長度較短，徑厚比小，本身剛性相對較大，形位尺寸控制相對較易。在現有工藝中，針對卷板而成的筒段部件，對前期筒段卷板時就可以對圓度有一個較好的保證，后期還可以進行校圓；小直徑貯箱本身的剛性較大，可以通過控制單個部件的尺寸達到控制貯箱的整體精度。
[0004]但對于直徑達5米、長度尺寸達20米的高徑厚比、弱剛性、超長貯箱而言，由于誤差累計容易超差，因此無法通過控制單個部件的尺寸來控制整體長度；另外，高徑厚比、弱剛性、超長貯箱不能等待后期校圓。總而言之，現有技術的貯箱生產工藝不符合高徑厚比、弱剛性、超長貯箱的生成要求。
【發明內容】
[0005]本發明實施例提供一種5M級弱剛性超長貯箱的形位尺寸控制方法，實現對5M及以上直徑、超長的高徑厚比、弱剛性的貯箱的形位尺寸控制，以保證貯箱部件在焊接過程及焊接之后不出現超差。
[0006]本發明實施例提供了一種5M級弱剛性超長貯箱的形位尺寸控制方法，所述貯箱由前底面、N個筒段部件(其中，N為自然數)、后底面焊接而成，其中，所述方法包括:
[0007]將貯箱后前底面的端框固定在工裝床頭的前端面上；
[0008]將所述后底面與第一筒段部件對合，形成焊縫，將焊縫兩側消除錯邊后焊接；
[0009]將第一筒段部件與第二筒段部件對合，形成焊縫，將焊縫兩側消除錯邊后焊接；直至第N-1筒段部件與第N筒段部件對合，形成焊縫，將焊縫兩側消除錯邊后焊接；
[0010]將貯箱的前底面的端框固定在工裝床尾的前端面上，并與所述第N筒段部件焊接。
[0011]本發明實施例提供的一種5M級弱剛性超長貯箱的形位尺寸控制方法，首先在焊接過程中將前底面與后底面分別與工裝的床頭和床尾固定，通過工裝床頭和床尾前端面的平行度，保證貯箱的平行度。通過對貯箱每個部件之間焊縫的平行度，保證整個貯箱的圓形。相比于單一長筒段，短筒段部件的焊接增強了貯箱的剛性。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發明實施例提供的一種5M級弱剛性超長貯箱的結構示意圖。
[0013]圖2是本發明實施例提供的一種5M級弱剛性超長貯箱的形位尺寸控制方法的流程圖。
[0014]圖3是本發明實施例提供的一種5M級弱剛性超長貯箱焊接工裝的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的詳細說明。可以理解的是，此處所描述的具體實施例僅僅用于解釋本發明，而非對本發明的限定。另外還需要說明的是，為了便于描述，附圖中僅示出了與本發明相關的部分而非全部內容。
[0016]在本發明實施例中，5M級弱剛性超長貯箱通過由多個短的筒段部件拼焊而成。如圖1所示為本發明實施例提供的一種5M級弱剛性超長貯箱的結構示意圖。該貯箱由前底面(前短殼)、N個筒段部件(其中，N為自然數)、后底面(后短殼)依次焊接而成，每一個焊接過程都有可能導致貯箱形位尺寸的變化。為此，需要需要設計一種形位尺寸的控制方法，保證貯箱生產過程中整個筒段部件的圓形、貯箱長度以及前后端框平行度。
[0017]圖2是本發明實施例提供的一種5M級弱剛性超長貯箱的形位尺寸控制方法的流程圖。下面結合圖3所示的5M級弱剛性超長貯箱焊接工裝的結構，說明5M級弱剛性超長貯箱的形位尺寸控制具體方法流程。如圖2所示，所述方法包括如下步驟。
[0018]步驟110:將貯箱的后底面的端框固定在工裝床頭的前端面上。
[0019]具體為在后底面的過渡環朝底面密封方向通過鉚接的方式固定上端框，端框上端開有端框通孔，將后底面的端框通孔與工裝床頭的前端面的通孔對合，進而將后底面固定在工裝床頭的前端面。在一實施例中，可以通過螺接或者鉚接的方式將后底面的端框與工裝床頭的前端面進行緊固。
[0020]具體而言，形成后底面的過程為:將貯箱的后短殼上至床頭，通過端框與床頭螺接固定，將后底上至床尾，對后短殼進行銑切，然后對合裝配后進行焊接，完成后稱為后底面組合件。
[0021]步驟120:將所述后底面的過渡環與第一筒段部件對合，形成焊縫，將焊縫兩側消除錯邊后焊接。具體包括如下步驟。
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[0023]步驟a)將第一筒段部件安裝上床尾，具體為將第一筒段部件套到內支撐裝置外，利用內支撐裝置撐住第一筒段部件。
[0024]步驟b)通過移動床尾裝置，將第一筒段部件的待焊接端和后底面的過渡環的待焊接端對合，形成待焊接區；利用內支撐裝置靠近后底面位置的內撐機構撐住待焊接區。
[0025]這里，需要注意的是，在步驟b)中需要將構成內支撐裝置靠近后底面位置的內撐機構的內支撐塊換成具有一定尺寸的焊漏槽的內支撐塊，提供焊接時焊縫焊漏的成型空間。
[0026]為了保證對貯箱形位的控制，后底面與第一筒段部件對合后形成的焊縫面應與前底面的端框面平行。
[0027]步驟c)內撐消除待焊接區的錯縫，所謂錯縫或者錯邊是指兩部件在對合過程中，不能實現完美對齊而產生的錯位，錯縫或者錯邊的存在會使焊縫收縮變大，影響貯箱的直線度。這里要求，內支撐機構的外圓直徑需等于或稍大于筒段部件的內徑。在實際應用中，絕對消除間隙是很難做到的，只需要兩個部件之間的間隙不大于預定值，比如0.5mm即可。
[0028]步驟d)利用琴鍵壓板壓緊待焊接區，使用外壓的方式配合步驟c)中的內撐，可以確保焊縫位置的圓度在焊接過程中及焊接之后不發生明顯變形。
[0029]在一實施例中，琴鍵壓板的壓力為0.6-0.8Mpa。
[0030]在利用琴鍵壓板對筒段部件進行壓緊時，需要在待焊焊縫兩側的筒段部件上增加墊板，以防損壞筒段部件；琴鍵壓板進行壓緊的區域需在墊板寬度范圍之內。
[0031 ] 步驟e)對焊縫進行焊接。
[0032]步驟130:將第一筒段部件與第二筒段部件對合，形成焊縫，將焊縫兩側消除錯邊后焊接；直至第N-1筒段部件與第N筒段部件對合，形成焊縫，將焊縫兩側消除錯邊后焊接。
[0033]在本步驟中，可以按照距離貯箱的前底面的距離對筒段進行編號表示，依次定義為第一筒段部件至第N筒段部件。比如，可以利用5個長度為4米的筒段部件依次焊接成長度為20米的貯箱，那么可以將這5個筒段部件依次定義為第I筒段部件至第5筒段部件。當然，如果一實施例中，如果貯箱只有一個筒段部件，則無需執行該步驟。
[0034]以第一筒段部件與第二筒段部件之間的焊縫焊接為例，說明焊接過程:
[0035]步驟a)將位于工裝的床尾的內支撐裝置深入第一筒段，使得內支撐裝置靠近第一筒段位置的內撐機構撐住第一筒段的待焊接端，對該待焊接端進行銑切，以