一种整体旋压类半球壳体机加离线装夹装置及生产线的制作方法

本发明属于精密批量化机械加工领域，具体涉及一种整体旋压类半球壳体机加离线装夹装置及生产线。

背景技术：

当前整体旋压成形类半球壳体封头在压力容器、航空航天等领域应用日益广泛，优势显著。尤其是在航空航天领域，中大型直径类半球壳体封头往往大多采用零件分体成形再整体拼焊的制造方式，存在焊缝多、中间加工工序多、流程长、整体制造效率低下、缺乏互换性等一系列问题。中大型直径类半球壳体封头采用整体旋压成形再机械加工的整体化制造工艺改进方案，可显著降低制造周期和制造成本，提升产品的互换性和批产能力。

前期已获得某型号类半球壳体封头毛坯件，毛坯件相对于理论图形内外均保留机加余量，见附图1。为达到最终壁厚及设计规定的相关尺寸要求，类半球壳体封头旋压成形后经过内外型面机械加工后去除毛坯件余量，获得最终成品，加工流程见附图2。但由于类半球壳体封头为大型薄壁壳体件，在车加工的过程中立车设备闲置等待的时间过长，使得内型面整体车加工流程中产品装夹与调整同轴工作占据了整个加工流程的60％周期，使得产品加工效率降低，很难提高整体旋压类半球壳体产品的批量生产能力。

技术实现要素：

为了至少解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案是提供一种整体旋压类半球壳体机加离线装夹装置及生产线，实现了产品离线装夹与线上加工并行流水线式作业，提高了加工效率，并提升了整体旋压类半球壳体产品的批产能力。

为了至少实现上述目的之一，本发明采用的技术方案为：

本发明提供一种整体旋压类半球壳体机加离线装夹装置，包括：过渡安装板，径向调整机构，虎钳夹紧校形机构，过渡安装板立柱，调平立柱，中心立柱及安装平台，所述过渡安装板通过过渡安装板立柱安装在所述安装平台上，多个所述调平立柱沿所述安装平台的圆周均布，所述中心立柱安装在所述安装平台圆周的中心位置，所述径向调整机构和所述虎钳夹紧校形机构均安装在所述过渡安装板上。

进一步地，所述过渡安装板上设置有定位销孔，所述过渡安装板立柱上的顶端安装有定位销轴，所述定位销轴和所述定位销孔配合定位，所述安装平台的定位基准通过所述过渡安装板立柱和所述定位销轴转接至所述过渡安装板上。

进一步地，所述过渡安装板定位销孔分度圆的直径为φ3m级。

进一步地，所述定位销轴为锥头销。

进一步地，所述中心立柱上设置有中心定位环，所述中心定位环通过轴孔定位使半球壳体与安装平台初始中心定位。

进一步地，所述调平立柱上设置有调平螺杆，用于初始调整类半球壳体大端面，使其与安装平台平行。

进一步地，所述径向调整机构包括微调螺杆和压块，所述压块安装在所述微调螺杆的端部，所述压块可抵于所述类半球壳体的侧部，用于过渡安装板与半球壳体的紧固连接。

进一步地，所述虎钳夹紧校形机构包括左夹持板和右夹持板，在所述左夹持板和右夹持板上分别安装有左调整螺杆和右调整螺杆，所述左夹持板和右夹持板上均设置有锯齿结构，用于夹持所述类半球壳体。

进一步地，所述过渡安装板上还设置有把紧螺栓，用于将半球壳体与过渡安装板进行紧固连接。

本发明还提供一种生产线，包括线下模块和线上模块，所述线下模块包括上述的机加离线装夹装置，所述线上模块包括另一个过渡安装板。

本发明提供的整体旋压类半球壳体机加离线装夹装置，利用过渡安装板用于离线装夹装置中，可实现半球壳体产品快速调整对中定位装夹；生产线上的线上、线下模块，实现了线下快速安装的工作模式，可实现产品离线装夹与线上加工并行流水线式作业，相对于线上装夹调整对中再机加的方式，产品加工效率提升30％以上，较大程度地提升了整体旋压类半球壳体产品的批产能力。

总之，本发明提出了一种结构简单，定位精度高，装夹、加工效率高的整体旋压类半球壳体机加离线装夹装置及生产线，其具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为某型号类半球壳体封头毛坯件图及局部放大图；

图2为类半球壳体封头总体加工流程图；

图3为本发明离线装夹装置的结构示意图；

图4为本发明离线装夹装置的俯视结构示意图；

图5为本发明径向调整机构及定位销轴的结构示意图；

图6为本发明虎钳校形机构的结构示意图；

图7为本发明过渡安装板翻转后的结构示意图；

图8为本发明过渡安装板与内型面车加工装置组合示意图；

其中，1过渡安装板，2径向调整机构，3虎钳夹紧校形机构，4过渡安装板立柱，5调平立柱，6中心立柱，7安装平台，1-1定位销孔，2-1微调螺杆，2-2压块，3-1左夹持板，3-2右夹持板，4-1定位销轴，5-1调平螺杆，6-1中心定位环。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电性连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下，将通过具体实施例对本发明提供的整体旋压类半球壳体机加离线装夹装置及生产线作详细说明：

如图3-8所示，本发明提供一种整体旋压类半球壳体机加离线装夹装置，包括过渡安装板1，径向调整机构2，虎钳夹紧校形机构3，过渡安装板立柱4，调平立柱5，中心立柱6及安装平台7，所述过渡安装板1通过过渡安装板立柱4安装在所述安装平台7上，所述径向调整机构5安装于所述过渡安装板1上，多个所述调平立柱5沿所述安装平台7的圆周均布，所述中心立柱6安装在所述安装平台7圆周的中心位置，所述虎钳夹紧校形机构3的底部安装在所述过渡安装板1上。

根据本发明所述的安装平台7，所述安装平台7作为离线装夹装置的基础平台和定位基准，在所述安装平台7上设置有四个过渡安装板立柱4，所述过渡安装板立柱4上的顶端安装有定位销轴4-1，所述安装平台7的定位基准通过所述过渡安装板立柱4和定位销轴4-1转接至所述过渡安装板1上。

根据本发明所述的过渡安装板1上设置有定位销孔1-1，所述定位销孔1-1和所述定位销轴4-1配合定位，所述定位销孔1-1的分度圆的直径为φ3m，所述过渡安装板1的结构庞大，精度要求高，协调对中相对困难，将所述定位销轴4-1采用30°锥头销，与定位销孔1-1配合实现协调定位。

根据本发明所述的中心立柱6上设置有中心定位环6-1，所述中心定位环6-1通过轴孔定位使半球壳体与安装平台7初始中心定位；所述调平立柱5沿圆周设置有四个，所述调平立柱5上端设置有调平螺杆5-1。

根据本发明所述的径向调整机构2包括微调螺杆2-1和压块2-2，所述压块2-1安装在所述微调螺杆2-1的端部，所述压块2-2抵于所述类半球壳体的侧部，通过调整微调螺杆2-1使得压块2-2微量移动以调整初始中心定位的半球壳体毛坯产品，使其与安装平台7和过渡安装板1中心定位，同轴度满足φ0.5mm的要求。

根据本发明所述的虎钳夹紧校形机构3包括左夹持板3-1和右夹持板3-2，在所述左夹持板3-1和右夹持板3-2上分别安装有左调整螺杆和右调整螺杆，所述左夹持板3-1和右夹持板3-2上均设置有锯齿结构，用于夹持所述类半球壳体。

根据本发明所述的过渡安装板1上设置有把紧螺栓，用于将过渡安装板与线上机械加工装置进行紧固连接。(注：过渡安装板上的把紧螺栓用于与后续产品线上加工的机械加工装置内型面车加工工装相连，类半球壳体与过渡安装板的固定借助于径向调整机构和虎钳夹紧校形机构)。

本发明还提供一种生产线，包括线下模块和线上模块，所述线下模块包括上述的机加离线装夹装置，所述线上模块包括有另一个过渡安装板和车加工工装底座平台，两个所述过渡安装板上的定位销孔位置度与线下模块中的安装平台及所述车加工工装底座平台上的定位销轴位置度协调一致，这样线上、线下转运安装定位基准不变，保证同轴度。

本发明提供的整体旋压类半球壳体机加离线装夹装置及生产线的工作原理，具体包括：

首先，将半球壳体毛坯件放在机加离线装夹装置的过渡安装板上，通过中心立柱上的中心定位环与毛坯件机加成形的轴孔定位保证毛坯件与安装平台初始中心定位；调节径向调整机构，将毛坯件与过渡安装板同心，利用虎钳夹紧校形机构将毛坯件夹紧，使毛坯件与过渡安装板保持中心定位位置固定不变；紧固过渡安装板的把紧螺栓，实现过渡安装板与毛坯件的紧固连接；完成毛坯件线下离线装夹工作。

然后，通过翻转吊具实现过渡安装板与毛坯件整体的180°翻转，过渡安装板实现180°翻转后能够与内型面车加工工装底座上的四个定位销轴协调对中，这要求过渡安装板上的定位销孔与端面垂直度和位置度较高，保证过渡安装板翻转前后线上线下同轴度准确传递。

毛坯件进入内型面车加工装置线上加工过程，产品完成状态图如图8所示，产品加工完毕线上检测合格后，松开过渡安装板的把紧螺栓，将过渡安装板及产品一起整体吊装至线下。

在上述毛坯件进行线上加工的同时，处于线下模块中的安装平台上安装另一个过渡安装板，并将待加工的毛坯件放置在过渡安装板上，并重复上述的过程，等待上一个产品加工完成后，将其翻转、吊装进行线上的加工，实现了产品离线装夹与线上加工并行流水线式作业。

本发明提供的整体旋压类半球壳体机加离线装夹装置及生产线与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)采用四个定位协调配置的定位孔衬套和定位销轴实现过渡安装板与线下安装平台和线上车加工工装底座平台定位基准一致，保证线上线下转运安装定位基准不变，保证产品车加工过程与设备转台同轴度。

(2)过渡安装板带动产品实现180°翻转后能够与工装底座上的四个定位销轴协调对中，安装平台、过渡安装板、车加工工装安装面上的销孔协调定位要求较高，能够保证吊装后顺利插入定位，保证过渡安装板翻转前后线上线下同轴度准确传递。

(3)运用非标设计的虎钳夹紧校形机构、径向调整机构实现产品的离线中心定位夹紧，产品翻转，转运过程稳定可靠；

(4)采用该装置的过渡安装板线下装夹产品，调整对中，线上快速安装的工作模式，实现了产品离线装夹与线上加工并行流水线式作业，适应产品系列化，达到批量化流水线生产。

本发明提供的整体旋压类半球壳体机加离线装夹装置，利用过渡安装板用于离线装夹装置中，可实现半球壳体产品快速调整对中定位装夹；生产线上的线上、线下模块，实现了线下快速安装的工作模式，可实现产品离线装夹与线上加工并行流水线式作业，相对于线上装夹调整对中再机加的方式，产品加工效率提升30％以上，较大程度地提升了整体旋压类半球壳体产品的批产能力。

总之，本发明提出了一种结构简单，定位精度高，装夹、加工效率高的整体旋压类半球壳体机加离线装夹装置及生产线，其具有广泛的应用前景。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。