CN104440219A - 圆坯结晶器铜管上下端面加工专用组合夹具及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及圆坯结晶器铜管上下端面加工专用组合夹具及其使用方法，包括安装底板、第一组上下卡板、第二组上下卡板、以及定位板，其中，所述安装底板用于将夹具安置在机床或工作台上；所述第一组上下卡板垂直设置在安装底板的一端；所述第二组上下卡板垂直设置在安装底板的另一端；所述上卡板从上方与下卡板对应设置，上下卡板之间形成预设形状从而实现对被加工铜管的定位和固定；所述定位板安置在机床或工作台上，用于对安装底板进行定位。本发明将难以精确定位的铜管上下端面加工的基准巧妙地转化到夹具上，由夹具的特殊设计结构来保证铜管精确安装定位。这样就避免了用划线方法或简单靠山时存在的误差，确保所加工出的部位精确可靠，提高了产品质量，减少废次品的出现。

Description

圆坯结晶器铜管上下端面加工专用组合夹具及其使用方法

技术领域

本发明涉及冶金连续铸钢用结晶器铜管，具体涉及弧形圆坯结晶器铜管的加工制造技术。

背景技术

结晶器铜管是冶金连续铸钢生产设备中的关键部件，根据铸坯断面的形状结晶器铜管可分为方坯、圆坯、矩形坯等多种类型，其中弧形圆坯结晶器铜管是目前应用最为广泛的类型之一。由于结晶器铜管在连铸机中处于特别重要的部位，因此，它的加工制造精度要求特别高。

弧形圆坯结晶器铜管其特点是结晶器铜管内腔横向断面是圆形而沿拉坯方向的纵向轴心线呈圆弧形，见附图1

结晶器铜管的主要制造工艺流程是，首先通过专用模具将铜管的外形和内腔挤压成型，然后通过机械加工的方法加工出铜管的上下端面。

铜管的上下端面通常是铜管在结晶器中的安装基面，它的制造精度将直接影响铜管在结晶器内的安装精度乃至影响连铸机设备的整机性能。因此，保证铜管上下端面的加工精度是铜管加工的关键工序之一。

现有技术加工圆坯结晶器铜管上下端面的方法一种是通过直接划线的方法进行加工，即当铜管内外表面挤压成形后，在直接在管外表面划线来确定上下端面的加工位置，然后根据所划的线加工出上下两端面；另一种方法是直接在机床的工作台上安装一靠山，作为安装定位的基准，来进行加工。

这两种加工定位的方法，其缺点在于所加工出的上下端面精度差，无法保证达到设计精度要求。

这是因为，铜管的上下端面是以连铸机的中心平面为基准的，而在铜管上下端面加工完成之前，这一中心平面是不存在的，因为缺少精确的划线基准，这样划出的线必然误差很大，再根据这一划线进行加工又会产生二次误差，使误进一步积累加大，这样加工出的结晶器铜制造精度较差，大大影响产品的性能。此外，这种方法需要每支管子反复划线，机床上加工时也要反复在安装校正，费时费力，生产效率低，劳动强度大。

发明内容

本发明针对圆坯结晶器铜管现有制造技术中所存在的不足，提供一种圆坯结晶器铜管上下端面加工专用组合夹具及其使用方法，以解决铜管上下端面制造精度差、加工效率低等问题。具体技术方案如下：

圆坯结晶器铜管上下端面加工专用组合夹具，包括安装底板、第一组上下卡板、第二组上下卡板、以及定位板，其中，

所述安装底板用于将夹具安置在机床或工作台上；

所述第一组上下卡板垂直设置在安装底板的一端；

所述第二组上下卡板垂直设置在安装底板的另一端；

所述上卡板从上方与下卡板对应设置，上下卡板之间形成预设形状从而实现对被加工铜管的定位和固定；

所述定位板安置在机床或工作台上，用于对安装底板进行定位。

进一步地，所述安装底板为一矩形平板，矩形平板四条边的对应两条边相互平行，相邻的两条边相互垂直。

进一步地，安装底板的上表面两端上设两个水平安装平面，所述水平安装平面大小相等，用于安装下卡板；安装底板上设一条纵向基准边和两条横向的基准边，用于下卡板定位，纵向基准边与安装底板左侧边平行，横向基准边与安装底板横向中心平面平行并对称。

进一步地，安装底板上的两水平安装平面中部设有腰形孔，用于安装螺栓与下卡板连接并固定；安装底板左右两边设四个半腰形孔，用于安装T形螺栓，将装安装底板固定于机床和/或工作台上。

进一步地，所述两组上下卡板为左右对称结构，中心部位形成一与铜管外径相匹配的圆孔，下卡板正面及左右两侧面与底面垂直。

进一步地，所述下卡板底边设螺钉孔，用于与安装底板连接固定，所述上下卡板为对开分合结构，上卡板设螺钉孔，下卡板设螺纹孔，用于安装螺钉铜管卡紧。

进一步地，所述安装底板，上下卡板以及定位板之间通过螺钉，和/或螺栓相互连接固定。

进一步地，所述定位板为一矩形的长条平板，中部有两螺钉孔，用于安装机床用T形螺栓，装定位板固定于机床工作台上。

上述圆坯结晶器铜管上下端面加工专用组合夹具的使用方法，包括如下步骤：

(1)按需求准备铜管；

(2)将定位板安放在机床工作台上；

(3)将安装底板组装并固定于机床工作台上；

(4)按需求选择上下卡板并固定；

(5)将待加工铜管置于前后两下卡板并固定；

(6)机床加工铜管两端面。

进一步地，

步骤(1)中，将挤压成型的铜管半成品在锯床上切去两头多余部分，两端面按成品管长度尺寸各留加工余量5～10mm，和/或；

步骤(2)中，将定位板安放在机床工作台上，T形螺栓置于机床工作台T形槽内，并穿入定位板螺栓孔中，将长边进行精确找正后旋紧螺母将其固定，此时，定位板的边即为夹具的定位基准，和/或；

步骤(3)中，将安装底板安放于机床工作台上，T形螺栓置于机床工作台T形槽内，并穿入底板半腰形孔内，将底板侧边靠紧定位板，旋紧螺母将其固定，和/或；

步骤(4)中，选择两组中心圆孔尺寸与所加工铜管外圆相匹配的上下卡板，将下卡板安装于底板上，两下卡板正面向外，底面置于底板的安装平面上，螺栓穿入底板腰形孔及下卡板的螺栓孔中，下卡板内侧面与底板横向基准边靠齐，下卡板一侧面与底板纵向基准边靠齐，旋紧螺母将下卡板固定，和/或；

步骤(5)中，将待加工铜管置于前后两下卡板半圆槽内，两端伸出长度大致相等，使用上卡板及螺钉将铜管卡紧固定。此时即可进行端面加工，和/或；

步骤(6)中，机床加工铜管两端面至长度尺寸，一边端面加工好后，旋松安装底板的半腰形槽螺栓的螺母，夹具连同铜管一起掉转180度，掉头加工另一端面，掉头时将安装底板的另一侧边与定位板的侧边靠紧对齐即可用螺栓固定。

与目前现有技术相比，本发明将难以精确定位的铜管上下端面加工的基准巧妙地转化到夹具上，由夹具的特殊设计结构来保证铜管精确安装定位。这样就避免了用划线方法或简单靠山时存在的误差，确保所加工出的部位精确可靠，提高了产品质量，减少废次品的出现。

另外，简化的工序，操作简单，省工省时，降低了工人劳动强度。加工铜管端面时，只需将铜管放置于下卡板半圆槽内，而无需考虑铜管圆弧的方向，加工时只需控制铜管的总长及卡板外侧伸出的距离即可确保所加工的铜管上下端面与中心平面之间严格平行且以中心平面为对称面严格对称，大大简化的安装校正的操作程序，

这一技术方案的改进原理在于将产品铜管上中心平面这个无形的基准转移到组合夹具上，变为有形的基准，因为前后两卡板安装在底板上是以夹具的中心面为对称的，而夹具的中心平面是确定而固定不变的，所以，以此作为铜管的中心平面就可以对实现对铜管上下端面的精确控制，同时在使用时也不需要进行反复检测。这样就大大简化了操作过程，使端面加工精度控制得到可靠保证，同时，提高了工效，降低了操作强度，产品质量也得到了可靠的保证。

附图说明

图1为圆坯连铸结晶器铜管产品简图

图2为圆坯铜管上下端面加工专用夹具构成示意图

图3为安装底板结构示意图

图4为上下卡板结构示意图

图中：

1——安装底板；2——下卡板；3——上卡板；4——螺栓；5——铜管；6——螺栓；7——定位板；8——螺栓；9——螺栓。

具体实施方式

下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。

在一个实施例中，圆坯铜管上下端面加工专用夹具由安装底板、两组上下卡板、定位板等主要部件组成，安装底板、上下卡板等设计成能完成一定功能的特殊形状和结构，通过螺钉、螺栓相互连接固定并安装固定在机床工作台上，实现对被加工铜管的精确定位和固定。所涉安装底板其特征为一矩形平板，矩形平板四条边对应两条边相互平行，相邻的两条边相互垂直。安装底板上设两个水平安装平面，用于安装下卡板；安装底板上设一条纵向基准边和两条横向的基准边，用于下卡板定位。安装底板上的两安装平面中部设腰形孔用于安装螺栓与下卡板连接并固定。安装底板左右两边设四个半腰形孔，用于安装T形螺栓，将装安装底板固定于机床工作台上。所述两个水平安装平面大小相等，对称布置于矩形安装底板的前后两条边上，与安装底板的底面平行并在同一高度平面上。安装底板上所设纵向基准边与安装底板左侧边平行。所设两个横向基准边与安装底板横向中心平面平行并对称。所涉两组上下卡板，其作用是用于安装、卡紧铜管并固定在底板上。特征为左右为对称结构，中心部位有一与铜管外径相戒备匹配的圆孔，下卡板正面及左右两侧面与底面垂直。下卡板底边设螺钉孔用于与安装底板连接固定。所述下卡板下部内侧边与正面平行。所述上下卡板为对开分合结构，上卡板设螺钉孔，下卡板设螺纹孔，用于安装螺钉铜管卡紧。上下卡板分合面间设置一定间隙以保证夹紧可靠。所涉上下卡板中心孔的背面一侧设有倒角，用以减小夹持面的宽度，保证夹持面与铜管外表面接触良好，增强夹持效果。所涉定位板，为一矩形的长条平板，中部有两螺钉孔，用于安装机床用T形螺栓，装定位板固定于机床工作台上。

由图1-4可看出，本发明所涉及圆坯铜管上下端面加工专用夹具，进一步地，所涉及夹具由安装底板1、两组上下卡板2和3、定位板4等主要部件组成，安装底板1和定位板4通过T形螺栓5和螺母6固定在机床工作台上，下卡板2通过螺栓7和螺母固定在安装底板1上，上卡板3通过螺钉8与下卡板2连接并将被加工铜管5卡紧。

所涉及安装底板1其特征为一矩形平板(附图2)，矩形平板四条边对应两条边相互平行，相邻的两条边相互垂直。安装底板上设两个水平安装平面A，用于安装下卡板2；安装底板1上设一条纵向基准边B和两条横向的基准边C，用于下卡板2定位。安装底板1上的两安装平面A中部设四个腰形孔11用于安装螺栓6与下卡板2连接并固定。安装底板左右两边设四个半腰形孔10，用于安装T形螺栓8，将装安装底板1固定于机床工作台上。

所述两个水平安装平面A大小相等，对称布置于矩形安装底板1的前后两条边上，与安装底板1的底面平行并在同一高度平面上，这样就保证了前后两件下卡板2安装好后中心圆孔的中心在同一个水平高度上。

安装底板1上所设纵向基准边B与安装底板左侧边平行，当下卡板2的侧边14与底板基准边B靠齐时，前后两件下卡板2中心圆孔的中心线就在同一条直线上并与基准边B平行，也即与底板左侧边平行。所设两个横向基准边C与安装底板1横向中心平面平行并对称，这样，当两件下卡板2下部的内侧边分别与横向基准边C靠齐时，两下卡板2与安装底板1的横向中心平面呈对称，安装底板1的横向中心平面为对称中心面，此时，安装底板1的横向中心平面即为铜管加工的基准。

所涉两组上下卡板2和3，特征为左右为对称结构，中心部位有一与铜管外径相戒备匹配的圆孔12，下卡板正面13及左右两侧面与底面垂直。下卡板2底边设螺钉孔用于与安装底板1连接固定。所述下卡板下部内侧边与正面13平行。所述上下卡板为对开分合结构，上卡板3设螺钉孔，下卡板2设螺纹孔，用于安装螺钉将铜管5卡紧。上下卡板分合面间设置一定间隙(3～5)以保证夹紧可靠。所涉上下卡板2和3中心孔的背面一侧设有倒角，用以减小夹持面的宽度，保证夹持面与铜管外表面接触良好，增强夹持效果，夹持面的宽度5～10为宜。

准备加工铜时，先将挤压成型的铜管半成品在锯床上切去两头多余部分，两端面按成品管长度尺寸各留加工余量5～10mm，待用。

将定位板7安放在机床工作台上，T形螺栓置于机床工作台T形槽内，并穿入定位板7螺栓孔中，将长边进行精确找正后旋紧螺母将其固定，此时，定位板7的边即为夹具的定位基准。

将安装底板1安放于机床工作台上，T形螺栓置于机床工作台T形槽内，并穿入底板1半腰形孔内，将底板1侧边靠紧定位板7，旋紧螺母将其固定。这样，安装底板1也就得到了精确的定位。

选择两组中心圆孔尺寸与所加工铜管外圆相匹配的上下卡板2和3,按图2所示，将下卡板2安装于底板1上，两下卡板2正面向外，底面置于底板1的安装平面A上，螺栓6穿入底板1腰形孔11及下卡板2的螺栓孔中，下卡板2内侧面与底板1横向基准边C靠齐，下卡板2一侧面与底板纵向基准边B靠齐，旋紧螺母将下卡板2固定。

将待加工铜管5置于前后两下卡板2半圆槽内，两端伸出长度大致相等，使用上卡板3及螺钉将铜管5卡紧固定。此时即可进行端面加工。

机床加工铜管两端面至长度尺寸，注意控制所加工的两端面到卡板端面的尺寸严格相等，这样所加工出的端面就达到了所需要的精度。一边端面加工好后，旋松安装底板1的半腰形槽螺栓的螺母，夹具连同铜管一起掉转180度，掉头加工另一端面，掉头时将安装底板1的另一侧边与定位板7的侧边靠紧对齐即可用螺栓固定即可。

优选实施例一，φ280×780结晶器铜管上下端面加工实例

技术要求

长度780±0.1

铜管外圆直径φ328

铜管上下两端面平行度0.1

铜管上下两端面对中心平面的平行度0.1

1.将挤压成型的铜管在锯床上切去两头多余部分，长度尺寸790～800mm。

2.将定位板7安放在机床工作台上，进行精确找正，用螺钉9固定。

3.将组合夹具底板按图2方式组装并固定于机床工作台上。

4.选择中心圆孔尺寸为φ328上下卡板2和3,按图所示将下卡板安装于底板1上,凸缘边与安装底板的基准面C靠紧对齐，一侧端面与基准面B靠紧对齐，用螺钉6固定。

5.将待加工铜管5置于下卡板2半圆槽内，使铜管两端伸出长度大致相等，使用上卡板3、螺栓4将铜管5卡紧。

6.机床加工铜管两端面，检测前后两下卡板外侧面为700，所加工的端面到卡板端面的为40，加工时严格控制铜管两端加工面到下卡板端面的伸出距离相等同时保证铜管的长度尺寸。

7.加工结果检测

优选实施例二，φ330×800结晶器铜管上下端面加工实例

技术要求

长度800±0.1

铜管外圆直径φ381

铜管上下两端面平行度0.1

铜管上下两端面对中心平面的平行度0.1

1.将挤压成型的铜管在锯床上切去两头多余部分，长度尺寸810～820mm。

2.选择中心圆孔尺寸为φ381上下卡板,替换φ328上下卡板并固定。

3.将待加工铜管5置于下卡板2半圆槽内，使铜管两端伸出长度大致相等，使用上卡板3、螺栓4将铜管5卡紧。

4.机床加工铜管两端面，检测前后两下卡板外侧面为700，所加工的端面到卡板端面的为50，加工时严格控制铜管两端加工面到下卡板端面的伸出距离相等同时保证铜管的长度尺寸。

5.加工结果检测

编号	铜管长度	上端面对中心平面的平行度	上下两端面平行度
				1	800.04	0.07	0.01
2	800.06	0.06	0.03
				3	799.99	0.05	0.02
4	800.04	0.08	0.00
				5	800.02	0.04	0.04
6	800.01	0.08	0.00
				7	800.05	0.04	0.04
8	800.01	0.08	0.03
				9	799.96	0.02	0.04
10	800.02	0.06	0.02
				平均	800.02	0.058	0.023

改进原理在于将产品铜管上中心平面这个无形的基准转移到组合夹具上，变为有形的基准，因为前后两卡板安装在底板上是以夹具的中心面为对称的，而夹具的中心平面是确定而固定不变的，所以，以此作为铜管的中心平面就可以对实现对铜管上下端面的精确控制，同时在使用时也不需要进行反复检测。这样就大大简化了操作过程，使端面加工精度控制得到可靠保证，同时，提高了工效，降低了操作强度，产品质量也得到了可靠的保证。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.圆坯结晶器铜管上下端面加工专用组合夹具，其特征在于，包括安装底板、第一组上下卡板、第二组上下卡板、以及定位板，其中，

所述安装底板用于将夹具安置在机床或工作台上；

所述第一组上下卡板垂直设置在安装底板的一端；

所述第二组上下卡板垂直设置在安装底板的另一端；

所述上卡板从上方与下卡板对应设置，上下卡板之间形成预设形状从而实现对被加工铜管的定位和固定；

所述定位板安置在机床或工作台上，用于对安装底板进行定位。

2.如权利要求1所述的圆坯结晶器铜管上下端面加工专用组合夹具，其特征在于，所述安装底板为一矩形平板，矩形平板四条边的对应两条边相互平行，相邻的两条边相互垂直。

3.如权利要求1或2所述的圆坯结晶器铜管上下端面加工专用组合夹具，其特征在于，安装底板的上表面两端上设两个水平安装平面，所述水平安装平面大小相等，用于安装下卡板；安装底板上设一条纵向基准边和两条横向的基准边，用于下卡板定位，纵向基准边与安装底板左侧边平行，横向基准边与安装底板横向中心平面平行并对称。

4.如权利要求3所述的圆坯结晶器铜管上下端面加工专用组合夹具，其特征在于，安装底板上的两水平安装平面中部设有腰形孔，用于安装螺栓与下卡板连接并固定；安装底板左右两边设四个半腰形孔，用于安装T形螺栓，将装安装底板固定于机床和/或工作台上。

5.如权利要求1-4中任一项所述的圆坯结晶器铜管上下端面加工专用组合夹具，其特征在于，所述两组上下卡板为左右对称结构，中心部位形成一与铜管外径相匹配的圆孔，下卡板正面及左右两侧面与底面垂直。

6.如权利要求1-5中任一项所述的圆坯结晶器铜管上下端面加工专用组合夹具，其特征在于，所述下卡板底边设螺钉孔，用于与安装底板连接固定，所述上下卡板为对开分合结构，上卡板设螺钉孔，下卡板设螺纹孔，用于安装螺钉铜管卡紧。

7.如权利要求1-6中任一项所述的圆坯结晶器铜管上下端面加工专用组合夹具，其特征在于，所述安装底板，上下卡板以及定位板之间通过螺钉，和/或螺栓相互连接固定。

8.如权利要求1-7中任一项所述的圆坯结晶器铜管上下端面加工专用组合夹具，其特征在于，所述定位板为一矩形的长条平板，中部有两螺钉孔，用于安装机床用T形螺栓，装定位板固定于机床工作台上。

9.如权利要求1-8所述圆坯结晶器铜管上下端面加工专用组合夹具的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)按需求准备铜管；

(2)将定位板安放在机床工作台上；

(3)将安装底板组装并固定于机床工作台上；

(4)按需求选择上下卡板并固定；

(5)将待加工铜管置于前后两下卡板并固定；

(6)机床加工铜管两端面。

10.如权利要求9所述圆坯结晶器铜管上下端面加工专用组合夹具的使用方法，其特征在于，

步骤(1)中，将挤压成型的铜管半成品在锯床上切去两头多余部分，两端面按成品管长度尺寸各留加工余量5～10mm，和/或；

步骤(2)中，将定位板安放在机床工作台上，T形螺栓置于机床工作台T形槽内，并穿入定位板螺栓孔中，将长边进行精确找正后旋紧螺母将其固定，此时，定位板的边即为夹具的定位基准，和/或；

步骤(3)中，将安装底板安放于机床工作台上，T形螺栓置于机床工作台T形槽内，并穿入底板半腰形孔内，将底板侧边靠紧定位板，旋紧螺母将其固定，和/或；

步骤(4)中，选择两组中心圆孔尺寸与所加工铜管外圆相匹配的上下卡板，将下卡板安装于底板上，两下卡板正面向外，底面置于底板的安装平面上，螺栓穿入底板腰形孔及下卡板的螺栓孔中，下卡板内侧面与底板横向基准边靠齐，下卡板一侧面与底板纵向基准边靠齐，旋紧螺母将下卡板固定，和/或；

步骤(5)中，将待加工铜管置于前后两下卡板半圆槽内，两端伸出长度大致相等，使用上卡板及螺钉将铜管卡紧固定。此时即可进行端面加工，和/或；

步骤(6)中，机床加工铜管两端面至长度尺寸，一边端面加工好后，旋松安装底板的半腰形槽螺栓的螺母，夹具连同铜管一起掉转180度，掉头加工另一端面，掉头时将安装底板的另一侧边与定位板的侧边靠紧对齐即可用螺栓固定。