[發明專利]一種基于整體旋壓成形鋁合金封頭的自動焊接方法及裝置

在審

• 申請號: 202011316336.0
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112589237A
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 高彥軍;顏旭;李雅楠;米海明;苗春林;張玉芝;劉紫陽;姚偉;孫宇明;張續;梁丹;徐建忠
• 申請（專利權）人: 首都航天機械有限公司
• 主分類號: B23K9/167
• 分類號: B23K9/167;B23K9/235;B23K9/32;B23K37/047
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及運載火箭先進制造連接技術領域，尤其為一種基于整體旋壓成形鋁合金封頭的自動焊接方法及裝置，包括中心法蘭焊接夾具，所述中心法蘭焊接夾具包括平臺組件、連接組件、焊接膜胎和壓緊組件，所述平臺組件包轉臺體和平臺座，所述連接組件包括中心立柱、四周立柱和裝載座，所述壓緊組件包括壓緊體和壓環，所述裝載座的內部左右兩側對稱安裝有壓環，所述壓環的下端安裝有壓緊體，所述焊接膜胎的上表面放置有旋壓箱底，通過新工裝的研制，能夠實現中心法蘭的一次焊接，同時焊接合格率高達90％，將箱底制造模式由瓜瓣拼焊方式改為旋壓方式后，從箱底原材料生產周期算起，可以節約周期20％以上，成本可節約20％。

技術領域

本發明涉及運載火箭先進制造連接技術領域，具體為一種基于整體旋壓成形鋁合金封頭的自動焊接方法及裝置。

背景技術

隨著我國航天事業的不斷發展，對運載火箭的質量及數量都提出了更高的要求?，F役CZ-3A系列運載火箭作為當前我國運載火箭發射的主要力量，每年的需求量都在不斷上升，但由于制造精度和效率問題，火箭貯箱的生產效率長期以來一直是運載火箭生產的瓶頸。為解決該問題，選擇其中最具代表性的CZ-3A系列火箭助推器貯箱箱底作為研究對象，通過研究系統提升貯箱制造技術水平與能力。

貯箱一般為空心、薄壁圓柱體結構，CZ-3A系列等現役運載火箭助推貯箱采用5A06鋁合金材料，每個貯箱由2個橢球箱底和圓筒段焊接而成，箱底均是采用1個頂蓋和6個瓜瓣分體成形后組焊而成，如圖1所示。

箱底的瓜瓣和頂蓋均是先采用帶壓扁筋的模具對產品進行液壓拉深，之后更換模具，采用多次拉深完成翻邊凸孔的成形，凸孔中需進行退火消除冷作硬化和成形應力，工藝流程約23道工序，尤其是凸孔過程就需要進行3次，中間還需配以退火和手工打磨，流程長，勞動強度高，制造效率低、成本高。

箱底是由瓜瓣、頂蓋組焊而成。首先將6個瓜瓣中的5個進行組焊，第6個瓜瓣根據頂蓋口徑尺寸進行尺寸修配后組焊成圓環，頂蓋與圓環組焊后，再與法蘭焊接，最后進行焊縫檢測、補焊及箱底試驗。受產品結構和材料特性影響，其成形流程較長，且產品成形存在較大的問題。

在國外運載火箭貯箱制造中，箱底整體旋壓成形制造技術較為成熟并已成功應用于諸多型號，如美國的獵鷹、戰神I等。因此將箱底拼焊改為整體旋壓成形并實現焊接對提高貯箱零組件幾何尺寸精度，提高零件產品合格率和一致性，減少反復，實現零組件并行成產，縮短生產周期，避免強制裝配，提高貯箱生產效率和質量可靠性，提升貯箱整體制造能力，從而提高其使用和飛行的可靠性，為實現航天貯箱產品的標準化、批量化生產奠定基礎。

目前CZ-3A系列運載火箭助推器箱底在生產制造過程中存在較多的問題：

(1)由于零組件制造精度不高，造成裝配過程大量的選配、修配的工作，缺乏可互換性，嚴重影響制造效率。

(2)貯箱箱底采用瓜瓣焊接圓環再與頂蓋焊接的工藝方法，焊縫多、效率低。瓜瓣拉深成形過程中，變形較大，不貼模胎，應力較大，存在尺寸精度低、一致性較差等問題。為了滿足箱底焊接，瓜瓣一般需要大量的手工修配，通常一塊瓜瓣要經過3-4次膜胎驗合后才能將焊縫間隙修整至達到自動焊裝配要求。整底驗合裝配完成后通常要花費2天時間，極大影響了生產進度。

為解決上述問題，提高運載火箭助推器貯箱箱底的產品質量以及生產效率，將箱底制造模式由瓜瓣拼焊方式改為旋壓方式，因此提出一種基于整體旋壓成形鋁合金封頭的自動焊接方法及裝置。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于整體旋壓成形鋁合金封頭的自動焊接方法及裝置，以解決上述背景技術中提出的問題。

為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：