CN106903511A - 一种箱底滚压车削复合加工装置及方法 - Google Patents

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孟光
张庆庆
封小松
刘明芳
郭立杰
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    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P23/00—Machines or arrangements of machines for performing specified combinations of different metal-working operations not covered by a single other subclass
    • B23P23/04—Machines or arrangements of machines for performing specified combinations of different metal-working operations not covered by a single other subclass for both machining and other metal-working operations

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Abstract

本发明公开了一种箱底滚压车削复合加工装置及加工方法，所述的箱底滚压车削复合加工装置包括：回转工装，加工时，预成型坯固定于所述回转工装内；进给平台，所述进给平台相对于回转工装具有水平方向的自由度；升降平台，所述升降平台相对于回转工装具有竖直方向的自由度；固定于所述升降平台第一模块基座、第二模块基座，固定于第一模块基座的滚压模块、固定于第二模块基座的车削模块。通过本发明所提供的方案可以提高成品率和加工效率，同时降低成本。

Description

一种箱底滚压车削复合加工装置及方法
技术领域
本发明涉及钣金成形和机械加工范畴，特别涉及一种箱底滚压车削复合加工装置及方法。
背景技术
航天器燃料贮箱箱底属于大型薄壁构件，典型现役运载火箭贮箱直径达到3350mm，采用热处理强化铝合金，壁厚2-3mm，为空间椭球曲面零件，尺寸精度要求高。成形此类大型箱底方法主要有旋压成形和拉深成形，目前美国、欧洲等国已采用整体强力旋压技术成形出直径达5m的运载火箭贮箱箱底。
但是，旋压成形和拉深成形后的大型箱底厚度普遍在10mm以上，需要对其进行机加工至2-3mm，由于箱底成形后回弹变形较大，与胎模间隙较大，大型箱底尺寸校形难度大；另一方面，对于直径达3m左右，2-3mm大型薄壁零件，机加工工艺及支撑工装设计难度极大。对成型后薄壁类零件进行机加工时，需要专门的工装保证不变形。两套大型的工装需投入大量的成本。
同时，大型箱底制造过程中需要转场、换装不同工装。对于大型零件的转场，投入较大；换装工装时不仅需要时间，同时两套工装本身存在着误差，定位精度不易保证。
发明内容
本发明解决的问题是现有技术中滚压、机加工过程中容易对零件造成损坏，并且加工成本高；为解决所述问题，本发明提供一种箱底滚压车削复合加工装置及其加工方法。
本发明提供的箱底滚压车削复合加工装置包括：回转工装，加工时，预成型坯固定于所述回转工装内；进给平台，所述进给平台相对于回转工装具有水平方向的自由度；升降平台，所述升降平台相对于回转工装具有竖直方向的自由度；固定于所述升降平台第一模块基座、第二模块基座，固定于第一模块基座的滚压模块、固定于第二模块基座的车削模块。
进一步，所述进给平台与升降平台组合为舌头形状，在水平方向同步运动，升降平台相对于进给平台有竖直方向的自由度。
进一步，所述第一模块基座、第二模块基座具有绕垂直轴旋转的自由度和前端夹持部分伸缩的自由度。
进一步，还包括：旋转主轴，所述旋转主轴带动回装工装旋转。
进一步，还包括：回转工装，为外滚筒内部装有芯模的结构，其中芯模可更换。
进一步，还包括：第一支撑辊组和第二支撑辊组，所述第一支撑辊组和第二支撑辊组分别在回转工装底部和回转工装与开口相对的面对回转工装提供支撑。
进一步，还包括：固定板，所述固定板用于将预成型坯固定于回转工装。
进一步，所述滚压模块和机加模块具有绕自身驱动轴的回转自由度。
本发明还提供所述的箱底滚压车削复合加工装置的加工方法，包括：
步骤一、将芯模装入外滚筒，并固定，形成回转工装；
步骤二、将预成型坯装入回转工装，并固定；
步骤三、将进给平台移动到加工位，模块基座带动滚压模块转动到回转轴心处；
步骤四、通过控制模块基座的进给，将预成型坯滚压成型；
步骤五、滚压模块停止工作，模块基座前端缩回并转至非加工位置，模块基座带动车削模块转动并伸长到回转轴心处，车削模块对零件内表面进行加工。
步骤六、车削模块停止工作，模块基座前端缩回并转至非加工位置，进给平台整体退出加工位，加工完成。
本发明的优点包括：
本发明通过设计一种箱底滚压车削复合装置，实现了成型、表面处理、机加工的模具共用，减少了工装数量。
本发明通过设计一种箱底滚压车削复合装置，实现了成型、表面加工的一次装夹与加工，减少了运输、装夹任务量并去除了工装间尺寸误差、装夹误差对产品尺寸的影响。
附图说明
图1是本发明实施例提供的箱底滚压车削复合加工装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的箱底滚压车削复合加工装置的正视图；
图3是本发明实施例提供的箱底滚压车削复合加工装置的加工方法中预成型坯安装示意图。
具体实施方式
下文中，结合附图和实施例对本发明作进一步阐述。
参考图1，本发明提供的箱底滚压车削复合加工装置包括：回转工装5，将芯模安装于外滚筒内形成回转工装5，加工时，预成型坯固定于所述回转工装5内；进给平台9，所述进给平台9相对于回转工装5具有水平方向的自由度；升降平台，所述升降平台相对于回转工装5具有竖直方向的自由度；固定于所述升降平台第一模块基座8、第二模块基座，固定于第一模块基座8的滚压模块7、固定于第二模块基座的车削模块2。
所述回转工装5内芯模根据回转深腔零件尺寸确定，直径可变范围500mm-9000mm外滚筒轮廓为锥面或柱面。
在本发明的其他实施例中，可以根据应用的需要，在空间允许的情况下，在升降平台上布置多个模块基座。
结合参考图1和图3，为维持回转工装5的旋转稳定性，回转工装5外部设置有第一支撑辊组1和第二支撑辊组3，所述第一支撑辊组1位于整个加工装置的底部，所述第二支撑辊组3从与回转工装5开口相对的表面对回转工装5进行支撑。
采用本发明所提供的装置，在同一装置内进行滚压处理后，因为不需要更换装置，而是直接在同一装置中进行机加工处理，所以避免了滚压处理后，从装置取出零件后产生弹性形变，并且也不会因为机加工装置不匹配，夹具缝隙过大等对零件造成损坏；同时，节约了工艺成本，提高了效率和质量。
继续参考图1，所述进给平台和升降平台组成舌头状结构，进给平台9具有沿水平方向的自由度，进给平台在水平方向运动时，带动升降平台同步运动；升降平台具有竖直方向的自由度；即进给平台9可以沿图1中x轴方向运动，升降平台可以沿图1中z轴方向运动；在装芯模及预成型坯时，进给平台9向-x方向运动，芯模及外滚筒间通过预留接口固定，形成回转工装5，结合参考图3，装入预成型坯，通过箱底固定板6和紧固件将预成型坯固定于回装工装5，之后进给平台9向x方向运动，并在z方向调整升降平台的位置，使得进给平台9位于加工位，绕z轴旋转调整第一模块基座8的位置，伸长第一模块基座8前端夹持部分，使得滚压模块7位于回转轴心处。并可以将第二模块基座绕z轴旋转一定角度，以避免干扰。
滚压处理时，旋转主轴4带动回装工转5绕轴回转，同时滚压模块7绕自身驱动轴回转，进行滚压成型。
滚压成型后，第一模块基座带动滚压模块缩回并绕z轴旋转至非加工位，第二模块基座绕z轴旋转一定角度，并伸长前端夹持部分，车削模块开始工作，对零件内表面进行加工。
待机加工完成后，第二模块基座带动车削模块缩回并转至非加工位，进给平台向-x方向运动，由装入预成型坯的逆过程将加工完成的零件卸下。
综上，本发明通过设计一种箱底滚压车削复合装置，实现了成型、表面处理、机加工的模具共用，减少了工装数量，并提高了效率和成品率。
本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种箱底滚压车削复合加工装置，其特征在于，包括：回转工装，加工时，预成型坯固定于所述回转工装内；进给平台，所述进给平台相对于回转工装具有水平方向的自由度；升降平台，所述升降平台相对于回转工装具有竖直方向的自由度；安装于所述升降平台第一模块基座、第二模块基座，安装于第一模块基座的滚压模块、安装于第二模块基座的车削模块。
2.依据权利要求1所述的箱底滚压车削复合加工装置，其特征在于，所述进给平台与升降平台组合为舌头形状，在水平方向同步运动，升降平台相对于进给平台有竖直方向的自由度。
3.依据权利要求1所述的箱底滚压车削复合加工装置，其特征在于，所述第一模块基座、第二模块基座具有绕垂直轴旋转的自由度和前端夹持部分伸缩的自由度。
4.依据权利要求1所述的箱底滚压车削复合加工装置，其特征在于，所述安装于第一基座的滚压模块具有绕自身轴的回转自由度。
5.依据权利要求1所述的回转深腔曲面构件滚压机加复合加工装置，其特征在于，还包括：回转工装为外滚筒内部装有芯模的结构，其中芯模可更换。
6.依据权利要求1所述的箱底滚压车削复合加工装置，其特征在于，还包括：旋转主轴，所述旋转主轴带动回装工装旋转。
7.依据权利要求1所述的箱底滚压车削复合加工装置，其特征在于，还包括：第一支撑辊组和第二支撑辊组，所述第一支撑辊组和第二支撑辊组分别在回转工装底部和回转工装与开口相对的面对回转工装提供支撑。
8.依据权利要求1所述的箱底滚压车削复合加工装置，其特征在于，还包括：固定板，所述固定板用于将预成型坯固定于回转工装。
9.依据权利要求1所述的箱底滚压车削复合加工装置，其特征在于，所述滚压模块和车削模块具有绕自身驱动轴的回转自由度。
10.权利要求1至9中任意一项所提供的箱底滚压车削复合加工装置的加工方法，其特征在于，包括：
步骤一、将芯模装入外滚筒，并固定，形成回转工装；
步骤二、将预成型坯装入回转工装，并固定；
步骤三、将进给平台移动到加工位，滚压模块转动到回转轴心处；
步骤四、通过控制滚压模块的回转进给及模块基座的进给，将预成型坯滚压成型；
步骤五、滚压模块停止工作，模块基座带动滚压模块缩回并旋转至非加工位，模块基座带动车削模块转动并伸长到回转轴心处，车削模块对零件内表面进行加工；步骤六、模块基座带动车削模块缩回，进给平台整体退出加工位，加工完成。
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