CN112453938B - 一种整体旋压类半球壳体外型面机加装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及整体旋压成形类半球壳体外型面精密机械加工技术领域，特别涉及一种整体旋压类半球壳体外型面机加装置，包括有定位座、调节校形机构和压紧机构，所述定位座包括有定位胎体、中间立座和焊接底座，所述压紧机构包括有顶部压紧组件和外压紧组件，所述调节校形机构包括有径向调节机构和夹紧校形机构，所述顶部压紧组件包括有顶部压紧板和竖直螺栓，所述外压紧组件包括有外压紧部，所述径向调节机构包括有若干个内撑胎体和若干个调节丝杆，所述夹紧校形机构包括有若干个虎钳夹紧校形组件和若干个螺杆调平组件，本发明实现了整体旋压类半球壳体产品高效稳定装夹，保证产品加工质量及加工精度稳定性，实现产品径向校形和确保产品内型面定位贴胎。
Description
技术领域
本发明涉及整体旋压成形类半球壳体外型面精密机械加工技术领域，特别涉及一种整体旋压类半球壳体外型面机加装置。
背景技术
当前整体旋压成形类半球壳体封头在压力容器、航空航天等领域应用日益广泛，优势显著。尤其是在航空航天领域，中大型直径类半球壳体封头往往大多采用零件分体成形再整体拼焊的制造方式，存在焊缝多、中间加工工序多、流程长、整体制造效率低下、缺乏互换性等一系列问题。中大型直径类半球壳体封头采用整体旋压成形再机械加工的整体化制造工艺改进方案，可显著降低制造周期和制造成本，提升产品的互换性和批产能力。
前期已获得某型号类半球壳体封头毛坯件，毛坯件相对于理论图形内外均保留机加余量，见附图1和附图2，为达到最终壁厚及设计规定的相关尺寸要求，类半球壳体封头旋压成形后经过内外型面机械加工后去除毛坯件余量，获得最终成品，加工流程见附图3。
现有将整体旋压底毛坯件的装夹定位方式，在加工的过程中，会发生位置晃动，导致加工次品率较高，而且半球壳体封头整体的定位装夹的精确度较低，则类半球壳体封头机加效率较低，类半球壳体封头整体化批量化制造的效率和产品合格率较低。
公开申请号为CN201720352717.1一种多瓣式半球形防护罩加工外球面夹具，它包括夹具底板、模瓣和限位块，夹具底板上设有多个模瓣，夹具底板的上部还安装有限位块，夹具底板上均匀设置有U形槽I、限位安装孔、锁紧孔I和锁紧孔II，模瓣的外表面为球面结构，模瓣的下部开设有预定位孔和球径调节孔，所述的预定位孔与夹具底板的U形槽I通过螺栓连接，球径调节孔与锁紧孔I通过螺栓连接，所述限位块呈L形结构，其一端的壁面上设有紧固孔，紧固孔与夹具底板上的限位安装孔通过螺栓锁紧，壳体能够被装夹住，但是会出现产品壳体无法紧密贴合在外球面夹具上的问题，导致壳体在被加工的时候，出现误差。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种整体旋压类半球壳体外型面机加装置。
为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：
一种整体旋压类半球壳体外型面机加装置，包括有定位座、调节校形机构和设置在定位座正上方的压紧机构，所述定位座包括有自身而下依次分布的类半球结构的定位胎体、中间立座和焊接底座，所述压紧机构包括有顶部压紧组件和外压紧组件，所述调节校形机构包括有径向调节机构和夹紧校形机构，所述顶部压紧组件包括有顶部压紧板和与定位胎体顶部螺纹连接的竖直螺栓，所述外压紧组件包括有套接在竖直螺栓上的外压紧部，所述外压紧部罩在定位胎体正上方，所述径向调节机构包括有若干个内撑胎体和若干个水平指向定位胎体中心线的调节丝杆，所述内撑胎体底部设置有与调节丝杆螺纹配合的螺纹孔，所述中间立座的外侧设置有用于容纳内撑胎体的缺口，所述夹紧校形机构包括有若干个绕定位胎体的中心线等角度差交错分布的虎钳夹紧校形组件和若干个螺杆调平组件。
进一步的，所述外压紧部呈类球面结构，所述外压紧部一体成形有若干个压爪，所有压爪均为圆弧状，所有压爪沿着自身弧度方向自定位胎体顶端中心向定位胎体底部延伸，所有压爪的底端均螺纹连接有触头，所述触头上设置有与压爪的底端螺纹连接的螺杆，所有螺杆的中心线均指向定位胎体的球心。
进一步的，所述内撑胎体为扇形柱结构，所述内撑胎体的圆柱侧的上半段为球面状，所述调节丝杆的中心线垂直经过内撑胎体的中心线，所述调节丝杆通过轴承座转动安装在焊接底座的顶部。
进一步的，所述虎钳夹紧校形组件包括有固定安装在焊接底座顶部的基座、外压块和内压块，所述基座上滑动安装有虎钳座，所述虎钳座上螺纹连接有校形丝杆，所述基座上设置有与校形丝杆转动连接的连接座，所述虎钳座上设置有供外压块和内压块滑动配合的滑道，所述虎钳座上转动安装有双向丝杆，所述外压块和内压块均与双向丝杆传动配合，所述双向丝杆和校形丝杆的中心线水平垂直经过定位胎体的中心线。
进一步的，所述螺杆调平组件包括有倒U形结构的承托部、竖直螺杆和旋转座，所述竖直螺杆固定安装在旋转座上，所述承托部的底部与竖直螺杆螺纹连接。
进一步的，所述顶部压紧板上设置有若干个撑紧部，所述顶部压紧板上设置有若干个用于避让撑紧部的缺口，所述顶部压紧板的所有缺口旁侧均设置有螺纹座，所有撑紧部均通过螺栓与对应的螺纹座螺纹连接，所有螺栓的中心线均指向顶部压紧板的中心。
进一步的，所述外压紧部的顶部设置有吊环。
本发明的一种整体旋压类半球壳体外型面机加装置，有益效果如下：
其一：本发明针对产品特定的类半球壳体形状，采用固定式模胎和活动式模胎相结合的双重定位夹紧技术方案，满足不同产品状态的加工；
其二：本发明采用顶部压紧组件和外压紧组件向下均匀压紧产品贴合模胎，从上向下均匀压紧产品至型胎上，实现了整体旋压类半球壳体产品高效稳定装夹，保证产品加工质量及加工精度稳定性；
其三：本发明外型面整体车加工装置下部采用周向均布的螺杆调平组件初始调平产品端面；利用虎钳夹紧校形组件夹紧产品余量端，实现产品径向校形，确保产品内型面定位贴胎；
其四：本发明精确调整径向调节内撑胎体，外型面机加工时调节至与固定型胎一致，作为定位型胎保证加工精度；外型面机加完成后调节分体型胎径向位置，让出切断车刀和端面车刀运动空间，按照不同的使用状态机加类半球壳体产品大端面，获得最终成品；
其五：本发明整部装置根据不同的产品状态和总体加工流程集成了内部定位，外部均匀压紧，大端校形调平等多个功能模块，实现了整体旋压类半球壳体产品快速装夹，提高了外型面整体加工效率。
附图说明
图1为类半球壳体封头的结构示意图一；
图2为类半球壳体封头的结构示意图二；
图3为类半球壳体封头的加工流程示意图；
图4为本发明的结构示意图；
图5为本发明的俯视图；
图6为本发明焊接底座的立体结构示意图；
图7为本发明中间立座的立体结构示意图；
图8为本发明内撑胎体的立体结构示意图；
图9为本发明定位胎体的立体结构示意图；
图10为本发明顶部压紧组件的结构示意图一；
图11为本发明压紧机构和定位胎体的结构示意图；
图12为本发明螺杆调平组件的结构示意图；
图13为本发明虎钳夹紧校形组件的结构示意图；
图14为本发明径向调节机构的正视图；
图15为本发明径向调节机构的侧视图；
图16为本发明顶部压紧组件的结构示意图二；
附图标记说明：定位胎体1，中间立座11，焊接底座12，压紧机构2，顶部压紧板21，竖直螺栓22，外压紧部23，压爪24，触头25，螺杆26，撑紧部27，吊环28，螺栓29，调节校形机构3，内撑胎体31，调节丝杆32，虎钳夹紧校形组件4，基座41，外压块42，内压块43，虎钳座44，校形丝杆45，连接座46，双向丝杆47，螺杆调平组件5，承托部51，竖直螺杆52，旋转座53，螺纹座54。
具体实施方式
下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施例做进一步详细描述：
参照图4至图16所示的一种整体旋压类半球壳体外型面机加装置，包括有定位座、调节校形机构3和设置在定位座正上方的压紧机构2，所述定位座包括有自身而下依次分布的类半球结构的定位胎体1、中间立座11和焊接底座12，所述压紧机构2包括有顶部压紧组件和外压紧组件，所述调节校形机构3包括有径向调节机构和夹紧校形机构，所述顶部压紧组件包括有顶部压紧板21和与定位胎体1顶部螺纹连接的竖直螺栓22，所述外压紧组件包括有套接在竖直螺栓22上的外压紧部23，所述外压紧部23罩在定位胎体1正上方，所述径向调节机构包括有若干个内撑胎体31和若干个水平指向定位胎体1中心线的调节丝杆32，所述内撑胎体31底部设置有与调节丝杆32螺纹配合的螺纹孔，所述中间立座11的外侧设置有用于容纳内撑胎体31的缺口，所述夹紧校形机构包括有若干个绕定位胎体1的中心线等角度差交错分布的虎钳夹紧校形组件4和若干个螺杆调平组件5。
焊接底座12为整套工装基础件，为焊接结构件，整体焊接后时效处理，粗加工后再次进行时效，充分释放应力，最后进行精加工，保证工装基础件的精度要求，精加工完成后结构，加工产品前首先将底座固定在机床工作台面上，与工作台通过中心孔同轴，调平固定。
类半球壳体封头毛坯件相对于图纸理论要求内外均保留机加余量，在采用本发明的装置之前类半球壳体封头毛坯件内型面已加工至与产品理论内型面一致，为达到最终产品壁厚及设计规定的相关尺寸要求，需借助本发明将类半球壳体封头毛坯件半成品呈“帽”状装夹定位，以半成品壳体内部型面定为基准，通过定位胎体1和内撑胎体31组合定位产品内型面，通过夹紧校形机构实现产品大端面校形，通过压紧单元实现固定夹紧产品壳体，满足产品外型面整体车加工的要求，精确去除毛坯件外部余量获得最终成品件，为后续加工工序和产品整体化批量化制造奠定基础。
所述外压紧部23呈类球面结构，所述外压紧部23一体成形有若干个压爪24，所有压爪24均为圆弧状，所有压爪24沿着自身弧度方向自定位胎体1顶端中心向定位胎体1底部延伸，所有压爪24的底端均螺纹连接有触头25，所述触头25上设置有与压爪24的底端螺纹连接的螺杆26，所有螺杆26的中心线均指向定位胎体1的球心。
机加产品上部时可借助顶部压紧组件，使产品顶部贴紧型胎，但顶部加工完毕后，尤其是加工箱底中下部时，单独依靠顶部小范围的压紧效果不是十分理想，影响产品加工精度，本发明解决了产品中下部加工时产品无法贴紧定位胎体1的问题。
顶部、上部产品余量加工完后，在顶部压紧板21外部叠加一层外压紧部23，通过竖直螺栓22实现固定，外压紧单元主体框架采用仿形焊接结构体，末端均布多组螺杆26压紧单元，在产品中下部加工过程中向下压紧产品外表面使其贴紧型胎，保证了产品加工精度。
所述内撑胎体31为扇形柱结构，所述内撑胎体31的圆柱侧的上半段为球面状，所述调节丝杆32的中心线垂直经过内撑胎体31的中心线，所述调节丝杆32通过轴承座转动安装在焊接底座12的顶部。
中间立座11主要作用为连接底座与定位胎体1，其设计连接结构使定位胎体1高度位于适当位置，预留出下部6组内撑胎体31运动空间的缺口，这样设计的目的是一方面能够使6组内撑胎体31向外展开与定位胎体1形成一个整体类半球定位面，另一方面6组内撑胎体31向内收缩让出产品不同状态加工空间，中间立座11为焊接结构件。
定位胎体1和6组内撑胎体31用于车加工产品时内部支撑定位产品，使产品加工满足精度要求，定位胎体1采用铸造镂空式胎体结构，外表面按照产品理论方程整体盘车。
工装焊接部件和铸铁件均要充分进行时效处理，最大限度消除焊接应力和铸造应力，使整体具有良好刚性和精度保持性，在中间立座11与定位胎体1上设计专用起重螺钉孔，便于运输安调。
加工产品前首先将中间立座11与定位胎体1固定在底座上，通过中心精确机加的轴孔定位保证同心。
所述虎钳夹紧校形组件4包括有固定安装在焊接底座12顶部的基座41、外压块42和内压块43，所述基座41上滑动安装有虎钳座44，所述虎钳座44上螺纹连接有校形丝杆45，所述基座41上设置有与校形丝杆45转动连接的连接座46，所述虎钳座44上设置有供外压块42和内压块43滑动配合的滑道，所述虎钳座44上转动安装有双向丝杆47，所述外压块42和内压块43均与双向丝杆47传动配合，所述双向丝杆47和校形丝杆45的中心线水平垂直经过定位胎体1的中心线，双向丝杆47上设有两段螺旋方向相反的外螺纹，外压块42和内压块43分别与双向丝杆47上的两段外螺纹相配合。
虎钳夹紧校形组件4位于工装底座上，通过双向丝杆47调节内压块43和外压块42对向移动，缩减内压块43和外压块42的距离以实现夹紧产品，内压块43和外压块42按照产品的内外型面仿形设计，接触面设计有微型锯齿结构确保压紧效果，虎钳夹紧校形组件4校形原理为：转动虎钳座44下部的校形丝杆45使内压块43和外压块42整体相对于虎钳座44径向向内或向外运动，实现旋压底大端底部的校形。
所述螺杆调平组件5包括有倒U形结构的承托部51、竖直螺杆52和旋转座53，所述竖直螺杆52固定安装在旋转座53上，所述承托部51的底部与竖直螺杆52螺纹连接。
工装底座上周向均布的螺杆调平组件5，可利用螺纹轴向调整原理，转动旋转座53，使得竖直螺杆52旋转，增减旋转座53和承托部51之间的距离，从而调平箱底端余量端面。
所述顶部压紧板21上设置有若干个撑紧部27，所述顶部压紧板21上设置有若干个用于避让撑紧部27的缺口，所述顶部压紧板21的所有缺口旁侧均设置有螺纹座54，所有撑紧部27均通过螺栓29与对应的螺纹座54螺纹连接，所有螺栓29的中心线均指向顶部压紧板21的中心。
产品定位夹紧后自上而下实现外部余量的机械加工，在车削产品顶部余量时，要借助顶部压紧单元使产品顶部完全贴胎，保证加工精度。
利用旋压件半成品顶部开设的中心工艺孔，在工装顶部也就是定位胎体1顶部中心设计顶部压紧机构2，见附图8。通过竖直螺栓22与仿形设计圆形压盘实现产品与定位胎体1的贴紧，然后同时分别旋转螺栓29，调整所有撑紧部27的位置，从而将旋压件半成品顶部开设的中心工艺孔撑紧，螺纹保证加工精度。
所述外压紧部23的顶部设置有吊环28，方便外压紧部23取放，从而方便产品的上下料。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。
Claims (6)
1.一种整体旋压类半球壳体外型面机加装置，其特征在于：包括有定位座、调节校形机构(3)和设置在定位座正上方的压紧机构(2)，所述定位座包括有自上而下依次分布的类半球结构的定位胎体(1)、中间立座(11)和焊接底座(12)，所述压紧机构(2)包括有顶部压紧组件和外压紧组件，所述调节校形机构(3)包括有径向调节机构和夹紧校形机构，所述顶部压紧组件包括有顶部压紧板(21)和与定位胎体(1)顶部螺纹连接的竖直螺栓(22)，所述外压紧组件包括有套接在竖直螺栓(22)上的外压紧部(23)，所述外压紧部(23)罩在定位胎体(1)正上方，所述径向调节机构包括有若干个内撑胎体(31)和若干个水平指向定位胎体(1)中心线的调节丝杆(32)，所述内撑胎体(31)底部设置有与调节丝杆(32)螺纹配合的螺纹孔，所述中间立座(11)的外侧设置有用于容纳内撑胎体(31)的缺口，所述夹紧校形机构包括有若干个螺杆调平组件(5)、以及若干个绕定位胎体(1)的中心线等角度差交错分布的虎钳夹紧校形组件(4)；
所述虎钳夹紧校形组件(4)包括有固定安装在焊接底座(12)顶部的基座(41)、外压块(42)和内压块(43)，所述基座(41)上滑动安装有虎钳座(44)，所述虎钳座(44)上螺纹连接有校形丝杆(45)，所述基座(41)上设置有与校形丝杆(45)转动连接的连接座(46)，所述虎钳座(44)上设置有供外压块(42)和内压块(43)滑动配合的滑道，所述虎钳座(44)上转动安装有双向丝杆(47)，所述外压块(42)和内压块(43)均与双向丝杆(47)传动配合，所述双向丝杆(47)和校形丝杆(45)的中心线水平垂直经过定位胎体(1)的中心线。
2.根据权利要求1所述的一种整体旋压类半球壳体外型面机加装置，其特征在于：所述外压紧部(23)呈类球面结构，所述外压紧部(23)一体成形有若干个压爪(24)，所有压爪(24)均为圆弧状，所有压爪(24)沿着自身弧度方向自定位胎体(1)顶端中心向定位胎体(1)底部延伸，所有压爪(24)的底端均螺纹连接有触头(25)，所述触头(25)上设置有与压爪(24)的底端螺纹连接的螺杆(26)，所有螺杆(26)的中心线均指向定位胎体(1)的球心。
3.根据权利要求1所述的一种整体旋压类半球壳体外型面机加装置，其特征在于：所述内撑胎体(31)为扇形柱结构，所述内撑胎体(31)的圆柱侧的上半段为球面冠状，所述调节丝杆(32)的中心线垂直经过内撑胎体(31)的中心线，所述调节丝杆(32)通过轴承座转动安装在焊接底座(12)的顶部。
4.根据权利要求1所述的一种整体旋压类半球壳体外型面机加装置，其特征在于：所述螺杆调平组件(5)包括有倒U形结构的承托部(51)、竖直螺杆(52)和旋转座(53)，所述竖直螺杆(52)固定安装在旋转座(53)上，所述承托部(51)的底部与竖直螺杆(52)螺纹连接。
5.根据权利要求1所述的一种整体旋压类半球壳体外型面机加装置，其特征在于：所述顶部压紧板(21)上设置有若干个撑紧部(27)，所述顶部压紧板(21)上设置有若干个用于避让撑紧部(27)的缺口，所述顶部压紧板(21)的所有缺口旁侧均设置有螺纹座(54)，所有撑紧部(27)均通过螺栓(29)与对应的螺纹座(54)螺纹连接，所有螺栓(29)的中心线均指向顶部压紧板(21)的中心。
6.根据权利要求1所述的一种整体旋压类半球壳体外型面机加装置，其特征在于：所述外压紧部(23)的顶部设置有吊环(28)。
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