CN110026788B - 管状零件的加工工装及加工方法 - Google Patents

管状零件的加工工装及加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种管状零件的加工工装及加工方法，属于机械加工领域。U型槽结构的卡块安装到支撑柱上，将多个矩形条毛坯安装至卡块的凹槽内。多个矩形条毛坯被固定结构固定在多个卡块上，此时可通过车刀对多个矩形条毛坯的上的圆弧面进行一次性加工，可提高管状零件整体的加工效率。再将管体毛坯通过限位结构固定在一个圆板的板面上，将支撑柱放置进管体毛坯内完成支撑柱与管体毛坯之间的良好定位，不需要再对矩形条的位置进行调整与一一对应调整定位，减小了加工程序，有利于提高加工效率。最后通过加工开口完成矩形条与管体毛坯的焊接，完成管状零件的加工。

Description

管状零件的加工工装及加工方法
技术领域
本发明涉及机械加工领域，特别涉及一种管状零件的加工工装及加工方法。
背景技术
当前存在一种管状零件，该管状零件包括管体和固定在管体内壁上的多个矩形条，多个矩形条均沿管体的轴向延伸，且各矩形条之间等距间隔布置，每个矩形条均包括一个圆弧面，每个矩形条通过该圆弧面与管体的内壁无缝隙连接。
这种管状零件在加工时，通常是先对多个长方体状的矩形条毛坯一一单独进行加工，在每个矩形条毛坯上加工出圆弧面。在矩形条毛坯上加工出圆弧面之后，在管体毛坯的内壁上画出矩形条毛坯的装配位置线，并将矩形条毛坯根据装配位置线一个一个对应焊接至管体毛坯的内壁上，完成对管状零件的加工。
然而在上述加工装配过程中，矩形条毛坯需要一一单独加工并一一单独对线安装，导致加工程序繁琐，管状零件的加工效率较低。
发明内容
本发明实施例提供了一种管状零件的加工工装及加工方法，能够解决管状零件的加工效率较低的问题。所述技术方案如下：
本发明实施例提供了一种管状零件的加工工装，所述管状零件的加工工装包括支撑柱、多个卡块、固定结构、两个圆板与限位结构，
所述多个卡块沿所述支撑柱的周向等角度固定在所述支撑柱上，每个所述卡块均为U型板结构，每个所述卡块的开口均背离所述支撑柱设置，所述卡块上的U型槽沿所述支撑柱的轴向贯穿所述卡块，
所述固定结构用于将所述管状零件的矩形条固定在所述卡块的U型槽内，
所述限位结构用于将所述两个圆板分别固定在所述支撑柱的两端，所述圆板的轴线与所述支撑柱的轴线重合，
所述两个圆板用于装夹所述管状零件的管体毛坯，所述圆板的轴线与所述管体毛坯的轴线重合，其中一个所述圆板上设置有加工开口。
可选地，所述固定结构包括调节螺栓，所述调节螺栓螺纹连接在所述卡块上，所述调节螺栓的轴线垂直所述U型槽的侧壁，所述调节螺栓的一端用于将所述矩形条压紧在所述卡块上。
可选地，所述支撑柱的两端均设置有圆柱凸起，所述圆柱凸起插装在所述圆板上的圆形通孔内，所述圆柱凸起的轴线与所述支撑柱的轴线重合。
可选地，所述圆板的外径小于所述管体毛坯的内径，所述圆板的侧壁上设置有多个支撑凸起，所述多个支撑凸起沿所述圆板的侧壁等距分布，所述管体毛坯的端面上设置有与所述多个支撑凸起一一对应的多个支撑凹槽。
可选地，所述管体毛坯的内径与所述圆板的外径之差为10～12cm。
可选地，所述支撑柱包括多个垫板与圆柱主体，一个所述垫板对应设置在一个所述卡块与所述圆柱主体之间，每个所述垫板均包括圆弧面与安装面，所述圆弧面与所述圆柱主体的外壁相贴，所述卡块设置在所述安装面上，每个所述安装面均对应平行一个矩形条毛坯远离所述圆柱主体的一个面。
可选地，所述圆柱主体包括筒体与两个支撑圆柱，所述两个支撑圆柱分别设置在所述筒体的两端，所述凸起设置在所述支撑圆柱背离所述筒体的一端。
可选地，所述垫板上设置有与所述卡块相匹配的定位凹槽。
本发明实施例提供了一种管状零件的加工方法，所述加工方法包括：
提供如前所述的管状零件的加工工装、多个矩形条毛坯及管体毛坯；
在所述支撑柱上安装所述卡块；
将所述多个矩形条毛坯通过所述固定结构一一对应安装至所述卡块的U型槽内；
加工所述矩形条毛坯背离所述支撑柱的一面，将所述矩形条毛坯背离所述支撑柱的一面加工为圆弧面，得到多个矩形条；
将所述管体毛坯通过所述限位结构竖直安装在一个所述圆板的板面上，在所述支撑柱上固定另一个所述圆板，另一个所述圆板将所述管体毛坯压紧在一个所述圆板的板面上；
将所述支撑柱放置进所述管体毛坯内，直至所述另一个所述圆板的板面与所述管体毛坯的端面相抵；
经过一个所述圆板上的加工开口对所述矩形条的圆弧面与所述管体毛坯的内壁进行焊接。
可选地，所述方法还包括：
所述圆板的外径小于所述管体毛坯的内径，所述圆板的侧壁上等角度设置有多个支撑凸起，
在将所述管体毛坯固定在一个所述圆板的板面上之前，在所述管体毛坯的两端的端面上加工出与所述多个支撑凸起一一对应的多个支撑凹槽。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：先将管状零件的加工工装中的多个卡块安装到支撑柱上，再将多个矩形条毛坯通过固定结构一一对应安装至卡块的U型槽内。多个矩形条毛坯被固定结构固定在多个卡块上，此时可通过车刀对多个矩形条毛坯的上的圆弧面进行一次性加工，得到矩形条。对矩形条毛坯进行一次性加工可提高管状零件整体的加工效率。将一个圆板可拆卸连接在支撑柱的一端，圆板平行支撑柱的端面。将管体毛坯套在支撑柱上并竖直安装在一个圆板的板面上，另一个圆板装在支撑柱另一端，两个圆板通过限位结构固定在支撑柱的两端，两个圆板将管体毛坯夹设固定在两个圆板之间，圆板、支撑柱以及管体毛坯的轴线重合。最后通过加工开口完成矩形条与管体毛坯的焊接。支撑柱与管体毛坯之间的良好定位，可直接对固定在支撑柱的周向上的矩形条进行加工，不需要再对矩形条的位置进行调整与一一对应调整定位，减小了加工程序，有利于提高加工效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，
图1是本发明实施例提供的一种管状零件的加工工装的使用状态示意图；
图2是本发明实施例提供的一种管状零件的加工工装的侧视图；
图3是本发明实施例提供的管状零件的加工工装的另一种使用状态示意图；
图4是本发明实施例提供的圆板与管体毛坯的连接示意图；
图5是本发明实施例提供的一种管状零件的加工方法流程图；
图6是本发明实施例提供的另一种管状零件的加工方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步的详细描述。
图1是本发明实施例提供的一种管状零件的加工工装的使用状态示意图，图2是本发明实施例提供的一种管状零件的加工工装的侧视图，图3是本发明实施例提供的管状零件的加工工装的另一种使用状态示意图，参考图1～图3，管状零件的加工工装包括支撑柱1、多个卡块2、固定结构3、两个圆板4、限位结构5。
多个卡块2沿支撑柱1的周向等角度固定在支撑柱1上，每个卡块2均为U型板结构，每个卡块2的开口均背离支撑柱1设置，卡块2上的U型槽21沿支撑柱1的轴向贯穿卡块2。
固定结构3用于将管状零件的矩形条毛坯7固定在卡块2的U型槽21内。限位结构5用于将两个圆板4分别固定在支撑柱1的两端，圆板4的轴线与支撑柱1的轴线1a重合。
两个圆板4用于装夹管状零件的管体毛坯8，圆板4的轴线与管体毛坯8的轴线重合，其中一个圆板4上设置有加工开口9。
先将管状零件的加工工装中的多个卡块2安装到支撑柱1上，再将多个矩形条毛坯7通过固定结构3一一对应安装至卡块2的U型槽21内。多个矩形条毛坯7被固定结构3固定在多个卡块2上，此时可通过车刀对多个矩形条毛坯7的上的圆弧面进行一次性加工，得到矩形条。对矩形条毛坯7进行一次性加工可提高管状零件整体的加工效率。将一个圆板4可拆卸连接在支撑柱1的一端，圆板4平行支撑柱1的端面。将管体毛坯8套在支撑柱1上并竖直安装在一个圆板4的板面41上，另一个圆板4装在支撑柱1另一端，两个圆板4通过限位结构5固定在支撑柱1的两端，两个圆板4将管体毛坯8夹设固定在两个圆板4之间，支撑柱1、圆板4以及管体毛坯8的轴线重合。最后通过加工开口9完成矩形条与管体毛坯8的焊接。支撑柱1与管体毛坯8之间的良好定位，可直接对固定在支撑柱1的周向上的矩形条进行加工，不需要再对矩形条的位置进行调整与一一对应调整定位，减小了加工程序，有利于提高加工效率。
如图2所示，固定结构3包括调节螺栓31，调节螺栓31螺纹连接在卡块2上，调节螺栓31的轴线垂直U型槽21的侧壁211，调节螺栓31的一端用于将矩形条压紧在卡块2上。U型槽21沿支撑柱1的轴向贯穿卡块2，即U型槽21的侧壁211平行支撑柱1的轴线，使用这种结构，在将矩形条毛坯7放至卡块2的U型槽21内时，转动卡块2上的调节螺栓31，可控制调节螺栓31在垂直U型槽21的侧壁211上方向上移动，进而使得调节螺栓31的一端可推动矩形条毛坯7贴紧在U型槽21上，锁紧调节螺栓31，则实现对矩形条毛坯7的位置的固定。
如图2所示，支撑柱1可包括多个垫板11与圆柱主体12，一个垫板11对应设置在一个卡块2与支撑柱1之间，每个垫板11均包括圆弧面111与安装面112，圆弧面111与圆柱主体12的外壁12a相贴，每个安装面112均对应平行一个矩形条毛坯7远离圆柱主体12的一个面71。一方面这种设置安装更为稳定，另一方面这种设置可通过更换不同的垫板11实现对卡块2与圆柱主体12之间的位置的调整，进而可调整卡块2上的矩形条与圆柱主体12之间的位置，实现对不同规格的管状零件的加工，提高加工零件的通用性。
每个垫板11上均可安装多个卡块2，每个垫板11上的卡块2沿垫板的长度方向等距设置，一个矩形条毛坯7对应安装在每个垫板11上的多个卡块2上。这种设置便于调整矩形条毛坯7的位置。
可选地，垫板11、圆柱主体12与卡块2可通过沉头螺栓连接，便于整体结构的拆装。
结合图1与图2，垫板11沿支撑柱1的轴向设置，每个垫板11上均可设置多个卡块2。便于安装。
可选地，垫板11上可设置限位板13，限位板13分布在垫板11的两端，每个垫板11上的卡块2均位于两个限位板13之间，每个限位板13的板面131垂直垫板11的长度方向。限位板13用于对矩形条毛坯7提供轴向的支撑与定位。在矩形条毛坯7安装通过固定结构3安装至卡块2上之后，垫板11上的限位板13可对矩形条毛坯7的两端进行限位，避免矩形条毛坯7在其长度方向上产生位移，进一步对矩形条毛坯7的位置进行限定。
需要说明的是，限位板13仅在图1中示出，图1中省略了矩形条毛坯7的结构，图2中省略了限位板13的结构。
示例性地，垫板11上可设置有与卡块2相匹配的定位凹槽11a。提高卡块2的安装效率与定位准确度。
如图3所示，支撑柱1的两端分别同轴设置有圆柱凸起6，圆柱凸起6插装在圆板4上的圆形通孔4a内，圆柱凸起6的轴线与支撑柱1的轴线1a重合。通过支撑柱1上的圆柱凸起6插入圆形通孔4a即可实现支撑柱1与圆板4之间的相对位置的定位准确，结合通过限位结构5同轴固定在圆板4上的管体毛坯8，可保证支撑柱1的轴线1a与管体毛坯8的轴线重合。
如图3所示，限位结构5可包括两个定位销51，两个定位销51固定在支撑柱1的圆柱凸起6上，两个定位销51的轴线51a重合且垂直支撑柱1的轴线1a。定位销51的轴线与圆板4的板面41之间的距离H与定位销51的半径R相等。这种结构能够将圆板4卡设在支撑柱1与管体毛坯8之间，结构简单易实现。
如图3所示，圆柱主体12可包括筒体121与两个支撑圆柱122，两个支撑圆柱122分别设置在筒体121的两端，圆柱凸起6设置在支撑圆柱122背离筒体121的一端。这种结构的支撑柱1需要的制作成本较小，且自重小，便于拆装。
可选地，圆柱凸起6上设置有定位孔6a，定位孔6a在支撑柱1的轴线上。定位孔6a的设置可便于支撑柱1在车床上的定位，支撑柱1定位后对矩形条毛坯7进行加工。
图4是本发明实施例提供的圆板与管体毛坯的连接示意图，如图4所示，圆板4的外径D小于管体毛坯8的内径d，圆板4的侧壁上设置有多个支撑凸起42，多个支撑凸起42沿圆板4的侧壁等距分布，管体毛坯8的端面上设置有与多个支撑凸起42一一对应的多个支撑凹槽81。支撑凸起42与支撑凹槽81的定位可将管体毛坯8同轴定位在圆板4上。可保证管体毛坯8的定位精度。
可选地，两个支撑凸起42之间的间隙可作为加工开口9，焊枪也可由多个支撑凸起42之间的间隙进入管体毛坯8内对矩形条与管体毛坯8进行加工。
需要说明的是，此时需要最后对管体毛坯8长度方向上的余量进行去除，去除对应设置有支撑凹槽81的管体毛坯8的余量，得到管状零件。
可选地，管体毛坯8的内径d与圆板4的外径D之差为10～12cm。此时有足够的空间使得焊枪进入管体毛坯8内，又不会影响对管体毛坯8的稳定支撑。
此时需要最后对管体毛坯8长度方向上的余量进行去除，去除对应设置有支撑凹槽81的管体毛坯8的余量，得到管状零件。
图5是本发明实施例提供的一种管状零件的加工方法流程图，如图5所示，加工方法包括：
S101：提供如前的管状零件的加工工装、多个矩形条毛坯及管体毛坯。
S102：在支撑柱上安装卡块。
S103：将多个矩形条毛坯通过固定结构一一对应安装至卡块的凹槽内。
S104：加工矩形条毛坯背离支撑柱的一面，将矩形条毛坯背离支撑柱的一面加工为圆弧面，得到多个矩形条。
S105：将管体毛坯通过限位结构竖直安装在一个圆板的板面上，在支撑柱上固定另一个圆板，另一个圆板将管体毛坯压紧在一个圆板的板面上。
S106：将支撑柱放置进管体毛坯内，直至另一个圆板的板面与管体毛坯的端面相抵。
S107：经过一个圆板上的加工开口对矩形条的圆弧面与管体毛坯的内壁进行焊接。
先将管状零件的加工工装中的多个卡块安装到支撑柱上，再将多个矩形条毛坯通过固定结构一一对应安装至卡块的U型槽内。多个矩形条毛坯被固定结构固定在多个卡块上，此时可通过车刀对多个矩形条毛坯的上的圆弧面进行一次性加工，得到矩形条。对矩形条毛坯进行一次性加工可提高管状零件整体的加工效率。将一个圆板可拆卸连接在支撑柱的一端。将管体毛坯套在支撑柱上并竖直安装在一个圆板的板面上，另一个圆板装在支撑柱另一端，两个圆板通过限位结构固定在支撑柱的两端，两个圆板将管体毛坯夹设固定在两个圆板之间，圆板、支撑柱以及管体毛坯的轴线重合。最后通过加工开口完成矩形条与管体毛坯的焊接。支撑柱与管体毛坯之间的良好定位，可直接对固定在支撑柱的周向上的矩形条进行加工，不需要再对矩形条的位置进行调整与一一对应调整定位，减小了加工程序，有利于提高加工效率。
图6是本发明实施例提供的另一种管状零件的加工方法流程图，如图6所示，加工方法包括：
S201：提供如前的管状零件的加工工装、多个矩形条毛坯及管体毛坯。
S202：在支撑柱上安装卡块。
S203：将多个矩形条毛坯通过固定结构一一对应安装至卡块的凹槽内。
S204：加工矩形条毛坯背离支撑柱的一面，将矩形条毛坯背离支撑柱的一面加工为圆弧面，得到多个矩形条。
S205:使圆板的外径小于管体毛坯的内径，圆板的侧壁上设置有多个支撑凸起，多个支撑凸起沿圆板的侧壁等距分布。在管体毛坯的两端的端面上加工出与多个支撑凸起一一对应的多个支撑凹槽。将管体毛坯竖直放在一个圆板上，管体毛坯的支撑凹槽卡设在一个圆板的支撑凸起上，在支撑柱上固定另一个圆板，另一个圆板通过支撑凸起与支撑凹槽的配合将管体毛坯压紧在一个圆板上。
需要说明的是，实际工作过程中，一个圆板可放置在工作台上，管体毛坯放置在一个圆板上，管体毛坯的轴线垂直一个圆板的板面，工作台与圆板对管体毛坯进行支撑。
S206：将支撑柱放置进管体毛坯内，直至另一个圆板的板面与管体毛坯的端面相抵。
S207：经过一个圆板上的加工开口对矩形条的圆弧面与管体毛坯的内壁进行焊接；
S208：对管体毛坯在长度方向上加工有支撑凸起的余量进行去除。
图6中所示的方法中，提供了一种将管体毛坯固定在圆板上的实现手段，支撑凹槽之间的间隙可称为加工开口，这种设置可实现对管体毛坯与圆板之间的快速定位，也不会影响管体毛坯与矩形条之间的加工，有利于提高加工效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种管状零件的加工工装，其特征在于，所述管状零件的加工工装包括支撑柱(1)、多个卡块(2)、固定结构(3)、两个圆板(4)与限位结构(5)，
所述多个卡块(2)沿所述支撑柱(1)的周向等角度固定在所述支撑柱(1)上，每个所述卡块(2)均为U型板结构，每个所述卡块(2)的开口均背离所述支撑柱(1)设置，所述卡块(2)上的U型槽(21)沿所述支撑柱(1)的轴向贯穿所述卡块(2)，
所述固定结构(3)用于将所述管状零件的矩形条毛坯(7)固定在所述卡块(2)的U型槽(21)内，
所述限位结构(5)用于将所述两个圆板(4)分别固定在所述支撑柱(1)的两端，所述圆板(4)的轴线与所述支撑柱(1)的轴线(1a)重合，
所述两个圆板(4)用于装夹所述管状零件的管体毛坯(8)，所述圆板(4)的轴线与所述管体毛坯(8)的轴线重合，其中一个所述圆板(4)上设置有加工开口，
所述支撑柱(1)的两端均设置有圆柱凸起(6)，所述圆柱凸起(6)插装在所述圆板(4)上的圆形通孔(41)内，所述圆柱凸起(6)的轴线与所述支撑柱(1)的轴线(1a)重合，所述圆板(4)的外径(D)小于所述管体毛坯(8)的内径(d)，所述圆板(4)的侧壁上设置有多个支撑凸起(42)，所述多个支撑凸起(42)沿所述圆板(4)的侧壁等距分布，所述管体毛坯(8)的端面上设置有与所述多个支撑凸起(42)一一对应的多个支撑凹槽(81)。
2.根据权利要求1所述的管状零件的加工工装，其特征在于，所述固定结构(3)包括调节螺栓(31)，所述调节螺栓(31)螺纹连接在所述卡块(2)上，所述调节螺栓(31)的轴线垂直所述U型槽(21)的侧壁，所述调节螺栓(31)的一端用于将所述矩形条压紧在所述卡块(2)上。
3.根据权利要求1所述的管状零件的加工工装，其特征在于，所述管体毛坯(8)的内径(d)与所述圆板(4)的外径(D)之差为10～12cm。
4.根据权利要求1～3任一项所述的管状零件的加工工装，其特征在于，所述支撑柱(1)包括圆柱主体(12)与多个垫板(11)，所述多个垫板(11)等距间隔设置在所述圆柱主体(12)的外壁(12a)上，每个所述垫板(11)均包括圆弧面(111)与安装面(112)，所述圆弧面(111)与所述圆柱主体(12)的外壁相贴，所述卡块(2)设置在所述安装面(112)上，每个所述安装面(112)均对应平行一个矩形条毛坯(7)远离所述圆柱主体(12)的一个面(71)。
5.根据权利要求4所述的管状零件的加工工装，其特征在于，所述圆柱主体(12)包括筒体(121)与两个支撑圆柱(122)，所述两个支撑圆柱(122)分别设置在所述筒体(121)的两端，所述圆柱凸起(6)设置在所述支撑圆柱(122)背离所述筒体(121)的一端。
6.根据权利要求4所述的管状零件的加工工装，其特征在于，所述垫板(11)上设置有与所述卡块(2)相匹配的定位凹槽(11a)。
7.一种管状零件的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括：
提供如权利要求1所述的管状零件的加工工装、多个矩形条毛坯(7)及管体毛坯(8)；
在所述支撑柱(1)上安装所述卡块(2)；
将所述多个矩形条毛坯(7)通过所述固定结构(3)一一对应安装至所述卡块(2)的U型槽(21)内；
加工所述矩形条毛坯(7)背离所述支撑柱(1)的一面，将所述矩形条毛坯(7)背离所述支撑柱(1)的一面加工为圆弧面(111)，得到多个矩形条；
将所述管体毛坯(8)通过所述限位结构(5)竖直安装在一个所述圆板(4)的板面上，在所述支撑柱(1)上固定另一个所述圆板(4)，另一个所述圆板(4)将所述管体毛坯(8)压紧在一个所述圆板(4)的板面上；
将所述支撑柱(1)放置进所述管体毛坯(8)内，直至所述另一个所述圆板(4)的板面与所述管体毛坯(8)的端面相抵；
经过一个所述圆板(4)上的加工开口对所述矩形条的圆弧面(111)与所述管体毛坯(8)的内壁进行焊接。
8.根据权利要求7所述的管状零件的加工方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述圆板(4)的外径(D)小于所述管体毛坯(8)的内径(d)，所述圆板(4)的侧壁上等角度设置有多个支撑凸起(42)，
在将所述管体毛坯(8)固定在一个所述圆板(4)的板面上之前，在所述管体毛坯(8)的两端的端面上加工出与所述多个支撑凸起(42)一一对应的多个支撑凹槽(81)。
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