[發明專利]一種分段串聯式可伸縮的內撐工裝及方法

在審

• 申請號: 202011479710.9
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號: CN112570975A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 熊然;劉麗莉;白雪俠;尚勇;秦占領;王衛玲;何楠;張珊;楊波;趙武;楊禮軍;謝曉輝;韓帥;李鋒鋒;李璟澤
• 申請（專利權）人: 西安航天動力機械有限公司
• 主分類號: B23K37/053
• 分類號: B23K37/053
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 云燕春

本發明一種分段串聯式可伸縮的內撐工裝及方法，屬于固體發動機殼體局部校形及控制外部件焊接變形領域；包括內撐組件、芯軸和頂桿；內撐組件包括內撐筒、內端板和內撐頂具；多個內撐組件首尾相接且同軸設置，相鄰內撐組件之間同軸設置有芯軸；芯軸為圓柱結構，一端同軸設置有錐形圓臺結構，并在錐形圓臺頂部中心軸處開有盲孔；頂桿為一端沿中心軸開有圓形凹槽的圓柱體，圓形凹槽的內徑大于芯軸的圓柱外徑。本發明能夠實現固體發動機殼體外部件焊接過程中殼體焊接變形控制和校形處理。經試驗驗證，采用本發明提出的分段串聯式可伸縮的內撐工裝用于殼體外部件的焊接后，焊接變形得到了有效控制，并對殼體形成了校形作用，殼體的圓度由10mm減小至1.0mm。

技術領域

本發明屬于固體發動機殼體局部校形及控制外部件焊接變形領域，具體涉及一種分段串聯式可伸縮的內撐工裝及方法。

背景技術

固體發動機殼體主要由前、后接頭、圓筒以及外部件組焊而成，殼體壁厚較薄，成殼后需在殼體外表面上焊接各類外部件，在焊接外部件過程中極易導致圓筒發生變形，影響產品圓度。常規解決方法是在圓筒內部采用工裝對圓筒進行剛性支撐，減小變形產生，但由于固體發動機殼體前、后接頭內徑遠小于圓筒內徑，存在著無法將內撐工裝放入殼體內部、或支撐效果不佳的問題。

專利CN108608352A《一種內撐夾頭》中是采用三角形螺紋或梯形螺紋結構實現工裝漲徑功能，但該方式漲徑范圍較小，對于兩端與中間內徑相差較大的情況，無法實現對殼體中間部位的支撐。

專利CN108213829A《一種用于攪拌摩擦焊的交錯輪輻式可伸縮工裝及其調節方法》中是采用分層交錯輻射狀弧板結構，并利用氣動裝置，實現工裝收縮功能，但氣動裝置結構在小直徑產品中漲徑范圍也有一定局限，且不能跟隨產品一起進行去應力熱處理，控制變形效果相對較差。

專利CN109366052A《一種可伸縮的內撐工裝》中利用左右螺旋結構，實現了一組支撐板伸縮功能，對圓筒類產品形成了支撐作用，但由于支撐板環向覆蓋范圍不足，無法實現對圓筒整個周長范圍內的支撐，對產品的形狀精度控制效果無法達到高精度控制的要求。

專利CN110666439A《用于圓筒外部件焊接、熱處理變形的內撐裝置及方法》設計了一種通過錐形結構實現漲徑功能，并能夠對圓筒某一區域進行整體內撐，但該工裝只能實現某一區域的支撐，且工裝重量較大，支撐范圍受限，對于總長較長，外部件分布較多的殼體，該工裝無法滿足內撐要求。

發明內容

要解決的技術問題：

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種分段串聯式可伸縮的內撐工裝，采用徑向分瓣可伸縮和軸向可拆分的結構，解決了普通內撐工裝較難進入固體火箭發動機殼體內部，且由于需進行內撐的區域較大，內撐工裝的設計存在剛性和重量無法兼顧，安裝拆卸難的問題。

本發明的技術方案是：一種分段串聯式可伸縮的內撐工裝，其特征在于：包括內撐組件、芯軸和頂桿；

所述內撐組件包括內撐筒、內端板和內撐頂具，所述內撐筒為兩端開口的圓筒結構，用于支撐內端板和內撐頂具；所述內端板為開有中心孔的圓板結構，其中心孔的孔徑小于內撐筒的內徑，其圓板結構的外徑大于內撐筒的外徑，同軸放置于內撐筒的上端面；所述內撐頂具是由多個扇形凸臺組成的分瓣內撐結構，多個扇形凸臺同軸放置于內端板的上端面，各扇形凸臺的扇形內弧面位于同一周面形成倒錐形面，用于與所述芯軸配合安裝；各扇形凸臺的扇形外弧面位于同一周面形成圓柱面，用于支撐固體火箭發動機殼體；

多個所述內撐組件首尾相接且同軸設置，相鄰內撐組件之間同軸設置有芯軸；所述芯軸為圓柱結構，一端同軸設置有錐形圓臺結構，錐形圓臺與所述內撐頂具的倒錐形面配合；并在錐形圓臺頂部中心軸處開有盲孔，盲孔內徑大于圓柱；所述圓柱的外徑小于內端板的中心孔內徑；

所述頂桿為一端沿中心軸開有圓形凹槽的圓柱體，圓形凹槽的內徑大于芯軸的圓柱外徑。