CN112475754A - 一种大尺寸筒形薄壁件精密内型定位装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于工艺装备领域，具体涉及一种大尺寸筒形薄壁件精密内型定位装置。包括：四个伸缩机构、中心主轴和拉动机构，所述四个伸缩机构分别套在中心主轴上并且能够在拉动机构的作用轴向移动并且同时径向伸缩，四个伸缩机构在最大伸缩量情况下的外轮廓等于筒形薄壁件内轮廓。利用内型面支撑件在滑轨上滑动实现内型面的撑开与收缩，使内型面支撑件与产品内型面完全贴合，支撑力完全可以抵消大尺寸筒形薄壁件的焊后应力，可以极大的控制大尺寸筒形薄壁件的焊后收缩，大大提高大尺寸筒形薄壁件焊接质量。
Description
技术领域
本发明属于工艺装备领域，具体涉及一种大尺寸筒形薄壁件精密内型定位装置。
背景技术
大尺寸筒形薄壁件刚性差，强度弱，在加工中极易变形，使零件的形位公差增大，不易保证零件的加工质量，因此对大尺寸筒形薄壁件装夹、加工提出了严格要求。
焊接变形是焊接结构生产中经常出现的问题，它不但影响结构的尺寸的准确和外形美观，而且有可能降低结构的承载能力，引起事故。焊接变形的种类主要有纵向收缩变形、横向收缩变形、挠曲变形、角变形和波浪变形等，这些变形经常同时出现，互相影响，这就使焊接变形很难得到准确的预见与计算。工件一旦发生变形，就需要花很多工时去校正，有时变形量太大，甚至无法校正，造成废品，因此，掌握焊接变形的规律和控制焊接变形具有十分重要的意义。
发明内容
发明目的：提供一种大尺寸筒形薄壁件精密内型定位装置，以解决现有大尺寸筒形薄壁件焊接工装对于大尺寸筒形薄壁件的焊后变形无法控制、焊后合格率低、焊接质量不好的问题。
技术方案：
第一方面，提供了一种大尺寸筒形薄壁件精密内型定位装置，包括：四个伸缩机构、中心主轴和拉动机构，所述四个伸缩机构分别套在中心主轴上并且能够在拉动机构的作用轴向移动并且同时径向伸缩，四个伸缩机构在最大伸缩量情况下的外轮廓等于筒形薄壁件内轮廓。
进一步地，中心主轴为方钢与圆柱钢焊接的结构，其中方钢用于通过四个面分别与四个伸缩机构连接，圆柱钢用于与拉动机构连接。
进一步地，伸缩机构均包括内型支撑件、四个机床滑轨、四个滑块，其中，方钢结构的每个表面上分别设置有两块角度相同的斜块；四个机床滑轨分别轴向并行固定在斜面上，四个滑块分别固定在内型支撑件上，并且四个滑块与四个机床滑轨配合使得伸缩机构沿着斜块的斜面方向运动。
进一步地，内型支撑件包括支撑型面和加强筋，四个滑块分别固定在加强筋上。
进一步地，方钢结构的每个表面上设置有一个外限位块，所述外限位块用于在伸缩机构运动到最大伸缩量的情况下对伸缩机构进行限位。
进一步地，外限位块为角钢与钢板焊接的结构，其中钢板与方钢结构连接，角钢一面用于对伸缩机构进行限位，另一面设置有销孔用于与伸缩机构固定。
进一步地，每两个相邻的支撑型面之间齿形配合且满足在最大伸缩量的情况下每一条贯穿线上均有支撑，在最小伸缩量的情况下，每两个相邻的支撑型面不干涉。
进一步地，拉动机构包括：拉块、螺母、螺母盖板、螺纹套，其中，拉块包括杆部和钩部，杆部与加强筋固定，钩部与螺母盖板的连接，螺纹套通过平键和弹性卡圈固定在中心主轴的圆柱钢上，螺母与螺母盖板固定连接并且通过螺纹套设置在中心主轴的圆柱钢上。
进一步地，还包括，内限位块，方钢结构的每个表面上设置有一个内限位块，所述内限位块用于在伸缩机构运动到最小伸缩量的情况下对伸缩机构进行限位。
进一步地，拉块的钩部与螺母盖板接触的两个表面上还设置有滚珠机构，滚珠机构包括滚珠、垫片、挡板，其中挡板上设置有球形槽，挡板与通过螺钉和固定在拉块的钩部，滚珠容纳在球形槽中，在滚珠与钩部之间设置有垫片。
有益效果：本发明内型面支撑件几乎完全覆盖产品内型面，每一条贯穿线上都没有失去支撑，利用内型面支撑件在滑轨上滑动实现内型面的撑开与收缩，使内型面支撑件与产品内型面完全贴合，支撑力完全可以抵消大尺寸筒形薄壁件的焊后应力，可以极大的控制大尺寸筒形薄壁件的焊后收缩，大大提高大尺寸筒形薄壁件焊接质量。
附图说明
图1为根据本发明实施例的大尺寸筒形薄壁件精密内型定位装置的结构主视图；
图2为根据本发明实施例的大尺寸筒形薄壁件精密内型定位装置的结构左视图；
图3为根据本发明实施例的大尺寸筒形薄壁件精密内型定位装置的结构局部剖视图；
图4为根据本发明实施例的大尺寸筒形薄壁件精密内型定位装置的结构右视图
图5为本发明实施例的中心主轴结构示意图；
图6为本发明实施例的螺纹套结构示意图；
图7为本发明实施例的机床滑轨结构示意图；
图8为本发明实施例的第一内型支撑件结构示意图；
图9为本发明实施例的第一拉块结构示意图；
图10为本发明实施例的外限位块结构示意图；
图11为本发明实施例的螺母结构示意图；
图12为本发明实施例的螺母盖板结构示意图；
图13为本发明实施例的滚珠机构结构示意图；
图14为本发明实施例的内限位块结构示意图。
其中，中心主轴1、螺纹套2，机床滑轨3、第一内型支撑件4、第二内型支撑件5、第三内型支撑件6、第四内型支撑件7、第一外限位块8、第二外限位块9、第三外限位块10、第四外限位块11、第一拉块12、第二拉块13、第三拉块14、第四拉块15、螺母16，螺母盖板17，滚珠机构18，内限位块19。
具体实施方式
本发明提出一种大尺寸筒形薄壁件精密内型定位系统，如图1至图4，该系统包括中心主轴1、螺纹套2，机床滑轨3、第一内型支撑件4、第二内型支撑件5、第三内型支撑件6、第四内型支撑件7、第一外限位块8、第二外限位块9、第三外限位块10、第四外限位块11、第一拉块12、第二拉块13、第三拉块14、第四拉块15、螺母16，螺母盖板17，滚珠机构18，内限位块19。上述结构件分别组成四个伸缩机构、中心主轴以及拉动机构，其中，所述四个伸缩机构分别套在中心主轴上并且能够在拉动机构的作用轴向移动并且同时径向伸缩，四个伸缩机构在最大伸缩量情况下的外轮廓等于筒形薄壁件内轮廓。
如图5，由于中心主轴1受力较大，采用方钢与圆柱钢焊接的结构；中心主轴1中的方钢部分的四面上分别在合适的位置焊有两块角度相同的斜块，共8个斜块。方钢用于通过四个面分别与四个伸缩机构连接，圆柱钢用于与拉动机构连接。
伸缩机构均包括内型支撑件、四个机床滑轨、四个滑块，其中，方钢结构的每个表面上分别设置有两块角度相同的斜块；四个机床滑轨分别轴向并行固定在斜面上，四个滑块分别固定在内型支撑件上，并且四个滑块与四个机床滑轨配合使得伸缩机构沿着斜块的斜面方向运动。机床滑轨如图7所示。内型支撑件包括支撑型面和加强筋，四个滑块分别固定在加强筋上。第一内型支撑件如图8所示。每两个相邻的支撑型面之间齿形配合且满足在最大伸缩量的情况下每一条贯穿线上均有支撑，在最小伸缩量的情况下，每两个相邻的支撑型面不干涉。
具体地，如图3，中心主轴1上的每个斜块与两套机床滑轨3通过螺栓连接，每个机床滑轨3中滑块与第一内型支撑件4、第二内型支撑件5、第三内型支撑件6或第四内型支撑件7通过螺栓连接，使得第一内型支撑件4、第二内型支撑件5、第三内型支撑件6、第四内型支撑件7可以沿机床滑轨3在中心主轴1上滑动；螺纹套2安装在中心主轴1的圆柱钢一端通过平键和端面定位，螺纹套2另一端通过弹性卡圈与中心主轴1固定；螺纹套2结构如图6所示。如图4，第一外限位块8、第二外限位块9、第三外限位块10、第四外限位块11通过螺栓和圆柱销连接在中心主轴1合适位置上，具体分别位于方钢结构的每个表面上；每个外限位块均为角钢与钢板焊接的结构，其中钢板与方钢结构连接，角钢一面用于对伸缩机构进行限位，另一面设置有销孔用于与伸缩机构固定。
如图3，第一拉块12、第二拉块13、第三拉块14、第四拉块15直线段一端与第一内型支撑件4、第二内型支撑件5、第三内型支撑件6、第四内型支撑件7通过螺栓和圆柱销连接，具体为与加强筋连接；如图13，第一拉块12、第二拉块13、第三拉块14、第四拉块15弯钩一端与滚珠机构18通过螺钉连接。拉块具体结构如图9所示。
如图13，滚珠机构包括滚珠、垫片、挡板，其中挡板上设置有球形槽，挡板与通过螺钉和固定在拉块的钩部，滚珠容纳在球形槽中，在滚珠与钩部之间设置有垫片。
如图3以及图11和图12，螺母16与螺母盖板17通过螺栓连接；螺母16与螺母盖板17连接和螺纹套2相配合；与滚珠机构18连接的第一拉块12、第二拉块13、第三拉块14、第四拉块15一端卡在螺母16与螺母盖板17之间，在螺母16沿着螺纹套2转动时，会同时带动第一拉块12、第二拉块13、第三拉块14、第四拉块15一起沿中心主轴1轴向运动；四个内限位块19用螺栓连接在中心主轴1方管部分的四个面上。所述内限位块用于在伸缩机构运动到最小伸缩量的情况下对伸缩机构进行限位。内限位块结构如图14所示。
螺母16转动过程中就可以同时拉动第一拉块12、第二拉块13、第三拉块14、第四拉块15沿轴向滑动，同时带动第一内型支撑件4、第二内型支撑件5、第三内型支撑件6、第四内型支撑件7件沿机床滑轨滑动，使第一内型支撑件4、第二内型支撑件5、第三内型支撑件6、第四内型支撑件7可以同时完成向外撑开或向内收缩。
当螺母16推动第一内型支撑件4、第二内型支撑件5、第三内型支撑件6、第四内型支撑件7同时向内收缩，第一内型支撑件4、第二内型支撑件5、第三内型支撑件6、第四内型支撑件7会同时接触到中心主轴1四个面上的内限位块19，阻止第一内型支撑件4、第二内型支撑件5、第三内型支撑件6、第四内型支撑件7继续向内收缩，防止第一内型支撑件4、第二内型支撑件5、第三内型支撑件6、第四内型支撑件7相互碰撞干涉，保证型面不会因相互碰撞产生变形。
当螺母16推动第一内型支撑件4、第二内型支撑件5、第三内型支撑件6、第四内型支撑件7同时向外撑开，第一内型支撑件4、第二内型支撑件5、第三内型支撑件6、第四内型支撑件7达到产品内型位置时会同时分别与与第一外限位块8、第二外限位块9、第三外限位块10、第四外限位块11接触，阻止第一内型支撑件4、第二内型支撑件5、第三内型支撑件6、第四内型支撑件7继续向外撑开，同时用弯柄插销将第一内型支撑件4、第二内型支撑件5、第三内型支撑件6、第四内型支撑件7与对应的第一外限位块8、第二外限位块9、第三外限位块10、第四外限位块11连接固定，使第一内型支撑件4、第二内型支撑件5、第三内型支撑件6、第四内型支撑件7可以起到内型支撑的作用。外限位块结构如图10所示。
大尺寸筒形薄壁件的焊接过程中会产生热变形和焊缝内应力，在成形过程不仅会产生截面尺寸收缩、变形，还会产生长度方向的凹凸不平或波浪变形，为抑制焊接变形，第一内型支撑件4、第二内型支撑件5、第三内型支撑件6、第四内型支撑件7要尽可能大面积的支撑住产品内型面，且要保证不会在同一条贯穿线上失去支撑，综上考虑，设计出由四块内型支撑件相互间齿形配合的工装方案，如图1。四块内型支撑件收缩后，既可以使产品顺利取出，收缩过程中齿形相互交错互不碰撞干涉。
本发明专利中支撑产品内型面的内型面支撑件几乎完全覆盖产品内型面，只在内型支撑件相互交错的齿槽位置没有支撑，每一条贯穿线上都没有失去支撑，基本实现全面支撑，利用内型面支撑件在滑轨上滑动实现内型面的撑开与收缩，使内型面支撑件与产品内型面完全贴合，支撑力完全可以抵消大尺寸筒形薄壁件的焊后应力，可以极大的控制大尺寸筒形薄壁件的焊后收缩，大大提高大尺寸筒形薄壁件焊接质量，本发明已经应用在某机型的混合管组件焊接夹具的工装中，工装使用方便，大大提高了工人们的工作效率，混合管组件的焊后变形得到了很好的控制，产品合格率和焊件质量都得到了极大的提高，截止目前产品合格率为百分之百。
Claims (10)
1.一种大尺寸筒形薄壁件精密内型定位装置，其特征在于，包括：四个伸缩机构、中心主轴和拉动机构，所述四个伸缩机构分别套在中心主轴上并且能够在拉动机构的作用轴向移动并且同时径向伸缩，四个伸缩机构在最大伸缩量情况下的外轮廓等于筒形薄壁件内轮廓。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，中心主轴为方钢与圆柱钢焊接的结构，其中方钢用于通过四个面分别与四个伸缩机构连接，圆柱钢用于与拉动机构连接。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，伸缩机构均包括内型支撑件、四个机床滑轨、四个滑块，其中，方钢结构的每个表面上分别设置有两块角度相同的斜块；四个机床滑轨分别轴向并行固定在斜面上，四个滑块分别固定在内型支撑件上，并且四个滑块与四个机床滑轨配合使得伸缩机构沿着斜块的斜面方向运动。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，内型支撑件包括支撑型面和加强筋，四个滑块分别固定在加强筋上。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，方钢结构的每个表面上设置有一个外限位块，所述外限位块用于在伸缩机构运动到最大伸缩量的情况下对伸缩机构进行限位。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，外限位块为角钢与钢板焊接的结构，其中钢板与方钢结构连接，角钢一面用于对伸缩机构进行限位，另一面设置有销孔用于与伸缩机构固定。
7.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，每两个相邻的支撑型面之间齿形配合且满足在最大伸缩量的情况下每一条贯穿线上均有支撑，在最小伸缩量的情况下，每两个相邻的支撑型面不干涉。
8.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，拉动机构包括：拉块、螺母、螺母盖板、螺纹套，其中，拉块包括杆部和钩部，杆部与加强筋固定，钩部与螺母盖板的连接，螺纹套通过平键和弹性卡圈固定在中心主轴的圆柱钢上，螺母与螺母盖板固定连接并且通过螺纹套设置在中心主轴的圆柱钢上。
9.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括，内限位块，方钢结构的每个表面上设置有一个内限位块，所述内限位块用于在伸缩机构运动到最小伸缩量的情况下对伸缩机构进行限位。
10.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，拉块的钩部与螺母盖板接触的两个表面上还设置有滚珠机构，滚珠机构包括滚珠、垫片、挡板，其中挡板上设置有球形槽，挡板与通过螺钉和固定在拉块的钩部，滚珠容纳在球形槽中，在滚珠与钩部之间设置有垫片。
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