CN111408854B - 一种薄壁半圆结构蒙皮激光切割去除余量定位夹紧工装 - Google Patents

一种薄壁半圆结构蒙皮激光切割去除余量定位夹紧工装 Download PDF

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Abstract

一种薄壁半圆结构蒙皮激光切割去除余量定位夹紧工装，其特征在于，包括支撑架(1)、内胎(2)、多个压环(3)、多个压板(4)、多个水平气缸(5)、多个垂直气缸(8)和多个支座(6)，其中，支撑架(1)包括由槽钢构成的4个纵梁(11)和由槽钢构成的多个横梁(12)，4个纵梁(11)的长度相同，多个横梁(12)的长度相同。本发明结构简单，成本低，操作方便，节省工作时间和强度，使用本发明克服了蒙皮切割的困难，使切割后蒙皮的不受损和尺寸精确，保证质量和精度。

Description

一种薄壁半圆结构蒙皮激光切割去除余量定位夹紧工装
技术领域
本发明涉及一种定位夹紧工装，特别是一种薄壁半圆结构蒙皮激光切割去余量精确定位夹紧工装。
背景技术
某铝合金蒙皮为薄壁半圆形结构，由板材卷筒成形后再去除两侧余量而成。蒙皮成形后去除余量前两侧各有一宽度大约7mm的直段，即成形后去除余量前蒙皮的圆弧段两侧各有一直段，去除余量就是去除圆弧段两侧的直段。蒙皮尺寸精度要求较高，而蒙皮为薄壁零件，刚度较低，故使用激光切割方法去除蒙皮余量，需要保证切割前蒙皮精确定位夹紧。为获得良好的切割质量，激光切割需要带有一定压力的保护气体伴随，切割过程中，既要保证激光能够抵达产品、烧穿产品，达到切割的目的，又要保证保护气体和烧掉的残骸不会折返损伤蒙皮及激光器，已有技术没有专门的工装，因此在蒙皮被切割时不能保证质量，影响蒙皮的制作。
发明内容
本发明提供了一种薄壁半圆结构蒙皮激光切割去余量定位夹紧工装，实现薄壁半圆结构蒙皮激光切割去余量及切割前蒙皮的精确定位和夹紧。
一种薄壁半圆结构蒙皮激光切割去除余量定位夹紧工装，其特征在于，包括支撑架1、内胎2、多个压环3、多个压板4、多个水平气缸5、多个垂直气缸8和多个支座6，其中，
支撑架1包括由槽钢构成的4个纵梁11和由槽钢构成的多个横梁12，4个纵梁11的长度相同，多个横梁12的长度相同，4个纵梁11纵向固定在均匀排布的多个横梁12上面，使最外侧的2个纵梁11与最外侧的2个横梁12形成一个矩形框架；最外侧的2个纵梁11槽钢槽口向外侧，多个横梁12的槽钢槽口向下；另外两个纵梁11在矩形框架中间，两个纵梁11之间有距离，两个纵梁11的槽钢槽口向下；在矩形框架前端两侧的纵梁11上分别垂直固定连接有前短梁13，2个前短梁13上端面固定连接一上架横梁14，前短梁13和上架横梁14都为槽钢，且槽口都朝外；在矩形框架后端的横梁12上表面中间，垂直固定连接有后短梁15，后短梁15也为槽钢，且槽口朝外；还有一上架纵梁16，上架纵梁16为槽钢，且槽口向上；上架纵梁16一头固定连接在后短梁15上端面上，另一头的端面与上架横梁14中间连接，并且，上架纵梁16的下表面与上架横梁14的下表面在同一水平面内；
在矩形框架内部，中间的2个纵梁11外侧，在矩形框架内部的横梁12上，固定连接支座6，因而，在内部的每个横梁12上都有2个支座6；
在矩形框架内部的每个横梁12上，安装两个水平气缸5，每个水平气缸的后端固定在矩形框架两侧的纵梁11上，水平气缸5的活塞杆与压板4螺纹连接；
在矩形框架内部的上架纵梁16上固定安装多个垂直气缸8，每个垂直气缸8正对着一个矩形框架内部的横梁12，每个垂直气缸8的活塞端头上设有螺杆；压环3包括压环体31和环顶凸块32，压环体31为半筒状薄壁件，环顶凸块32固定连接在压环体31上部中间位置，环顶凸块32中间有与垂直气缸8活塞上的螺杆相应的螺纹孔33，将多个压环3通过其上的环顶凸块32的螺纹孔与垂直气缸8活塞上的螺杆一对一的连接；
内胎2上面为半筒状薄壁21，在半筒状薄壁21下壁边缘连接有两个垂直的底板22，在底板22正下面，水平连接多个的支耳23，圆弧与底板过渡处有两个通槽，切割时激光穿过此槽，内胎2上表面后端设有定位面25；
工作时，先将水平气缸5和垂直气缸8的活塞调整到最短处，将有余量蒙皮7放置在内胎2外表面上，并将有余量蒙皮7贴好在内胎2上，将垂直气缸8的活塞伸长，使其上连接的压环3压紧在贴有有余量蒙皮7的内胎2上，将连接在气缸活塞杆的压板4压在压环3下面的内胎2上；用激光对准压环3和压板4中间缝隙中的激光切割线通槽24，激光沿激光切割线通槽24对有余量蒙皮7进行余量切割。
所述的内胎2的半筒状薄壁21下壁边缘的两个垂直的底板22与半筒状薄壁21为一体的。
内胎2的支耳23为矩形板或半圆形板。
所述的压板4包括矩形板41和圆形杆42，圆形杆42固定在矩形板41的中心，在圆形杆42上有与水平气缸5活塞上的螺杆连接的内螺纹；压板4的圆形杆42搭放在支座6上边缘的半圆形缺口上。
所述的矩形板41与圆形杆42连接处有一加强筋43，加强筋43的一边与矩形板41表面连接，加强筋43的另一边与圆形杆42连接。
本发明结构简单，成本低，操作方便，节省工作时间和强度，使用本发明克服了蒙皮切割的困难，使切割后蒙皮的不受损和尺寸精确，保证质量和精度。
附图说明
图1、去余量前蒙皮示意图；
图2、本发明支撑架1结构示意图；
图3、本发明内胎2结构示意图；
图4、本发明使用时结构示意图；
图5、本发明压环3结构示意图，
图6、图4中压板4组成及周边结构示意图。
其中，1为支撑架，2为内胎，3为压环，4为压板，5为水平气缸、6为支座、7为有余量蒙皮，8为垂直气缸，11为纵梁，12为横梁，13为前短梁，14为上架横梁，15为后短梁，16为上架纵梁，21为半筒状薄壁，22为底板，23为支耳，24为激光切割线通槽，31为压环体，32为环顶凸块，33为螺纹孔，41为矩形板，42为圆形杆，43为加强筋。
具体实施方式
一种薄壁半圆结构蒙皮激光切割去除余量定位夹紧工装，其特征在于，包括支撑架1、内胎2、多个压环3、多个压板4、多个水平气缸5、多个垂直气缸8和多个支座6，其中，
支撑架1包括由槽钢构成的4个纵梁11和由槽钢构成的多个横梁12，4个纵梁11的长度相同，多个横梁12的长度相同，4个纵梁11纵向固定在均匀排布的多个横梁12上面，使最外侧的2个纵梁11与最外侧的2个横梁12形成一个矩形框架；最外侧的2个纵梁11槽钢槽口向外侧，多个横梁12的槽钢槽口向下；另外两个纵梁11在矩形框架中间，两个纵梁11之间有距离，两个纵梁11的槽钢槽口向下；在矩形框架前端两侧的纵梁11上分别垂直固定连接有前短梁13，2个前短梁13上端面固定连接一上架横梁14，前短梁13和上架横梁14都为槽钢，且槽口都朝外；在矩形框架后端的横梁12上表面中间，垂直固定连接有后短梁15，后短梁15也为槽钢，且槽口朝外；还有一上架纵梁16，上架纵梁16为槽钢，且槽口向上；上架纵梁16一头固定连接在后短梁15上端面上，另一头的端面与上架横梁14中间连接，并且，上架纵梁16的下表面与上架横梁14的下表面在同一水平面内；
在矩形框架内部，中间的2个纵梁11外侧，在矩形框架内部的横梁12上，固定连接支座6，因而，在内部的每个横梁12上都有2个支座6；
在矩形框架内部的每个横梁12上，安装两个水平气缸5，每个水平气缸的后端固定在矩形框架两侧的纵梁11上，水平气缸5的活塞杆与压板4螺纹连接；
在矩形框架内部的上架纵梁16上固定安装多个垂直气缸8，每个垂直气缸8正对着一个矩形框架内部的横梁12，每个垂直气缸8的活塞端头上设有螺杆；压环3包括压环体31和环顶凸块32，压环体31为半筒状薄壁件，环顶凸块32固定连接在压环体31上部中间位置，环顶凸块32中间有与垂直气缸8活塞上的螺杆相应的螺纹孔33，将多个压环3通过其上的环顶凸块32的螺纹孔与垂直气缸8活塞上的螺杆一对一的连接；
内胎2上面为半筒状薄壁21，在半筒状薄壁21下壁边缘连接有两个垂直的底板22，在底板22正下面，水平连接多个的支耳23，圆弧与底板过渡处有两个通槽，切割时激光穿过此槽，内胎2上表面后端设有定位面25；
工作时，先将水平气缸5和垂直气缸8的活塞调整到最短处，将有余量蒙皮7放置在内胎2外表面上，并将有余量蒙皮7贴好在内胎2上，将垂直气缸8的活塞伸长，使其上连接的压环3压紧在贴有有余量蒙皮7的内胎2上，将连接在气缸活塞杆的压板4压在压环3下面的内胎2上；用激光对准压环3和压板4中间缝隙中的激光切割线通槽24，激光沿激光切割线通槽24对有余量蒙皮7进行余量切割。
所述的内胎2的半筒状薄壁21下壁边缘的两个垂直的底板22与半筒状薄壁21为一体的。
内胎2的支耳23为矩形板或半圆形板。
所述的压板4包括矩形板41和圆形杆42，圆形杆42固定在矩形板41的中心，在圆形杆42上有与水平气缸5活塞上的螺杆连接的内螺纹；压板4的圆形杆42搭放在支座6上边缘的半圆形缺口上。
所述的矩形板41与圆形杆42连接处有一加强筋43，加强筋43的一边与矩形板41表面连接，加强筋43的另一边与圆形杆42连接。
本装置的目的及解决其技术问题是通过以下技术方案来实现的。本发明提出的一种薄壁半圆结构蒙皮激光切割去余量定位夹紧工装，包括支撑架、内胎、压环、压板、支座、气缸。
本装置的支撑架为一个由16根槽钢拼焊而成的型架，分为底部、前部、后部、顶部。
底部由7根横向分布的等长槽钢和4根纵向分布的等长槽钢拼焊而成，纵向槽钢在横向槽钢上面，其中2根分布在横向槽钢两端，另外2根沿横向槽钢中线对称分布在两侧。4根纵向槽钢的两端分别与前后端的横向槽钢对齐。
前部由3根槽钢与底部前端拼焊而成，呈“门”形，其中2根等长，竖直放置，分别与底部的分布在横向槽钢两端的纵向槽钢焊接固定，另1根与底部横向分布的槽钢等长，水平搭放在2根等长竖直放置的槽钢顶端，焊接固定。
后部由1根槽钢与底部后端拼焊而成，呈倒“T”形，此根槽钢与前部竖直放置的2根槽钢等长，竖直放置，与底部的分布在后端的横向槽钢中部焊接固定。
顶部由1根槽钢与前部顶端和后部顶端拼焊而成，此根槽钢一端与前部顶端水平搭放槽钢的中部焊接固定，另一端搭放在后部竖直放置槽钢的顶端，焊接固定。
本装置的内胎为一个半圆柱状金属壳体，横截面为弧形段两侧各有一直段，内胎壁厚20-40mm，外圆弧与被切割蒙皮外圆弧相等。内胎有一个阶梯，阶梯面对被切割蒙皮起限位及定位作用，阶梯下面一段长度不小于2800mm。两侧圆弧段与直线段过渡处各有一个通槽，两个通槽长度相等，不小于2570mm，宽度20-30mm，在阶梯上面一段长度8-10mm。两侧直线段端部各均布5个支耳，支耳为正方形金属板。
本装置的压环为半圆环状金属壳体，半圆环的内圆弧与被切割蒙皮外圆弧相等，压环顶部中间位置有一凸起的方块，方块上中间位置有一螺纹孔。方块两侧沿圆周方向各有一弧板状立筋。
本装置的压板为一段钢管和一块长方形钢板焊接而成的金属件，钢管的轴线垂直于钢板的表面，两者之间的直角区域有一梯形板状立筋。钢管的另一端有内螺纹。
本装置的支座为一侧中间位置有一个半圆缺口的方形金属板。
本装置的气缸为SMC新款标准型气缸MB系列，缸径可选80-100mm，行程可选25-75mm。
内胎安装在支撑架底部的沿横向槽钢中线对称分布的两根纵向槽钢上，弧形段朝上，直线段朝下，由内胎上的支耳与槽钢固定。
压环通过其方块上的孔螺纹先与气缸的螺杆螺纹连接，再把气缸垂直安装在支撑架顶部的槽钢上，共5套压环和气缸，分布在支撑架顶部的槽钢上，正对内胎的阶梯下面一段的弧形段。
压板通过其钢管上的内螺纹先与气缸的螺杆螺纹连接，再把气缸水平安装在支撑架底部的分布在横向槽钢两端的两根纵向槽钢上，共10套压板和气缸，每根槽钢上安装5套，压板上钢管的轴线与支撑架底部中间5根槽钢中线分别对齐，压板正对内胎的直段。
支座安装在支撑架底部中间5根横向槽钢上，有半圆缺口一侧朝上，共10件支座，关于横向槽钢中线对称，内胎两侧各安装5件，半圆缺口的轴线与支撑架底部中间5根槽钢中线分别对齐。支座与槽钢可焊接固定。
为实现激光切割方法去除蒙皮余量，需要设计蒙皮的专用精确定位夹紧工装，实现蒙皮激光切割及切割前的精确定位夹紧。
下面通过实例对本装置做进一步的说明：
提出的一种薄壁半圆结构蒙皮激光切割去余量定位夹紧工装，包括支撑架、内胎、压环、压板、支座、气缸。
本装置的支撑架为一个由16根槽钢拼焊而成的型架，分为底部、前部、后部、顶部。
底部由7根横向分布的等长槽钢和4根纵向分布的等长槽钢拼焊而成，纵向槽钢在横向槽钢上面，其中2根分布在横向槽钢两端，另外2根沿横向槽钢中线对称分布在两侧。4根纵向槽钢的两端分别与前后端的横向槽钢对齐。
前部由3根槽钢与底部前端拼焊而成，呈“门”形，其中2根等长，竖直放置，分别与底部的分布在横向槽钢两端的纵向槽钢焊接固定，另1根与底部横向分布的槽钢等长，水平搭放在2根等长竖直放置的槽钢顶端，焊接固定。
后部由1根槽钢与底部后端拼焊而成，呈倒“T”形，此根槽钢与前部竖直放置的2根槽钢等长，竖直放置，与底部的分布在后端的横向槽钢中部焊接固定。
顶部由1根槽钢与前部顶端和后部顶端拼焊而成，此根槽钢一端与前部顶端水平搭放槽钢的中部焊接固定，另一端搭放在后部竖直放置槽钢的顶端，焊接固定。
本装置的内胎为一个半圆柱状金属壳体，横截面为弧形段两侧各有一直段，内胎壁厚20-40mm，外圆弧与被切割蒙皮外圆弧相等。内胎有一个阶梯，阶梯面对被切割蒙皮起限位及定位作用，阶梯下面一段长度不小于2800mm。两侧圆弧段与直线段过渡处各有一个通槽，两个通槽长度相等，不小于2570mm，宽度20-30mm，在阶梯上面一段长度8-10mm。两侧直线段端部各均布5个支耳，支耳为正方形金属板。
本装置的压环为半圆环状金属壳体，半圆环的内圆弧与被切割蒙皮外圆弧相等，压环顶部中间位置有一凸起的方块，方块上中间位置有一螺纹孔。方块两侧沿圆周方向各有一弧板状立筋。
本装置的压板为一段钢管和一块长方形钢板焊接而成的金属件，钢管的轴线垂直于钢板的表面，两者之间的直角区域有一梯形板状立筋。钢管的另一端有内螺纹。
本装置的支座为一侧中间位置有一个半圆缺口的方形金属板。
本装置的气缸为SMC新款标准型气缸MB系列，缸径可选80-100mm，行程可选25-75mm。
内胎安装在支撑架底部的沿横向槽钢中线对称分布的两根纵向槽钢上，弧形段朝上，直线段朝下，由内胎上的支耳与槽钢固定。
压环通过其方块上的孔螺纹先与气缸的螺杆螺纹连接，再把气缸垂直安装在支撑架顶部的槽钢上，共5套压环和气缸，分布在支撑架顶部的槽钢上，正对内胎的阶梯下面一段的弧形段。
压板通过其钢管上的内螺纹先与气缸的螺杆螺纹连接，再把气缸水平安装在支撑架底部的分布在横向槽钢两端的两根纵向槽钢上，共10套压板和气缸，每根槽钢上安装5套，压板上钢管的轴线与支撑架底部中间5根槽钢中线分别对齐，压板正对内胎的直段。
支座安装在支撑架底部中间5根横向槽钢上，有半圆缺口一侧朝上，共10件支座，关于横向槽钢中线对称，内胎两侧各安装5件，半圆缺口的轴线与支撑架底部中间5根槽钢中线分别对齐。支座与槽钢可焊接固定。
使用时，气缸与气源连接，首先使所有气缸杆处于收缩状态，将蒙皮从支撑架前端推进，蒙皮的内表面贴在内胎的外表面，使蒙皮先进入工装的一端靠在内胎的阶梯面，然后先让连接压环的气缸杆伸出，使压环内表面与蒙皮外表面贴合压紧，再让连接压板的气杠杆伸出，使压板与蒙皮外表面贴合压紧，压紧后，压环与压板之间的间隙20-30mm，且与内胎上的通槽对正。激光可从压环与压板间的间隙穿过，即可进行后续的激光切割去余量操作。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，配合前述附图，详细说明。

Claims (3)

1.一种薄壁半圆结构蒙皮激光切割去除余量定位夹紧工装，其特征在于，包括支撑架（1）、内胎（2）、多个压环（3）、多个压板（4）、多个水平气缸（5）、多个垂直气缸（8）和多个支座（6），其中，
支撑架（1）包括由槽钢构成的4个纵梁（11）和由槽钢构成的多个横梁（12），4个纵梁（11）的长度相同，多个横梁（12）的长度相同，4个纵梁（11）纵向固定在均匀排布的多个横梁（12）上面，使最外侧的2个纵梁（11）与最外侧的2个横梁（12）形成一个矩形框架；最外侧的2个纵梁（11）槽钢槽口向外侧，多个横梁（12）的槽钢槽口向下；另外两个纵梁（11）在矩形框架中间，两个纵梁（11）之间有距离，两个纵梁（11）的槽钢槽口向下；在矩形框架前端两侧的纵梁（11）上分别垂直固定连接有前短梁（13），2个前短梁（13）上端面固定连接一上架横梁（14），前短梁（13）和上架横梁（14）都为槽钢，且槽口都朝外；在矩形框架后端的横梁（12）上表面中间，垂直固定连接有后短梁（15），后短梁（15）也为槽钢，且槽口朝外；还有一上架纵梁（16），上架纵梁（16）为槽钢，且槽口向上；上架纵梁（16）一头固定连接在后短梁（15）上端面上，另一头的端面与上架横梁（14）中间连接，并且，上架纵梁（16）的下表面与上架横梁（14）的下表面在同一水平面内；
在矩形框架内部，中间的2个纵梁（11）外侧，在矩形框架内部的横梁（12）上，固定连接支座（6），因而，在内部的每个横梁（12）上都有2个支座（6）；
在矩形框架内部的每个横梁（12）上，安装两个水平气缸（5），每个水平气缸的后端固定在矩形框架两侧的纵梁（11）上，水平气缸（5）的活塞杆与压板（4）螺纹连接；
在矩形框架内部的上架纵梁（16）上固定安装多个垂直气缸（8），每个垂直气缸（8）正对着一个矩形框架内部的横梁（12），每个垂直气缸（8）的活塞端头上设有螺杆；压环（3）包括压环体（31）和环顶凸块（32），压环体（31）为半筒状薄壁件，环顶凸块（32）固定连接在压环体（31）上部中间位置，环顶凸块（32）中间有与垂直气缸（8）活塞上的螺杆相应的螺纹孔（33），将多个压环（3）通过其上的环顶凸块（32）的螺纹孔与垂直气缸（8）活塞上的螺杆一对一的连接；
内胎（2）上面为半筒状薄壁（21），在半筒状薄壁（21）下壁边缘连接有两个垂直的底板（22），在底板（22）正下面，水平连接多个的支耳（23），圆弧与底板过渡处有两个通槽，切割时激光穿过此槽，内胎（2）上表面后端设有定位面(25)；内胎（2）的支耳（23）为矩形板或半圆形板；
所述的压板（4）包括矩形板（41）和圆形杆（42），圆形杆（42）固定在矩形板（41）的中心，在圆形杆（42）上有与水平气缸（5）活塞上的螺杆连接的内螺纹；压板（4）的圆形杆（42）搭放在支座（6）上边缘的半圆形缺口上；
工作时，先将水平气缸（5）和垂直气缸（8）的活塞调整到最短处，将有余量蒙皮（7）放置在内胎（2）外表面上，并将有余量蒙皮（7）贴好在内胎（2）上，将垂直气缸（8）的活塞伸长，使其上连接的压环（3）压紧在贴有有余量蒙皮（7）的内胎（2）上，将连接在气缸活塞杆的压板（4）压在压环（3）下面的内胎（2）上；用激光对准压环（3）和压板（4）中间缝隙中的激光切割线通槽（24），激光沿激光切割线通槽（24）对有余量蒙皮（7）进行余量切割。
2.根据权利要求1所述的一种薄壁半圆结构蒙皮激光切割去除余量定位夹紧工装，其特征在于，所述的内胎（2）的半筒状薄壁（21）下壁边缘的两个垂直的底板（22）与半筒状薄壁（21）为一体的。
3.根据权利要求1或2所述的一种薄壁半圆结构蒙皮激光切割去除余量定位夹紧工装，其特征在于，所述的矩形板（41）与圆形杆（42）连接处有一加强筋（43），加强筋（43）的一边与矩形板（41）表面连接，加强筋（43）的另一边与圆形杆（42）连接。
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