CN110281047B - 全回转舵桨的导流罩的加工工装和加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全回转舵桨的导流罩的加工工装和加工方法，属于船用设备加工领域。加工工装包括上部工装和下部工装，上部工装和下部工装均包括两个半环形支撑件、以及与两个半环形支撑件一一对应的两个径向连接条和两个轴向连接条；在上部工装和下部工装中，两个半环形支撑件围成一个圆形区域，两个径向连接条依次设置圆形区域的同一条径向直线上，径向连接条的第一端固定在径向连接条对应的半环形支撑件上，径向连接条的第二端固定在径向连接条对应的轴向连接条上，两个轴向连接条相对设置并沿垂直于圆形区域的方向延伸，两个轴向连接条的第一端可拆卸连接。本发明可以有效避免导流罩在切割过程中发生变形。

Description

全回转舵桨的导流罩的加工工装和加工方法

技术领域

本发明涉及船用设备加工领域，特别涉及一种全回转舵桨的导流罩的加工工装和加工方法。

背景技术

全回转舵桨是可绕垂直轴作360°回转的螺旋桨或导管推进器。导流罩为全回转舵桨中的主要结构件之一，主要用于减小流体阻力，提高螺旋桨轴的推进效率。

导流罩包括圆柱形筒体、圆台形筒体和环形板。圆柱形筒体的一端与圆台形筒体的小直径端连接，圆台形筒体的大直径端与环形板的内边连接，环形板上沿环形板的周向间隔设有多个导流罩安装孔。圆柱形筒体、圆台形筒体和环形板沿螺旋桨轴的轴向依次套设在螺旋桨轴外。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

螺旋桨轴上安装有桨叶、齿轮箱等体积较大的设备，导流罩在螺旋桨轴上的安装位置位于两个体积较大的设备之间，因此在采用不锈钢板滚制并焊接形成导流罩之后，导流罩无法直接套设在螺旋桨轴外。通常是先使用线切割设备沿导流罩的轴向将导流罩切成两个部分，再将导流罩的两个部分分别设置在螺旋桨轴外，最后将导流罩的两个部分锁合在一起。由于导流罩在形成过程中会产生焊接应力和滚制应力，这些应力会在切割导流罩时释放出来，导致导流罩的两个部分出现不同情况的变形，因此将导流罩的两个部分锁合在一起时经常出现错边甚至无法锁合的情况，影响导流罩的使用。

发明内容

本发明实施例提供了一种全回转舵桨的导流罩的加工工装和加工方法，可以提高将导流罩的两个部分锁合在一起的有效性。所述技术方案如下：

第一方面，本发明实施例提供了一种全回转舵桨的导流罩的加工工装，所述导流罩包括圆柱形筒体、圆台形筒体、第一环形板和第二环形板；所述圆柱形筒体的一端与所述圆台形筒体的小直径端连接，所述第一环形板安装在所述圆柱形筒体与所述圆台形筒体连接的一端内，所述圆台形筒体的大直径端与所述第二环形板的内边连接，所述第二环形板上沿所述第二环形板的周向间隔设有多个导流罩安装孔；

所述加工工装包括上部工装和下部工装，所述上部工装和所述下部工装均包括两个半环形支撑件、以及与所述两个半环形支撑件一一对应的两个径向连接条和两个轴向连接条；在所述上部工装和所述下部工装中，所述两个半环形支撑件围成一个圆形区域，所述两个径向连接条依次设置所述圆形区域的同一条径向直线上，所述径向连接条的第一端固定在所述径向连接条对应的所述半环形支撑件上，所述径向连接条的第二端固定在所述径向连接条对应的所述轴向连接条上，所述两个轴向连接条相对设置并沿垂直于所述圆形区域的方向延伸，所述两个轴向连接条的第一端可拆卸连接；所述上部工装中的两个轴向连接条的第二端分别与所述下部工装中的两个轴向连接条的第二端可拆卸连接；所述上部工装中的两个半环形支撑件套设在所述圆柱形筒体外，所述下部工装中的两个半环形支撑件套设在所述第二环形板外。

可选地，在所述上部工装和所述下部工装中，所述两个轴向连接条的第一端对应设有第一通孔，所述第一通孔的延伸方向与所述径向直线的延伸方向相同，所述两个轴向连接条的第一通孔中插入同一个紧固件；每个所述轴向连接条的第二端设有法兰，所述法兰上设有第二通孔，所述第二通孔的延伸方向与所述法兰所在的轴向连接条的轴向相同，所述上部工装的第二通孔中和所述下部工装的第二通孔中插入同一个紧固件。

进一步地，所述法兰为方法兰。

可选地，所述上部工装和所述下部工装还包括与所述两个半环形支撑件一一对应的两个加强筋，所述加强筋的两端分别固定在所述加强筋对应的所述半环形支撑件上，并与所述半环形支撑件对应的径向连接条垂直连接。

可选地，所述两个半环形支撑件之间存在空隙，所述上部工装中的两个半环形支撑件之间的间隙与所述下部工装中的两个半环形支撑件之间的空隙对齐。

第二方面，本发明实施例提供了一种全回转舵桨的导流罩的加工方法，所述加工方法包括：

在导流罩上安装如第一方面提供的加工工装；所述导流罩包括圆柱形筒体、圆台形筒体、第一环形板和第二环形板；所述圆柱形筒体的一端与所述圆台形筒体的小直径端连接，第一环形板安装在所述圆柱形筒体与所述圆台形筒体连接的一端内，所述圆台形筒体的大直径端与所述第二环形板的内边连接，所述第二环形板上沿所述第二环形板的周向间隔设有多个导流罩安装孔；

沿所述导流罩的轴向将所述导流罩切割成两个部分；

在所述两个部分的切割处设置连接头，并通过紧固件将所述两个部分的连接头锁紧；

从所述导流罩上拆除所述加工工装。

可选地，所述在导流罩上安装加工工装，包括：

将所述上部工装的两个半环形支撑件套设在所述圆柱形筒体外，并将所述上部工装的两个轴向连接条连接在一起，使所述上部工装的两个半环形支撑件紧贴在所述圆柱形筒体上；

将所述下部工装的两个半环形支撑件套设在所述第二环形板外，并将所述下部工装的两个轴向连接条连接在一起，使所述下部工装的两个半环形支撑件紧贴在所述第二环形板上；

将所述上部工装的两个径向连接条和所述下部工装的两个径向连接条连接在一起，使所述圆柱形筒体和所述第二环形板紧贴在所述圆台形筒体上。

进一步地，在所述在导流罩上安装加工工装之后，所述加工方法包括：

将所述圆柱形筒体和所述第二环形板与所述圆台形筒体焊接在一起。

可选地，在所述在导流罩上安装加工工装之前，所述加工方法还包括：

将所述圆柱形筒体和所述第二环形板与所述圆台形筒体焊接在一起，形成所述导流罩；

将所述导流罩置于加热装置中；

在第一时长内，将所述加热装置的温度保持为第一温度；

将所述加热装置的温度逐渐降低至第二温度，所述第二温度低于所述第一温度；

将所述导流罩置于大气环境中进行冷却。

可选地，在所述两个部分的切割处设置连接头之后，所述加工方法还包括：

将所述导流罩固定在振动台上；

在第二时长内，控制所述振动台以第一动力振动所述导流罩。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过提供均包括两个半环形支撑件、以及与两个半环形支撑件一一对应的两个径向连接条和两个轴向连接条的上部工装和下部工装，同一工装的两个径向连接条的两端分别与对应的半环形支撑件和轴向连接条固定连接，将同一工装的两个轴向连接条连接在一起，套设在圆柱形筒体外的上部工装的两个半环形支撑件可以紧贴在圆柱形筒体上，套设在环形板外的下部工装的两个半环形支撑件可以紧贴在环形板外，将不同工装的轴向连接条连接在一起，上部工装和下部工装将圆柱形筒体和环形板压在圆台形筒体上，从而在两个相互垂直的方向对导流罩进行锁定，可以有效避免导流罩在切割过程中发生变形，保证导流罩切割形成的两个部分有效锁合。

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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的导流罩的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的加工工装的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的上部工装或者下部工装的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种全回转舵桨的导流罩的加工方法的流程图。

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地详细描述。

本发明实施例提供了一种全回转舵桨的导流罩的加工工装。图1为本发明实施例提供的导流罩的结构示意图。参见图1，导流罩包括圆柱形筒体11、圆台形筒体12、第一环形板13和第二环形板。圆柱形筒体11的一端与圆台形筒体12的小直径端连接，第一环形板13安装在圆柱形筒体11与圆台形筒体12连接的一端内，圆台形筒体12的大直径端与第二环形板14的内边连接，第二环形板14上沿第二环形板14的周向间隔设有多个导流罩安装孔15。

在实际应用中，如图1所示，在沿导流罩的轴向将导流罩切成两个部分之后，可以在两个部分的切割处设置连接头16，并通过紧固件17将两个部分的连接头16锁紧。

图2为本发明实施例提供的加工工装的结构示意图。参见图2，加工工装包括上部工装21和下部工装22，上部工装21和下部工装22均包括两个半环形支撑件31、以及与两个半环形支撑件31一一对应的两个径向连接条32和两个轴向连接条33。

图3为本发明实施例提供的上部工装或者下部工装的俯视图。参见图3，在上部工装21和下部工装22中，两个半环形支撑件31围成一个圆形区域，两个径向连接条32依次设置圆形区域的同一条径向直线上，径向连接条32的第一端固定在径向连接条32对应的半环形支撑件31上，径向连接条的32第二端固定在径向连接条32对应的轴向连接条33上。

如图1所示，两个轴向连接条33相对设置并沿垂直于圆形区域的方向延伸，两个轴向连接条33的第一端可拆卸连接。上部工装21中的两个轴向连接条33的第二端分别与下部工装22中的两个轴向连接条33的第二端可拆卸连接。上部工装21中的两个半环形支撑件31套设在圆柱形筒体11外，下部工装22中的两个半环形支撑件31套设在第二环形板14外。

本发明实施例通过提供均包括两个半环形支撑件、以及与两个半环形支撑件一一对应的两个径向连接条和两个轴向连接条的上部工装和下部工装，同一工装的两个径向连接条的两端分别与对应的半环形支撑件和轴向连接条固定连接，将同一工装的两个轴向连接条连接在一起，套设在圆柱形筒体外的上部工装的两个半环形支撑件可以紧贴在圆柱形筒体上，套设在环形板外的下部工装的两个半环形支撑件可以紧贴在环形板外，将不同工装的轴向连接条连接在一起，上部工装和下部工装将圆柱形筒体和环形板压在圆台形筒体上，从而在两个相互垂直的方向对导流罩进行锁定，可以有效避免导流罩在切割过程中发生变形，保证导流罩切割形成的两个部分有效锁合。

可选地，如图2所示，在上部工装21和下部工装22中，两个轴向连接条33的第一端可以对应设有第一通孔33a，第一通孔33a的延伸方向与径向直线的延伸方向相同，两个轴向连接条33的第一通孔33a中插入同一个紧固件。

每个轴向连接条33的第二端可以设有法兰34，法兰34上设有第二通孔34a，第二通孔34a的延伸方向与法兰34所在的轴向连接条33的轴向相同，上部工装21的第二通孔34a中和下部工装22的第二通孔34a中插入同一个紧固件。

同一工装的两个轴向连接条相对设置，直接对应开设通孔插入同一个紧固件，即可方便实现同一工装在径向上的拆装。而在不同工装相对设置的两个轴向连接条上对应增设法兰，并开设通孔插入同一个紧固件，可以方便实现不同工装在轴向上的拆装。

在实际应用中，紧固件可以采用配有螺母的螺栓。通过螺栓进行连接，可以方便调节被连接的两个部分之间的距离，与导流罩的尺寸相匹配。而且加工工装的安装和拆卸都很方便。

进一步地，法兰34可以为方法兰，法兰的侧面与轴向连接条充分接触，有利于法兰与轴向连接条的稳定连接。

在实际应用中，如图1所示，在上部工装21和下部工装22中，两个轴向连接条33上设置的法兰34的连线可以平行于两个径向连接条33的连线，整个工装对称设置，稳定性好。

可选地，如图3所示，上部工装21和下部工装22还可以包括与两个半环形支撑件31一一对应的两个加强筋35，加强筋35的两端分别固定在加强筋35对应的半环形支撑件31上，并与半环形支撑件31对应的径向连接条32垂直连接。加强筋使整个工装的受力更为均衡，避免工装变形。

可选地，如图3所示，两个半环形支撑件31之间可以存在空隙d，上部工装21中的两个半环形支撑件31之间的间隙与下部工装22中的两个半环形支撑件31之间的空隙对齐，从而通过两个半环形支撑件之间的空隙进行导流罩的切割。

本发明实施例提供了一种全回转舵桨的导流罩的加工方法，适用于采用图2所示的加工工装制作图1所示的导流罩。图4为本发明实施例提供的一种全回转舵桨的导流罩的加工方法的流程图。参见图4，该加工方法包括：

步骤101：在导流罩上安装加工工装。

可选地，该步骤101可以包括：

将上部工装的两个半环形支撑件套设在圆柱形筒体外，并将上部工装的两个轴向连接条连接在一起，使上部工装的两个半环形支撑件紧贴在圆柱形筒体上；

将下部工装的两个半环形支撑件套设在第二环形板外，并将下部工装的两个轴向连接条连接在一起，使下部工装的两个半环形支撑件紧贴在第二环形板上；

将上部工装的两个径向连接条和下部工装的两个径向连接条连接在一起，使圆柱形筒体和第二环形板紧贴在圆台形筒体上。

在实际应用中，如果导流罩是一个整体，则先将导流罩中的圆柱形筒体朝上，在圆柱形筒体上安装上部工装，并通过紧固件将上部工装的两个轴向连接条连接在一起，从而通过对应的两个径向连接条将对应的两个半环形支撑件紧贴在圆柱形筒体上。再将导流罩中的圆台形筒体朝上，在环形板上安装下部工装，并通过紧固件将下部工装的两个轴向连接条连接在一起，从而通过对应的两个径向连接条将对应的两个半环形支撑件紧贴在环形板上。最后通过紧固件将上部工装的法兰和下部工装的法兰连接在一起，从而通过对应的轴向连接条将圆柱形筒体和环形板都紧贴在圆台形筒体上。

进一步地，该加工方法还可以包括：

将圆柱形筒体和第二环形板与圆台形筒体焊接在一起。

示例性地，将圆柱形筒体和第二环形板与圆台形筒体焊接在一起，可以包括：

在圆柱形筒体的一端内焊接第一环形板；

在圆柱形筒体焊接有第一环形板的一端外焊接圆台形筒体的小直径端；

在圆台形筒体的大直径端外焊接设有第二环形板。

先在圆柱形筒体的一端内焊接第一环形板，再在圆柱形筒体焊接有第一环形板的一端外焊接圆台形筒体的小直径端，可以利用第一环形板有效避免圆柱形筒体和圆台形筒体在焊接过程中出现变形。而且最后将第二环形板焊接在圆台形筒体上，可以避免其它焊接过程中的变形影响导流罩整体的稳定性。

在实际应用中，圆柱形筒体和圆台形筒体可以采用三芯滚床制作。

可选地，上述步骤可以在步骤101之前执行，也可以在步骤101之后执行。

当上述步骤在步骤101之后执行时，可以进一步利用加工工装释放导流罩焊接过程中产生的应力，避免导流罩出现变形。

当上述步骤在步骤101之前执行时，该加工方法还可以包括：

将导流罩置于加热装置中；

在第一时长内，将加热装置的温度保持为第一温度；

将加热装置的温度逐渐降低至第二温度，第二温度低于第一温度；

将导流罩置于大气环境中进行冷却。

通过上述加热和冷却过程，可以有效释放导流罩中形成的应力。

进一步地，第一时长可以为7个小时，第一温度可以为860℃～870℃，第二温度可以为300℃，实现效果好。

步骤102：沿导流罩的轴向将导流罩切割成两个部分。

在实际应用中，可以沿上部工装和下部工装中两个半环形支撑体之间的间隙将导流罩切割成两个部分。两个半环形支撑体之间的间隙一方面可以避免加工工装的设置对导流罩的切割造成影响，另一方面可以引导沿导流罩的轴向切割导流罩。

步骤103：在两个部分的切割处设置连接头，并通过紧固件将两个部分的连接头锁紧。

可选地，在两个部分的切割处设置连接头之后，该加工方法还可以包括：

将导流罩固定在振动台上；

在第二时长内，控制振动台以第一动力振动导流罩。

通过振动导流罩，有效释放连接头设置过程中产生的应力。

进一步地，导流罩可以通过卡箍刚性固定在振动台上，第二时长可以为45分钟，第一动力可以为35MPa，实现效果好。

步骤104：从导流罩上拆除加工工装。

在实际应用中，按照紧固件的安装顺序进行拆除，即可从导流罩上拆除加工工装。

本发明实施例通过在导流罩上安装加工工装再进行切割，加工工装中的两个半环形支撑件套设在导流罩外，并且内部通过径向连接条和轴向连接条在两个相互垂直的方向上进行锁定，可以有效避免导流罩在切割过程中发生变形，保证导流罩切割形成的两个部分有效锁合。

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 (10)

1.一种全回转舵桨的导流罩的加工工装，其特征在于，所述导流罩包括圆柱形筒体(11)、圆台形筒体(12)、第一环形板(13)和第二环形板(14)；所述圆柱形筒体(11)的一端与所述圆台形筒体(12)的小直径端连接，所述第一环形板(13)安装在所述圆柱形筒体(11)与所述圆台形筒体(12)连接的一端内，所述圆台形筒体(12)的大直径端与所述第二环形板(14)的内边连接，所述第二环形板(14)上沿所述第二环形板(14)的周向间隔设有多个导流罩安装孔(15)；

所述加工工装包括上部工装(21)和下部工装(22)，所述上部工装(21)和所述下部工装(22)均包括两个半环形支撑件(31)、以及与所述两个半环形支撑件(31)一一对应的两个径向连接条(32)和两个轴向连接条(33)；在所述上部工装(21)和所述下部工装(22)中，所述两个半环形支撑件(31)围成一个圆形区域，所述两个径向连接条(32)依次设置所述圆形区域的同一条径向直线上，所述径向连接条(32)的第一端固定在所述径向连接条(32)对应的所述半环形支撑件(31)上，所述径向连接条的(32)第二端固定在所述径向连接条(32)对应的所述轴向连接条(33)上，所述两个轴向连接条(33)相对设置并沿垂直于所述圆形区域的方向延伸，所述两个轴向连接条(33)的第一端可拆卸连接；所述上部工装(21)中的两个轴向连接条(33)的第二端分别与所述下部工装(22)中的两个轴向连接条(33)的第二端可拆卸连接；所述上部工装(21)中的两个半环形支撑件(31)套设在所述圆柱形筒体(11)外，所述下部工装(22)中的两个半环形支撑件(31)套设在所述第二环形板(14)外。

2.根据权利要求1所述的加工工装，其特征在于，在所述上部工装(21)和所述下部工装(22)中，所述两个轴向连接条(33)的第一端对应设有第一通孔(33a)，所述第一通孔(33a)的延伸方向与所述径向直线的延伸方向相同，所述两个轴向连接条(33)的第一通孔(33a)中插入同一个紧固件；每个所述轴向连接条(33)的第二端设有法兰(34)，所述法兰(34)上设有第二通孔(34a)，所述第二通孔(34a)的延伸方向与所述法兰(34)所在的轴向连接条(33)的轴向相同，所述上部工装(21)的第二通孔(34a)中和所述下部工装(22)的第二通孔(34a)中插入同一个紧固件。

3.根据权利要求2所述的加工工装，其特征在于，所述法兰(34)为方法兰。

4.根据权利要求1～3任一项所述的加工工装，其特征在于，所述上部工装(21)和所述下部工装(22)还包括与所述两个半环形支撑件(31)一一对应的两个加强筋(35)，所述加强筋(35)的两端分别固定在所述加强筋(35)对应的所述半环形支撑件(31)上，并与所述半环形支撑件(31)对应的径向连接条(32)垂直连接。

5.根据权利要求1～3任一项所述的加工工装，其特征在于，所述两个半环形支撑件(31)之间存在空隙，所述上部工装(21)中的两个半环形支撑件(31)之间的间隙与所述下部工装(22)中的两个半环形支撑件(31)之间的空隙对齐。

6.一种全回转舵桨的导流罩的加工方法，其特征在于，所述加工方法包括：

在导流罩上安装如权利要求1～5任一项所述的加工工装；所述导流罩包括圆柱形筒体、圆台形筒体、第一环形板和第二环形板；所述圆柱形筒体的一端与所述圆台形筒体的小直径端连接，第一环形板安装在所述圆柱形筒体与所述圆台形筒体连接的一端内，所述圆台形筒体的大直径端与所述第二环形板的内边连接，所述第二环形板上沿所述第二环形板的周向间隔设有多个导流罩安装孔；

沿所述导流罩的轴向将所述导流罩切割成两个部分；

在所述两个部分的切割处设置连接头，并通过紧固件将所述两个部分的连接头锁紧；

从所述导流罩上拆除所述加工工装。

7.根据权利要求6所述的加工方法，其特征在于，所述在导流罩上安装加工工装，包括：

将所述上部工装的两个半环形支撑件套设在所述圆柱形筒体外，并将所述上部工装的两个轴向连接条连接在一起，使所述上部工装的两个半环形支撑件紧贴在所述圆柱形筒体上；

将所述下部工装的两个半环形支撑件套设在所述第二环形板外，并将所述下部工装的两个轴向连接条连接在一起，使所述下部工装的两个半环形支撑件紧贴在所述第二环形板上；

将所述上部工装的两个径向连接条和所述下部工装的两个径向连接条连接在一起，使所述圆柱形筒体和所述第二环形板紧贴在所述圆台形筒体上。

8.根据权利要求7所述的加工方法，其特征在于，在所述在导流罩上安装加工工装之后，所述加工方法包括：

在所述圆柱形筒体的一端内焊接第一环形板；

在所述圆柱形筒体焊接有所述第一环形板的一端外焊接圆台形筒体的小直径端；

在所述圆台形筒体的大直径端外焊接第二环形板。

9.根据权利要求6或7所述的加工方法，其特征在于，在所述在导流罩上安装加工工装之前，所述加工方法还包括：

在所述圆柱形筒体的一端内焊接第一环形板；

在所述圆柱形筒体焊接有所述第一环形板的一端外焊接圆台形筒体的小直径端；

在所述圆台形筒体的大直径端外焊接第二环形板，形成所述导流罩；

将所述导流罩置于加热装置中；

在第一时长内，将所述加热装置的温度保持为第一温度；

将所述加热装置的温度逐渐降低至第二温度，所述第二温度低于所述第一温度；

将所述导流罩置于大气环境中进行冷却。

10.根据权利要求6～8任一项所述的加工方法，其特征在于，在所述两个部分的切割处设置连接头之后，所述加工方法还包括：

将所述导流罩固定在振动台上；

在第二时长内，控制所述振动台以第一动力振动所述导流罩。

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