CN112405033B - 一种垫片机加工用可调平台及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出的是一种垫片机加工用可调平台及其方法。在夹具与机加工床台间设计增加一种可调平台，先夹持工件，再统一通过高精度机械装置调整工件待加工斜度，解决传统船用垫片机加工精度差、效率低的难题。通过调整平台两个维度的斜度以达到调整待加工斜面的斜度，可先夹持好垫片再进行调整，大幅度提高了调整精度，避免了因夹持造成的调整偏差；可调平台具有自锁功能，可为夹具和垫片提供极好的刚性支撑，不存在斜度窜动问题；可调平台可通过专利提供的计算方法实现0.01mm级别的精确调整，调节精度高，可调平台装置操作简便，调节效率高，提高了垫片加工整体效率；装置成本低，结构精致，具有极强的可推广性。适宜作为垫片机加工装置应用。

Description

一种垫片机加工用可调平台及其方法

技术领域

本发明涉及船舶总装建造技术领域，特别是涉及一种垫片机加工用可调平台及其方法。

背景技术

船舶设备安装时需要根据基座与设备机角之间尺寸加工合适的设备垫片，以确保设备安装的准确性、稳固性。此类垫片通常为一个扁平状的长方体钢块。尺寸随设备大小变化。需要根据设备机角与基座的实际斜面尺寸状态，将长方体钢块加工为符合设备机角与基座实际斜面状态的斜面六面体。该斜面的四角高度及斜面的平面度的加工精度直接关系船舶大型设备的安装是否合格。且全船有许多此类垫片需要加工，工作量极大。设备垫片的加工精度和效率直接关系到船舶舾装阶段设备安装质量和舾装建造总体进度。一旦返工需要耗费大量人力财力和时间。

传统垫片机加工方法主要采用调整垫片与夹具位置，通过塞尺调整，形成可加工的斜度，再通过刨床／铣床进行机加工。此种方法常因为调整好垫片斜度后再夹持夹紧工件，夹紧后工件与夹具产生相对窜动而导致最终定位斜度与理论斜度有偏差而使得垫片加工精度低。通常需要分多次，一点点去除材料，以保证最终加工精度，采用此方法为了不加工出废品，一般会把研配量加大，这样就增加研配时间，加大了工作强度且效率低。

发明内容

为了能够解决垫片的机加工精度差、效率低的问题，本发明提出了一种垫片机加工用可调平台及其方法。该方法通过在夹具与机加工床台间设计增加一种可调平台，先夹持工件，再统一通过高精度机械装置调整工件待加工斜度，提出了一种斜度调整的全新方法，通过调整平台两个维度的斜度以达到调整待加工斜面的斜度，该方法操作简单，加工精度高，解决传统船用垫片机加工精度差、效率低的问题。

本发明解决技术问题所采用的方案是：

一种垫片机加工用可调平台，主要由中板、上板、下板、铰链、挡板、导槽块、调整螺栓、轴承下座、轴承上座、调整滑块、限制块、定位块、轴承和顶推连接柱组成。

所述中板通过四个铰链和四个轴承分别连接上板和下板，其中每个铰链通过四个螺栓与中板连接，以实现上板在中板上开合，以及中板和上板在下板上开合，由此实现斜度调整。

所述上板上有两个钳状豁口，用于连接垫片夹具；下板上同样有两个钳状豁口，用于连接机加工床台；定位块连接在下板的腰圆形盲孔上，定位块突出部插入迸床台的腰圆形盲孔内，确保可调平台的方向固定，每个下板上有两个定位块；由此实现可调平台与床台的固定以及可调平台与垫片夹具的固定。

所述挡板为两个，其中一个通过四个螺栓与下板连接，另一个通过四个螺栓与中板连接。

所述调整螺栓为两个，其中一个调整螺栓用于调节上板在中板上开合，另一个调整螺栓用于调节中板和上板在下板上开合。

所述调整螺栓螺纹部分以球头向可调平台内部方向，穿过挡板上的螺纹孔，轴承下座和轴承上座包络在调整螺栓的球头上，并与调整滑块连接，其中轴承上座外螺纹与调整滑块端头内螺纹连接，实现将调整螺栓球头和轴承下座封套进调整滑块内。

所述调整滑块通过顶推连接柱与两个导槽块相连接，顶推连接柱可在导槽块上的斜方向腰圆孔斜向滑动；两个导槽块分别在调整滑块左右两侧，以形成一个可斜向滑动的导槽；当旋转调整螺栓时，调整螺栓的球头顶推调整滑块，与调整滑块相连接顶推连接柱在导槽块上滑槽斜向滑动，将两个导槽块顶起；由此，导槽块、调整滑块、顶推连接柱形成了一个顶起单元。

所述顶起单元的两个导槽块上，分别有两个螺栓孔，通过沉头螺栓实现与上板和中板的连接，进而实现导槽块与上板和中板的连接；顶起单元的调整滑块上有两个螺栓孔，两个螺栓孔同过两个沉头螺栓分别与中板和下板连接，进而实现调整滑块与中板和下板连接；顶推连接柱通过一个沉头顶丝与调整滑块连接固定。

所述可调平台共包括两个顶起单元，分别顶起上板和中板，实现两个方向斜度的调整；一个顶起单元顶起上板，顶起单元的调整滑块与中板固定，顶起单元的导槽块与上板连接固定；当旋转调整螺栓时，调整螺栓上球头顶推调整滑块，调整滑块以及调整滑块上的顶推连接柱与导槽块产生了相对移动，将上板顶起，斜度变大；当反向旋转调整螺栓时，上板回落，斜度变小；另一个顶起单元顶起中板，顶起单元的调整滑块与下板固定，顶起单元的导槽块与中板连接固定；当旋转调整螺栓时，调整螺栓上球头顶推调整滑块，调整滑块以及调整滑块上的顶推连接柱与导槽块产生了相对移动，将中板顶起，斜度变大；当反向旋转调整螺栓时，中板回落，斜度变小。

所述轴承下座和轴承上座为铜材质，其余皆为碳钢材质；调整螺栓球头、轴承下座和轴承上座的内球面球面度0.02mm，确保可充分接触。

所述顶起单元为丝杠导轨形式，具有自锁性，确保调整一个斜度后，可调平台斜度始终固定不变，为机加工夹具及公建提供支撑。

应用一种垫片机加工用可调平台的方法，该方法按如下步骤实现：

1).将可调平台下板与机加工床台通过螺栓紧固，确保定位块插入床台腰圆孔内；同时将可调平台上板与垫片夹具通过螺栓紧固。

2).当需要进行垫片机加工时，先对待加工四角垫片正反面进行预加工，将正反面加工为尽量平行的两个任意平面，加工过程中边长尺寸和厚薄尺寸必须留有加工余量。

3).依据图纸中四角垫片四角的目标及机加工尺寸，以及四角垫片的长短边分布情况，以己加工好的平面为基准面，基准面向下，将垫片夹紧在夹持夹具上。

4).测量垫片四角的实际高度，并依据船用设备与基座间一的实际间距，目标机加工尺寸，换算出四角完成调整的高度，主要包括理论相邻边的高度偏差△1／△2/A 3/A4，按公理△1=△3，△2=△4，以及实际四角高度相邻边偏差△5／△6/△7/A8，按公理△5=△7，△6=△8；并以此相邻边偏差高度换算成调整螺栓7需要旋转的圈数。

5).依据换算的圈数，先进行可调平台的粗调整，旋转两个方向的调整螺栓7初步调整可调平台的斜度。

6).架设百分表，测量相邻边偏差情况，依据百分表的测量偏差，旋转调整螺栓7直至完全与目标需求一致，至此，斜度调整完成。

7).依据四角垫片大角实际高度与理论高度偏差，确定铣刀的去除余量值；需要指出的是，此时机加工的去除余量应充分考虑设备安装垫片的研配余量，确定为0.1mm。

积极效果，由于本发明采用在夹具与机加工床台间设计增加一种可调平台，先夹持工件，再统一通过高精度机械装置调整工件待加工斜度，解决传统船用垫片机加工精度差、效率低的难题。本发明通过可调平台调整垫片斜度，可先夹持好垫片再进行调整，大幅度提高了调整精度，避免了因夹持造成的调整偏差；且可调平台具有自锁功能，可为夹具和垫片提供极好的刚性支撑，避免斜度窜动问题发生；本发明所述可调平台可通过专利提供的计算方法实现0.02mm级别的精确调整，调节精度高；本发明所述可调平台装置操作简便，调节效率高，提高垫片加工整体效率；本发明所述装置成本低，结构精致，具有极强的可推广性。本相对于传统垫片机加工后研配余量通常最小为0.3mm，采用本发明所述可调平台及方法加工后研配余量可保留至0.1mm，提高设备安装过程中垫片研配效率。适宜作为垫片机加工装置应用。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明结构A-A示意图；

图3为中板主视图；

图4为中板侧视剖面图；

图5为中板后视图；

图6为上板主视图；

图7为上板俯视图；

图8为上板侧视剖面图；

图9为上板后视图；

图10为下板主视图；

图11为下板俯视图；

图12为下板侧视剖面图；

图13为下板后视图；

图14为下板后视图的俯视剖面图；

图15为铰链主视图；

图16为铰链侧视剖面图；

图17为挡板主视图；

图18为挡板侧视剖面图；

图19为导槽块主视图；

图20为导槽块侧视剖面图；

图21为调整螺栓主视图；

图22为轴承下座剖面图；

图23为轴承上座剖面图；

图24为调整滑块侧视图；

图25为调整滑块主视剖面图；

图26为限制块主视剖面图；

图27为限位块俯视图；

图28为定位块主视图；

图29为定位块侧视图。

图中：1.中板，2.上板，3.下板，4.铰链，5.挡板，6.导槽块，7.调整螺栓，8.轴承下座，9.轴承上座，10.调整滑块，11.限制块，12.定位块，13.轴承，14.顶推连接柱。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

据图所示，一种垫片机加工用可调平台，主要由中板1、上板2、下板3、铰链4、挡板5、导槽块6、调整螺栓7、轴承下座8、轴承上座9、调整滑块10、限制块11、定位块12、轴承13和顶推连接柱14组成。

所述中板1通过四个铰链4和四个轴承13分别连接上板2和下板3，其中每个铰链4通过四个螺栓与中板1连接，以实现上板2在中板1上开合，以及中板1和上板2在下板3上开合，由此实现斜度调整。

所述上板2上有两个钳状豁口，用于连接垫片夹具；下板3上同样有两个钳状豁口，用于连接机加工床台；定位块12连接在下板3的腰圆形盲孔上，定位块12突出部插入进床台的腰圆形盲孔内，确保可调平台的方向固定，每个下板3上有两个定位块12，由此实现可调平台与床台的固定以及可调平台与垫片夹具的固定。

所述挡板5为两个，其中一个通过四个螺栓与下板3连接，另一个通过四个螺栓与中板1连接。

所述调整螺栓7为两个，其中一个调整螺栓7用于调节上板2在中板1上开合，另一个调整螺栓7用于调节中板1和上板2在下板3上开合。

所述调整螺栓7螺纹部分以球头向可调平台内部方向，穿过挡板5上的螺纹孔，轴承下座8和轴承上座9包络在调整螺栓7的球头上，并与调整滑块10连接，其中轴承上座9外螺纹与调整滑块10端头内螺纹连接，实现将调整螺栓7球头和轴承下座8封套进调整滑块10内。

所述调整滑块10通过顶推连接柱14与两个导槽块6相连接，顶推连接柱14可在导槽块6上的斜方向腰圆孔斜向滑动；两个导槽块6分别在调整滑块10左右两侧，以形成一个可斜向滑动的导槽；当旋转调整螺栓7时，调整螺栓7的球头顶推调整滑块10，与调整滑块10相连接顶推连接柱14在导槽块6上滑槽斜向滑动，将两个导槽块6顶起；由此，导槽块6、调整滑块10、顶推连接柱14形成了一个顶起单元。

所述顶起单元的两个导槽块6上，分别有两个螺栓孔，通过沉头螺栓实现与上板2和中板1的连接，进而实现导槽块6与上板2和中板1的连接；顶起单元的调整滑块10上有两个螺栓孔，两个螺栓孔同过两个沉头螺栓分别与中板1和下板3连接，进而实现调整滑块10与中板1和下板3连接；顶推连接柱14通过一个沉头顶丝与调整滑块10连接固定。

所述可调平台共包括两个顶起单元，分别顶起上板2和中板1，实现两个方向斜度的调整；一个顶起单元顶起上板2，顶起单元的调整滑块10与中板1固定，顶起单元的导槽块6与上板2连接固定；当旋转调整螺栓7时，调整螺栓7上球头顶推调整滑块10，调整滑块10以及调整滑块10上的顶推连接柱14与导槽块6产生了相对移动，将上板2顶起，斜度变大；当反向旋转调整螺栓7时，上板2回落，斜度变小；另一个顶起单元顶起中板1，顶起单元的调整滑块10与下板3固定，顶起单元的导槽块6与中板1连接固定；当旋转调整螺栓7时，调整螺栓7上球头顶推调整滑块10，调整滑块10以及调整滑块10上的顶推连接柱14与导槽块6产生了相对移动，将中板1顶起，斜度变大；当反向旋转调整螺栓7时，中板1回落，斜度变小。

所述轴承下座8和轴承上座9为铜材质，其余皆为碳钢材质；调整螺栓7球头、轴承下座8和轴承上座9的内球面球面度0.02，确保可充分接触。

所述顶起单元为丝杠导轨形式，具有自锁性，确保调整一个斜度后，可调平台斜度始终固定不变，为机加工夹具及公建提供支撑。

应用一种垫片机加工用可调平台的方法，该方法按如下步骤实现：

1).将可调平台下板3与机加工床台通过螺栓紧固，确保定位块12插入床台腰圆孔内；同时将可调平台上板2与垫片夹具通过螺栓紧固。

2).当需要进行垫片机加工时，先对待加工四角垫片正反面进行预加工，将正反面加工为尽量平行的两个任意平面，加工过程中边长尺寸和厚薄尺寸必须留有加工余量。

3).依据图纸中四角垫片四角的目标及机加工尺寸，以及四角垫片的长短边分布情况，以己加工好的平面为基准面，基准面向下，将垫片夹紧在夹持夹具上。

4).测量垫片四角的实际高度，并依据船用设备与基座间一的实际间距，目标机加工尺寸，换算出四角完成调整的高度，主要包括理论相邻边的高度偏差△1／△2/A 3/A4，按公理△1=△3，△2=△4，以及实际四角高度相邻边偏差△5／△6/△7/A8，按公理△5=△7，△6=△8；并以此相邻边偏差高度换算成调整螺栓7需要旋转的圈数。

5).依据换算的圈数，先进行可调平台的粗调整，旋转两个方向的调整螺栓7初步调整可调平台的斜度。

6).架设百分表，测量相邻边偏差情况，依据百分表的测量偏差，旋转调整螺栓7直至完全与目标需求一致，至此，斜度调整完成。

7).依据四角垫片大角实际高度与理论高度偏差，确定铣刀的去除余量值；需要指出的是，此时机加工的去除余量应充分考虑设备安装垫片的研配余量，确定为0.1mm。

本发明的工作原理：

一种垫片机加工用可调平台及其方法，在夹具与机加工床台间设计增加一种可调平台，先夹持工件，再统一通过高精度机械装置调整工件待加工斜度，解决传统船用垫片机加工精度差、效率低的难题。其效果和益处在于：通过可调平台调整垫片斜度，可先夹持好垫片再进行调整，大幅度提高了调整精度，避免了因夹持造成的调整偏差；可调平台具有自锁功能，可为夹具和垫片提供极好的刚性支撑，不存在斜度窜动问题；可调平台可通过专利提供的计算方法实现0.01mm级别的精确调整，调节精度高，可调平台装置操作简便，调节效率高，提高了垫片加工整体效率；装置成本低，结构精致，具有极强的可推广性。

具体实施例：

假设正反面粗加工找平后四角实际高度均相等高度均为15mm，长边160mm，短边125mm，目标四角高度为14.58mm/13.92mm/12.76mm/13.42mm。

1）依据四角垫片的实际尺寸和目标尺寸，确定△1=△3=0.66mm，△2=△4=1.16mm,△5=△7=0, △6=△8=0。

2）依据长短边和大小角情况，正确夹持四角垫片。这里大角为14.58mm角，小角为12.76mm角。

3）两次调整不分先后，这里以先调整0.66mm偏差为例，需要旋转的7调整螺栓圈数S=0.66/0.1*A*W。其中A为边长，这里0.66对应长边160mm，W为系数，与螺距有关；这里以螺纹螺距1.75mm每旋合一圈计算，每100mm长度升高0.16mm，每10mm长度升高0.016mm。故这里W=0.016，S1=2.57圈；另一个方向的偏差需要旋转圈数S2，这里S1可取2.6圈。

4）粗调旋合调整斜度后会有偏差，此时架设百分表，测量长短边的斜度偏差，并依据实际偏差与目标偏差的量精确旋合7调整螺栓，直至差值完全符合。

5）依据四角的实际高度，这里四个角均为15mm，确定机加工量15 -14.58=0.42mm；并增加研配余量0.1mm，最终铣削加工量为0.32mm。

6）至此全部加工完成。

7）需要指出的是，当实际四角高度不完全相等时，最终调整的偏差量△=△目标偏差±△实际偏差；当实际高度小角高时计算式为加法，实际高度小角低时做减法。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,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 (6)

1.一种垫片机加工用可调平台，其特征是：主要由中板（1）、上板（2）、下板（3）、铰链（4）、挡板（5）、导槽块（6）、调整螺栓（7）、轴承下座（8）、轴承上座（9）、调整滑块（10）、限制块（11）、定位块（12）、轴承（13）和顶推连接柱（14）组成；

所述中板（1）通过四个铰链（4）和四个轴承（13）分别连接上板（2）和下板（3），其中每个铰链（4）通过四个螺栓与中板（1）连接，以实现上板（2）在中板（1）上开合，以及中板（1）和上板（2）在下板（3）上开合，由此实现斜度调整；

所述上板（2）上有两个钳状豁口，用于连接垫片夹具；下板（3）上同样有两个钳状豁口，用于连接机加工床台；定位块（12）连接在下板（3）的腰圆形盲孔上，定位块（12）突出部插入进床台的腰圆形盲孔内，确保可调平台的方向固定，通常每个下板（3）上有两个定位块（12）；由此实现可调平台与床台的固定以及可调平台与垫片夹具的固定；

所述挡板（5）为两个，其中一个通过四个螺栓与下板（3）连接，另一个通过四个螺栓与中板（1）连接；

所述调整螺栓（7）为两个，其中一个调整螺栓（7）用于调节上板（2）在中板（1）上开合，另一个调整螺栓（7）用于调节中板（1）和上板（2）在下板（3）上开合；

所述调整螺栓（7）螺纹部分以球头向可调平台内部方向，穿过挡板（5）上的螺纹孔，轴承下座（8）和轴承上座（9）包络在调整螺栓（7）的球头上，并与调整滑块（10）连接，其中轴承上座（9）外螺纹与调整滑块（10）端头内螺纹连接，实现将调整螺栓（7）球头和轴承下座（8）封套进调整滑块（10）内；

所述调整滑块（10）通过顶推连接柱（14）与两个导槽块（6）相连接，顶推连接柱（14）可在导槽块（6）上的斜方向腰圆孔斜向滑动；两个导槽块（6）分别在调整滑块（10）左右两侧，以形成一个可斜向滑动的导槽；当旋转调整螺栓（7）时，调整螺栓（7）的球头顶推调整滑块（10），与调整滑块（10）相连接顶推连接柱（14）在导槽块（6）上滑槽斜向滑动，将两个导槽块（6）顶起；由此，导槽块（6）、调整滑块（10）、顶推连接柱（14）形成了一个顶起单元。

2.根据权利要求1所述的一种垫片机加工用可调平台，其特征是：

所述顶起单元的两个导槽块（6）上，分别有两个螺栓孔，通过沉头螺栓实现与上板（2）和中板（1）的连接，进而实现导槽块（6）与上板（2）和中板（1）的连接；顶起单元的调整滑块（10）上有两个螺栓孔，两个螺栓孔同过两个沉头螺栓分别与中板（1）和下板（3）连接，进而实现调整滑块（10）与中板（1）和下板（3）连接；顶推连接柱（14）通过一个沉头顶丝与调整滑块（10）连接固定。

3.根据权利要求1所述的一种垫片机加工用可调平台，其特征是：

所述可调平台共包括两个顶起单元，分别顶起上板（2）和中板（1），实现两个方向斜度的调整；一个顶起单元顶起上板（2），顶起单元的调整滑块（10）与中板（1）固定，顶起单元的导槽块（6）与上板（2）连接固定；当旋转调整螺栓（7）时，调整螺栓（7）上球头顶推调整滑块（10），调整滑块（10）以及调整滑块（10）上的顶推连接柱（14）与导槽块（6）产生了相对移动，将上板（2）顶起，斜度变大；当反向旋转调整螺栓（7）时，上板（2）回落，斜度变小；另一个顶起单元顶起中板（1），顶起单元的调整滑块（10）与下板（3）固定，顶起单元的导槽块（6）与中板（1）连接固定；当旋转调整螺栓（7）时，调整螺栓（7）上球头顶推调整滑块（10），调整滑块（10）以及调整滑块（10）上的顶推连接柱（14）与导槽块（6）产生了相对移动，将中板（1）顶起，斜度变大；当反向旋转调整螺栓（7）时，中板（1）回落，斜度变小。

4.根据权利要求1所述的一种垫片机加工用可调平台，其特征是：

所述轴承下座（8）和轴承上座（9）为铜材质，其余皆为碳钢材质；调整螺栓（7）球头、轴承下座（8）和轴承上座（9）的内球面球面度0.02，确保可充分接触。

5.根据权利要求1所述的一种垫片机加工用可调平台，其特征是：

所述顶起单元为丝杠导轨形式，具有自锁性，确保调整一个斜度后，可调平台斜度始终固定不变，为机加工夹具及公建提供支撑。

6.应用根据权利要求1所述的一种垫片机加工用可调平台的方法，其特征是：

应用一种垫片机加工用可调平台的方法，该方法按如下步骤实现：

1).将可调平台下板（3）与机加工床台通过螺栓紧固，确保定位块（12）插入床台腰圆孔内；同时将可调平台上板（2）与垫片夹具通过螺栓紧固；

2).当需要进行垫片机加工时，先对待加工四角垫片正反面进行预加工，将正反面加工为尽量平行的两个任意平面，加工过程中边长尺寸和厚薄尺寸必须留有加工余量；

3).依据图纸中四角垫片四角的目标及机加工尺寸，以及四角垫片的长短边分布情况，以己加工好的平面为基准面，基准面向下，将垫片夹紧在夹持夹具上；

4).测量垫片四角的实际高度，并依据船用设备与基座间一的实际间距，目标机加工尺寸，换算出四角完成调整的高度，主要包括理论相邻边的高度偏差△1／△2/A 3/A4，按公理△1=△3，△2=△4，以及实际四角高度相邻边偏差△5／△6/△7/A8，按公理△5=△7，△6=△8；并以此相邻边偏差高度换算成调整螺栓7需要旋转的圈数；

5).依据换算的圈数，先进行可调平台的粗调整，旋转两个方向的调整螺栓（7）初步调整可调平台的斜度；

6).架设百分表，测量相邻边偏差情况，依据百分表的测量偏差，旋转调整螺栓7直至完全与目标需求一致，至此，斜度调整完成；

7).依据四角垫片大角实际高度与理论高度偏差，确定铣刀的去除余量值；需要指出的是，此时机加工的去除余量应充分考虑设备安装垫片的研配余量，确定为0.1mm。

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