CN108817437B - 一种柔性内径支撑装配装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性内径支撑装配装置。该装置采用楔块弧形锁紧装置提升工装支撑刚性，运用导向板与复位弹簧将楔块弧形锁紧组件集成，配备导向支架和支撑杆使锁紧装置与主体动力转换装置一体同步。本发明的柔性内径支撑装配装置不仅实现了内径工装标准化、系列化，还简化了操作流程，极大地降低了操作者的劳动强度，更方便了工装的管理，减少了收纳空间占用率，为实现高效物流仓储管理奠定了基础。使用本发明的柔性内径支撑装配装置加工辅助时间被大大降低，产品加工效率进一步得到提升，产品质量得到更有效的保证。以同等直径内径向支撑为例，综合作业效率提升近85.7%。

Description

一种柔性内径支撑装配装置

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，具体涉及一种柔性内径支撑装配装置。

背景技术

民用与军用机械加工领域存在较多大中型薄壁直筒、锥筒类回转零件的外形加工。此类性零件大多存在产品刚性弱的问题，如果不采取工艺手段改善产品系统刚性而直接加工外形，就会出现切削加工过程震颤、材料变形、局部让刀等现象，这不仅影响加工效率还影响产品表面质量与外形尺寸精度，更容易引起刀具移位乃至产品松动，导致残次品与废品的出现不可避免甚至引发严重的安全事故。

现行加工作业中为改善工艺系统刚性提升切削效能，针对产品单一的情况多采用传统简易工装，传统简易工装在一定程度上能起到增强系统刚性，提高加工效率，也能较好地控制产品精度。

传统工装一般分为两种：一种是简易工装如面对小型薄壁产品所制作的“十字螺杆支撑工装”，其特点在于结构简单安装简便制备周期相对较短，但缺点是由于结构过于简单、支撑接触点位少、接触可靠性不高；另一种是针对大中型薄壁产品制作的“仿形轮廓支撑工装”、“环形阵列螺母支撑环”其特点在于制备周期相对较长，由于接触点位较多稳定性相对优于“十字螺杆支撑工装”，然而随着接触点位的增多，人工的作业点增加了导致安装周期被延长。

受安装方式的影响，传统工装多数采用螺栓组独立支撑方式进行安装支撑，安装繁琐的同时安装稳定性完全靠操作工人的经验和手感，安装稳定性并不可靠。面对产品尺寸幽深狭小作业空间受限，人工安装操作显得非常不便。面对大型工装的吊装与安装调试过程更是需要多人配合并花费较长工时进行作业才能完成。人工劳动强度大，效率低。

随着产品从试制进入量产，再到产品种类和尺寸的多样化，各品种规格的传统内部工装就显得杂乱，既不便于物流管理而且空间占用率还低，还会因某些产品的尺寸更改或停产导致该型号工装无法使用，甚至某些无法回收二次利用的工装只能报废。这既造成了资源浪费也导致了生产成本激增。

当前，亟需发展一种安装简便、操作可靠、具有通用性、可重复使用且便于物流管理的新型柔性内径支撑装配装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性内径支撑装配装置。

本发明的柔性内径支撑装配装置，其特点是：所述的装配装置包括传动主体机构、柔性扳手、导向机构、楔块锁紧机构，所述的楔块锁紧机构包括多组沿圆周分布的楔块，楔块锁紧机构通过连接插销与传动主体机构相连，传动主体机构与导向机构连接，柔性扳手与传动主体机构连接；装配时，转动柔性扳手撑开传动主体机构带动楔块锁紧机构锁紧并实现内径支撑，同时，导向机构控制传动主体机构的运动精度。

所述的传动主体机构包括主传动螺杆、标准杆、支撑杆、分力支撑座、传动环、连接销和传动法兰，主传动螺杆的光杆处通过间隙配合装配一个传动法兰，主传动螺杆的螺纹处通过螺纹连接另一个对应的传动法兰，每个传动法兰的工作单元通过连接销连接一个标准杆，两个标准杆的悬空端通过连接销分别与分力支撑座的左右两端连接，分力支撑座的顶端与支撑杆固定连接；主传动螺杆的光杆末端固定有传动环。

所述的柔性扳手包括连接钩、回转手柄、可吊装拉环和伸缩套筒，柔性扳手为之字型的杆件，杆件的一个直杆上固定有伸缩套筒，杆件的另一个平行的直杆上固定有回转手柄；柔性扳手的一端固定有连接钩，连接钩与传动主体机构的传动环相连，柔性扳手的另一端固定有可吊装拉环。

所述的导向机构包括导向架和导向套，所述的导向架包括沿圆周均匀分布的多个支撑杆，支撑杆的数量m≥3，支撑杆之间通过导向套连接，每个导向套的导向孔中穿有支撑杆。

所述的楔块锁紧机构包括弧形楔块、楔形锁紧块、紧固弹簧螺栓、导向夹板和复位弹簧，所述的楔形锁紧块的数量n≥3，楔形锁紧块沿圆周均匀分布，楔形锁紧块的底面固定有导向夹板，楔形锁紧块的顶面通过位于楔形锁紧块左右两端的两个紧固弹簧螺栓固定对应的导向夹板；所述的楔形锁紧块之间通过弧形楔块连接，每个弧形楔块的左右两端有与相邻的楔形锁紧块顶面左右两端的紧固弹簧螺栓对应的紧固弹簧螺栓，两个相对的紧固弹簧螺栓之间连接有复位弹簧。

所述的柔性扳手上与回转手柄固定的直杆上有多个销钉孔，回转手柄通过销钉固定在柔性扳手上，通过更换销钉孔调整回转手柄的使用位置。

所述的柔性扳手的连接钩的收口角度为35°。

所述的楔块锁紧机构的楔形锁紧块的小端收口处采用渐开线过渡，便于楔形锁紧块引导弧形楔块的开合。

所述的楔块锁紧机构中的弧形楔块的外圆弧面上固定有缓冲层，缓冲层与受支撑产品内壁接触；所述的缓冲层的材料为高密度橡胶垫、毛毡垫或软铝垫中的一种。

本发明的柔性内径支撑装配装置，通过连杆螺母传动单元实现预紧力的方向转化，并通过传动法兰实现各象限同步运动。在传动杆中部设计链接环起到吊装传动链接的双重功效，简化了操作方式，有效避免了传统工装作业面受限的尴尬，很好地将传动机构从径向单一传动转化为轴向同步传动。

本发明的柔性内径支撑装配装置采用楔块弧形支撑自锁机构进行受力分散，增强了工装径向支撑系统的刚性。楔块弧形支撑自锁机构的自锁部件还设有导向、复位机构，实现了传动准确、避免了安装过程中集散件的处理过程，实现了拆装统一同步。

本发明的柔性内径支撑装配装置通过标准化的插接组件，实现传动主体与支撑锁紧模块的快速组装，操作方便，系统稳定性高；主体传动吊装环通过开口挂钩连接配备回转手柄的柔性扳手操作方便，持续安装效率高。

本发明的柔性内径支撑装配装置的主支撑与自锁机构已实现标准化，针对不同工艺要求的产品仅需制备相对简单的弧形楔块以及缓冲层材料连接可加长的分力支撑杆便可实现通用。弧形楔块收纳方便、空间占用率低、仓储物流管理方便。

本发明的柔性内径支撑装配装置同时还设计有相关标准系列，为不同跨度规格的产品定制了一系列可靠的通用主体，不同系列跨度的产品主体部件除弧形楔块以外均可互换实现通用。

综上所述，本发明的柔性内径支撑装配装置进一步优化了内径支撑工装的可操作性与稳定性，降低了操作者的劳动强度；完善了内径支撑工装的标准化，使其实现互换、通用从而增强了工装的柔性；其模块化的系统结构更便于物流过程的收纳管理，从而大幅提升仓储物流管理效能；支撑主体零部件利用率更高从而节约附加资源；工装零部件结构简单工艺性良好，实现标准化后大多零件可进行冲压生产，除弧形楔块以外所有部件可以通用，弧形楔块可反复加工和充分回收利用，使得工装成本急剧降低。以同等直径内径向支撑为例，综合作业效率提升近85.7％。

附图说明

图1为本发明的柔性内径支撑装配装置的结构示意图；

图2为本发明的柔性内径支撑装配装置中的传动主体机构结构示意图；

图3为本发明的柔性内径支撑装配装置中的柔性扳手主视图；

图4为本发明的柔性内径支撑装配装置中的楔块锁紧机构结构示意图；

图5为本发明的柔性内径支撑装配装置中的楔块锁紧机构的装配关系示意图；

图6a为本发明的柔性内径支撑装配装置中的同步传动法兰结构示意图

图6b为本发明的柔性内径支撑装配装置中的同步传动法兰结构示意图

图6c为本发明的柔性内径支撑装配装置中的同步传动法兰结构示意图

图7为本发明的柔性内径支撑装配装置中的弧形楔块结构示意图；

图8为本发明的柔性内径支撑装配装置针对的典型产品示意图；

图9a为本发明的柔性内径支撑装配装置中的主体机构收缩状态示意图；

图9b为本发明的柔性内径支撑装配装置中的主体机构伸展状态示意图；

图10为本发明的柔性内径支撑装配装置中的安装工作状态示意图；

图11为本发明的柔性内径支撑装配装置中的工作状态示意图；

图12为本发明的柔性内径支撑装配装置中的施力分析示意图；

图中，1.缓冲层2.传动主体机构3.受支撑产品4.柔性扳手5.导向机构6.楔块锁紧机构7.主传动螺杆8.标准连杆9.支撑杆10.分力支撑座11.传动环12.连接钩13.回转手柄14.可吊装拉环15.伸缩套筒16.连接销17.传动法兰18.弧形楔块19.楔形锁紧块20.导向套21.紧固弹簧螺栓22.导向夹板23.复位弹簧24导向架。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本发明。

如图1所示，本发明的柔性内径支撑装配装置包括传动主体机构2、柔性扳手4、导向机构5、楔块锁紧机构6，所述的楔块锁紧机构6包括多组沿圆周分布的楔块，楔块锁紧机构6通过连接插销与传动主体机构2相连，传动主体机构2与导向机构5连接，柔性扳手4与传动主体机构2连接；装配时，转动柔性扳手4撑开传动主体机构2带动楔块锁紧机构6锁紧并实现内径支撑，同时，导向机构5控制传动主体机构2的运动精度；装配完成后，摘除柔性扳手4。

如图2所示，所述的传动主体机构2包括主传动螺杆7、标准杆8、支撑杆9、分力支撑座10、传动环11、连接销16和传动法兰17，主传动螺杆7的光杆处通过间隙配合装配一个传动法兰17，主传动螺杆7的螺纹处通过螺纹连接另一个对应的传动法兰17，每个传动法兰17的工作单元通过连接销16连接一个标准杆8，两个标准杆8的悬空端通过连接销16分别与分力支撑座10的左右两端连接，分力支撑座10的顶端与支撑杆9固定连接；主传动螺杆7的光杆末端固定有传动环11。

如图3所示，所述的柔性扳手4包括连接钩12、回转手柄13、可吊装拉环14和伸缩套筒15，柔性扳手4为之字型的杆件，杆件的一个直杆上固定有伸缩套筒15，杆件的另一个平行的直杆上固定有回转手柄13；柔性扳手4的一端固定有连接钩12，连接钩12与传动主体机构2的传动环11相连，柔性扳手4的另一端固定有可吊装拉环14。

如图4所示，所述的导向机构5包括导向架24和导向套20，所述的导向架24包括沿圆周均匀分布的多个支撑杆，支撑杆的数量m≥3，支撑杆之间通过导向套20连接，每个导向套20的导向孔中穿有支撑杆9。

如图5所示，所述的楔块锁紧机构6包括弧形楔块18、楔形锁紧块19、紧固弹簧螺栓21、导向夹板22和复位弹簧23，所述的楔形锁紧块19的数量n≥3，楔形锁紧块19沿圆周均匀分布，楔形锁紧块19的底面固定有导向夹板22，楔形锁紧块19的顶面通过位于楔形锁紧块19左右两端的两个紧固弹簧螺栓21固定对应的导向夹板22；所述的楔形锁紧块19之间通过如图7所示的弧形楔块18连接，每个弧形楔块18的左右两端有与相邻的楔形锁紧块19顶面左右两端的紧固弹簧螺栓21对应的紧固弹簧螺栓21，两个相对的紧固弹簧螺栓21之间连接有复位弹簧23。

所述的柔性扳手4上与回转手柄13固定的直杆上有多个销钉孔，回转手柄13通过销钉固定在柔性扳手4上，通过更换销钉孔调整回转手柄13的使用位置。

所述的柔性扳手4的连接钩12的收口角度为35°。

所述的楔块锁紧机构6的楔形锁紧块19的小端收口处采用渐开线过渡，便于楔形锁紧块19引导弧形楔块18的开合。

所述的楔块锁紧机构6中的弧形楔块18的外圆弧面上固定有缓冲层1，缓冲层1与受支撑产品3内壁接触；所述的缓冲层1的材料为高密度橡胶垫、毛毡垫或软铝垫中的一种。

实施例1

某型号桶体零件开口尺寸＜长度尺寸＞870mm，壁厚2±0.05mm加工外形尺寸如图8所示。在此种作业环境下选用如图6b所示的直径跨度为/>具有四相分力单元的传动法兰的柔性内径支撑装配装置。选取适配当前产品尺寸的弧形楔块18如图7所示。

本实施例的柔性内径支撑装配装置中的施力分析情况如图12所示。

本实施例的工作过程如下：

a.将柔性内径支撑装配装置配备的柔性扳手4取出，通过伸缩套筒15调节柔性扳手4长度达到安装工装作业面长度；

b.将柔性扳手4的连接钩12挂在传动环11上；

c.通过顺时针旋转回转手柄13，带动主传动螺杆7旋转将工装收缩至产品开口直径以内，如图9a所示；

d.通过柔性扳手4上的可吊装拉环14将工装吊至产品安装工作位，将工装圆周上任意一个开口角依靠在产品内壁如图10所示，此时逆时针旋转回转手柄13将工装撑起，如图9b所示；

e.当工装支撑到与产品内轮廓完全接触后会感受到来自工装内壁的束缚力将工装束紧，此时可尝试将工装从作业层抽出，如若有松动可继续施加预紧力，反之表示工装安装到位；

f.将柔性扳手4的连接钩12摘下，柔性内径支撑装配装置安装完毕如图11所示；g.按工艺要求对产品外形进行加工，直至达到工艺要求；

h.将柔性扳手4的连接钩12挂在传动环11上；

i.通过顺时针旋转回转手柄13，带动主传动螺杆7旋转将工装收缩至产品开口直径以内，如图9a所示，以便将工装卸出。

实施例2

某型号桶体零件开口尺寸长度尺寸＞570mm壁厚1.2±0.035mm加工外形尺寸。在此种作业环境下选用如图6a所示的直径跨度为/>的四相传动法兰的柔性内径支撑装配装置。

本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于，传动法兰17如图6a所示的传动法兰拥有三个传动相。为适配当前产品尺寸需更换相应尺寸的弧形楔块18如图7所示。

实施例3

某型号桶体零件开口尺寸长度尺寸＞570mm壁厚1.2±0.035mm加工外形尺寸。在此种作业环境下选用如图6c所示的直径跨度为/>的四相传动法兰的柔性内径支撑装配装置。

本实施例与实施例1的实施方式基本相同，主要区别在于，传动法兰17如图6c所示的传动法兰拥有六个传动相。为适配当前产品尺寸需更换相应尺寸的弧形楔块18如图7所示。

Claims (6)

1.一种柔性内径支撑装配装置，其特征在于：

所述的装配装置包括传动主体机构(2)、柔性扳手(4)、导向机构(5)、楔块锁紧机构(6)，所述的楔块锁紧机构(6)包括多组沿圆周分布的楔块，楔块锁紧机构(6)通过连接插销与传动主体机构(2)相连，传动主体机构(2)与导向机构(5)连接，柔性扳手(4)与传动主体机构(2)连接；装配时，转动柔性扳手(4)撑开传动主体机构(2)带动楔块锁紧机构(6)锁紧并实现内径支撑，同时，导向机构(5)控制传动主体机构(2)的运动精度；

所述的传动主体机构(2)包括主传动螺杆(7)、标准杆(8)、支撑杆(9)、分力支撑座(10)、传动环(11)、连接销(16)和传动法兰(17)，主传动螺杆(7)的光杆处通过间隙配合装配一个传动法兰(17)，主传动螺杆(7)的螺纹处通过螺纹连接另一个对应的传动法兰(17)，每个传动法兰(17)的工作单元通过连接销(16)连接一个标准杆(8)，两个标准杆(8)的悬空端通过连接销(16)分别与分力支撑座(10)的左右两端连接，分力支撑座(10)的顶端与支撑杆(9)固定连接；主传动螺杆(7)的光杆末端固定有传动环(11)；

所述的导向机构(5)包括导向架(24)和导向套(20)，所述的导向架(24)包括沿圆周均匀分布的多个支撑杆，支撑杆的数量m≥3，支撑杆之间通过导向套(20)连接，每个导向套(20)的导向孔中穿有支撑杆(9)；

所述的楔块锁紧机构(6)包括弧形楔块(18)、楔形锁紧块(19)、紧固弹簧螺栓(21)、导向夹板(22)和复位弹簧(23)，所述的楔形锁紧块(19)的数量n≥3，楔形锁紧块(19)沿圆周均匀分布，楔形锁紧块(19)的底面固定有导向夹板(22)，楔形锁紧块(19)的顶面通过位于楔形锁紧块(19)左右两端的两个紧固弹簧螺栓(21)固定对应的导向夹板(22)；所述的楔形锁紧块(19)之间通过弧形楔块(18)连接，每个弧形楔块(18)的左右两端有与相邻的楔形锁紧块(19)顶面左右两端的紧固弹簧螺栓(21)对应的紧固弹簧螺栓(21)，两个相对的紧固弹簧螺栓(21)之间连接有复位弹簧(23)。

2.根据权利要求1所述的柔性内径支撑装配装置，其特征在于：

所述的柔性扳手(4)包括连接钩(12)、回转手柄(13)、可吊装拉环(14)和伸缩套筒(15)，柔性扳手(4)为之字型的杆件，杆件的一个直杆上固定有伸缩套筒(15)，杆件的另一个平行的直杆上固定有回转手柄(13)；柔性扳手(4)的一端固定有连接钩(12)，连接钩(12)与传动主体机构(2)的传动环(11)相连，柔性扳手(4)的另一端固定有可吊装拉环(14)。

3.根据权利要求2所述的柔性内径支撑装配装置，其特征在于：

所述的柔性扳手(4)上与回转手柄(13)固定的直杆上有多个销钉孔，回转手柄(13)通过销钉固定在柔性扳手(4)上，通过更换销钉孔调整回转手柄(13)的使用位置。

4.根据权利要求2所述的柔性内径支撑装配装置，其特征在于：

所述的柔性扳手(4)的连接钩(12)的收口角度为35°。

5.根据权利要求1所述的柔性内径支撑装配装置，其特征在于：

所述的楔块锁紧机构(6)的楔形锁紧块(19)的小端收口处采用渐开线过渡，便于楔形锁紧块(19)引导弧形楔块(18)的开合。

6.根据权利要求1所述的柔性内径支撑装配装置，其特征在于：

所述的楔块锁紧机构(6)中的弧形楔块(18)的外圆弧面上固定有缓冲层(1)，缓冲层(1)与受支撑产品(3)内壁接触；所述的缓冲层(1)的材料为高密度橡胶垫、毛毡垫或软铝垫中的一种。