CN114406741B - 一种大型船用螺旋桨外壳的工装、加工系统及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大型船用螺旋桨外壳的工装、加工系统及加工方法。所述工装包括位于工作台上的工装底座，安装在工装底座上且用于固定筒体部分的第一夹紧组件，安装在工装底座上且用于固定过渡部分的第二夹紧组件，安装在工装底座上且用于固定法兰部分的第三夹紧组件。所述第一夹紧组件包括多个第一固定底座，可拆卸地安装在第一固定底座上的第一固定架；所述第二夹紧组件包括安装在工装底座上的第二固定底座，可拆卸地安装在第二固定底座上的第二固定架，安装在第二固定底座上的辅助件。本发明克服了现有技术的不足，提供了一种专门用于大型船用电推螺旋桨外壳的工装，该工装解决了现有外壳加工缺少专用夹紧工装，装夹定位精度低，定位误差大的问题。

Description

一种大型船用螺旋桨外壳的工装、加工系统及加工方法

技术领域

本发明涉及船舶加工技术领域，具体涉及一种大型船用螺旋桨外壳的工装、加工系统及加工方法。

背景技术

对于船舶来说，要想使船体保持恒定的速度前进，必须给船体一定的推力，使其能够客服船体在前进过程中的阻力，这个能够推动船体前进的部件我们称之为推进器。推进器是船舶上的重要部件，是船体前进的动力来源装置，它可以将其他形式的能源转化为船体前进的推力。

螺旋桨推进器是现在船舶应用最广泛的一种推进器形式，外壳是螺旋桨推进器的重要组成部分。如图1所示，外壳包括筒体部分101，安装在筒体部分101且为曲面的过渡部分102，安装在过渡部分101上的法兰部分103，过渡部分102两端分别与筒体部分101、法兰部分103连通，筒体部分101、过渡部分102、法兰部分103表面均设有多个螺纹孔，过渡部分102靠近筒体部分101的一端设有用于吊装整个外壳的吊装孔。由于外壳尺寸、重量过大，且为形状不规则的曲面零部件，一般都是中小批量甚至单件生产，所以外壳加工缺少专用的夹紧工装，装夹定位精度低，定位误差大，加工时极易出现装夹不可靠，导致加工出现误差的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种装夹可靠，并且可以减小大型船用螺旋桨推进器外壳加工误差的工装。

为实现上述目的，本发明的技术方案是提供了一种大型船用螺旋桨外壳的工装，包括位于工作台上的工装底座，安装在工装底座上且用于固定筒体部分的第一夹紧组件，安装在工装底座上且用于固定过渡部分的第二夹紧组件，安装在工装底座上且用于固定法兰部分的第三夹紧组件，其特征在于：

所述第一夹紧组件包括安装在工装底座上且沿X方向分布的多个第一固定底座，可拆卸地安装在第一固定底座上的第一固定架，第一固定底座与第一固定架共同夹紧筒体部分；

所述第二夹紧组件包括安装在工装底座上且用于支撑过渡部分的第二固定底座，可拆卸地安装在第二固定底座上且用于夹紧过渡部分的第二固定架，安装在第二固定底座上且用于调节表面高低差的辅助件。

进一步的，所述第一固定底座可拆卸地安装在工装底座上，第一固定底座顶部设有用于容纳筒体部分的固定槽，固定槽为V形结构，固定槽内安装有用于夹紧筒体部分且围绕筒体部分圆周分布的多个固定件；

固定件包括与筒体部分同轴设置的固定块，固定块通过多根固定杆安装在第一固定底座上，固定杆与第一固定底座之间螺纹连接，固定杆上安装有用于防松自锁的锁紧螺母。

进一步的，所述第一固定架上设有用于容纳筒体部分的限位槽，限位槽为圆弧结构且与筒体部分同轴设置，限位槽内安装有用于夹紧筒体部分且围绕筒体部分圆周分布的多个限位件；

限位件包括多个限位杆，限位杆通过限位块安装在第一固定架上，限位杆与限位块之间螺纹连接，限位杆上安装有用于防松自锁的锁紧螺母。

进一步的，所述工装底座为框架结构；工装底座包括主体框架，可拆卸地安装在主体框架上的分体框架，主体框架与分体框架使工装底座为矩形，分体框架位于矩形的一个直角处，且其中一个第一固定底座安装在分体框架上。

进一步的，所述第二固定底座、第二固定架上均设有用于容纳过渡部分的定位槽，定位槽为弧形结构，定位槽内安装有用于夹紧过渡部分的多个定位件；

定位件包括多个定位杆，定位杆通过定位块安装在定位槽上，定位杆与定位块之间螺纹连接，定位杆上安装有用于防松自锁的锁紧螺母。

进一步的，所述辅助件包括与过渡部分之间距离可调的辅助杆，辅助杆与工装底座之间螺纹连接，辅助杆上安装有用于防松自锁的锁紧螺母。

进一步的，所述第三夹紧组件包括安装在工装底座上且以给定间距设置、用于支撑法兰部分的多个支撑件，支撑件包括安装在工装底座上的支撑块，与支撑块螺纹连接的支撑杆，支撑杆与法兰部分抵接，支撑杆与过抵接点的切平面垂直。

进一步的，所述第三夹紧组件还包括两端分别安装在第三固定底座上且用于固定法兰部分的锁紧链条。

一种大型船用电推螺旋桨外壳的加工系统，包括所述的大型船用螺旋桨外壳的工装。

一种大型船用电推螺旋桨外壳的加工方法，采用所述的大型船用螺旋桨外壳的工装对工件进行装夹，包括以下步骤：

S1：利用工装装夹工件；

S2：采用直铣头粗加工左端面、右端面，粗铣上端面的前后两侧，左端面、右端面、上端面均留0.05mm加工余量；采用平旋盘粗镗第一区域、第二区域、第三区域、第四区域、第五区域、第六区域，单边余量1mm；

S3：采用直铣头加工左端面、右端面上的孔；采用直铣头加工上端面前后两侧的孔；

S4：采用平旋盘试切第一区域、第二区域、第三区域后，查看余量；采用平旋盘试切第四区域、第五区域、第六区域后，查看余量；

S5：采用平旋盘加工第五区域的形位公差到-0.3mm，加工第一区域、第三区域，加工余量为1mm，加工第二区域的形位公差到-0.3mm，接着继续试切第一区域、第三区域、第四区域、第六区域；

S6：检测，合格后精车。不合格则继续试切第一区域、第三区域、第四区域、第六区域，检测直至合格。

S7：端面倒角；

S8：检查工件及清洁。

本发明的优点和有益效果在于：

(1)本发明克服了现有技术的不足，提供了一种专门用于大型船用电推螺旋桨外壳的工装，该工装解决了现有外壳加工缺少专用夹紧工装，装夹定位精度低，定位误差大，加工时极易出现装夹不可靠，导致加工出现误差的问题。

(2)通过第一夹紧组件对筒体部分进行夹紧，利用多个限位件、固定件分别对筒体部分的上下两侧进行夹紧。限位件利用转动限位杆，调节限位杆与筒体部分之间的距离，固定件利用转动固定杆，调节固定块与筒体部分之间的距离，从而实现筒体部分的夹紧与松开。

(3)通过第二夹紧组件对过渡部分进行夹紧，利用多个定位件对过渡部分的上下两侧进行夹紧，利用辅助件调节整个外壳表面的高度差。定位件利用转动定位杆，调节定位杆与过渡部分之间的距离，可以适应过渡部分的曲面结构，夹紧的灵活性与可靠性大大提高，调节过程简单方便，从而实现过渡部分的有效夹紧与松开。辅助件利用转动辅助杆，调节过渡部分的高度，从而调节整个外壳表面的高度差。

(4)通过第三夹紧组件对法兰部分进行夹紧，利用多个支撑件对法兰部分的下侧进行支撑，配合锁紧链条对法兰部分进行固定。支撑件利用转动支撑杆，调节支撑杆与法兰部分之间的距离，同时利用支撑杆垂直与法兰部分的表面以达到良好的支撑效果。

附图说明

图1为本发明大型船用电推螺旋桨外壳立体图；

图2为本发明大型船用电推螺旋桨俯视方向剖视图；

图3为本发明工装夹紧外壳时的立体图一；

图4为本发明工装夹紧外壳时的立体图二；

图5为本发明工装结构示意图；

图6为图5中A部分放大图；

图7为图5中B部分放大图；

图8为图5中C部分放大图；

图9为图5中D部分放大图。

图中标记如下：

101-筒体部分，102-过渡部分，103-法兰部分，104-上端面，105-左端面，106-右端面，107-第一区域，108-第二区域，109-第三区域，110-第四区域，111-第五区域，112-第六区域。

201-工作台，202-工装底座，203-第一夹紧组件，204-第二夹紧组件，205-第三夹紧组件，206-主体框架，207-分体框架，208-第一固定底座，209-第一固定架，210-固定槽，211-固定件，212-固定块，213-固定杆，214-锁紧螺母，215-限位槽，216-限位件，217-限位杆，218-限位块，219-第二固定底座，220-第二固定架，222-定位槽，223-定位件，224-定位杆，225-辅助杆，226-支撑件，227-支撑块，228-支撑杆，229-锁紧链条，230-定位块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

如图3、图4所示，本发明是一种大型船用螺旋桨外壳的工装，包括位于工作台201上的工装底座202，安装在工装底座202上且用于固定筒体部分101的第一夹紧组件203，安装在工装底座202上且用于固定过渡部分102的第二夹紧组件204，安装在工装底座202上且用于固定法兰部分103的第三夹紧组件205。

工装底座202为框架结构；工装底座202包括主体框架206，可拆卸地安装在主体框架206上的分体框架207，主体框架206与分体框架207使工装底座202为矩形，分体框架207位于矩形的一个直角处，且其中一个第一固定底座208安装在分体框架207上。通过拆卸分体框架207、安装在分体框架207上的第一固定底座208以及安装在该第一固定底座208上的第一固定架209，方便对位于该位置处的筒体部分101进行孔加工。

如图5所示，第一夹紧组件203包括安装在工装底座202上且沿X方向分布的多个第一固定底座208，可拆卸地安装在第一固定底座208上的第一固定架209，第一固定底座208与第一固定架209共同夹紧筒体部分101；

第一固定底座208可拆卸地安装在工装底座202上，第一固定底座208顶部设有用于容纳筒体部分101的固定槽210，固定槽210为V形结构，固定槽210内安装有用于夹紧筒体部分101且围绕筒体部分101圆周分布的多个固定件211。

如图6所示，固定件211包括与筒体部分101同轴设置的固定块212，固定块212与筒体部分101之间距离可调。固定块212通过多根固定杆213安装在第一固定底座208上，固定杆213与第一固定底座208之间螺纹连接，固定杆213上安装有用于防松自锁的锁紧螺母214。

第一固定架209上设有用于容纳筒体部分101的限位槽215，限位槽215为圆弧结构且与筒体部分101同轴设置。限位槽215内安装有用于夹紧筒体部分101且围绕筒体部分101圆周分布的多个限位件216。

如图7所示，限位件216包括与筒体部分101之间距离可调的限位杆217。限位杆217通过限位块218安装在第一固定架209上，限位杆217与限位块218之间螺纹连接，限位杆217上安装有用于防松自锁的锁紧螺母214。限位杆217设置为多根，对相邻两根限位杆217之间的距离不做特别的限定，对限位杆217的个数也不作特别的限定。本实施例中限位杆217为两根，限位杆217沿X方向分布且分别位于第一固定架209的两侧。

通过第一夹紧组件203对筒体部分101进行夹紧，利用多个限位件216、固定件211分别对筒体部分101的上下两侧进行夹紧。限位件216利用转动限位杆217，调节限位杆217与筒体部分101之间的距离，固定件211利用转动固定杆213，调节固定块212与筒体部分101之间的距离，调节过程简单方便，从而实现筒体部分101的夹紧与松开。

第二夹紧组件204包括安装在工装底座202上且用于支撑过渡部分102的第二固定底座219，可拆卸地安装在第二固定底座219上且用于夹紧过渡部分102的第二固定架220，安装在第二固定底座219上且用于调节表面高低差的辅助件。

第二固定底座219、第二固定架220上均设有用于容纳过渡部分102的定位槽222，定位槽222为弧形结构，定位槽222内安装有用于夹紧过渡部分102的多个定位件223。

如图8所示，定位件223包括与过渡部分102之间距离可调的定位杆224。定位杆224通过定位块230安装在定位槽222上，定位杆224与定位块230之间螺纹连接，定位杆224上安装有用于防松自锁的锁紧螺母214。定位杆224设置为多根，对相邻两根定位杆224之间的距离不做特别的限定，对定位杆224的个数也不作特别的限定。本实施例中定位杆224为两根，限位杆217沿Y方向分布且分别位于第二固定底座219或第二固定架220的两侧。

辅助件包括与过渡部分102之间距离可调的辅助杆225。辅助杆225与工装底座202之间螺纹连接，辅助杆225上安装有用于防松自锁的锁紧螺母214。

通过第二夹紧组件204对过渡部分102进行夹紧，利用多个定位件223对过渡部分102的上下两侧进行夹紧，利用辅助件调节整个外壳表面的高度差。定位件223利用转动定位杆224，调节定位杆224与过渡部分102之间的距离，可以适应过渡部分102的曲面结构，夹紧的灵活性与可靠性大大提高，调节过程简单方便，从而实现过渡部分102的有效夹紧与松开。辅助件利用转动辅助杆225，调节过渡部分102的高度，从而调节整个外壳表面的高度差。

第三夹紧组件205包括安装在工装底座202上且以给定间距设置、用于支撑法兰部分103的多个支撑件226，支撑件226与法兰部分103之间间距可调。对相邻两个支撑件226之间的距离不做特别的限定，对支撑件226的个数也不作特别的限定。本实施例中支撑件226为五个，支撑件226沿X方向分布。

如图9所示，支撑件226包括安装在工装底座202上的支撑块227，与支撑块227螺纹连接的支撑杆228，支撑杆228与法兰部分103抵接，支撑杆228与过抵接点的切平面垂直。第三夹紧组件205还包括两端分别安装在第三固定底座上且用于固定法兰部分103的锁紧链条229。

通过第三夹紧组件205对法兰部分103进行夹紧，利用多个支撑件226对法兰部分103的下侧进行支撑，配合锁紧链条229对法兰部分103进行固定。支撑件226利用转动支撑杆228，调节支撑杆228与法兰部分103之间的距离，同时利用支撑杆228垂直与法兰部分103的表面以达到良好的支撑效果。

一种大型船用电推螺旋桨外壳的加工系统，包括所述的大型船用螺旋桨外壳的工装。

如图2所示，一种大型船用电推螺旋桨外壳的加工方法，采用所述的大型船用螺旋桨外壳的工装对工件进行装夹，包括以下步骤：

S1：利用工装装夹工件；

S2：采用直铣头粗加工左端面105、右端面106，粗铣上端面104的前后两侧，左端面105、右端面106、上端面104均留0.05mm加工余量；采用平旋盘粗镗第一区域107、第二区域108、第三区域109、第四区域110、第五区域111、第六区域112，单边余量1mm；

S3：采用直铣头加工左端面105、右端面106上的孔；采用直铣头加工上端面104前后两侧的孔；

S4：采用平旋盘试切第一区域107、第二区域108、第三区域109后，查看余量；采用平旋盘试切第四区域110、第五区域111、第六区域112后，查看余量；

S5：采用平旋盘加工第五区域111的形位公差到-0.3mm，加工第一区域107、第三区域109，加工余量为1mm，加工第二区域108的形位公差到-0.3mm，接着继续试切第一区域107、第三区域109、第四区域110、第六区域112；

S6：检测，合格后精车。不合格则继续试切第一区域107、第三区域109、第四区域110、第六区域112，检测直至合格。

S7：端面倒角；

S8：检查工件及清洁。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种大型船用螺旋桨外壳的工装，包括位于工作台（201）上的工装底座（202），安装在工装底座（202）上且用于固定筒体部分（101）的第一夹紧组件（203），安装在工装底座（202）上且用于固定过渡部分（102）的第二夹紧组件（204），安装在工装底座（202）上且用于固定法兰部分（103）的第三夹紧组件（205），其特征在于：所述第一夹紧组件（203）包括安装在工装底座（202）上且沿X方向分布的多个第一固定底座（208），可拆卸地安装在第一固定底座（208）上的第一固定架（209），第一固定底座（208）与第一固定架（209）共同夹紧筒体部分（101）；

所述第二夹紧组件（204）包括安装在工装底座（202）上且用于支撑过渡部分（102）的第二固定底座（219），可拆卸地安装在第二固定底座（219）上且用于夹紧过渡部分（102）的第二固定架（220），安装在第二固定底座（219）上且用于调节表面高低差的辅助件；

所述第一固定底座（208）可拆卸地安装在工装底座（202）上，固定槽（210）为V形结构，第一固定底座（208）顶部设有用于容纳筒体部分（101）的固定槽（210），固定槽（210）内安装有用于夹紧筒体部分（101）且围绕筒体部分（101）圆周分布的多个固定件（211）；

固定件（211）包括与筒体部分（101）同轴设置的固定块（212），固定块（212）通过多根固定杆（213）安装在第一固定底座（208）上，固定杆（213）与第一固定底座（208）之间螺纹连接，固定杆（213）上安装有用于防松自锁的锁紧螺母（214）；

所述第一固定架（209）上设有用于容纳筒体部分（101）的限位槽（215），限位槽（215）为圆弧结构且与筒体部分（101）同轴设置，限位槽（215）内安装有用于夹紧筒体部分（101）且围绕筒体部分（101）圆周分布的多个限位件（216）；

限位件（216）包括多根限位杆（217），限位杆（217）通过限位块（218）安装在第一固定架（209）上，限位杆（217）与限位块（218）之间螺纹连接，限位杆（217）上安装有用于防松自锁的锁紧螺母（214）。

2.如权利要求1所述的一种大型船用螺旋桨外壳的工装，其特征在于，所述工装底座（202）为框架结构；工装底座（202）包括主体框架（206），可拆卸地安装在主体框架（206）上的分体框架（207），主体框架（206）与分体框架（207）使工装底座（202）为矩形，分体框架（207）位于矩形的一个直角处，且其中一个第一固定底座（208）安装在分体框架（207）上。

3.如权利要求1所述的一种大型船用螺旋桨外壳的工装，其特征在于，所述第二固定底座（219）、第二固定架（220）上均设有用于容纳过渡部分（102）的定位槽（222），定位槽（222）为弧形结构，定位槽（222）内安装有用于夹紧过渡部分（102）的多个定位件（223）；

定位件（223）包括多根定位杆（224），定位杆（224）通过定位块（230）安装在定位槽（222）上，定位杆（224）与定位块（230）之间螺纹连接，定位杆（224）上安装有用于防松自锁的锁紧螺母（214）。

4.如权利要求1所述的一种大型船用螺旋桨外壳的工装，其特征在于，所述辅助件包括辅助杆（225），辅助杆（225）与工装底座（202）之间螺纹连接，辅助杆（225）上安装有用于防松自锁的锁紧螺母（214）。

5.如权利要求1所述的一种大型船用螺旋桨外壳的工装，其特征在于，所述第三夹紧组件（205）包括安装在工装底座（202）上且以给定间距设置、用于支撑法兰部分（103）的多个支撑件（226）；

支撑件（226）包括安装在工装底座（202）上的支撑块（227），与支撑块（227）螺纹连接的支撑杆（228），支撑杆（228）与法兰部分（103）抵接，支撑杆（228）与过抵接点的切平面垂直。

6.如权利要求5所述的一种大型船用螺旋桨外壳的工装，其特征在于，所述第三夹紧组件（205）还包括两端分别安装在第三固定底座上且用于固定法兰部分（103）的锁紧链条（229）。

7.一种大型船用电推螺旋桨外壳的加工系统，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的大型船用螺旋桨外壳的工装。

8.一种采用如权利要求1-6任一项所述的工装用于大型船用螺旋桨外壳的加工方法，其特征在于，包括以下加工步骤：

S1：利用工装装夹工件；

S2：采用直铣头粗加工左端面（105）、右端面（106），粗铣上端面（104）的前后两侧，左端面（105）、右端面（106）、上端面（104）均留0.05mm加工余量；采用平旋盘粗镗第一区域（107）、第二区域（108）、第三区域（109）、第四区域（110）、第五区域（111）、第六区域（112），单边余量1mm；

S3：采用直铣头加工左端面（105）、右端面（106）上的孔；采用直铣头加工上端面（104）前后两侧的孔；

S4：采用平旋盘试切第一区域（107）、第二区域（108）、第三区域（109）后，查看余量；采用平旋盘试切第四区域（110）、第五区域（111）、第六区域（112）后，查看余量；

S5：采用平旋盘加工第五区域（111）的形位公差到-0.3mm，加工第一区域（107）、第三区域（109），加工余量为1mm，加工第二区域（108）的形位公差到-0.3mm，接着继续试切第一区域（107）、第三区域（109）、第四区域（110）、第六区域（112）；

S6：检测，合格后精车，不合格则继续试切第一区域（107）、 第三区域（109）、第四区域（110）、第六区域（112），检测直至合格；

S7：端面倒角；

S8：检查工件及清洁。

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