CN109794736B - 一种采用机加工焊接合成的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用机加工焊接合成的加工方法，包括以下步骤：步骤1)将圆棒在车床上加工外圆，得到圆柱；步骤2)将圆柱在钻床上加工内圆孔；步骤3)将圆柱在线切割机上沿径向均匀分切出三份，得到三个圆瓣；步骤4)将三个圆瓣分别对切割后的平面进行铣切，得到三个弧形瓣；步骤5)将三个弧形瓣的平面相互抵接组合成非圆柱体并焊接固定；步骤6)将非圆柱体在车床上加工圆形外圆以及在钻床上加工圆形内圆孔，得到成品。本发明具有半成品一致性好，加工废料少，大大提高生产效率和精度。

Description

一种采用机加工焊接合成的加工方法

技术领域

本发明涉及金属零件加工领域，具体涉及一种采用机加工焊接合成的加工方法。

背景技术

弹托是一种由三半非三分之一圆瓣组合在一起的非整圆结构，其加工精度要求极高，要求在同一个圆上分割出三瓣绝对标准三分之一圆瓣来，保证分出来之后再放一起绝对是一整圆，且分出的三分之一圆瓣的120度面具有光洁度要求；

因此加工存在极大的难度，现还无法快速且有效的进行生产，一般采用的加工方式是将圆棒分切出两个半圆，然后对半圆进行加工成圆瓣，该种加工方式会将其中三分之一圆瓣面积铣掉，是一种极大的原材料浪费，不利于生产。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种采用机加工焊接合成的加工方法，具有半成品一致性好，加工废料少，大大提高生产效率和精度。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种采用机加工焊接合成的加工方法，包括以下步骤：

步骤1)将圆棒在车床上加工外圆，得到圆柱；

步骤2)将圆柱在钻床上加工内圆孔；

步骤3)将圆柱在线切割机上沿径向均匀分切出三份，得到三个圆瓣；

步骤4)将三个圆瓣分别对切割后的平面进行铣切，得到三个弧形瓣；

步骤5)将三个弧形瓣的平面相互抵接组合成非圆柱体并焊接固定；

步骤6)将非圆柱体在车床上加工圆形外圆以及在钻床上加工圆形内圆孔，得到成品；

其中，

步骤1)中车床的主轴上设置有安装板，所述安装板位于主轴的轴孔一侧设置有同心凸台，所述同心凸台设置在轴孔内，所述同心凸台与轴孔之间设置有定位套，所述定位套与主轴固定连接，所述安装板中部还设置有同心沉孔，所述同心沉孔内设置有同心轴，所述同心轴用于固定圆棒或者非圆柱体；

步骤5)中焊接固定采用三爪治具和C型金属夹配合完成，所述三爪治具用于夹持固定非圆柱体的底部，所述C型金属夹用于夹持固定非圆柱体的顶部，所述C型金属夹包括弹性插口以及三个焊接避让部，相邻两个焊接避让部之间设置有表面压紧抵接部，三个表面压紧抵接部分别抵接在对应的弧形瓣表面上，所述弹性插口设置在其中一个焊接避让部上。

进一步的，步骤5)中焊接用的装置包括回字形流水输送线，所述回字形流水输送线上设置有多个三爪治具，所述回字形流水输送线沿输送方向上还依次设置有上下料区和焊接区；

所述回字形流水输送线的每个侧边均包括两个对称设置的L型托板，相邻两个侧边之间设置有周转台，所述周转台上设置有用于推动多个三爪治具流转的推头组件；

所述上下料区内设置有金属夹解锁器和三爪解锁器，所述金属夹解锁器设置在回字形流水输送线上方，所述三爪解锁器设置在三爪治具的解锁部一侧，所述三爪解锁器包括依次连接的伸缩气缸、旋转气缸和多边形解锁杆，所述多边形解锁杆通过伸缩气缸伸入解锁部内，并通过旋转气缸对解锁部调节；

所述焊接区内设置有焊接器，所述焊接器包括第一升降组件，所述第一升降组件上设置有第一升降平台，所述第一升降平台上设置有旋转组件，所述旋转组件底部与旋转平台连接，所述旋转平台上设置有焊接组件，所述旋转组件顶部与旋转电机连接；

所述金属夹解锁器和焊接器对应的回字形流水输送线下方均设置有定位顶料器。

进一步的，所述三爪治具底部设置有限位平台，所述限位平台设置在L型托板的托部上，所述L型托板的托部上方设置有上限位板，多边形解锁杆对应的上限位板表面设置有定位座，所述多边形解锁杆穿过定位座设置，所述定位顶料器包括顶料气缸和顶料平台，所述顶料平台上设置有至少两个定位柱，定位柱对应的限位平台底部设置有定位孔。

进一步的，所述金属夹解锁器包括第二升降组件，所述第二升降组件上设置有第二升降平台上，所述第二升降平台下方设置有第三升降平台，所述第二升降平台上设置有第一油缸，所述第一油缸与第三升降平台连接并带动第三升降平台移动，所述第三升降平台底部设置有气缸夹爪，所述气缸夹爪的两个爪部上设置有对称的凹槽，两个凹槽配合从侧边抓取C型金属夹，所述第三升降平台上还设置有第二油缸，所述第二油缸与挤压插销连接，所述挤压插销能够伸入弹性插口内并撑开C型金属夹，所述气缸夹爪的两个爪部均设置在移动导轨上。

进一步的，所述旋转平台上还设置有配重块，所述配重块与焊接组件分别设置在旋转平台相对的两个侧边上。

进一步的，所述上下料区一侧还设置有测试区，所述测试区内设置有测试仪，所述测试仪包括测试座，所述测试座表面设置有第一标准面，所述测试座一侧边上设置有两个标准架，所述标准架上设置有标准柱，所述标准柱端部设置有第二标准面，两个标准柱的第二标准面在同一平面上，所述第一标准面和第二标准面的夹角为120度，每个标准架边上均设置有测试架，所述测试架上设置有千分表。

进一步的，所述测试座位于标准架和测试架的一侧上设置有燕尾槽，所述标准架和测试架上均设置有燕尾块，所述燕尾块设置在燕尾槽内并固定。

进一步的，第一标准面设置在翻转底板上，翻转底板与测试座之间通过旋转支撑架连接，在旋转支撑架上还设置有旋转角度盘。

本发明的有益效果：

采用在一个整圆柱上分切出三个圆瓣，能够保证圆瓣材质的一致性，加工后形状结构、尺寸以及重量的一致性；并且三个圆瓣能够充分的利用整圆柱，降低废料的产生，降低加工成本。三个弧形瓣结构通过焊接的方式固定后可以再次被加工成圆形，从而在高精度平面加工情况下还能够快速且有效的得到产品，质量高，生产速度快。

在车床的主轴上安装通用的安装板，以适用不用结构加工件的使用，并且定位套和同心凸台配合实现同心定位，同心效果好，无需对主轴加工，对设备本身无破坏，提高使用寿命。

三爪治具和C型金属夹配合完成固定三个弧形瓣，具有结构稳定，体积小，达到固定后的弧形瓣焊接缝隙小于0.06mm和不错位，还能达到简单装夹的效果，提高生产效率。

附图说明

图1是本发明的加工流程示意图；

图2是本发明的加工材料形态变化示意图；

图3是本发明车床主轴部分示意图；

图4是本发明C型金属夹使用时示意图；

图5是本发明焊接设备示意图；

图6是本发明焊接器与回字形流水输送线部分的配合示意图；

图7是本发明金属夹解锁器与回字形流水输送线部分的配合示意图；

图8是本发明金属夹解锁时第一步操作示意图；

图9是本发明金属夹解锁时第二步操作示意图；

图10是本发明金属夹解锁时第三步操作示意图；

图11是本发明金属夹解锁时第四步操作示意图；

图12是本发明测试仪结构示意图；

图13是本发明另一实施例的测试仪示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1和图2所示，本发明的采用机加工焊接合成的加工方法的一实施例，首先将圆棒在车床上加工外圆，得到圆柱111；然后将圆柱在钻床上加工内圆孔，内圆孔便于后续切割；接着将圆柱在线切割机上沿径向均匀分切出三份，得到三个圆瓣112，为三分之一的圆弧；随后将三个圆瓣分别对切割后的平面进行铣切，铣切会将圆弧尺寸切小，因此尺寸小于三分之一的圆弧，得到三个弧形瓣113，铣切后的表面光滑，且两个表面还是120度夹角；随后将三个弧形瓣的平面相互抵接组合成非圆柱体(120*3＝360度)并焊接固定；最后将固定好的非圆柱体在车床上加工圆形外圆以及在钻床上加工圆形内圆孔，即可得到成品114；上述方法能够将整个圆棒加工成成品，降低材料损耗，并且一致性极好，有效提高产品质量。

参照图3所示，由于加工产品材料直径以及形态会存在区别，因此在车床的主轴115上设置有安装板116，安装板位于主轴的轴孔一侧设置有同心凸台117，同心凸台设置在轴孔内，同心凸台与轴孔之间设置有定位套118，定位套与主轴固定连接，安装板中部还设置有同心沉孔119，同心沉孔内设置有同心轴，同心轴用于固定圆棒或者非圆柱体；使用时，同心度的要求可以通过定位套内壁的加工达到良好的安装位置，因此主轴是无需改动的，并且磨损等问题均存在于定位套，更换成本低，可以根据使用需求任意改变。安装板上可以预设不同场景固定需要的螺纹孔，在使用时，直接根据需求固定在相应位置上即可，操作简单、便捷，使得工装结构简化。采用上述结构后，不用每次在加工前制作，而采用批量制作工装，降低加工成本。锁紧位置一至可以减少换产时间。

并且在焊接固定时采用三爪治具和C型金属夹3配合完成，三爪治具用于夹持固定非圆柱体的底部，C型金属夹用于夹持固定非圆柱体的顶部，参照图4所示，C型金属夹包括弹性插口10以及三个焊接避让部11，相邻两个焊接避让部之间设置有表面压紧抵接部12，三个表面压紧抵接部配合夹紧固定托架顶部，弹性插口设置在其中一个焊接避让部上；三个表面压紧抵接部能够将三个圆瓣朝向中心挤压，保证压紧力朝向中心，三个表面压紧抵接部处于等边三角形的三个边上，保证压紧效果，避免力传导不等而导致偏位。三个焊接避让部处于连接处的接缝位置上，避免抵接出现偏位夹紧的问题出现。

具体的，上述的焊接可以采用自动化焊接方式，参照图5至图11所示，焊接用的装置包括加工平台，在加工平台上设置有回字形流水输送线1，回字形流水输送线上设置有多个三爪治具2，三爪治具为现有的固定结构，通过旋转的方式，可以实现夹紧和释放效果，与C型金属夹配合使用；回字形流水输送线沿输送方向上还依次设置有上下料区4和焊接区5；

采用三爪治具能够有效的对托架底部进行固定，而C型金属夹通过自身尺寸限定以及材质自身强度弹性能够有效的对三个弧形瓣进行固定，从而三个弧形瓣能够被紧紧配合抵接在一起形成一个整体，其中，三爪治具在回字形流水输送线上被流转，托架摆放在三爪治具上并被带动流转移动，因此，C型金属夹也随着托架一并流转，在流转时，三爪治具能够带着托架在上下料区内更换成品和待加工品，三爪治具能够带着托架在焊接区内对待加工品进行焊接，使得三个弧形瓣焊接为一体；

在上下料区内设置有金属夹解锁器13和三爪解锁器14，能够通过机械触发的方式对托架进行解锁和锁定，只需要人工取料和摆放即可，效率高，稳定性好。在焊接区内设置有焊接器18，通过三爪治具、C型金属夹以及定位组件的配合，能够实现稳定性的实现焊接，操作简单。

上述的回字形流水输送线的每个侧边均包括两个对称设置的L型托板7，三爪治具的底部两个侧边被托设在两个L型托板上实现定位，两个L型托板之间形成镂空空间，便于设置其他组件；在上述的相邻两个侧边之间设置有周转台8，周转台上设置有用于推动多个三爪治具流转的推头组件9，推头组件可以为气缸和推板，推板将三爪治具推向侧边内；其中三爪治具的数量参照回字形流水输送线的长度限定，当回字形流水输送线上能够摆放n个三爪治具时，三爪治具的数量在为n-1，保证具有流转空间。

在焊接区内，焊接器包括第一升降组件19，第一升降组件上设置有第一升降平台20，第一升降平台上设置有旋转组件21，旋转组件底部与旋转平台22连接，旋转平台上设置有焊接组件23，旋转组件顶部与旋转电机24连接；第一升降组件能够将第一升降平台抬升或者下降，从而使得焊接组件能够焊接不同位置，焊接组件为现有的焊接结构，由于托架具有三个焊接位置，因此通过旋转组件带动旋转平台转动，将焊接组件移动至不同的焊接位置上，达到自动化焊接的效果；在旋转平台上还设置有配重块39，配重块与焊接组件分别设置在旋转平台相对的两个侧边上，在旋转时，避免焊接组件重量对旋转平台施加压力而出现位置变化，提高旋转位置精度，提高焊接精度。

在上述的金属夹解锁器和焊接器对应的回字形流水输送线下方均设置有定位顶料器26。定位顶料器包括顶料气缸和顶料平台，顶料平台上设置有至少两个定位柱，定位柱对应的限位平台底部设置有定位孔，通过定位顶料器能够将三爪治具定位顶升，并通过定位柱和定位孔的配合，有效实现位置的精确度；

具体的，在三爪治具底部设置有限位平台27，限位平台设置在L型托板的托部上，L型托板的托部上方设置有上限位板28，三爪治具被顶升后，限位平台能够被上限位板进行上限位，而下部则由顶料器定位，因此通过多方向的定位进一步提高位置精度，便于后续加工。

在上下料区内，需要通过人工将焊接好的托架取出以及将未焊接的三瓣组合块摆放到三爪治具内，由于C型金属夹位于顶部，因此金属夹解锁器设置在回字形流水输送线上方，三爪解锁器设置在三爪治具的解锁部一侧，三爪解锁器包括依次连接的伸缩气缸15、旋转气缸16和多边形解锁杆17，多边形解锁杆通过伸缩气缸伸入解锁部内，并通过旋转气缸对解锁部调节，实现夹紧和释放效果；在多边形解锁杆对应的上限位板表面设置有定位座29，多边形解锁杆穿过定位座设置，使得多边形解锁杆具有移动支撑，从而保证多边形解锁杆伸入解锁部内的对准效果。

上述金属夹解锁器包括第二升降组件30，第二升降组件上设置有第二升降平台31上，第二升降平台下方设置有第三升降平台32，第二升降平台上设置有第一油缸33，第一油缸与第三升降平台连接并带动第三升降平台移动，第三升降平台底部设置有气缸夹爪34，气缸夹爪的两个爪部上设置有对称的凹槽35，两个凹槽配合从侧边抓取C型金属夹，第三升降平台上还设置有第二油缸36，第二油缸与挤压插销37连接，挤压插销能够伸入弹性插口内并撑开C型金属夹。

气缸夹爪用于从侧边夹取C型金属夹，当挤压插销伸入弹性插口内并撑开C型金属夹后，气缸夹爪即可轻松的将C型金属夹在升降方向上移动，实现安装或者取下C型金属夹；

参照图7所示，焊接好的托架移动至金属夹解锁器下方，此时定位顶料器、三爪解锁器和金属夹解锁器均处于复位状态；

参照图8所示，由定位顶料器动作，将三爪治具顶起并定位位置，并且第一油缸也动作，将第三平台下降，使得气缸夹爪的爪部移动至C型金属夹侧边；

参照图9所示，气缸夹爪动作，通过爪部将C型金属夹抓住，其中，由于凹槽设置，C型金属夹在升降方向上均具有限位；

参照图10所示，第二油缸动作，将挤压插销伸入C型金属夹的弹性插口内，通过挤压插销厚度的设置，插入越深，厚度越大，因此C型金属夹被撑开，因此可以降低或者解除对托架的夹持效果；

参照图11所示，撑开后由第一油缸动作复位，即可带动第三平台上升，即第三平台带着被撑开的C型金属夹上升，实现托架顶部解锁效果，随后由三爪解锁器对三爪治具解锁，此时可以通过人工将产品取走，取走后放入未焊接的待加工品即可；

放入后三爪解锁器反向动作，使得三爪治具锁固待加工品，随后三爪解锁器复位，第一油缸继续动作伸出，将C型金属夹套设在待加工品上，随后第二油缸动作，将挤压插销抽出，C型金属夹即可夹设固定，然后金属夹解锁器复位、定位顶料器复位即可继续移动加工。

在一实施例中，参照图12所示，上下料区一侧的加工平台上设置有加工前测试区6，测试区内设置有测试仪62，测试仪包括测试座63，测试座表面设置有第一标准面64，测试座一侧边上设置有两个标准架65，标准架上设置有标准柱66，标准柱端部设置有第二标准面67，两个标准柱的第二标准面在同一平面上，第一标准面和第二标准面的夹角为120度，每个标准架边上均设置有测试架68，测试架上设置有千分表69；检测时直接将组合块的两个需要检测的面放置在第一标准面和第二标准面上并贴合，其中与第一标准面完全贴合，然后通过移动，使得另一个检测的面去与第二标准面贴合，如果能够完全贴合，那么表示工件精度满足要求，如果无法完全贴合，表示存在瑕疵，无法使用；具体的，通过千分表进行显示是否存在瑕疵，千分表设置时，千分表的检测杆部分超过第二标准面并能够与组合块抵接，在使用前，采用标准的试块进行测试，当标准的试块与第一标准面和第二标准面完全贴合时，对两个千分表进行调节归零，当不良的组合块测试时，千分表的检测杆端部无法与第二标准面齐平，即存在数值显示，不为0，因此通过该数值即可判断，简单可靠，只需要摆放一下即可。

上述的第二标准面为两个，保证检测效果。测试座表面设置有两个标准块70，标准块表面设置为第一标准面，两个第一标准面在同一平面上，减少平面接触，降低因杂质颗粒存在导致的误差问题。

并且在测试座位于标准架和测试架的一侧上设置有燕尾槽，标准架和测试架上均设置有燕尾块，燕尾块设置在燕尾槽内并固定，根据不同尺寸的组合块进行适应性调整，提高适用范围。

在一实施例中，参照图13所示，上述的第一标准面设置在翻转底板40上，翻转底板与测试座之间通过旋转支撑架41连接，在旋转支撑架上还设置有旋转角度盘42，由于上述的产品需要120度的角度，但是为了提高适用性，一些其余角度的产品也能够适用，通过翻转底板旋转角度后固定，第一标准面即可与第二标准面之间配合形成不同角度的夹角面，其中角度通过旋转角度盘观测实现。

在一实施例中，焊接结束后，可以由摄像仪进行检测，摄像仪拍摄焊接处的图像并分析焊接质量，当焊接质量不合格时，标记对应的三爪治具，当该三爪治具流转至上下料区时，警示提醒，使得人工取料时能够知晓产品质量有问题，在摆放时成品时可以选择性摆放，保证良率。

以上实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (8)

1.一种采用机加工焊接合成的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)将圆棒在车床上加工外圆，得到圆柱；

步骤2)将圆柱在钻床上加工内圆孔；

步骤3)将圆柱在线切割机上沿径向均匀分切出三份，得到三个圆瓣；

步骤4)将三个圆瓣分别对切割后的平面进行铣切，得到三个弧形瓣；

步骤5)将三个弧形瓣的平面相互抵接组合成非圆柱体并焊接固定；

步骤6)将非圆柱体在车床上加工圆形外圆以及在钻床上加工圆形内圆孔，得到成品；

其中，

步骤1)中车床的主轴上设置有安装板，所述安装板位于主轴的轴孔一侧设置有同心凸台，所述同心凸台设置在轴孔内，所述同心凸台与轴孔之间设置有定位套，所述定位套与主轴固定连接，所述安装板中部还设置有同心沉孔，所述同心沉孔内设置有同心轴，所述同心轴用于固定圆棒或者非圆柱体；

步骤5)中焊接固定采用三爪治具和C型金属夹配合完成，所述三爪治具用于夹持固定非圆柱体的底部，所述C型金属夹用于夹持固定非圆柱体的顶部，所述C型金属夹包括弹性插口以及三个焊接避让部，相邻两个焊接避让部之间设置有表面压紧抵接部，三个表面压紧抵接部分别抵接在对应的弧形瓣表面上，所述弹性插口设置在其中一个焊接避让部上。

2.如权利要求1所述的采用机加工焊接合成的加工方法，其特征在于，步骤5)中焊接用的装置包括回字形流水输送线，所述回字形流水输送线上设置有多个三爪治具，所述回字形流水输送线沿输送方向上还依次设置有上下料区和焊接区；

所述回字形流水输送线的每个侧边均包括两个对称设置的L型托板，相邻两个侧边之间设置有周转台，所述周转台上设置有用于推动多个三爪治具流转的推头组件；

所述上下料区内设置有金属夹解锁器和三爪解锁器，所述金属夹解锁器设置在回字形流水输送线上方，所述三爪解锁器设置在三爪治具的解锁部一侧，所述三爪解锁器包括依次连接的伸缩气缸、旋转气缸和多边形解锁杆，所述多边形解锁杆通过伸缩气缸伸入解锁部内，并通过旋转气缸对解锁部调节；

所述焊接区内设置有焊接器，所述焊接器包括第一升降组件，所述第一升降组件上设置有第一升降平台，所述第一升降平台上设置有旋转组件，所述旋转组件底部与旋转平台连接，所述旋转平台上设置有焊接组件，所述旋转组件顶部与旋转电机连接；

所述金属夹解锁器和焊接器对应的回字形流水输送线下方均设置有定位顶料器。

3.如权利要求2所述的采用机加工焊接合成的加工方法，其特征在于，所述三爪治具底部设置有限位平台，所述限位平台设置在L型托板的托部上，所述L型托板的托部上方设置有上限位板，多边形解锁杆对应的上限位板表面设置有定位座，所述多边形解锁杆穿过定位座设置，所述定位顶料器包括顶料气缸和顶料平台，所述顶料平台上设置有至少两个定位柱，定位柱对应的限位平台底部设置有定位孔。

4.如权利要求2所述的采用机加工焊接合成的加工方法，其特征在于，所述金属夹解锁器包括第二升降组件，所述第二升降组件上设置有第二升降平台上，所述第二升降平台下方设置有第三升降平台，所述第二升降平台上设置有第一油缸，所述第一油缸与第三升降平台连接并带动第三升降平台移动，所述第三升降平台底部设置有气缸夹爪，所述气缸夹爪的两个爪部上设置有对称的凹槽，两个凹槽配合从侧边抓取C型金属夹，所述第三升降平台上还设置有第二油缸，所述第二油缸与挤压插销连接，所述挤压插销能够伸入弹性插口内并撑开C型金属夹，所述气缸夹爪的两个爪部均设置在移动导轨上。

5.如权利要求2所述的采用机加工焊接合成的加工方法，其特征在于，所述旋转平台上还设置有配重块，所述配重块与焊接组件分别设置在旋转平台相对的两个侧边上。

6.如权利要求2所述的采用机加工焊接合成的加工方法，其特征在于，所述上下料区一侧还设置有测试区，所述测试区内设置有测试仪，所述测试仪包括测试座，所述测试座表面设置有第一标准面，所述测试座一侧边上设置有两个标准架，所述标准架上设置有标准柱，所述标准柱端部设置有第二标准面，两个标准柱的第二标准面在同一平面上，所述第一标准面和第二标准面的夹角为120度，每个标准架边上均设置有测试架，所述测试架上设置有千分表。

7.如权利要求6所述的采用机加工焊接合成的加工方法，其特征在于，所述测试座位于标准架和测试架的一侧上设置有燕尾槽，所述标准架和测试架上均设置有燕尾块，所述燕尾块设置在燕尾槽内并固定。

8.如权利要求6所述的采用机加工焊接合成的加工方法，其特征在于，第一标准面设置在翻转底板上，翻转底板与测试座之间通过旋转支撑架连接，在旋转支撑架上还设置有旋转角度盘。