[发明专利]一种同步装配分形拼焊的球形壳体结构焊接支撑工装及焊接方法

说明书

本发明涉及一种同步装配分形拼焊的球形壳体结构焊接支撑工装及焊接方法，支撑工装包括转接盘、内撑弧块、扇形蒙皮内撑环、弧形蒙皮内撑环；所述弧形蒙皮内支撑环用于组成圆环，两个转接盘同轴布置，每个转接盘与安装在其边缘的扇形蒙皮内撑环组成圆形内撑；多个圆环对称分布在两个转接盘四周，圆形内撑与圆环之间、圆环与圆环之间通过内撑弧块连接，每个连接处的内撑弧块上设置缝隙，所有的内撑弧块位于同一球型面上。

技术领域

本发明涉及一种大型薄壁球形壳体的焊接方法，尤其是一种大型铝合金薄壁球型壳体的焊接方法，主要应用于载人航天器产品生产。

背景技术

在航天器产品，特别是载人航天器产品生产中，大型铝合金薄壁球形壳体焊接构件属于关键产品，制造难度极高。普通方法大多采用球冠一次成型后焊接的方法，球冠成型方法一般为整体机械加工和深成型，整体机械加工对材料需求高，加工量巨大；深成型难度大，废品率高，球冠形状精度差；因此球冠整体机械加工和深成型制造成本非常昂贵。因此需提供一种可用于球形壳体结构产品的先进制造方法。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种同步装配分形拼焊的球形壳体结构焊接方法。

本发明解决技术的方案是：一种球型壳体结构焊接支撑工装，包括转接盘、内撑弧块、扇形蒙皮内撑环、弧形蒙皮内撑环；

所述弧形蒙皮内支撑环用于组成圆环，两个转接盘同轴布置，每个转接盘与安装在其边缘的扇形蒙皮内撑环组成圆形内撑；多个圆环对称分布在两个转接盘四周，圆形内撑与圆环之间、圆环与圆环之间通过内撑弧块连接，每个连接处的内撑弧块上设置缝隙，所有的内撑弧块位于同一球型面上。

优选的，还包括连接轴，所述连接轴安装在两个圆形内撑之间。

优选的，所述的圆环数量为4个。

一种同步装配分形拼焊的球形壳体结构焊接方法，包括如下步骤：

(1)组装所述的支撑工装；

(2)将分形壳体零件毛坯安装到支撑工装上，使用焊口压板进行固定，利用焊口压板固定切削位置；

(3)对分形壳体零件毛坯进行精加工，精确加工焊口，加工时，支撑工装中内撑弧块上的缝隙作为切削时的铣刀槽；拆下已加工好的分形壳体零件，对分形壳体零件进行焊前清洗和清理；

(4)在所述支撑工装上同步安装所有的分形壳体零件，并使用焊口压板进行固定，并保证待焊接分形壳体零件焊口对齐情况达到焊口装配要求；

(5)进行焊接，所述支撑工装中内撑弧块上的缝隙作为焊漏槽；待所有焊缝焊接完成后，从支撑工装圆环内部拆卸支撑工装。

优选的，步骤(3)中的精加工一次安装一块分形壳体零件毛坯，或者安装多个使用同一个基准进行加工的分形壳体零件毛坯。

优选的，所述焊口装配要求为焊口错边＜0.5mm，间隙＜0.5mm。

优选的，步骤(4)中装配分形壳体零件过程中，针对待焊接的两块分形壳体零件在装配过程中对其焊口施加预拉伸力，以消除或减小焊接变形，同时保证焊接零件受力均匀。

优选的，不同材料、规格以及不同的焊接方法会导致焊接过程产生不同的焊接应力以及焊接收缩量，通过焊接过程的模拟仿真结合焊前试验确定焊接应力以及焊接收缩量，根据焊接应力值的多少确定预拉伸力，通过焊接收缩量调整焊前零件尺寸确保焊后零件尺寸满足要求。

优选的，步骤(5)中对称安排焊接顺序。

优选的，装配过程中保证4个圆环内撑以及2个圆形内撑与定位环的同轴度≤±0.2mm，与定位面的平面度≤±0.2mm，同时保证对称的2个圆环内撑以及对称的圆形内撑的垂直度≤±0.1mm。对称的2个圆环内撑及对称的圆形内撑的距离误差≤±0.1mm。