CN104128718B - 金属球壳拼装方法及专用于实施该方法的检测工装 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属球壳拼装方法及专用于实施该方法的检测工装，金属球壳拼装方法，包括以下步骤，1）下料获得球冠壳体及成组的球面弯板，每一组球面弯板首尾拼接围成一层球面环体；2）将球冠壳体设置于支撑管柱上并采用检测工装检测使其上边沿位于同一个平面上并固定；3）将第一层球面环体所对应的第一组球面弯板中的各球面弯板依次设置在球冠壳体的上边沿的对应位置处，并采用检测工装进行检测调整并固定，最终使该组所有球面弯板的上边沿位于同一圆周线上；4）调整检测臂的角度，依次拼装直至拼装完成一个不大于半球的球壳。采用检测工装边检测调整边固定拼装，检测工装的结构简单、便于操作，保证了球面的圆度及拼装精度和质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种金属球壳的制作，尤其涉及一种金属球壳的拼装方法及专用于实施该方法的检测工装。
背景技术
在特高压直流输电系统中，由于运行电压非常高、并且存在各种暂态过电压的叠加，因此为避免放电，在系统中使用了大量的使整个输电系统的电场均匀的屏蔽球，这些屏蔽球均为薄壁零件，最大直径可达3米。针对这种薄壁金属球一般采用大型模具冲压或采用大型的工装进行旋压获得，成本过高；公开号为CN1714994A的中国专利申请“高精度薄壁金属球的制作方法”的说明书的背景技术部分内容中公开了一种用于制作薄壁金属球的方法，其制作方法为在弧形样板上切割下料多个毛坯片，在压力机上将毛坯片压延成为具有一定曲率的毛坯，切除毛坯的毛边，组对焊接成半球，将两个半球组成焊接成为一个完整的薄壁球。这种制作方法在将多个毛坯片进行焊接组装时，没有进行相应的检测，因此同一个纬度的毛坯片将有可能不位于同一个圆周上，从而使焊接组装的球体的圆度不能保证。
发明内容
本发明的目的是提出一种圆度精度高的金属球壳拼装方法。本发明还提供一种专用于实施上述方法的检测工装。
为解决上述问题，本发明中金属球壳拼装方法采用的技术方案是：
金属球壳拼装方法，包括以下步骤，
1）在与待拼装球体的半径相同的球冠状结构的弧形板材上下料获得多组毛坯，毛坯至少包括一个顶部开口、底部封闭的球冠壳体及成组的片状的球面弯板，每一组球面弯板用于首尾拼接围成在沿球冠壳体的中心轴线方向上的具有一定宽度的带状的一层球面环体；
2）将所述球冠壳体的封闭的底部放置在支撑管柱上，将支撑管柱穿装在检测工装的定位孔中，使支撑管柱的中心线与所述定位孔所在的基准横杆垂直，使基准横杆与检测臂的铰接轴的轴线与基准横杆及球冠壳体的中心轴线垂直，旋转检测臂使检测臂与球冠壳体上端开口的边沿贴靠，旋转检测工装使检测臂随检测工装绕支撑管柱旋转，根据检测臂调整球冠壳体使其上边沿位于与支撑管柱的中心线垂直的平面上，将球冠壳体固定在支撑管柱上；
3）将第一层球面环体所对应的第一组球面弯板中的一个球面弯板固定在球冠壳体的上边沿的对应位置处，调整检测工装的检测臂与该球面弯板的上边沿贴靠，旋转检测臂绕支撑管柱的中心线转动到达该组的下一个球面弯板的待固定位置，将另一个球面弯板通过定位装置与该位置处的球冠壳体的上边沿对接，并使该球面弯板的上边沿与检测臂贴靠后将该球面弯板与球冠壳体固定，依次类推直至完成整组球面弯板与球冠壳体的对接，最终使该组所有球面弯板的上边沿位于与球冠壳体的中心轴线垂直的圆周线上；
4）调整检测工装的检测臂的角度，依次拼装与各层球面环体对应的成组的球面弯板，直至拼装完成一个不大于半球的球壳。
在上述步骤4）之后还包括重复步骤（1）、（2）、（3）、（4），拼装完成另一个不大于半球的球壳，将两个球壳对接固定构成一个完整的球体。
在上述步骤3）将球面弯板与球冠壳体对接时也可以采用在相互对接的球面弯板与球冠壳体的凸面上贴靠一个内凹球面支撑板，使内凹球面支撑板的凹面与相对接的球面弯板与球冠壳体的外凸球面贴合后进行对接固定。
在上述步骤3）中进行固定过程中，可在已焊接的球体内焊接相应的铝板条进行加固。
本发明中专用于实施上述方法的检测工装采用的技术方案是：
专用于实施上述拼装方法的检测工装，包括基准横杆及基准横杆上铰接的可绕铰接轴摆动的检测臂，所述铰接轴轴线垂直于基准横杆的延伸方向，基准横杆的远离铰接轴的一端设置有用于转动装配支撑管柱的定位孔。
所述基准横杆上还设置有与相应的操作平台滚动配合的滚动结构。
还包括与所述定位孔转动装配的支撑管柱，所述支撑管柱的中心线与所述基准横杆的延伸方向垂直。
本发明提出的金属球壳拼装方法及专用于实施上述方法的检测工装，在将成组的多个球面弯板沿球冠壳体的圆周方向拼装时采用检测工装对球冠壳体及球面弯板所围成的球面进行检测，该检测工装可绕金属球支承管柱的中心线进行旋转，多组球面弯板逐层连接拼装，每组的每块球面弯板在固定前均采用检测臂对其位置进行检测定位，使各组每块球面弯板均与前一块球面弯板的上边沿位于与球冠壳体中心轴线垂直的同一个圆周线上，从而保证了球面的圆度，保证了拼装精度和质量，能有效避免拼装后的球体不符合要求而报废所造成的损失；所采用的检测工装的结构简单、便于操作，能有效保证拼装后的球体的精度和质量。
进一步的，采用内凹球面支撑板使相互对接的两个球面弯板或球面弯板与球冠壳体进行焊接连接，可保证相互对接的两个球面弯板会球面弯板与球冠壳体的对接角度及位置，进一步保证了焊接后球体的圆度。
进一步的，为避免对接的大型薄壁球体出现刚性不足，拼接过程中在球体内设置铝板条进行加固，从而可提高薄壁球体的强度。
进一步的，检测工装的基准横杆上设置钢珠，可便于检测工装沿操作平台绕支撑管柱中心线旋转，提高其旋转灵活性。
附图说明
图1是本发明的金属球壳拼装方法的状态1的实施例的结构示意图；也是本发明中专用于实施该方法的检测工装的使用状态图；
图2是图1中A处的局部放大图；
图3是本发明的金属球壳拼装方法的状态2的实施例的结构示意图；
图4是本发明的金属球壳拼装方法的状态3的实施例的结构示意图；
图5是图4中B处的局部放大图；
图6是本发明的金属球壳拼装方法的状态4的实施例的结构示意图；
图7是本发明的金属球壳拼装方法的状态5的实施例的结构示意图；
图8是图7中C处的局部放大图；
图9是本发明的金属球壳拼装方法的状态6的实施例的结构示意图；
图10是采用两个半球的球壳拼接后获得的整球的结构示意图；
图11是本发明中采用的实施拼装方法的检测工装的结构示意图；
图12是图1中支撑管柱的结构示意图；
图13是用于拼装金属球壳的球冠的结构示意图；
图14是图13的左视图；
图15是图13的俯视图；
图16是球冠与支撑管柱焊接固定后的结构示意图
图17是用于拼装金属球壳的第一组球面弯板的结构示意图；
图18是图17的左视图；
图19是图17的俯视图；
图20是用于拼装金属球壳的第二组球面弯板的结构示意图；
图21是图20的左视图；
图22是图20的俯视图；
图23是用于拼装金属球壳的第三组球面弯板的结构示意图；
图24是图23的左视图；
图25是图23的俯视图。
具体实施方式
本发明的金属球壳拼装方法的实施例：如图1～图25所示，该金属球壳拼装方法包括以下步骤：（1）按照理论计算在压力机上采用相应的模具压制出与待拼装的球壳的半径相同的球冠壳体4，在球冠壳体4上分别裁剪出用于拼装半球的三组球面弯板，三组球面弯板分别为第一组球面弯板5、第二组球面弯板7和第三组球面弯板8，采用压力机在模具上压制用于下料的弧形板材使其达到与所需金属球相同的球冠，从而使下料得到的各球面弯板的半径得到保证，不需要逐个进行压力加工，提高拼装效率，第一组球面弯板5的结构如图17～19所示，第二组球面弯板7的结构如图20～22所示，第三组球面弯板8的结构如图23～25所示，每组球面弯板包括结构尺寸相同的15片，并且每组的15片球面弯板首尾相接能够围成具有一定宽度的一层球面环体；修整各球面弯板，去除各球面弯板的毛边；再选择一个压制成形的半径与待拼装的球壳的半径相同的上端开口、底部封闭的球冠壳体4，去除其毛边；（2）将球冠壳体4放置在支撑管柱3上，并使球冠壳体4的凹面朝向远离支撑管柱3的上方，将支撑管柱穿装在检测工装2的定位孔中，使支撑管柱的中心线与所述定位孔所在的基准横杆垂直，使基准横杆与检测臂的铰接轴的轴线与基准横杆及球冠壳体的中心轴线垂直，调整检测工装2的检测臂，使检测臂与球冠壳体4的一侧的边沿贴靠，旋转检测工装，检测工装的基准横杆上的钢珠沿划线平台滚动带动其上的检测臂绕支撑管柱3的中心线转动，根据检测臂调整球冠壳体4使球冠壳体上端开口的边沿位于与支撑管柱的中心线垂直的平面上，将球冠壳体与支撑管柱焊接固定；（3）将第一层环状球体对应的第一组球面弯板5中的一片与球冠壳体的上边沿对接固定，为保证该片第一组球面弯板与球冠壳体4在同一个球体上，在该片第一组球面弯板和球冠壳体4下方设置有内凹球面支撑板6，内凹球面支撑板6的凹面分别与相对接的第一组球面弯板5和球冠壳体4的凸面贴合，如图1、图2所示，将球面弯板与所在的球冠壳体4的上边沿焊接固定，调节检测工装，使检测工装的检测臂与焊接固定好的第一组球面弯板5的上边沿贴靠，当继续焊接第二块第一组球面弯板5时，旋转检测工装，通过检测臂的张开角度调整待焊接的第二块第一组球面弯板5的位置，直至确保其上边沿与上一片第一组球面弯板5的上边沿位于与球冠壳体中心轴线垂直的同一个圆周线上，然后将第二块第一组球面弯板5的一侧与前一块的第一组球面弯板5焊接固定，同时将第二块球面弯板的底部与球冠壳体4的边沿焊接固定，焊接固定时通过内凹球面支撑板6保证其相互对接部位于同一个球面上，依次类推，直至将15片第一组球面弯板5全部焊接固定在球冠壳体4的上边沿，焊接后的球体的状态图如图3所示；（3）调整检测工装的检测臂的角度，依次拼装第二层环状球体对应的第二组球面弯板和第三层环状球体对应的第三层环状球体，将第二组球面弯板7与第一组球面弯板5的上边沿对接焊接，焊接过程如图4、图5所示，焊接后的球体的状态图如图6所示；将第三组球面弯板8与第二组球面弯板7的上边沿对接焊接，焊接过程如图7、图8所示，焊接后的球体的状态如图9所示，此时便完成了半个球体的拼接；（4）重复步骤（1）、（2）、（3），拼接出另一个半球，将两个半球对接焊接成一个完整的球体，该球体的结构如图10所示。在上述焊接过程中，为确保焊接成的球体具有足够的刚性，在焊接过程时预料到有可能出现球体刚性不足时，可在球体内焊接铝板条进行加固。
在本实施例中完成一个整球的拼装，在本发明的其他实施例中，根据需要当只需要制作一个不大于半球的球体时，可只采用上述实施例中的步骤（1）、（2）、（3）。
在本实施例中有三组球面弯板，在本发明的其他实施例中也可根据金属球的尺寸只设置一组球面弯板或两组以上任意多组球面弯板。
在本实施例中的三组球面弯板，第一组球面弯板、第二组球面弯板及第三组球面弯板，每组球面弯板均包括15块结构尺寸相同的球面弯板，在本发明的其他实施例中也可包括少于15片或多于15片的任意多个球面弯板，每块球面弯板的结构尺寸也可以不完全相同，只要各组的球面弯板首尾相连可以围成所需半径的球面环体。
在本实施例中在将球冠壳体与第一组球面弯板、第一组球面弯板与第二组球面弯板7、第二组球面弯板与第三组球面弯板进行对接焊接时，采用一个内凹球面支撑板支撑于其两者下方，确保两者对接后位于同一个球面上，在本发明的其他实施例中也可不采用内凹球面支撑板支撑，而直接手动对接，确保相互对接的两者在同一个球面上后进行焊接。
本发明中专用于实施上述拼装方法的检测工装的实施例：如图11所示，该检测工装包括基准横杆21及与基准横杆一端通过铰接轴25铰接的检测臂22，苏搜狐铰接轴的轴线与所述基准横杆的延伸方向垂直，检测臂为具有一定刚度的并标刻有刻度的钢尺，基准横杆远离铰接轴的一端设置有定位孔23，基准横杆靠近铰接轴的一端设置有用于与相应操作平台滚动配合的钢珠24，还包括与定位孔23转动装配的支撑管柱。
在采用该检测工装进行金属球拼装过程的检测时，将检测工装放置于划线平台1上，也可根据加工需要将检测工装放置于其他具有一定水平度的操作平台上，基准横杆上设置的钢珠可沿划线平台滚动，将支撑管柱3转动装配在定位孔中，调整检测臂使检测臂与已拼接的球体上端面的边沿贴靠，从检测臂上读取贴靠点的高度位置，将检测臂的角度锁定，当焊接同组球面弯板时，旋转检测工装，检测工装的钢珠沿划线平台滚动，检测工装绕支撑管柱3的中心线旋转至下一片待焊接固定的球面弯板位置，调整球面弯板位置时使球面弯板的上边沿与检测臂贴靠，由于此时检测臂的角度即为前边已焊接固定的球面弯板的圆周位置，因此可以保证该球面弯板的上边沿与前边已经焊接固定好的球面弯板上边沿位于与支撑管柱中心线垂直的同一个圆周线上，将调整好位置的球面弯板的下端面与其下方的球体上边沿焊接固定，依次进行检测定位后进行焊接，从而便可保证焊接固定后的同一组球面弯板的上边沿位于与支撑管柱中心线垂直的同一个圆周线上，保证了拼接精度及拼接后的金属球的圆度。
在本实施例中为便于检测工装旋转，在基准横杆上设置有用于滚动的滚动结构，且该滚动结构为钢珠，在本发明的其他实施例中也可不设置滚动结构或设置其他如滚轮等常用与滚动的滚动结构。
Claims (7)
1.金属球壳拼装方法，其特征在于：包括以下步骤，
1）在与待拼装球体的半径相同的球冠状结构的弧形板材上下料获得多组毛坯，毛坯至少包括一个顶部开口、底部封闭的球冠壳体及成组的片状的球面弯板，每一组球面弯板用于首尾拼接围成在沿球冠壳体的中心轴线方向上的具有一定宽度的带状的一层球面环体；
2）将所述球冠壳体的封闭的底部放置在支撑管柱上，将支撑管柱穿装在检测工装的定位孔中，使支撑管柱的中心线与所述定位孔所在的基准横杆垂直，使基准横杆与检测臂的铰接轴的轴线与基准横杆及球冠壳体的中心轴线垂直，旋转检测臂使检测臂与球冠壳体上端开口的边沿贴靠，旋转检测工装使检测臂随检测工装绕支撑管柱旋转，根据检测臂调整球冠壳体使其上边沿位于与支撑管柱的中心线垂直的平面上，将球冠壳体固定在支撑管柱上；
3）将第一层球面环体所对应的第一组球面弯板中的一个球面弯板固定在球冠壳体的上边沿的对应位置处，调整检测工装的检测臂与该球面弯板的上边沿贴靠，旋转检测臂绕支撑管柱的中心线转动到达该组的下一个球面弯板的待固定位置，将另一个球面弯板通过定位装置与该位置处的球冠壳体的上边沿对接，并使该球面弯板的上边沿与检测臂贴靠后将该球面弯板与球冠壳体固定，依次类推直至完成整组球面弯板与球冠壳体的对接，最终使该组所有球面弯板的上边沿位于与球冠壳体的中心轴线垂直的圆周线上；
4）调整检测工装的检测臂的角度，依次拼装与各层球面环体对应的成组的球面弯板，直至拼装完成一个不大于半球的球壳。
2.根据权利要求1所述的金属球壳拼装方法，其特征在于：在上述步骤4）之后还包括重复步骤（1）、（2）、（3）、（4），拼装完成另一个不大于半球的球壳，将两个球壳对接固定构成一个完整的球体。
3.根据权利要求1所述的金属球壳拼装方法，其特征在于：在上述步骤3）将球面弯板与球冠壳体对接时采用在相互对接的球面弯板与球冠壳体的凸面上贴靠一个内凹球面支撑板，使内凹球面支撑板的凹面与相对接的球面弯板与球冠壳体的外凸球面贴合后进行对接固定。
4.根据权利要求1或2或3所述的金属球壳拼装方法，其特征在于：在上述步骤3）中进行固定过程中，在已焊接的球体内焊接相应的铝板条进行加固。
5.专用于实施权利要求1中所述的金属球壳拼装方法的检测工装，其特征在于：包括基准横杆及基准横杆上铰接的可绕铰接轴摆动的检测臂，所述铰接轴轴线垂直于基准横杆的延伸方向，基准横杆的远离铰接轴的一端设置有用于转动装配支撑管柱的定位孔。
6.根据权利要求5所述的检测工装，其特征在于：所述基准横杆上还设置有与相应的操作平台滚动配合的滚动结构。
7.根据权利要求5或6所述的检测工装，其特征在于：还包括与所述定位孔转动装配的支撑管柱，所述支撑管柱的中心线与所述基准横杆的延伸方向垂直。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |