一种大型薄壁箱体类产品的制造用辅助装置及制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种大型薄壁箱体类产品的制造用辅助装置及制造方法，大型薄壁箱体类产品包括顶部法兰、侧壁法兰、分段法兰、圆筒体、定位法兰、底部法兰、支撑筋，分段法兰由分段法兰预制件加工而成；制造用辅助装置包括第一工装、第二工装、第三工装，第一工装与定位法兰连接，第二工装与第一工装连接，分段法兰预制件与第二工装连接，第三工装与分段法兰预制件连接；定位法兰的外缘、分段法兰预制件的外缘、第三工装均与圆筒体的内壁抵接，支撑筋设置在分段法兰预制件的下方，支撑筋的一端与圆筒体的内壁连接，另一端与分段法兰预制件的下侧面连接；本发明专利技术能够有效保障分段法兰安装精度，避免分段法兰变形，同时也降低了精加工的尺寸控制难度。制难度。制难度。

【技术实现步骤摘要】
一种大型薄壁箱体类产品的制造用辅助装置及制造方法


[0001]本专利技术涉及船舶制造
，具体涉及一种大型薄壁箱体类产品的制造用辅助装置及大型薄壁箱体类产品的制造方法，尤其是，涉及直翼桨推进器的固定箱体的制造用辅助装置及固定箱体的制造方法。

技术介绍

[0002]船舶动力定位系统旨在安全、高效的操纵船舶推进系统，从而自动控制船舶在作业过程中的位置和艏向。由于很多海上任务对船舶的位置和艏向有着较高的要求，船舶动力定位系统对于此类船舶作业能否顺利完成起到了关键作用，因此该系统已经成为了很多海上作业船的必备系统。
[0003]为了满足国内今后某些船舶的特殊需求，使用直翼桨推进系统作为船舶的推进器成为一种比较好的方案选择，直翼桨推进系统一般构成包括直翼桨推进器、传动轴、齿轮箱和主机等，具体系统结构如图1所示，由于直翼桨推进系统技术复杂及应用的问题，国内对直翼桨推进器的研究较少，而直翼桨推进器作为直翼桨系统中的关键执行机构，在国内船舶领域的应用几乎为空白。
[0004]直翼桨推进器，又称摆线推进器，是将一组剑刃状的桨叶围绕圆盘中心点以固定半径垂直安装在底部圆盘上的一种推进工具，其具体结构如图2所示。直翼桨推进器的推力大小和方向无极可调，因其良好的操纵性被广泛装配于载荷变化大、机动性要求高的水面特种作业船上。直翼桨推进器通过从船舶底部伸出并围绕垂直轴做往复式摆动的桨叶产生推力，桨叶安装在与船舶底部齐平的旋转箱体上。
[0005]直翼桨推进器的主体结构分为两部分：船体安装固定部分和旋转推进部分，其中船体安装固定部分的安装箱体称为固定箱体，旋转推进部分的箱体为旋转箱体，具体结构如图3所示。对于固定箱体而言，主要安装驱动输入轴，方向推力控制油缸以及与旋转箱体连接的斜面转盘，旋转箱体主要安装控制杆、桨叶铰链机构以及桨叶片，具体如图4所示。
[0006]固定箱体作为直翼桨推进器的关键结构箱体，是执行机构的安装定位基础，也是运转机构润滑液体存储箱体，因此箱体设备安装接口定位精度要求较高，同时箱体整体的密封性要求较高，不允许有渗漏油液的现象发生。为保证船舶整体轻量化要求，固定箱体主体结构往往采用薄板+锻件焊接结构形式。
[0007]固定箱体作为大型薄壁箱体类产品，由于采用高品质不锈钢与锻件焊接而成，箱体结构复杂，制造难度较大，因此产品制造成本较高，达到上百万元，成品合格率对制造成本影响较大。现有的固定箱体在产品初期的制造过程中，主要采用常规对称焊接工艺，焊接制造过程通过反复测量箱体变形量，来指导变形的校正、工艺的修正以及增加相关辅助工装，确保最终箱体产品的质量满足要求，但实际实施过程中，变形仍然时有发生；同时，现有技术在常规的分段法兰分别组对焊接完成后，根据分段法兰断开位置加工圆筒体侧壁法兰孔，这就对制造人员水平提出了较高要求，组对需要考虑反向焊接变形量；焊接过程中焊接工艺复杂，焊接变形控制难度较大，同时焊接后变形依然严重；焊后圆筒体侧壁法兰孔加工
振刀严重，加工导致圆筒体与分段法兰断开位置处错边，导致后期无法二次返修。这使得现有技术在制造过程中费时费力，造成制造效率低下，产品返修与报废的情况时有发生，给企业造成经济损失的同时，还无法满足批量产品的制造要求，严重制约产品的供货周期与产值增长。
[0008]对于以固定箱体为例的大型薄壁箱体类产品的生产制造而言，在焊接过程中受热不均匀，会产生比较明显的局部应力集中而导致的变形，变形会对箱体的性能、尺寸精度以及尺寸稳定性产生影响，最终影响到箱体的整体质量。因此，大型不锈钢薄壁类焊接箱体对制造工艺、焊接人员的操作水平以及制造过程中的防变形措施提出了较高要求，特别是一些结构复杂的薄壁不锈钢箱体类产品，由于焊缝的空间布局错综复杂，导致箱体整体受力不均，箱体局部出现较大应力集中，最终出现不可逆的焊接变形，甚至局部加工余量不足，导致产品报废情况的发生，给制造企业造成严重的经济损失。
[0009]此外，固定箱体往往呈圆筒状，并需要与外部管路连接，设计时需要在筒体侧壁进行不同角度方向的连接安装法兰孔，由于受筒体板材厚度较薄的影响，孔的加工往往在加工设备在加工时造成筒体挤压变形，同时筒体本身出现加工振刀情况，导致加工效率低下，加工后的筒体安装法兰孔角度误差较大，造成筒体侧壁孔无法返修，出现报废的情况。
[0010]同时，固定箱体内由于需要安装其他设备，会在固定箱体内设置环向安装定位法兰，在空间装配上，环向安装定位法兰与箱体侧壁的法兰孔产生交汇相贯，导致环向安装定位法兰被打断为多个分段环向安装定位法兰(简称“分段法兰”)。由于分段法兰之间有严格的距离限制，同时分段法兰有最小厚度、水平程度等加工要求，分段法兰由于在工艺上采用焊接与圆筒体进行连接，若采用传统常规的方式将分段法兰每一段逐个与圆筒体进行组对焊接，实际操作后，这样的组对焊接既无法满足组对后分段法兰的高度距离要求，相邻的两段分段法兰之间的圆弧方向上的距离、以及所形成的位置角度等，均难以较为精准地掌握，同时焊接后的分段法兰变形严重，无法满足分段法兰加工后法兰最小厚度、水平程度的设计要求。同时，分段法兰焊接变形还会带来圆筒体在该位置的变形，进一步造成圆筒体侧壁安装法兰孔位置与角度的误差，多处误差的累计，最终将导致箱体后期的加工出现余量不足，导致产品报废情况的发生，给制造企业造成严重的经济损失。
[0011]以上可以简单总结为：以固定箱体为例的大型薄壁箱体类产品的生产制造而言，如何解决薄壁圆筒体的加工易变形，以确保薄壁圆筒体在其侧壁的孔加工精度；以及如何对分段法兰进行高度、位置角度上的精准安装，如何避免分段法兰的焊接变形；如何通过固定箱体内外法兰、工装装置与圆筒体的合理安装施工焊接顺序来控制最终筒体的焊接变形控制等问题。
[0012]基于此，申请人提出了本申请。

技术实现思路

[0013]有鉴于此，本专利技术旨在提出一种大型薄壁箱体类产品的制造用辅助装置及制造方法，以解决现有技术在对以固定箱体为例的大型薄壁箱体类产品的生产制造过程中，所存在的分段法兰在高度等尺寸上安装精度较低、分段法兰容易变形等问题。
[0014]为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：
[0015]一种大型薄壁箱体类产品的制造用辅助装置，所述大型薄壁箱体类产品包括顶部
法兰、侧壁法兰、分段法兰、圆筒体、定位法兰、底部法兰、支撑筋，所述分段法兰由分段法兰预制件加工而成；所述制造用辅助装置包括第一工装、第二工装、第三工装，所述第一工装与定位法兰的上表面以能够拆卸的方式连接，所述第二工装的下表面与第一工装的上表面以能够拆卸的方式连接，分段法兰预制件与第二工装以能够拆卸的方式连接，所述第三工装的下表面与分段法兰预制件的上表面以能够拆卸的方式连接；所述定位法兰的外缘、分段法兰预制件的外缘、第三工装均与圆筒体的内壁抵接，所述支撑筋设置在分段法兰预制件的下方，所述支撑筋的一端与圆筒体的内壁连接，另一端与分段法兰预制件的下侧面连接。
[0016]进一步的，所述定位法兰的上表面设置第一装配孔，所述第一工装设置第四本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大型薄壁箱体类产品的制造用辅助装置，其特征在于，所述大型薄壁箱体类产品包括顶部法兰(1)、侧壁法兰(2)、分段法兰(3)、圆筒体(4)、定位法兰(5)、底部法兰(6)、支撑筋(7)，所述分段法兰(3)由分段法兰预制件(8)加工而成；所述制造用辅助装置包括第一工装(9)、第二工装(10)、第三工装(11)，所述第一工装(9)与定位法兰(5)的上表面以能够拆卸的方式连接，所述第二工装(10)的下表面与第一工装(9)的上表面以能够拆卸的方式连接，分段法兰预制件(8)与第二工装(10)以能够拆卸的方式连接，所述第三工装(11)的下表面与分段法兰预制件(8)的上表面以能够拆卸的方式连接；所述定位法兰(5)的外缘、分段法兰预制件(8)的外缘、第三工装(11)均与圆筒体(4)的内壁抵接，所述支撑筋(7)设置在分段法兰预制件(8)的下方，所述支撑筋(7)的一端与圆筒体(4)的内壁连接，另一端与分段法兰预制件(8)的下侧面连接。2.根据权利要求1所述的一种大型薄壁箱体类产品的制造用辅助装置，其特征在于，所述定位法兰(5)的上表面设置第一装配孔(51)，所述第一工装(9)设置第四装配孔(94)，所述第一装配孔(51)与第四装配孔(94)之间通过紧固件连接，所述定位法兰(5)的上表面的外缘设置槽体(52)。3.根据权利要求1所述的一种大型薄壁箱体类产品的制造用辅助装置，其特征在于，所述分段法兰预制件(8)设置第二装配孔(85)，所述第二工装(10)包括支撑筒(101)，所述分段法兰预制件(8)能够环绕在支撑筒(101)的外侧空间，所述支撑筒(101)的上端外壁设置第一上板(102)，所述第一上板(102)设置第七装配孔(106)，所述第一上板(102)的下表面与分段法兰预制件(8)的上表面贴合，所述第二装配孔(85)、第七装配孔(106)之间通过紧固件连接；所述第一上板(102)的下表面设置限位台阶(1021)，所述限位台阶(1021)能够与分段法兰预制件(8)的内缘卡接限位。4.根据权利要求3所述的一种大型薄壁箱体类产品的制造用辅助装置，其特征在于，所述支撑筒(101)的下端内壁设置第一下板(103)，所述第一下板(103)设置第六装配孔(105)，所述第一工装(9)的上表面设置第五装配孔(95)，所述第一下板(103)的下表面与第一工装(9)的上表面贴合，所述第五装配孔(95)、第六装配孔(105)之间通过紧固件连接；所述第一工装(9)的上表面设置限位环槽(93)，所述第五装配孔(95)位于限位环槽(93)中，所述支撑筒(101)的下端面、第一下板(103)的下表面均与限位环槽(93)的槽底贴合，所述第一下板(103)为圆环形板体，所述第一下板(103)的内缘与限位环槽(93)的内侧卡接限位。5.根据权利要求4所述的一种大型薄壁箱体类产品的制造用辅助装置，其特征在于，所述分段法兰预制件(8)设置第三装配孔(86)，所述第三工装(11)包括支筒(111)，所述支筒(111)下端的内壁设置第二下板(113)，所述第二下板(113)设置第八装配孔(115)，所述支筒(111)的下端面、第二下板(113)的下表面均与分段法兰预制件(8)的上表面贴合，所述第三装配孔(86)、第八装配孔(115)之间通过紧固件连接；所述第二下板(113)为圆环形板体，所述第二下板(113)的内缘与第二工装(10)的第一上板(102)的外缘卡接限位；所述支筒(111)的上端面设置第二上板(112)，第二上板(112)的外缘与圆筒体(4)的内壁抵接。6.一种大型薄壁箱体类产品的制造方法，其特征在于，所述制造方法使用权利要求1
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5任一项所述的大型薄壁箱体类产品的制造用辅助装置，所述侧壁法兰(2)至少包括第一法兰(21)、第二法兰(22)、第三法兰(23)、第四法兰(24)；所述制造方法包括：S1、将定位法兰(5)放在装配平台上，将第一工装(9)装配到定位法兰(5)的上平面，通
过紧固件将第一工装(9)、定位法兰(5)连接固定，形成第一装配组件；S2、以第二工装(10)的第一上板(102)的上表面朝下的形式，将第二工装(10)放置在装配平台上，将分段法兰预制件(8)套在第二工装(10)的支撑筒(101)外侧，将分段法兰预制件(8)的内缘与第一上板(102)的限位台阶(1021)抵接，通过紧固件将分段法兰预制件(8)、第二工装(10)连接固定，形成第二装配组件；S3、以第二工装(10)的第一下板(103)的下表面朝下的形式，将第二装配组件吊至第一装配组件上方，将第一下板(103)的内缘与第一工装(9)上表面的限位环槽(93)定位卡接，通过紧固件将第二工装(10)、第一工装(9)连接固定，使得第一装配组件与第二装配组件连接形成第二装配组件；S4、以定位法兰(5)的外周圆为加工基准，对分段法兰预制件(8)的外周圆进行二次加工，使得分段法兰预制件(8)的外周圆直径φM等于定位法兰(5)的外周圆直径φN，保证定位法兰(5)、分段法兰预制件(8)在与圆筒体(4)装配过程中的同心度；S5、将底部法兰(6)放置在装配平台上，在底部法兰(6)的上表面分别划出定位法兰外圆线、圆筒体外圆线，以定位法兰(5)朝下的方式，将第二装配组件与底部法兰(6)装配，使定位法兰(5)底部的止口台阶与底部法兰(6)的中心孔台阶定位装配；S6、将圆筒体(4)从第二装配组件上方装入，使圆筒体(4)套在第二装配组件的外侧，将圆筒体(4)的下端面与底部法兰(6)的上表面贴合；S7、将圆筒体(4)的内壁与分段法兰预制件(8)的外缘接触处进行点焊；S8、将第三工装(11)从圆筒体(4)的上端口吊入圆筒体(4)内，将第三工装(11)放置在分段法兰预制件(8)上方，使第三工装(11)的第二下板(113)内缘与第二工装(10)的第一上板(102)外缘定位卡接，将第三工装(11)下侧边与分段法兰预制件(8)的上表面贴合，通过紧固件将第三工装(11)、分段法兰预制件(8)连接固定，使得第三工装(11)与第三装配组件连接；S9、将第三工装(11)、第三装配组件、圆筒体(4)记为第四装配组件，通过第三工装(11)的吊耳结构起吊，将第四装配组件整体吊起并与底部法兰(6)分离；S10、以定位法兰(5)底面朝上的方式，将第四装配组件翻转，并放置在装配平台上，对定位法兰(5)与圆筒体(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：尤宝，刘军，张春林，
申请(专利权)人：中船双瑞洛阳特种装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：