本发明涉及焊接容器制造，特别涉及一种可重复使用自适应找圆法兰内支撑装置及其使用方法。
背景技术：
1、储罐是一种用于存储液体或气体的密封压力容器，是国防、交通、石油化工等领域的重要基础设施，在国民经济发展中具有无可替代的作用。大型不锈钢薄壁圆筒类焊接储罐筒体作为其重要组成部分，制造工艺难度大。储罐筒体在焊接过程中受热不均匀，易产生比较明显的局部应力集中，对筒体的性能、尺寸精度以及尺寸稳定性产生重要影响，降低储罐整体质量。因此，对大型不锈钢薄壁圆筒类焊接储罐筒体制造工艺、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不锈钢薄壁圆筒类焊接筒体零部件。焊接储罐筒体结构设计复杂，焊缝空间布局纵横交错，容易导致其整体结构受力不均匀，局部出现较大应力集中现象，最终导致不可逆的焊接累积变形、局部加工余量不足，产品报废的情况时有发生，给承制企业造成严重的经济损失。
2、以大型不锈钢薄壁类压力容器作为储罐筒体为例，由于采用高品质不锈钢板材与锻件焊接而成，储罐筒体结构复杂，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。
3、对于其制造工艺，可以参考申请人的早期专利cn116511837a、cn116511838a，如附图1-2所示，容器整体采用焊接结构，其中顶部法兰1、分段法兰预制件8、圆筒体4、底部法兰6采用板材料拼焊而成；侧壁法兰2(包括第一法兰21、第二法兰22、第三法兰23、第四法兰24)与定位法兰5采用锻件毛坯加工而成，最终各部件组对焊接后，整体精加工到产品要求尺寸。
4、容器具体结构见图1所示，该容器产品采用不锈钢板材与锻件组合焊接而成，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容器变形量，来指导变形的校正、工艺的修正以及增加相关辅助工装，确保最终容器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，制造过程中变形的控制费时费力，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。在图1的剖视图中，固定容器产品对图中高度尺寸h1、h2尺寸精度有较高的要求，为后续零件的安装提供准确的定位。同时对定位法兰5上平面的螺纹孔分布圆以及分段法兰预制件8上平面的螺纹孔分布圆直径有严格定位要求，分段法兰预制件8(包括法兰一段本体81、法兰二段本体82，如附图13所示)上平面要求平面度较高，同时需保证最小厚度d1尺寸。
5、容器的圆筒体4为6-15mm薄板卷制而成，筒体侧面需要在不同高度与角度开设四个法兰孔，分别与四个侧壁法兰2一一对应装配；如果直接在圆筒体板材下料时进行钻孔，由于圆筒体4整体板厚较薄、直径较大、孔的定位角度要求较高，直接在开孔位置处留余量先开孔后卷圆，将导致圆筒体卷圆出现椭圆等尺寸无法保证的情况，后期卷圆焊接后的校圆难度也将变大，还可能造成法兰孔后期边缘的加工出现振刀的情况，因此圆筒体4侧壁的法兰孔的加工是容器制造的一个难点。
6、此外，圆筒体4侧壁与第一法兰21、第二法兰22、第三法兰23、第四法兰24焊接，均容易造成侧壁法兰孔处凹陷、筒体扭曲变形及法兰中心线偏离理论设计中心线；同时在实际圆筒体4与顶部法兰1、分段法兰预制件8、定位法兰5在前期的组对与局部焊接过程中，虽然有其他辅助支撑工装支撑，但随着辅助支撑工装的逐一拆除，在生产过程中发现仍然存在局部区域的变形，造成产品的后续加工余量不足与定位安装出现偏差。
7、具体的，申请人早期在该产品的制造过程中，主体借助零部件搭积木的方式，来提高焊接易变形区域与加工易振刀的薄壁区域的刚度，具体制造顺序如附图3-4所示，包括：定位法兰5与第一工装9、第二工装10及分段法兰预制件8前期装配为一个整体，与圆筒体4进行装配，完成后再与第三工装11装配，最终作为圆筒体4的内部支撑工装结构，并加工出圆筒体4侧壁的法兰孔，完成后再按附图4所示，最后安装顶部法兰1、底部法兰6及侧壁法兰2。
8、如附图4所示，容器产品焊接过程主要包括：容器整体组对检验合格后，首先对底部法兰6与圆筒体4点焊固定；底部法兰6与定位法兰5点焊固定；分段法兰预制件8上边缘与圆筒体4焊接；顶部法兰1与圆筒体4点焊固定；侧壁法兰2与圆筒体4点焊固定；完成后对底部法兰6与定位法兰5底面位置进行焊接到设计要求状态；底部法兰6与圆筒体4外侧位置进行焊接到设计要求状态；顶部法兰1与圆筒体4内外侧焊接到设计要求状态；侧壁法兰2与圆筒体4位置外侧焊接到设计要求状态；
9、在外侧完成焊接后，需要拆除第三工装11，焊接分段法兰预制件8与圆筒体4上边缘焊缝到设计要求状态；同时焊接侧壁法兰2内侧与圆筒体4到设计要求状态；继续拆除第二工装10，焊接分段法兰预制件8与圆筒体4下边缘焊缝到设计要求状态；最后焊接定位法兰5与圆筒体4上边缘焊缝到设计要求状态。
10、然而按照申请人的早期技术，在实际批量化地进行生产制造过程中，在对第三工装11拆除时，由于第三工装11的上顶板外圆大于与顶部法兰1内圆，无法直接取出，需要对第三工装11顶部法兰进行火焰切割破坏后，才能从顶部法兰1内圆处取出，不仅严重影响生产进度，而且破坏了初始工装设计的最佳结构状态，同时在切割过程中还会造成第三工装11顶板与圆筒体4内侧贴合位置火焰烧伤，影响该位置处的材料性能；后期还需要对切割后的第三工装11进行二次加工后，才能再次焊接顶板和加工外圆尺寸以用于下一个产品的生产使用，导致制造成本和周期增加；
11、此外，在侧壁法兰2与圆筒体4内侧焊接过程中，申请人发现由于内侧支撑工装需要被提前去除，导致内侧无法有效支撑，侧壁法兰2焊接会出现圆筒体4局部区域变形严重，严重影响产品外观质量和侧壁法兰2的定位精度，导致后期局部无加工余量，甚至造成产品报废的情况出现。
12、同时，在对圆筒体4内侧进行相应焊接过程中，由于圆筒体4内部空间较小，尤其是焊接位置处的支撑空间狭小，且结构内壁有顶部法兰1、分段法兰3等部件的遮挡，这给焊接操作人员在焊接过程中的竖向支撑、水平找圆支撑等操作带来较多不便，增大了焊接操作难度，也难以保障焊接的精度。
13、因此，为了解决申请人早期技术中存在的问题，特提出本技术。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明旨在提出一种可重复使用自适应找圆法兰内支撑装置及其使用方法，以用于解决现有技术中因使用第三工装所难以避免的工装破坏、影响材料性能、生产效率较低等问题，还用于解决个别工装需要被提前去除时，导致结构上无法提供有效支撑，导致加工过程中容易发生变形，操作难度较大，不利于提高加工精度的问题。
2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
3、一种可重复使用自适应找圆法兰内支撑装置，所述装置用于大型薄壁类压力容器的生产制造，所述装置包括中心驱动件、拉杆、凸轮转盘、支撑块，所述拉杆的一端与中心驱动件连接，另一端与凸轮转盘连接，所述凸轮转盘与支撑块连接，且所述凸轮转盘具有轴点，在水平方向上，所述拉杆位于凸轮转盘与支撑块的连接点、凸轮转盘的轴点之间，随着中心驱动件、拉杆的运动，驱使凸轮转盘绕着轴点转动，使得支撑块能够朝着远离所述装置的方向或靠近所述装置的方向运动。
4、进一步的，所述装置包括基板，所述中心驱动件被设置在基板上，所述凸轮转盘设置第一孔、第二孔、连接轴，所述凸轮转盘通过第二孔与基板固定连接，形成凸轮转盘的轴点；所述凸轮转盘通过第一孔与支撑块以能够拆卸的方式连接，所述凸轮转盘通过连接轴与拉杆连接。
5、进一步的，所述基板为圆形板，所述中心驱动件被设置在基板的中心，所述基板的外缘以圆周阵列的形式设置至少两个凸轮转盘，每一个凸轮转盘均设置对应的支撑块。
6、进一步的，将第一孔的中心记为f，将连接轴的轴心记为g，将第二孔的中心记为h，在凸轮转盘的竖直投影方向上，g与h之间的距离为f与g之间距离的1.1-1.4倍，f与h之间的距离为f与g之间距离的1.2-2倍。
7、进一步的，所述中心驱动件包括依次连接的电机、减速机、传动轴、传动盘，所述传动盘与拉杆连接；所述装置包括锁紧机构，用于对中心驱动件进行机械锁紧。
8、进一步的，所述支撑块设置转轴，所述转轴以能够拆卸的方式贯穿所述凸轮转盘的第一孔，所述支撑块能够沿着转轴的轴心相对于凸轮转盘转动。
9、进一步的，将所述支撑块朝向圆筒体内壁的一侧记为支撑面，所述支撑面的曲率与所述大型薄壁类压力容器的圆筒体内壁的曲率相同；所述支撑面设置避让口。
10、一种可重复使用自适应找圆法兰内支撑装置的使用方法，所述使用方法采用所述的一种可重复使用自适应找圆法兰内支撑装置，用于所述大型薄壁类压力容器的生产制造过程；所述大型薄壁类压力容器包括顶部法兰、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。
11、进一步的，所述装置能够设置在所述容器内部的至少六个支撑位置处，分别记为：支撑位置e，在竖直高度方向上位于距离顶部法兰下平面下方0-77mm的位置；支撑位置d，在竖直高度方向上位于距离顶部法兰下平面下方78-420mm的位置；支撑位置c，在竖直高度方向上位于距离分段法兰预制件上平面上方0-62mm的位置；支撑位置b-1，在竖直高度方向上位于距离分段法兰预制件下平面下方0-190mm的位置；支撑位置b-2，在竖直高度方向上位于距离定位法兰上平面上方0-130mm的位置；支撑位置a，在竖直高度方向上位于距离定位法兰上平面下方0-65mm的位置。
12、进一步的，在所述容器的生产制造过程中，所述容器内部能够设置第一工装、第二工装；所述使用方法包括：
13、s1、将定位法兰放在装配平台上，将第一工装装配到定位法兰的上平面，通过紧固件将第一工装、定位法兰连接固定，形成第一装配组件；
14、s2、以第二工装的第一上板的上表面朝下的形式，将第二工装放置在装配平台上，将分段法兰预制件套在第二工装的支撑筒外侧，通过紧固件将分段法兰预制件、第二工装连接固定，形成第二装配组件；
15、s3、以第二工装的第一上板的上表面朝上的形式，将第二装配组件吊至第一装配组件上方，将第二工装与第一工装定位卡接，通过紧固件将第二工装、第一工装连接固定，使得第一装配组件与第二装配组件连接形成第三装配组件；
16、s4、以定位法兰的外周圆为加工基准，对分段法兰预制件的外周圆进行二次加工，使得分段法兰预制件的外周圆直径φm等于定位法兰的外周圆直径φn，保证定位法兰、分段法兰预制件在与圆筒体装配过程中的同心度；
17、s5、将底部法兰放置在装配平台上，在底部法兰的上表面分别划出定位法兰外圆线、圆筒体外圆线，以定位法兰朝下的方式，将第三装配组件与底部法兰装配，使定位法兰底部的止口台阶与底部法兰的中心孔台阶定位装配；
18、s6、将所述装置放置在圆筒体内，将支撑块对圆筒体的内壁进行支撑，对圆筒体的底壁端口、底部法兰对应的装配面进行加工，保证圆筒体与底部法兰之间的装配面平齐；
19、s7、在圆筒体的内壁划出与分段法兰预制件配合位置的组对线，然后将所述装置对圆筒体的支撑位置移动到所述组对线上方；
20、s8、将装有所述装置的圆筒体从第三装配组件上方装入，使圆筒体套在第三装配组件的外侧，将圆筒体的下端面与底部法兰的上表面贴合；
21、s9、对圆筒体的外圆与底部法兰之间的待焊接处进行点焊固定，对定位法兰与底部法兰装配后的底部待焊接处进行点焊固定；
22、s10、将所述装置从圆筒体中取出，然后将圆筒体的内壁与分段法兰预制件的外缘接触处进行点焊；
23、s11、将所述装置从圆筒体的上端口装入，并支撑在支撑位置e处，以底部法兰上平面为平面基准，以底部法兰法外圆面为同心基准，加工圆筒体上端口平面；
24、s12、在圆筒体的外侧筒体上划出各个侧壁法兰的定位中心点；
25、s13、基于步骤s12划出的定位中心点，对圆筒体的侧壁进行镗孔加工，加工出各个侧壁法兰孔；
26、s14、将各个侧壁法兰逐个装入所对应的圆筒体的侧壁法兰孔内，将各个侧壁法兰与圆筒体点焊固定；
27、s15、将顶部法兰与圆筒体的上端面组对，使得顶部法兰与圆筒体内圆的同心度≤0.2mm，然后将顶部法兰与圆筒体的上端面焊接；
28、s16、将处于支撑位置e处的所述装置从圆筒体中取出，更换具有避让口的支撑块，将所述装置支撑在支撑位置d处；
29、s17、对于支撑位置d所在高度上的侧壁法兰而言，对侧壁法兰与圆筒体的外侧壁之间进行整圆焊接，对侧壁法兰与圆筒体的内侧壁之间能够施展焊接工作的待焊接区域进行焊接，然后将处于支撑位置d处的所述装置从圆筒体中取出；
30、s18、将第二工装拆卸取出，在分段法兰预制件的下侧设置支撑筋，并将支撑筋分别与分段法兰预制件的下表面、圆筒体的内侧壁进行点焊固定；
31、s19、对所述装置更换具有避让口的支撑块，将所述装置支撑在支撑位置c处；
32、s20、对于支撑位置c所在高度上的侧壁法兰而言，对侧壁法兰与圆筒体的外侧壁之间进行整圆焊接；对于所有侧壁法兰而言，对所有侧壁法兰与圆筒体的内侧壁之间能够施展焊接工作的待焊接区域进行焊接；
33、s21、将所述装置由支撑位置c处调节并支撑在支撑位置b-1处，对分段法兰预制件的上边缘与圆筒体的内侧壁进行焊接；对于所有侧壁法兰而言，对侧壁法兰与圆筒体的内侧壁之间能够施展焊接工作的待焊接区域进行焊接；
34、s22、将所述装置由支撑位置b-1处调节并支撑在支撑位置b-2处，对分段法兰预制件的下边缘与圆筒体的内侧壁进行焊接，将所有支撑筋与圆筒体的内侧壁进行焊接；对于所有侧壁法兰而言，对侧壁法兰与圆筒体的内侧壁之间能够施展焊接工作的待焊接区域进行焊接；
35、s23、将处于支撑位置b-2处的所述装置从圆筒体中取出，将第一工装拆卸取出；再将所述装置支撑在支撑位置a处；
36、s24、对所有侧壁法兰与圆筒体的内侧壁之间的待焊接区域进行焊接，对定位法兰的上边缘与圆筒体的内侧壁之间进行焊接；
37、s25、将整个装配体放置在具有中心孔的工装平台上，将底部法兰的外圆与工装平台的上表面之间进行断续焊固定，将工装平台的中心孔的内侧壁与底部法兰的下平面之间进行断续焊固定；
38、s26、将圆筒体的外圆与底部法兰进行焊接完整，然后将整个装配体翻转为底部朝上的状态，将定位法兰与底部法兰装配后的底部待焊接处进行焊接完整；
39、s27、将整个装配体翻转复原，将处于支撑位置a处的所述装置取出，即所述装置使用完毕。
40、相对于现有技术，本发明所述的一种可重复使用自适应找圆法兰内支撑装置及其使用方法具有以下优势：
41、本发明所述的一种可重复使用自适应找圆法兰内支撑装置及其使用方法，通过支撑块的运动，使得装置具有收紧状态、展开状态，并将所述装置用于容器的生产制造过程中，使得所述装置能够以收紧状态进入容器内的任意高度，并由收紧状态调整为展开状态，便能够对容器内相应高度位置附近的圆筒体及相关部件进行支撑。在所述装置的这一作用下，与申请人的早期技术相比，本技术在容器的生产制造过程中使用所述装置，至少能够替代并省去第三工装，避免了因空间干涉导致第三工装无法直接取出，并完全杜绝了由第三工装所引起的难以避免的工装破坏、影响容器材料性能、生产效率较低等问题；同时，在个别工装(如第一工装、第二工装)需要被提前去除时，所述装置能够被设置在需要进行支撑的任意高度上，对圆筒体及相关部件进行支撑，为相关部件结构的加工过程提供有效地支撑，避免加工过程中相关部件发生变形，以提高加工精度，保障产品质量，同时也降低了施工人员的操作难度。
42、同时，本技术在具体实施方式的内容中，结合具体技术方案对所述装置具有的五点有益效果进行了具体的逐一介绍，此处不做赘述。
1.一种可重复使用自适应找圆法兰内支撑装置，其特征在于，所述装置用于大型薄壁类压力容器的生产制造，所述装置包括中心驱动件、拉杆(14)、凸轮转盘(13)、支撑块(12)，所述拉杆(14)的一端与中心驱动件连接，另一端与凸轮转盘(13)连接，所述凸轮转盘(13)与支撑块(12)连接，且所述凸轮转盘(13)具有轴点，在水平方向上，所述拉杆(14)位于凸轮转盘(13)与支撑块(12)的连接点、凸轮转盘(13)的轴点之间，随着中心驱动件、拉杆(14)的运动，驱使凸轮转盘(13)绕着轴点转动，使得支撑块(12)能够朝着远离所述装置的方向或靠近所述装置的方向运动。
2.根据权利要求1所述的一种可重复使用自适应找圆法兰内支撑装置，其特征在于，所述装置包括基板(15)，所述中心驱动件被设置在基板(15)上，所述凸轮转盘(13)设置第一孔(131)、第二孔(133)、连接轴(132)，所述凸轮转盘(13)通过第二孔(133)与基板(15)固定连接，形成凸轮转盘(13)的轴点；所述凸轮转盘(13)通过第一孔(131)与支撑块(12)以能够拆卸的方式连接，所述凸轮转盘(13)通过连接轴(132)与拉杆(14)连接。
3.根据权利要求2所述的一种可重复使用自适应找圆法兰内支撑装置，其特征在于，所述基板(15)为圆形板，所述中心驱动件被设置在基板(15)的中心，所述基板(15)的外缘以圆周阵列的形式设置至少两个凸轮转盘(13)，每一个凸轮转盘(13)均设置对应的支撑块(12)。
4.根据权利要求2所述的一种可重复使用自适应找圆法兰内支撑装置，其特征在于，将第一孔(131)的中心记为f，将连接轴(132)的轴心记为g，将第二孔(133)的中心记为h，在凸轮转盘(13)的竖直投影方向上，g与h之间的距离为f与g之间距离的1.1-1.4倍，f与h之间的距离为f与g之间距离的1.2-2倍。
5.根据权利要求1所述的一种可重复使用自适应找圆法兰内支撑装置，其特征在于，所述中心驱动件包括依次连接的电机(200)、减速机(201)、传动轴(17)、传动盘(16)，所述传动盘(16)与拉杆(14)连接；所述装置包括锁紧机构(19)，用于对中心驱动件进行机械锁紧。
6.根据权利要求1所述的一种可重复使用自适应找圆法兰内支撑装置，其特征在于，所述支撑块(12)设置转轴(121)，所述转轴(121)以能够拆卸的方式贯穿所述凸轮转盘(13)的第一孔(131)，所述支撑块(12)能够沿着转轴(121)的轴心相对于凸轮转盘(13)转动。
7.根据权利要求1所述的一种可重复使用自适应找圆法兰内支撑装置，其特征在于，将所述支撑块(12)朝向圆筒体(4)内壁的一侧记为支撑面(122)，所述支撑面(122)的曲率与所述大型薄壁类压力容器的圆筒体(4)内壁的曲率相同；所述支撑面(122)设置避让口(123)。
8.一种可重复使用自适应找圆法兰内支撑装置的使用方法，其特征在于，所述使用方法采用权利要求1-7任意一项所述的一种可重复使用自适应找圆法兰内支撑装置，用于所述大型薄壁类压力容器的生产制造过程；所述大型薄壁类压力容器包括顶部法兰(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。
9.根据权利要求8所述的一种可重复使用自适应找圆法兰内支撑装置的使用方法，其特征在于，所述装置能够设置在所述容器内部的至少六个支撑位置处，分别记为：
10.根据权利要求8所述的一种可重复使用自适应找圆法兰内支撑装置的使用方法，其特征在于，在所述容器的生产制造过程中，所述容器内部能够设置第一工装(9)、第二工装(10)；所述使用方法包括：
