CN115178983B - 一种大型结构件空间关联多孔的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明专利公开了一种大型结构件空间关联多孔的加工方法，属于工程机械制造技术领域，步骤如下：吊起加工定位工装放置到工件上定位、固定工装；把样冲放置在加工定位工装衬套的定位孔里，敲击样冲形成锥形中心窝；拆卸工装，放置磁力钻，并固定，加工制孔；依次完成所有孔的加工制作。本发明专利实现了大型结构件复杂空间尺寸链下的关联多孔的精密加工、制作和快速检测；解决了大型复杂结构件阶梯形状下加工尺寸精度低、局部安装面的平面度和关联多孔之间的相对位置尺寸测量难等问题，本发明采用专用加工定位工装和小型加工设备的组合，不依赖大型数控机床就能完成大型焊接结构件整体加工，投入成本低，效率高，安全可靠。
Description
技术领域
本发明专利涉及一种大型结构件空间关联多孔的加工方法，属于工程机械制造技术领域。
背景技术
破碎筛分设备、超大挖机、重型矿车等属于工程机械行业中的小众产品，其特点为品种多；批量小。针对这种大型车架上存在空间关联尺寸的多个孔，大多数厂商采用大型数控加工中心进行加工，加工成本高昂，占用大型数控加工中心的产能，有时因为需要排队加工，等待时间较长；严重影响生产效率和影响交货周期，同时大型复杂结构件阶梯形状下加工尺寸精度不易保证，局部安装面的平面度和关联多孔之间的相对位置尺寸不易测量等难点问题。本发明针对大型结构件空间关联多孔的加工方法。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种大型结构件空间关联多孔的加工方法，实现大型结构件复杂空间尺寸链下的关联多孔的精密加工、制作和快速检测；解决了现有技术中大型复杂结构件阶梯形状下加工尺寸精度不易保证，局部安装面的平面度和关联多孔之间的相对位置尺寸不易测量等难点问题。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种大型结构件空间关联多孔的加工方法，其特征在于，步骤如下：
a)放置加工定位工装,吊起加工定位工装放置到工件上；
b)调整加工定位工装,确定加工定位工装在工件上的相对位置；
c)固定加工定位工装，采用G型夹钳将加工定位工装固定在工件上；
d)冲击孔的中心点，把样冲放置在加工定位工装的定位孔里，用小铁锤敲击样冲，工件上形成锥形中心窝，依次重复样冲操作步骤完成所有孔的中心点冲制成型；
e)拆卸工装，松开G型夹钳的螺杆，取下工件上的加工定位工装；
f)放置和调整磁力钻，将磁力钻放置在工件上，调整磁力钻钻头的中心尖与工件上形成的锥形中心窝对齐；
g)固定磁力钻，打开磁座控制开关，将磁力钻牢固的吸附在工件上；
h)加工制孔，启动主轴旋转电机并通过控制进给手柄使得钻头旋转及向下运动完成钻孔加工；
i)取下磁力钻，加工完成后，控制钻头复位后关闭磁座控制开关并从工件上取下磁力钻；
j)依次进行步骤f)、g)、h)、i)，完成所有孔的加工制作。
进一步的，所述加工定位工装呈阶梯状，由横梁、纵梁、支撑杆、连接杆、吊耳、定位板、加强筋板和竖直刻线板拼焊制成；由方管制成的横梁和纵梁构成L型框架，在横梁和纵梁之间连接方管支撑杆，横梁和纵梁的一端分别设有方管连接杆，所述定位板设置在连接杆的两端，并在所述定位板和连接杆之间设有加强筋板，所述吊耳设置在横梁上，所述竖直刻线板设置在连接杆中间位置，所述定位板两端分别设有两个定位孔，定位孔内设有衬套。
进一步的，所述衬套由工具钢材一体成型制成的空心圆柱和圆环构成，所述圆环设置在空心圆柱上端，且两者内径相同；所述衬套空心圆柱的外径比定位板上的定位孔内径大0.05～0.1mm，衬套的内径比样冲小圆的外径大0.1～0.2mm。
进一步的，所述衬套与定位板之间装配方式为过盈配合。
进一步的，所述样冲由大圆柱，小圆柱、尖头圆锥三部分组成；所述大圆柱下端连接小圆柱，所述小圆柱下端连接尖头圆锥；所述样冲由调质钢材制成。
进一步的，所述G型夹钳主要由C型座、螺杆、圆柱压头、把手四部分组成；所述螺杆通过螺孔安装在C型座一端，所述螺杆上端设有把手、下端设有圆柱压头。
进一步的，所述步骤f)中，调整磁力钻钻头的中心尖与工件上的锥形中心窝对齐的方法：将磁力钻钻头的钻尖对准工件上采用样冲冲出的锥形中心窝。
本发明的有益效果：
本发明实现了大型结构件复杂空间尺寸链下的关联多孔的精密加工、制作和快速检测；解决了现有技术中大型复杂结构件阶梯形状下加工尺寸精度不易保证，局部安装面的平面度和关联多孔之间的相对位置尺寸不易测量等难点问题。本发明采用专用加工定位工装和小型加工设备的组合，是一种不需要依赖大型数控机床就能完成大型焊接结构件整体加工和保证复杂空间关联孔位尺寸精度的方法；投入成本低，效率高，安全可靠，大大节约了大型数控加工中心进行整体加工的高昂成本；是一种比较经济实用的空间关联多孔加工方法。
附图说明
图1是本发明加工定位工装应用示意图；
图2是本发明加工定位工装结构示意图；
图3是本发明衬套和竖直刻线板的位置示意图；
图4是本发明加工定位工装俯视图；
图5是本发明加工定位工装侧视图；
图6是本发明G型夹钳的结构示意图；
图7是本发明衬套的结构示意图；
图8是本发明步骤d的示意图；
图9是本发明样冲的结构示意图；
图10是本发明磁力钻应用示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明专利的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明专利，并不用于限定本发明专利。
如图1至图10所示，一种大型结构件空间关联多孔的加工方法，该加工方法步骤如下：
a)放置工装,吊起加工定位工装2放置到大型结构工件1上；
其中，如图2至图5所示，所述加工定位工装2呈阶梯状，由横梁21、纵梁22、支撑杆23、连接杆24、吊耳25、定位板26、加强筋板27和竖直刻线板28拼焊制成；由方管制成的横梁21和纵梁22构成L型框架，在横梁21和纵梁22之间连接方管支撑杆23，横梁21和纵梁22的一端分别设有方管连接杆24，定位板26设置在连接杆24的两端，并在定位板26和连接杆24之间设有加强筋板27，吊耳25设置在横梁21上，竖直刻线板28设置在连接杆24中间位置，定位板26两端分别设有两个定位孔29，定位孔29内设有衬套4。加工定位工装定位板26上面的孔和面、竖直刻线板28上面的中心槽均是在焊接后一次加工成型，严格保证孔径大小和孔的相对位置尺寸，以及定位连接面的平面度和高度差。衬套4采用过盈配合镶嵌在定位板26上的定位孔29内。加工定位工装2焊接后通过大型数控机床整体加工的方法保证呈阶梯布置的定位板26下端面高度相对尺寸H以及定位板26上的定位孔29之间的相对位置尺寸L1和L2与车架图纸设计要求的相对位置尺寸相吻合。吊耳25呈半圆形，布置在横梁21的四周，主要用于该加工定位工装2的吊装。加强筋板27呈三角形，布置在定位板26的上侧，主要用于增加定位板26的刚性，防止定位板26在焊接、整体加工、吊装过程中发生变形。竖直刻线板28设置有宽度5mm*深度3mm的中心槽，该中心槽的中心线亦为该加工定位工装2两侧连接板上孔位的中心线，方便工装调整时进行测量并保证加工定位工装2的中心轴线和车架工件1的中心线重合。
b)调整工装,确定加工定位工装2在工件1上的相对位置；
c)固定工装，采用G型夹钳3将加工定位工装2固定在工件1上；
其中，如图6所示，所述G型夹钳3主要由C型座31、螺杆32、圆柱压头33、把手34四部分组成；螺杆32通过螺孔安装在C型座31一端，螺杆32上端设有把手34、下端设有圆柱压头33。顺时针旋转螺杆32，圆柱压头33和C型座31之间的档距变小，实现压紧；逆时针旋转螺杆32，圆柱压头33和C型座31之间的档距变大，实现松开。
d)冲击孔的中心点，把样冲5放置在加工定位工装定位孔29的衬套4里，用小铁锤7敲击样冲5，工件1上形成锥形中心窝，依次重复样冲5操作步骤完成所有孔的中心点冲制成型；
其中，如图7所示，所述衬套4由T8或者T10等工具钢材料一体成型制成，包括空心圆柱41和圆环42，圆环42设置在空心圆柱41上端，且两者内径相同。衬套4热处理后硬度为50～55HRC。衬套小圆的外径比定位板26上的定位孔29内径大0.05～0.1mm，以保证衬套4与定位板26之间装配方式为过盈配合，衬套4在长期使用磨损后方便进行更换。衬套4的内径比样冲5小圆的外径大0.1～0.2mm，保证样冲5能轻松顺利放入到定位板26的孔内，定位板26的孔又能很好的起到导向作用。
其中，如图9所示，所述样冲5由大圆柱51，小圆柱52、尖头圆锥53三部分组成，大圆柱51下端连接小圆柱52，小圆柱52下端连接尖头圆锥53。所述样冲5由45#或者40Cr等调质钢材料制成，热处理后硬度为40～45HRC，主要用于加工孔位中心点的冲制。
e)拆卸工装，松开G型夹钳3的螺杆32，取下工件1上的加工定位工装2。
f)放置和调整磁力钻6，将磁力钻6放置在工件1上，调整磁力钻6钻头的中心尖与工件1上形成的锥形中心窝对齐。
孔位加工中心点对准方法：将磁力钻6装有的麻花钻头或者空心钻头的钻尖对准工件1上采用样冲5冲出的锥形中心窝。
g)固定磁力钻6，打开磁座控制开关，将磁力钻6牢固的吸附在工件1上。
h)加工制孔，启动主轴旋转电机并通过控制进给手柄使得钻头旋转及向下运动完成钻孔加工。
I)取下磁力钻6，加工完成后，控制钻头复位后关闭磁座控制开关并从工件1上取下磁力钻6。
k)依次进行步骤f)、g)、h)、I)，完成所有孔的加工制作。
本发明的加工定位工装具有加工定位和检测双重功能，既可以用于阶梯状空间尺寸关联孔的加工，也可以用于工件完工后阶梯状空间尺寸关联孔的孔位相对位置尺寸和局部安装面平面度的最终检验，用于检测工件因为过程应力释放或者吊装转运过程变形会不会引起或者造成孔位相对位置失准。
Claims (6)
1.一种大型结构件空间关联多孔的加工方法，其特征在于，步骤如下：
a)放置加工定位工装,吊起加工定位工装放置到工件上；
b)调整加工定位工装,确定加工定位工装在工件上的相对位置；所述加工定位工装的中心轴线和车架工件的中心线重合；
c)固定加工定位工装，采用G型夹钳将加工定位工装固定在工件上；
d)冲击孔的中心点，把样冲放置在加工定位工装的定位孔里，用小铁锤敲击样冲，工件上形成锥形中心窝，依次重复样冲操作步骤完成所有孔的中心点冲制成型；
e)拆卸工装，松开G型夹钳的螺杆，取下工件上的加工定位工装；
f)放置和调整磁力钻，将磁力钻放置在工件上，调整磁力钻钻头的中心尖与工件上形成的锥形中心窝对齐；
g)固定磁力钻，打开磁座控制开关，将磁力钻牢固的吸附在工件上；
h)加工制孔，启动主轴旋转电机并通过控制进给手柄使得钻头旋转及向下运动完成钻孔加工；
i)取下磁力钻，加工完成后，控制钻头复位后关闭磁座控制开关并从工件上取下磁力钻；
j)依次进行步骤f)、g) 、h) 、i)，完成所有孔的加工制作；
所述加工定位工装由横梁、纵梁、支撑杆、连接杆、吊耳、定位板、加强筋板和竖直刻线板拼焊制成；由方管制成的横梁和纵梁构成L型框架，在横梁和纵梁之间连接方管支撑杆，横梁和纵梁的一端分别设有方管连接杆，所述定位板设置在连接杆的两端，并在所述定位板和连接杆之间设有加强筋板，所述吊耳设置在横梁上，所述竖直刻线板设置在连接杆中间位置，所述定位板两端分别设有两个定位孔，定位孔内设有衬套；
所述加工定位工装呈阶梯状，适配中大型阶梯形状复杂结构工件；所述加工定位工装上呈阶梯布置的定位板下端面高度相对尺寸H以及定位孔之间的相对位置尺寸L1和L2与工件要求的相对位置尺寸相吻合，所述加工定位工装定位板上面的孔径大小和孔的相对位置尺寸，以及定位连接面的平面度和高度差与工件要求的相对位置尺寸相吻合。
2.根据权利要求1所述的一种大型结构件空间关联多孔的加工方法，其特征在于：所述衬套由工具钢材一体成型制成的空心圆柱和圆环构成，所述圆环设置在空心圆柱上端，且两者内径相同；所述衬套空心圆柱的外径比定位板上的定位孔内径大0.05~0.1mm，衬套的内径比样冲小圆的外径大0.1~0.2mm。
3.根据权利要求2所述的一种大型结构件空间关联多孔的加工方法，其特征在于：所述衬套与定位板之间装配方式为过盈配合。
4.根据权利要求1所述的一种大型结构件空间关联多孔的加工方法，其特征在于：所述样冲由大圆柱，小圆柱、尖头圆锥三部分组成；所述大圆柱下端连接小圆柱，所述小圆柱下端连接尖头圆锥；所述样冲由调质钢材制成。
5.根据权利要求1所述的一种大型结构件空间关联多孔的加工方法，其特征在于：所述G型夹钳主要由C型座、螺杆、圆柱压头、把手四部分组成；所述螺杆通过螺孔安装在C型座一端，所述螺杆上端设有把手、下端设有圆柱压头。
6. 根据权利要求1所述的一种大型结构件空间关联多孔的加工方法，其特征在于：所述步骤f)中，调整磁力钻钻头的中心尖与工件上的锥形中心窝对齐的方法： 将磁力钻钻头的钻尖对准工件上采用样冲冲出的锥形中心窝。
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