一种用于超大重型工件的工装及超大重型工件的加工工艺的制作方法

本发明涉及超大重型齿圈加工技术领域，具体涉及一种用于超大重型工件的工装及超大重型工件的加工工艺。

背景技术：

超大重型齿圈，是指直径5米以上、重量50t-100t的齿圈，是回转窑、球磨机等的主要部件，此类产品安装工况复杂，需使用大型起重、运输设备，安装、运输成本高。由于体积质量大，如果使用现场调试不合格，将产生巨额返修费用，且会严重影响生产进度，为避免产生此类问题，必须在产品加工现场确认超大型齿圈的加工精度，并且精确模拟安装现场调试结果。

如图1所示，大型磨齿机在加工超大型齿圈时，由于拓展工作台面直径受限(拓展工作台按4.7米，工作台过大会大幅增加机床承载)，需另外多层叠加马腿等拓展工装。而拓展工作台面及拓展工装4’因刚性限制，当工件5’放置在拓展工作台3’上后，拓展工作台3’端面位置会下沉至少约1～2mm，造成磨齿找正精度和加工稳定性较差。如果增加拓展工装4’刚性，则需额外增加拓展工装尺寸，拓展工装重量必然大幅增加，而工作台总体承重是有限的，必然导致可承受的工件重量大幅降低。

技术实现要素：

为了解决现有技术中的工作台无法直接承载超大型齿圈，增加拓展工装后，拓展工装易受力较大而发生塑性变形和平面扭曲的技术问题，本发明提出一种用于超大重型工件的工装及超大重型工件的加工工艺，解决了上述技术问题。本发明的技术方案如下：

一种用于超大重型工件的工装，包括工作台，所述工作台具有工作面，所述工作台用于承载超大重型工件，所述工作台上设置有吊具，所述吊具包括中心轴，所述中心轴垂直于所述工作面装配在所述工作台上，所述中心轴的远离所述工作台的一端装配有多个拉索，所述拉索的自由端拉接所述超大重型工件。

本申请的用于超大重型工件的工装，通过在工作台上设置吊具，吊具包括中心轴和拉索，通过吊具结构来分担一部分的超大重型工件的重量，以满足在工作台上增设拓展工装时，超大重型工件的重量不会完全落在拓展工装上，如此，拓展工装受力较小，而不易发生塑性变形和平面扭曲，使用寿命长。

根据本发明的一个实施例，所述中心轴呈分体设置，所述中心轴包括沿轴向依次连接的至少两个分轴，多个所述拉索沿周向均匀装配在离工作台最远的末端分轴上，所述末端分轴与相邻分轴之间可拆卸连接。

根据本发明的一个实施例，所述末端分轴的远离所述工作台的一端为安装端，多个所述拉索装配在所述安装端上，所述安装端被回转支承。

根据本发明的一个实施例，所述拉索的一端与所述中心轴铰接，所述拉索的另一端通过吊重链条或吊钩与超大重型工件连接。

根据本发明的一个实施例，所述拉索为伸缩式拉索，所述拉索包括依次连接的至少两个子拉索，相邻的两个子拉索通过连接筒连接，所述连接筒内设置有内螺纹，每个所述子拉索的与相邻子拉索连接的端部为杆状且设置有外螺纹，相邻两个子拉索的端部伸入到所述连接筒的内部与所述连接筒螺纹配合。

根据本发明的一个实施例，所述连接筒的内螺纹为两段且旋向相反，当转动所述连接筒时，两个相邻子拉索相向或相背运动。

根据本发明的一个实施例，所述工作台上设置有拓展结构以支承所述超大重型工件。

一种超大重型工件的加工工艺，采用上述的工装，包括如下步骤：将超大重型工件装配在所述工装上，加工装置对所述超大重型工件进行加工。

根据本发明的一个实施例，所述工装的工作台为回转工作台，在加工过程中，所述回转工作台带动所述超大重型工件转动。

根据本发明的一个实施例，所述超大重型工件为齿轮或齿圈，所述超大重型工件的腹板上开设有减轻孔以与所述拉索配合，所述加工装置为滚齿组件。

基于上述技术方案，本发明所能实现的技术效果为：

1.本发明的用于超大重型工件的工装，通过在工作台上设置吊具，吊具包括中心轴和拉索，通过吊具结构来分担一部分的超大重型工件的重量，以满足在工作台上增设拓展工装时，超大重型工件的重量不会完全落在拓展工装上，如此，拓展工装受力较小，而不易发生塑性变形和平面扭曲，使用寿命长；

2.本发明的用于超大重型工件的工装，中心轴为分体设置，包括沿轴向依次连接的至少两个分轴，拉索装配在末端分轴上，末端分轴与相邻分轴之间可拆卸连接，如此，可替换末端分轴以调整中心轴的高度，末端分轴上的拉索的长度也可随末端分轴的长度进行设定，以适应不同直径的超大重型工件，替换操作方便且更经济；此外，末端分轴的安装拉索的安装端被回转支承，如此，可在拉索与超大重型工件配合时，调节拉索角度，不易发生扭曲，方便调整拉索的角度；

3.本发明的用于超大重型工件的工装，拉索的一端与中心轴铰接，拉索的另一端通过吊重链条或吊钩与超大重型工件连接，方便吊具与超大重型工件之间的配合；拉索为伸缩式拉索，拉索由至少两段子拉索通过连接筒连接形成，通过设置相邻的两个子拉索与连接筒螺纹配合，可通过旋转连接筒来调节相邻两个子拉索之间的轴向距离，进而调节拉索的长度；进一步设置连接筒的内螺纹为两段且旋向相反，当转动连接筒时，两个相邻子拉索可相向或相背运动以调整拉索的长度，且还可调整拉索的张进度；此外在此调节过程中，连接筒的转动不会带动拉索转动，可有效防止拉索在伸缩过程中发生扭曲；

4.本发明的超大重型工件的加工工艺，将超大重型工件装配在工装上，然后使用加工装置对超大重型工件进行加工，可方便对超大重型工件的外周面的加工；工作台为回转工作台，则回转工作台带动超大重型工件转动，加工装置无需绕超大重型工件运动来对超大重型工件进行加工；超大重型工件为齿轮或齿圈，其腹板上开设减轻孔，一方面可减轻超大重型工件的重量，另一方面方便与吊具的拉索配合。

附图说明

图1为现有技术中用于超大重型工件的工装的结构示意图；

图2为本发明的实施例一中的用于超大重型工件的工装的结构示意图；

图3为拉索的结构示意图；

图4为吊钩的结构示意图；

图5为第一拓展件的结构示意图；

图6为图5的仰视图；

图7为第一拓展件的剖视图；

图8为第二拓展件的结构示意图；

图9为图8的俯视图；

图10为本发明的实施例二中的用于超大重型工件的工装的结构示意图；

图11为本发明的实施例三中的拉索的结构示意图；

图12为图11的剖视图；

图中：1-工作台；2-吊具；21-中心轴；211-分轴；212-末端分轴；2121-安装端；2122-连接凸耳；2123-回转支承结构；22-拉索；221-铰接部；222-子拉索；223-连接筒；2231-操作平面；23-吊钩；3-拓展工作台；31-加强板；4-拓展工装；41-第一拓展件；42-第二拓展件；5-超大重型工件；3’-拓展工作台；4’-拓展工装；5’-工件。

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。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例一

如图2-9所示，本实施例提供了一种用于超大重型工件的工装，包括工作台1，工作台1上还设置有吊具2，当工作台1上设置拓展工作台3和/或拓展工装4以承载超大重型工件5时，吊具2可拉吊超大重型工件5，以减少拓展工作台3及拓展工装4的受力，以防止拓展工作台3和拓展工装4长期承载超大重型工件5而造成塑性变形和平面扭曲。

工作台1可为回转工作台，工作台1具有工作面，吊具2设置在工作台1的工作面上，吊具2包括中心轴21和拉索22，中心轴21垂直于工作台1的工作面设置，中心轴21与工作台1固定安装，拉索22的一端装配在中心轴21的远离工作台1的一端，拉索22的另一端为自由端，用于拉接超大重型工件5。

根据本实施例的一个优选技术方案，中心轴21可分体设置，中心轴21包括沿轴向依次连接的至少两个分轴，拉索22装配在中心轴21的离工作面最远的末端分轴上，末端分轴与相邻分轴之间可拆卸连接。通过分体设置中心轴21，可方便更换末端分轴及其上的拉索22，不同高度的末端分轴及不同长度的拉索22可适应不同尺寸的超大重型工件5。本实施例中，中心轴21被分为两段，分别为分轴211和末端分轴212，分轴211的一端固定在工作台1上，分轴211的另一端与末端分轴212的一端连接，分轴212的另一端为装配端2121，装配端2121装配多个拉索22。拉索22可选但不限于拉杆。

其中，分轴211与末端分轴212可通过法兰盘连接，拉索22可至少为3个，至少3个拉索22均匀分布在末端分轴212的外周，具体地，末端分轴212的外周可径向延伸有连接结构，拉索22的两端分别设置有铰接部221，拉索22的一端的铰接部221铰接装配在连接结构上，拉索22的另一端的铰接部221通过吊钩23与超大重型工件5连接。如图4所示，吊钩23的一端为铰接端，用于与拉索22的铰接部221铰接，另一端呈钩状，用于勾住超大重型工件5。除了本申请的吊钩23之外，还可采用吊重链条，也可用于拉接超大重型工件5。吊具2可采用q235、20钢材料制成。

为了承载超大重型工件5，工作台1上还可设置拓展结构以适应超大重型工件5的尺寸，拓展结构包括拓展工作台3和拓展工装4，拓展工作台3自下朝上呈外扩状，拓展工作台3的中部呈中空结构，以减轻重量，且方便中心轴21穿过，拓展工作台3的顶面固定有加强板31。拓展工装4装配在拓展工作台3的上表面，拓展工装4包括第一拓展件41和第二拓展件42，第一拓展件41靠近加强板31设置，第二拓展件42设置在第一拓展件41上。第一拓展件41和第二拓展件42均为多个，多个第一拓展件41和多个第二拓展件42均周向均匀分布，第一拓展件41相对于拓展工作台3外拓，第二拓展件42相对于第一拓展件41外拓，以形成超大的承载面来承载超大重型工件5。优选地，第一拓展件41和第二拓展件42可为马架结构，第一拓展件41为镂空结构，可极大地减轻重量。

本实施例中，超大重型工件5为齿轮或齿圈，超大重型工件5包括腹板，为了方便吊具2对超大重型工件5的拉接，超大重型工件5的腹板上周向设置有多个减轻孔，一方面可减轻超大重型工件5的重量，另一方面方便与吊具2的拉索22配合。

本实施例还提供了一种超大重型工件的加工工艺，采用上述工装，包括如下步骤：将超大重型工件5装配在工装上，加工装置对超大重型工件5进行加工。加工过程中，工作台1带动其上的超大重型工件5转动，加工装置可为滚齿组件，加工装置在超大重型工件5的外周进行滚齿加工。

本实施例的用于超大重型工件的工装及超大重型工件的加工工艺，最大限度简化工装结构，降低了整体重量，根据设计要求单根拉索承载重量达6吨以上，经过有限元分析软件计算，该吊具结构在70吨的载荷下强度和刚度均能满足要求。

本实施例的用于超大重型工件的工装及超大重型工件的加工工艺，用于大型磨齿机(八米磨齿机)加工大型齿轮件，特别是直径在6米以上、重量较重的大齿轮，具体有以下优势：

(1)有效避免使用过程中工装及拓展工作台的变形。

(2)提升加工效率和磨齿精度。

(3)提高找正精度和机床稳定性。

(4)由于降低了拓展工装的重量，间接提高了磨齿机可承受工件的重量，拓展了齿轮加工的类型、范围。

(5)降低额外的工装费用和拓展工作台的变形返修费用。

实施例二

如图10所示，本实施例与实施例一基本相同，区别仅在于，装配端2121的外周延伸多个连接凸耳2122，末端分轴212通过连接凸耳2122与拉索22的铰接部221铰接；此外，装配端2121被回转支承。具体地，末端分轴212的位于装配端2121的下方设置有回转支承结构2123，通过回转支承结构2123，可实现装配端2121相对于分轴211的旋转，以方便调整拉索22的角度。回转支承结构2123可选但不限于回转支承轴承。

实施例三

如图11-12所示，本实施例与实施例一、实施例二基本相同，区别仅在于，拉索22为伸缩式拉索。拉索22包括依次连接的至少两个子拉索222，相邻的两个子拉索222之间通过连接筒223连接，至少一个子拉索222相对于连接筒223的位置可变以实现拉索22的整体长度的变化。

具体地，每个子拉索222的与相邻子拉索222连接的端部为杆状且设置有外螺纹，连接筒223内部设置有内螺纹，相邻两个子拉索222的端部伸入到连接筒223内与连接筒223螺纹配合。通过旋转连接筒223或子拉索222可改变连接筒223和子拉索222之间的相对位置，以改变拉索22的整体长度。优选地，连接筒223的内螺纹为两段且旋向相反，两段旋向相反的内螺纹分别与相邻的两个子拉索222的杆状端部螺纹配合。进一步优选地，连接筒223的外周面上形成有操作平面2231，以方便操作者使用操作工具夹持连接筒223，施力旋转连接筒223以带动相邻子拉索222相向或相背轴向运动。本实施例中，子拉索222为两个，两个子拉索222通过连接筒223连接呈一体，两个子拉索222可均呈杆状，两个子拉索222的相远离的外端分别设置有铰接部221。

若需适用的齿轮直径变化范围为1米(如6～7米或7～8米)，齿宽高度400～750mm，单根拉索22的伸缩长度可设计为600mm。伸缩式拉索也能方便调整松紧，保证每根拉索22承重一致。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明的宗旨的前提下做出各种变化。