一种不锈钢箱式结构件精密装配方法与流程

1.本发明涉及箱体装配的技术领域，具体涉及一种不锈钢箱式结构件精密装配方法。


背景技术：

2.大型组合式箱体，由多个上下围框、导轨组成的子箱体拼接而成，其自身体积较大，同时还对箱体的底面及左右侧面有平面度、垂直度有较高的要求，最高精度要求达到0.3，因此大型组合式箱体，存在体积大，且装配要求精度高的特点。
3.针对围框装配，因为围框所有侧板均有销孔定位，因此在零件尺寸加工合格的情况下，大部分线性尺寸有较好的装配精度；但销孔本身有0.05mm的位置误差，仅从长度方向看，极端情况下，仅四个子箱体连接的累计误差可达0.4mm；针对子箱体，因为子箱体装配完成后重达5.6吨，仅单根装配导轨就重100kg以上，因此在上下围框装配合格的情况下，子箱体装配的主要难点在于对角线尺寸的保证和装配过程的实现可行性、易装配性，其中导轨的吊装、对中、安装以及在装配完成前保持定位都具有相当大的难度；针对箱体总装配，总装配的装配过程较少，但各个子箱体重量大，装配过程中位置调整困难，若没有可靠的装配定位措施，难以保证对角线尺寸要求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于：针对目前大型组合式箱体针对围框装配累计误差大、箱体装配尺寸难以保证和箱体总装配位置调整困难的问题，提供了一种不锈钢箱式结构件精密装配方法，解决了上述问题。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种不锈钢箱式结构件精密装配方法，包括如下步骤：
7.s1：对上围框和下围框进行单独装配；
8.s2：通过导轨将上围框和下围框进行装配，构成子箱体；
9.s3：将至少两个子箱体进行装配，构成总箱体。
10.进一步地，所述步骤s1的详细步骤为：
11.s11：检查上围框和下围框的所有装配零件是否已清理干净，保证零件表面无油污和杂质；
12.s12：在装配工装上对上围框和下围框通过预装销钉进行预装配，并在预装配过程中检测装配尺寸是否合格；
13.s13：复检所有装配尺寸，若检验装配尺寸完全合格后，将预装销钉逐个替换为标准销钉；
14.s14：对上围框和下围框上的缝隙处进行焊接，并同时对未焊接处进行喷水冷却；
15.s15：将上围框和下围框上的表面焊缝处打磨光滑。
16.进一步地，所述步骤s12的详细步骤为：
17.s121：在装配工装上将上围框和下围框的最外侧围板进行装配，通过预装销钉定位并螺栓固定，构成上围框和下围框的初步框架；
18.s122：在初步框架内依次安装内部围板和相关附件，每安装完成一块围板或一个附件，立即测量尺寸是否合格，若不合格，对围板或附件位置进行微调，直至尺寸合格；则完成上围框和下围框的预装配。
19.进一步地，所述装配工装包括工装底板和定位挡板；所述工装底板上设置有定位孔，所述定位挡板通过定位孔安装在工装底板上。
20.进一步地，所述步骤s121的详细步骤为：
21.s1211：将工装底板平放，保证工装底板平面度在0.25mm以内；
22.s1212：将定位挡板安装在工装底板上，所述定位挡板围成的形状大小与上围框和下围框保持一致；
23.s1213：以两个面为基准依次将最外侧围板和相关附件紧贴定位挡板进行安装，通过预装销钉进行定位，并通过螺栓进行固定。
24.进一步地，所述上围框、下围框、导轨上用于装配的销孔尺寸均为
25.所述标准销钉的尺寸为
26.所述预装销钉共四种规格，其尺寸分别为：所述预装销钉共四种规格，其尺寸分别为：
27.进一步地，所述步骤s2的详细步骤为；
28.s21：将定位挡板安装在工装底板上，所述定位挡板设置在相邻两条直角边上，用于定位下围框的两个相邻面；
29.s22：将下围框竖直放置在工装底板上，使所述下围框两个相邻面紧贴定位挡板，并通过固定装置使下围框与定位挡板绑定；
30.s23：将第一层导轨通过预装销钉安装在下围框下方，所述第一层导轨由工装底板提供支撑；
31.s24：在第一层导轨的间隔处安装顶升工装；
32.s25：将第二层导轨通过预装销钉安装在下围框上；所述第二层导轨的一端与下围框连接，悬臂端由顶升工装提供支撑；
33.s26：根据导轨层数，重复所述步骤s24-s25；
34.s27：将上围框与导轨通过预装销钉进行装配，并检验尺寸，尺寸合格后使用螺栓进行固定；
35.s28：将预装销钉逐个更换为标准销钉，并对导轨与上围框和下围框的连接缝隙进行焊接，并同时对未焊接处进行喷水冷却；
36.s29：将表面焊缝打磨光滑，完成子箱体的装配。
37.进一步地，所述步骤s27的详细步骤为：
38.s271：在每根导轨的悬臂端均安装导向块；
39.s272：吊装上围框与导轨对齐，所述上围框的一侧与定位挡板贴合，上围框底面与底板贴合；
40.s273：使上围框的装配处插入导向块内；
41.s274：微调顶升工装，使上围框的装配处与导轨完全对准；
42.s275：推入上围框，使上围框的装配处与导轨相配合，并安装预装销钉；
43.s276：检验尺寸，待尺寸合格后，取下导向块，并使用螺栓进行固定。
44.进一步地，所述顶升工装包括顶升支架和顶升体，所述顶升体用于支撑导轨；所述顶升体可在顶升支架上进行上下移动。
45.进一步地，所述步骤s3的详细步骤为：
46.s31：将第一个子箱体放置在安装平台上，并在所述子箱体上安装tb块；
47.s32：通过激光跟踪仪对第一个子箱体进行找正，并将第一个子箱体进行固定；
48.s33：根据第一个子箱体的位置建立空间坐标系；
49.s34：将第二个子箱体与第一个子箱体进行初步装配，并在第二个子箱体上安装tb块；
50.s35：通过激光跟踪仪调整第二个子箱体位置，使第二个子箱体上的tb块的空间位置到位，再安装预装销钉，并用螺栓进行固定。
51.s36：根据子箱体的具体数量，重复所述步骤s32-步骤s35；
52.s37：检验所有装配尺寸是否合格，若不合格，则进行微调直至合格；尺寸合格后，将预装销逐个更换为标准销钉；
53.s38：对子箱体间连接缝隙进行焊接，并同时对未焊接处进行喷水冷却；
54.s39：将表面焊缝打磨光滑。
55.与现有的技术相比本发明的有益效果是：
56.1、一种不锈钢箱式结构件精密装配方法，包括如下步骤：s1：对上围框和下围框进行单独装配；s2：通过导轨将上围框和下围框进行装配，构成子箱体；s3：将至少两个子箱体进行装配，构成总箱体；整个总箱体的装配精度，在每一个零件装配时都进行尺寸复核，以提高装配精度，且均采用预装配模式和专用的装配工装和顶升工装以提高装配的便捷性。
附图说明
57.图1为一种不锈钢箱式结构件精密装配方法的流程图；
58.图2为实施例一中某种不锈钢箱体的结构示意图；其中左边为正视图；右边为侧视图；
59.图3为子箱体的结构示意图；其中左上为正视图，右上为侧视图，左下为正视图中a-a处的剖视图；
60.图4为下围板的结构示意图；其中左边为俯视图，中间为侧视图，右边为俯视图中a-a处的剖视图；
61.图5为装配工装的结构示意图；其中上方为正视图，下方为俯视图；
62.图6为实施例一中步骤s121安装后的结构示意图；
63.图7为实施例一中步骤s122的安装过程示意图；其中从左到右为内部围板依次安装时不同安装节点的示意图；
64.图8为实施例一中步骤s21中安装好的装配工装的结构示意图；
65.图9为实施例一中步骤s22中下围板安装后的结构示意图；
66.图10为实施例一中步骤s23中第一层导轨安装后的结构示意图；其中左边为俯视图，右边为侧视图；
67.图11为实施例一中步骤s24中顶升工装安装后的结构示意图；其中左边为俯视图，右边为侧视图；
68.图12为实施例一中顶升工装的结构示意图；
69.图13为实施例一中步骤s25中第二层导轨安装后的结构示意图；其中左边为俯视图，右边为侧视图；
70.图14为实施例一中步骤s26中第三层导轨安装后的结构示意图；其中左边为俯视图，右边为侧视图；
71.图15为实施例一中步骤s27中导向块安装后的结构示意图；
72.图16为实施例一中步骤s276中安装后的子箱体的结构示意图；
73.图17为实施例一中步骤s33的操作示意图；其中上方为正视图，下方为俯视图。
74.附图标记：1-子箱体，2-上围框，3-下围框，4-托梁，5-第一层导轨，6-第二层导轨，7-第三层导轨，31-最外侧围板，32-内部围板，81-工装底座，82-工装底板，83-定位挡板，9-顶升工装，91-顶升支架，92-顶升体，93-顶升螺杆，33-导向块，34-tb块。
具体实施方式
75.需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
76.下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
77.实施例一
78.如图2所示，某种不锈钢箱体装配后长9894mm，宽1480mm，高2640mm，同时还对箱体的底面及左右侧面有平面度、垂直度的要求，最高精度要求达到0.3，因此该箱体具有体积大，装配要求高的特点。
79.一、箱体装配概述
80.总箱体装配要求概述
81.总箱体由四个子箱体1连接而成，总箱体结构如图2所示；除对装配尺寸有较高精度要求外，还包含底面及左右侧面的平面度要求和相关的垂直度要求、上托梁支撑垫块与底面的平行度要求。
82.其中子箱体1由上围框2、下围框3及导轨连接而成，其主要结构如图3所示。除对装配尺寸有较高精度要求外，还包含底面及左右侧面的平面度要求和相关的垂直度要求、上托梁支撑垫块与底面的平行度要求；其余子箱体1仅长短不同，其结构和要求与该子箱体1相同。
83.各子箱体1中的上围框2和下围框3仅尺寸不同，结构和要求均相同，其中子箱体1
的下围框3主要结构如图4所示；其形位尺寸要求较多，包含所有侧板对底面的垂直度0.15、所有侧板对b、c基准面的垂直度或平行度0.25、底面平面度0.25。
84.二、装配方法
85.一种不锈钢箱式结构件精密装配方法，包括如下步骤：
86.s1：对上围框2和下围框3进行单独装配；单独对多个上围框2和下围框3进行装配；
87.s2：通过导轨将上围框2和下围框3进行装配，构成子箱体1；所述步骤s2通过导轨将上围框2和下围框3进行连接，构成多个完整的子箱体1；
88.s3：将至少两个子箱体1进行装配，构成总箱体；所述步骤s3将多个子箱体1进行连接，完成总箱体的装配。
89.具体的，步骤s1的详细步骤为：
90.s11：检查上围框2和下围框3的所有装配零件是否已清理干净，保证零件表面无油污和杂质；若未清理干净，可继续采用专用清理液进行清洗；
91.s12：在装配工装上对上围框2和下围框3通过预装销钉进行预装配，并在预装配过程中检测装配尺寸是否合格；
92.s13：复检所有装配尺寸，若检验装配尺寸完全合格后，将预装销钉逐个替换为标准销钉；
93.s14：对上围框2和下围框3上的缝隙处进行焊接，并同时对未焊接处进行喷水冷却；
94.s15：将上围框2和下围框3上的表面焊缝处打磨光滑。
95.装配工装包括工装底板82和定位挡板83；所述工装底板82上设置有定位孔，所述定位挡板83通过定位孔安装在工装底板82上；为保证底面平面度以及对角线尺寸要求，装配工装需对底面和水平两个方向进行定位，因此装配工装结构如图5所示，可在工装底板82下方设置工装底座81，便于调整工装底板82的平面度；优选地，所述工装底座81由两座3.2m
×
2.5m方箱拼接而成，方箱上安装带定位孔的工装底板82。在使用时，应先调整方箱使工装底板82平面度在0.25以内。
96.具体的，步骤s12的详细步骤为：
97.s121：在装配工装上将上围框2和下围框3的最外侧围板31进行装配，通过预装销钉定位并螺栓固定，构成上围框2和下围框3的初步框架；在本实施例中，以装配下围板为例进行详细说明，步骤s121的安装后的结构示意图如图6所示；具体的，以右下角d、b面为基准，安装最外侧围板31以及相关附件，通过预装销钉定位并利用螺栓固定，再测量长宽及对角线尺寸是否合格，检查下围板是否完全贴紧底面；
98.s122：在初步框架内依次安装内部围板32和相关附件，每安装完成一块围板或一个附件，立即测量尺寸是否合格，若不合格，对围板或附件位置进行微调，直至尺寸合格；则完成上围框2和下围框3的预装配；在本实施例中，步骤s122安装时的结构示意图如图7所示；具体安装过程为：按图7从右到左依次安装内部围板32及相关附件，每完成一个内部围板32及相关附件的片箱安装口框装配立即测量安装口框对角线尺寸是否合格，围板垂直度是否合格。
99.其中，步骤s121的详细步骤为：
100.s1211：将工装底板82平放，保证工装底板82平面度在0.25mm以内；在本实施例中，
可调整方箱使工装底板82平面度在0.25以内；
101.s1212：将定位挡板83安装在工装底板82上，所述定位挡板83围成的形状大小与上围框2和下围框3保持一致；在本实施例中，其调试好的装配工装具体结构如图5所示；
102.s1213：以两个面为基准依次将最外侧围板31和相关附件紧贴定位挡板83进行安装，通过预装销钉进行定位，并通过螺栓进行固定；在本实施例中，优选以右下角d、b面为基准，依次进行安装。
103.由于上围框2和下围框3所有销孔均为根据gb/t119.1-2000查得标准销钉尺寸为销钉配合均为过渡配合，且大概率为过盈装配，因此在正式装配前，需使用预装销钉定位，待上下围框零部件完全固定后，再取下预装销钉，更换标准销，完成装配。根据销孔公差，需制备四种规格的预装销钉，其尺寸分别为：以尽可能获得较高的预装定位精度。上述四种规格预装销在制备数量上按2倍于标准销钉数量制备，并按1:2:5:2的比例分配，以提高预装销的利用率。
104.步骤s2的详细步骤为；
105.s21：将定位挡板83安装在工装底板82上，所述定位挡板83设置在相邻两条直角边上，用于定位下围框3的两个相邻面；所述步骤s2与步骤s1所用的装配工装为一个，即所述步骤s2与步骤s1的装配工装共用工装底板82和工装底座81；其区别在于步骤s2中定位挡板83的安装位置不同；在本实施例中，安装好的装配工装结构如图8所示；其中，所述定位挡板83用于定位下围框3的a、b面；
106.s22：将下围框3竖直放置在工装底板82上，使所述下围框3两个相邻面紧贴定位挡板83，并通过固定装置使下围框3与定位挡板83绑定；在本实施例中，即以ab面为基准，将已装配好的下围框3放置在工装底板82上，所述固定装置为c型夹，即用c型夹将下围框3与定位挡板83绑定；再检查下围框3与定位挡板83、工装底板82是否完全贴合，若有缝隙，检查缝隙是否在0.3以内；安装后的结构示意图如图9所示。
107.s23：将第一层导轨5通过预装销钉安装在下围框3下方，所述第一层导轨5由工装底板82提供支撑；每一层导轨上的导轨数量是一致的，且每一层导轨上的导轨至少为2根；所述第一层导轨5是放置在工装底板82上的，第一层导轨5的一端安装在下围框3下方，与下围框3进行装配，装配后的结构示意图如图10所示；
108.s24：在第一层导轨5的间隔处安装顶升工装9；在所述第一层导轨5中的导轨之间的间隔处安装顶升工装9，用于支撑第二层导轨6；即为安装下一层导轨做准备；图11为本实施例中顶升工装9安装后的结构示意图。
109.s25：将第二层导轨6通过预装销钉安装在下围框3上；所述第二层导轨6的一端与下围框3连接，悬臂端由顶升工装9提供支撑；图13为本实施例中第二层导轨6安装后的结构示意图；
110.s26：根据导轨层数，重复所述步骤s24-s25；在本实施例中，导轨层数为3层，即还需再安装第三层导轨7；因为每一层导轨上的导轨数量是一致的，且排布是一致的，安装第三层导轨7前需要再次安装顶升工装9，所述顶升工装9依旧安装在第一层导轨5的间隔处，实质上也是安装在第二层导轨6的间隔处，其与步骤s24的区别仅为顶升工装9的前后位置；
然后将第三层导轨7通过预装销钉安装在下围框3上；所述第三层导轨7的一端与下围框3连接，悬臂端由顶升工装9提供支撑；图14为本实施例中第三层导轨7安装后的结构示意图；
111.s27：将上围框2与导轨通过预装销钉进行装配，并检验尺寸，尺寸合格后使用螺栓进行固定；
112.s28：将预装销钉逐个更换为标准销钉，并对导轨与上围框2和下围框3的连接缝隙进行焊接，并同时对未焊接处进行喷水冷却；
113.s29：将表面焊缝打磨光滑，完成子箱体1的装配；在本实施例中由于子箱体1的两侧还有上下托梁4，因此在步骤s29之后，还需将子箱体1沿导轨方向翻转90
°
，将子箱体1两侧上下托梁4进行安装并焊接。
114.步骤s27的详细步骤为：
115.s271：在每根导轨的悬臂端均安装导向块33；在本实施例中，安装导向块33后的结构示意图如图15所示；
116.s272：吊装上围框2与导轨对齐，所述上围框2的一侧与定位挡板83贴合，上围框2底面与底板贴合；在本实施例中，即所述上围框2的右侧与定位挡板83贴合；
117.s273：使上围框2的装配处插入导向块33内；此时，所述上围框2的装配处与导轨还未进行装配，该步骤是进行一个初步对齐，方便调整位置；
118.s274：微调顶升工装9，使上围框2的装配处与导轨完全对准；
119.s275：推入上围框2，使上围框2的装配处与导轨相配合，并安装预装销钉；即使导轨的悬臂端插入上围框2的装配处；
120.s276：检验尺寸，待尺寸合格后，取下导向块33，并使用螺栓进行固定；在本实施例中，主要检验子箱体1对角线以及其余线性尺寸是否合格；在本实施例中，安装后的子箱体1的结构示意图如图16所示。
121.在本实施例中，与上下围框3的装配相同，子箱体1的销孔与销钉的配合也为过渡配合，因此仍需要预装配；在标准销钉规格上，有和两种，每种销孔规格制备4种规格预装销钉，预装销钉的制备尺寸、数量及比例与上下围框3装配采用的方案类似。
122.顶升工装9包括顶升支架91和顶升体92，所述顶升体92用于支撑导轨；所述顶升体92可在顶升支架91上进行上下移动；所述顶升工装9用于子箱体1装配时导轨的支撑和铅锤方向的定位；所述顶升支架91采用钢管焊接结构，顶升体92与顶升支架91通过顶升螺杆93进行连接，通过顶升螺杆93的旋转，实现顶升支架91的上下移动；在使用时，可在抬升的导轨上放置水平仪，不断调整顶升螺杆93，直至导轨水平；顶升工装9的具体结构如图12所示。
123.步骤s3的详细步骤为：
124.s31：将第一个子箱体1放置在安装平台上，并在所述子箱体1上安装tb块34；
125.s32：通过激光跟踪仪对第一个子箱体1进行找正，并将第一个子箱体1进行固定；在本实施例中，可采用螺栓进行固定；
126.s33：根据第一个子箱体1的位置建立空间坐标系；在本实施例中，如图17所示，建立空间坐标系，复验tb块34空间位置是否正确；
127.s34：将第二个子箱体1与第一个子箱体1进行初步装配，并在第二个子箱体1上安装tb块34；
128.s35：通过激光跟踪仪调整第二个子箱体1位置，使第二个子箱体1上的tb块34的空
间位置到位，再安装预装销钉，并用螺栓进行固定；在本实施例中，可通过激光跟踪仪调整第二个子箱体1位置，使第二个子箱体1上的tb块34空间位置到位，再安装预装销并用螺栓固定；需要说明的是，总箱体的装配仍需要预装配，其预装销钉的规格与子箱体1装配所需的预装销钉规格相同；
129.s36：根据子箱体1的具体数量，重复所述步骤s32-步骤s35；在本实施中，需要将4个子箱体1进行装配；
130.s37：检验所有装配尺寸是否合格，若不合格，则进行微调直至合格；尺寸合格后，将预装销逐个更换为标准销钉；
131.s38：对子箱体1间连接缝隙进行焊接，并同时对未焊接处进行喷水冷却；
132.s39：将表面焊缝打磨光滑；即完成了总箱体的装配。
133.在本实施例中，为了进一步提高安装精度，在安装细节方面会进行进一步的规定，具体如下：
134.1、标准销钉的安装
135.由于标准销钉的安装大概率为过盈装配，考虑到安装环境狭小，若采用锤击法，则可能施展空间不足，因此对于标准销钉的安装可采用温差法(冷装配)，即利用液氮将标准销钉深度冷却后再插入销孔。
136.2、螺栓的安装
137.同样由于安装环境狭小，为方便螺栓安装并提高装配效率，宜采用棘轮扳手安装螺栓。
138.以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。