CN113859470A - 一种曲面薄板零件保形装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种曲面薄板零件保形装置及方法。通过在底框架上架设位移调整机构，在位移调整机构上固定设置支撑机构，解决双曲率薄板板面支撑的技术问题。本发明通过利用底框梁与底框连接件的灵活拼接，组装成与薄板零件相匹配的支撑框架，可适应不同零件尺寸的薄板零件保形需求、不占用多余的空间且拆卸方便。本发明的移调整机构通过在横向导轨上滑动安装横向滑块及在纵向导轨上滑动安装纵向滑块，为薄板零件提供合理有效的支撑。本发明通过在固定支撑柱上套装支撑套筒，确保支撑机构实现稳定可靠的支撑的效果。本发明柔性可调，可适应弱刚性支撑保形改善了传统薄板零件转序过中的精度失准的问题。适宜作为一种曲面薄板零件保形装置及方法应用。
Description
技术领域
本发明涉及船舶结构建造技术领域，特别是涉及一种曲面薄板零件保形装置及方法。
背景技术
双曲率薄板是船体结构建造过程中一种常用零件，在安装过程中对双曲率薄板的尺寸精度有较高的要求，随着双曲率薄板加工工艺方法与加工装置的日益成熟与进步，通过多点柔性成型弯板机对薄板进行冷压加工成型，代替了传统油压机弯曲的加工方式，与传统加工方式相比此种方法不仅同时提高船舶双曲率薄板成型效率及双曲率薄板成型后的板材力学性能也确保了双曲率薄板加工的尺寸精度。
船舶复杂曲面外板柔性成型指通过多点柔性成型弯板机对复杂双曲率船舶外板进行冷压加工成型，该方法为近年来新兴的一种成型工艺方法，一定程度上替代了传统的水火弯板成型方法，提高了船舶双曲率外板成型效率及双曲率外板成型后的板材力学性能。船舶复杂曲面外板柔性成型设备最初是采用一种可调形的下模依据目标成型曲率进行调形后，通过可调形的上模施加集中力的方式进行弯曲加工，与传统油压机弯曲方式原理基本相同，极易因为下模调形曲率不适合产生褶皱。后经过对上模原理的改进，采用可施加均压力的离散上模加压方式进行弯曲成型，极好的控制了褶皱的产生，使得多点柔性成型弯板机的工程应用成为可能。
但是双曲率薄板零件因其自身刚度弱，在存放或转下道工序及检验的过程中薄板的曲面常常因为得不到支撑而极易产生变形，尤其是4-6mm厚度范围内的大尺寸薄板零件经常出现变形的情况，导致了大尺寸薄板零件无法在船体上精密配合安装。上述技术问题，在现有技术中一直未得到有效解决。
发明内容
为了解决不同线形尺寸的双曲率薄板零件加工后在存放或转工序过程中因曲面得不到支撑而发生变形导致线形精度控制难的问题，本发明提出了一种曲面薄板零件保形装置及方法。通过在底框架上架设位移调整机构，在位移调整机构上固定设置支撑机构，解决双曲率薄板板面支撑的技术问题。
本发明解决技术问题所采用的方案是：
一种曲面薄板零件保形装置，包括底框架、位移调整机构及支撑机构，所述底框架，为方形框架结构，为所述位移调整机构及所述支撑机构的安装与固定提供支撑；所述位移调整机构，由横向移动组件和纵向移动组件构成；所述横向移动组件固定设置在所述底框架上，所述纵向移动组件活动安装在所述横向移动组件上；所述支撑机构，包括固定支撑柱及支撑套筒，为薄板零件的板面提供支撑力，固定设置在纵向移动组件上，通过位移调整机构进行位置调整。
为了进一步解决本发明所要解决的技术问题，本发明提供的中底框架，所述底框架，由底框梁与底框连接件拼接组装而成；所述底框梁，条状结构，两端设有若干紧固通孔；所述底框连接件上设有与所述底框梁上紧固通孔相匹配的安装通孔。
优选的，所述横向移动组件,由横向导轨及横向滑块组成；所述横向导轨，固定架设在所述底框梁上，所述横向滑块装配在所述横向导轨上可沿横向导轨平移滑动。
优选的，所述纵向移动组件,由纵向导轨及纵向滑块组成；所述纵向导轨的两端架设在两块平行横向滑块上，利用横向滑块在横向导轨上滑动，并与导轨保持垂直；所述纵向滑块装配在所述纵向导轨上可沿纵向导轨平移滑动。
优选的，所述纵向滑块上固定设有固定支撑柱，所述固定支撑柱上等间距开设有若干内柱通孔，所述固定支撑柱的柱体上套装有支撑套筒，所述支撑套筒下端开口，筒体上等间距开设有与所述内柱通孔相匹配的外套通孔，所述支撑套筒内壁与所述固定支撑柱外壁之间留有间隙，可自由伸缩来调整高度并利用插销同时贯穿内柱通孔与外套通孔来固定高度；所述支撑套筒上端设有开口向上的缓冲支撑外筒，所述缓冲支撑外筒内部安装有间隙配合的开口向下的缓冲支撑内筒，所述缓冲支撑外筒与所述缓冲支撑内筒之间形成有缓冲空腔，所述缓冲空腔内部装有压簧；所述缓冲支撑内筒上端设有贴合支撑座，所述贴合支撑座为上端开口的筒状构件在内部设有拉簧，开口处设有半圆形凹槽，所述凹槽内坐落有贴合支撑球，所述贴合支撑球上端设有贴合支撑端面下端与拉簧相连接。
积极效果：
1、本发明通过利用底框梁与底框连接件的灵活拼接，组装成与薄板零件相匹配的支撑框架，可适应不同零件尺寸的薄板零件保形需求。摆放存储不占用多余的空间且拆卸方便。
2、本发明的位移调整机构通过在横向导轨上滑动安装横向滑块及在纵向导轨上滑动安装纵向滑块，使得设置在位移调整机构上的支撑机构位置调整灵活度高，并且安装数量可根据纵向滑块来进行灵活增减，为薄板零件提供合理有效的支撑。
3、本发明通过在固定支撑柱上套装支撑套筒，可灵活调整支撑机构高度并利用其上的通孔采用插销定位，确保支撑机构实现稳定可靠的支撑的效果。
4、本发明通过在缓冲支撑外筒与缓冲支撑内筒套装形成的缓冲空腔内装配压簧及在贴合支撑球上端设有贴合支撑端面下端与拉簧相连接，使得本装置柔性可调，可适应弱刚性支撑保形改善了传统薄板零件转序过中的精度失准的问题。
5、本发明通过在贴合支撑球上端的贴合支撑端面上设有提供摩擦力并防止零件划伤的橡胶材料，有效避免薄板零件脱落及刮伤。
综上所述，本发明适宜作为一种曲面薄板零件保形装置及方法应用。
附图说明
图1为本发明结构安装示意图；
图2为本发明右视剖面图。
图中，1.底框架，1.1.底框梁，1.2.底框连接件，2.横向移动组件，2.1.横向导轨，2.2.横向滑块，3.纵向移动组件，3.1.纵向导轨，3.2.纵向滑块，4.固定支撑柱，4.1.内柱通孔，5.支撑套筒，5.1外套通孔，6.缓冲支撑外筒，7.缓冲支撑内筒，8.缓冲空腔，9.压簧，10.贴合支撑座，11.拉簧，12.贴合支撑球，13.贴合支撑端面。
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，一种曲面薄板零件保形装置，包括底框架1、位移调整机构及支撑机构，所述底框架1，为矩形框架结构，为所述位移调整机构及所述支撑机构的安装与固定提供支撑，由底框梁1.1与底框连接件1.2拼接组装而成；所述底框梁1.1，条状结构，两端设有若干紧固通孔；所述底框连接件1.2上设有与所述底框梁1.1上紧固通孔相匹配的安装通孔。底框架1可根据薄板零件尺寸大小，利用底框梁1.1与底框连接件1.2的灵活拼接，组装成与薄板零件相匹配的支撑框架，摆放存储不占用多余的空间且拆卸方便。
所述位移调整机构，由横向移动组件2和纵向移动组件3构成；至少两个所述横向移动组件2固定设置在所述底框架1上，所述纵向移动组件3活动安装在所述横向移动组件2上；所述横向移动组件2由横向导轨2.1及横向滑块2.2组成；所述横向导轨2.1，固定架设在所述底框梁1.1上，横向导轨2.1上设有燕尾槽滑道，所述横向滑块2.2滑动安装在横向导轨2.1上，可沿横向导轨2.1平移滑动，所述横向滑块2.2上有顶丝，当滑动调整到合适位置后，把紧顶丝将横向滑块2.2固定；
所述纵向移动组件3,由纵向导轨3.1及纵向滑3.2组成，所述纵向导轨3.1的两端架设在两块平行横向滑块2.2上，利用横向滑块2.2在横向导轨2.1上滑动，并与导轨保持垂直；所述纵向导轨3.1上设有燕尾槽滑道，所述纵向滑块3.2滑动安装在纵向导轨3.1上，可沿纵向导轨3.1平移滑动，所述纵向滑块3.2上有顶丝，当滑动调整到合适位置后，把紧顶丝将纵向滑块3.2固定。
所述支撑机构，包括固定支撑柱4及支撑套筒5，为薄板零件的板面提供支撑力，固定设置在纵向移动组件上，通过位移调整机构进行位置调整。所述纵向滑块3.2上固定设有固定支撑柱4，所述固定支撑柱4上每隔50mm等间距开设有若干长腰圆形内柱通孔4.1，所述固定支撑柱4的柱体上套装有支撑套筒5，所述支撑套筒5下端开口，筒体上每隔50mm等间距开设有与所述内柱通孔4.1所适配的长腰圆形外套通孔5.1，所述支撑套筒5内壁与所述固定支撑柱4外壁之间留有间隙，可自由伸缩来调整高度并利用插销同时贯穿内柱通孔4.1与外套通孔5.1来固定高度；
所述支撑套筒5上端设有开口向上的圆筒结构缓冲支撑外筒6，所述缓冲支撑外筒6内部安装有间隙配合的开口向下的圆筒结构缓冲支撑内筒7，所述缓冲支撑外筒6与所述缓冲支撑内筒7之间形成有缓冲空腔8，所述缓冲空腔8内部装有压簧9，所述压簧9为缓冲支撑内筒7提供弹性支撑力，使得缓冲支撑内筒与缓冲支撑外筒之间柔性支撑，当缓冲支撑外筒6受压时，可因压簧9的弹性形变，产生150mm的调节范围。
所述缓冲支撑内筒7上端设有贴合支撑座10，所述贴合支撑座10为上端开口的筒状构件在内部设有拉簧11，开口处设有半圆形凹槽，所述凹槽内坐落有贴合支撑球12，所述贴合支撑球12上端设有贴合支撑端面13所述贴合支撑端面13设有提供摩擦力并防止零件划伤的橡胶材料，下端与拉簧11相连接，贴合支撑球12通过拉簧11与贴合支撑座10连接，为贴合支撑球12提供转动功能，更好的与薄板零件接触面接触，提供支撑和保形的功能。
一种曲面薄板零件保形装置的使用方法，该方法按如下步骤实现：
A）根据薄板零件在设计阶段的大小尺寸，利用底框梁1.1与底框连接件1.2合理的组装底框架1，保证底框架1与薄板零件的大小相匹配。并根据薄板线形曲率调整支撑机构中支撑套筒5的高度，如果薄板线形曲率差别较小的，也可以现场确认微调节装置。
B）在底框架1上架设横向移动组件2，根据薄板零件尺寸的大小判断横向支撑布置情况，在横向导轨2.1上合理滑动装配若干横向滑块2.2，将横向滑块2.2 调整到合适位置后锁紧顶丝，确定支撑机构的横向装配位置。
C）在两条横向导轨2.1上相对安装的横向滑块2.2上固定架设有纵向移动组件3，根据薄板零件线形曲率的大小判断纵向支撑布置情况，在纵向导轨3.1上合理滑动装配若干纵向滑块3.2，将纵向滑块3.2调整到合适位置后锁紧顶丝，确定支撑机构的纵向装配位置。根据支撑点数量布置足够的纵向轨道3.1及纵向滑块3.2。
D）滑块位置及数量拼装调整合适后，在纵向滑块3.2上固定设有固定支撑柱4,固定支撑柱4上套装支撑套筒5，根据薄板零件的曲率合理调整支撑套筒5 的高度后利用插销固定支撑套筒5，依据薄板零件的曲率来判断实际需要调整的总高度，可预留出待调整总高度的1/2或者2/3的距离，既确保与薄板零件不脱离配合又能方便微调调整。即根据薄板零件曲率形状，当确定装置待调整总高度为150mm时，则通过预先调节支撑套筒5的位置预留出75—100mm用来进行下一步微调。
E）薄板零件加工成型后，先将薄板零件吊运至本装置上方，初步放置后检查贴合支撑球12的接触情况和压簧9的伸缩情况，对于贴合支撑球12接触不好或支撑套筒5高度调节不到位的，起吊薄板零件后进一步调整，调整合适后重新放置在本装置上。
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 (10)
1.一种曲面薄板零件保形装置，包括底框架（1）、位移调整机构及支撑机构，其特征在于：
所述底框架（1），为矩形框架结构，为所述位移调整机构及所述支撑机构的安装与固定提供支撑；
所述位移调整机构，由横向移动组件（2）和纵向移动组件（3）构成；所述横向移动组件（2）固定设置在所述底框架（1）上，所述纵向移动组件（3）活动安装在所述横向移动组件（2）上；
所述支撑机构，包括固定支撑柱（4）及支撑套筒（5），为薄板零件的板面提供支撑力，固定设置在纵向移动组件上，通过位移调整机构进行位置调整。
2.根据权利要求1所述的一种曲面薄板零件保形装置，其特征在于：
所述底框架（1），由底框梁（1.1）与底框连接件（1.2）拼接组装而成；
所述底框梁（1.1），条状结构，两端设有若干紧固通孔；
所述底框连接件（1.2）上设有与所述底框梁上紧固通孔相匹配的安装通孔。
3.根据权利要求2所述的一种曲面薄板零件保形装置，其特征在于：
所述横向移动组件（2）,由横向导轨（2.1）及横向滑块（2.2）组成；
所述横向导轨（2.1），固定架设在所述底框梁（1.1）上，所述横向滑块（2.2）装配在所述横向导轨（2.1）上可沿横向导轨（2.1）平移滑动。
4.根据权利要求3所述的一种曲面薄板零件保形装置，其特征在于：
所述纵向移动组件（3）,由纵向导轨（3.1）及纵向滑块（3.2）组成；
所述纵向导轨（3.1）的两端架设在两块平行横向滑块（2.2）上，利用横向滑块（2.2）在横向导轨（2.1）上滑动，并与导轨保持垂直；
所述纵向滑块（3.2）装配在所述纵向导轨（3.1）上可沿纵向导轨（3.1）平移滑动。
5.根据权利要求4所述的一种曲面薄板零件保形装置，其特征在于：
所述纵向滑块（3.2）上固定设有固定支撑柱（4），所述固定支撑柱（4）上等间距开设有若干内柱通孔（4.1），所述固定支撑柱（4）的柱体上套装有支撑套筒（5），所述支撑套筒（5）下端开口，筒体上等间距开设有与所述内柱通孔（4.1）相匹配的外套通孔（5.1）；
所述支撑套筒（5）上端设有开口向上的缓冲支撑外筒（6），所述缓冲支撑外筒（6）内部安装有间隙配合的开口向下的缓冲支撑内筒（7），所述缓冲支撑外筒（6）与所述缓冲支撑内筒（7）之间形成有缓冲空腔（8），所述缓冲空腔（8）内部装有压簧（9）；
所述缓冲支撑内筒（7）上端设有贴合支撑座（10），所述贴合支撑座（10）为上端开口的筒状构件在内部设有拉簧（11），开口处设有半圆形凹槽，所述凹槽内坐落有贴合支撑球（12），所述贴合支撑球（12）上端设有贴合支撑端面（13）下端与拉簧（11）相连接。
6.根据权利要求5所述的一种曲面薄板零件保形装置，其特征在于：
所述贴合支撑端面（13）设有提供摩擦力并防止零件划伤的橡胶材料。
7.根据权利要求1所述的一种曲面薄板零件保形装置，其特征在于：
所述内柱通孔（4.1）与外套通孔（5.1）均为长腰圆孔。
8.根据权利要求1或3所述的一种曲面薄板零件保形装置，其特征在于：
至少两个所述横向导轨（2.1）固定安装在所述底框架（1）上。
9.根据权利要求3或4所述的一种曲面薄板零件保形装置，其特征在于：
所述横向导轨（2.1）上设有燕尾槽滑道，所述横向滑块（2.2）滑动安装在横向导轨（2.1）上，所述横向滑块（2.2）上有顶丝，当调整合适位置后，把紧顶丝将滑块固定；
所述纵向导轨（3.1）上设有燕尾槽滑道，所述纵向滑块（3.2）滑动安装在纵向导轨（3.1）上，所述纵向滑块（3.2）上有顶丝，当调整合适位置后，把紧顶丝将滑块固定。
10.一种曲面薄板零件保形装置的使用方法，其特征在于：
该方法按如下步骤实现：
A）根据薄板零件在设计阶段的大小尺寸，利用底框梁（1.1）与底框连接件（1.2）合理的组装底框架（1），保证底框架（1）与薄板零件的大小相匹配，并根据薄板线形曲率调整支撑机构中支撑套筒（5）的高度，如果薄板线形曲率差别较小的，也可以现场确认微调节装置；
B)在底框架1上架设横向移动组件（2），根据薄板零件尺寸的大小判断横向支撑布置情况，在横向导轨（2.1）上合理滑动装配若干横向滑块（2.2），将横向滑块（2.2） 调整到合适位置后锁紧顶丝，确定支撑机构的横向装配位置;
C)在两条横向导轨（2.1）上相对安装的横向滑块（2.2）上固定架设有纵向移动组件（3），根据薄板零件线形曲率的大小判断纵向支撑布置情况，在纵向导轨（3.1）上合理滑动装配若干纵向滑块（3.2），将纵向滑块（3.2）调整到合适位置后锁紧顶丝，确定支撑机构的纵向装配位置，根据支撑点数量布置足够的纵向轨道（3.1）及纵向滑块（3.2）；
D）滑块位置及数量拼装调整合适后，在纵向滑块（3.2）上固定设有固定支撑柱（4）,固定支撑柱（4）上套装支撑套筒（5），根据薄板零件的曲率合理调整支撑套筒（5）的高度后利用插销固定支撑套筒（5），根据实际需要调整的总高度，依据薄板零件的曲率来判断实际需要调整的总高度，可预留出待调整总高度的1/2或者2/3的距离，既确保与薄板零件不脱离配合又能方便微调调整；
E）薄板零件加工成型后，先将薄板零件吊运至本装置上方，初步放置后检查贴合支撑球（12）的接触情况和压簧（9）的伸缩情况，对于贴合支撑球（12）接触不好或支撑套筒（5）高度调节不到位的，起吊薄板零件后进一步调整，调整合适后重新放置在本装置上。
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