CN105252206B - 一种用于薄壁结构的双侧滚压装置 - Google Patents

Abstract

一种用于薄壁结构的双侧滚压装置，包括刀杆、机架、滑轨、刀架、液压缸和滚压头，刀杆连接在机架上，机架的底部设置有滑轨，滑轨上依次安装有三个滑块，两侧滑块上各连接有一个刀架，中间滑块上安装有液压缸，液压缸的活塞杆与两个刀架之间分别通过一个铰链铰接，两个刀架的下端均连接有滚压头，两个滚压头相对安装。该装置分别从薄壁结构的两侧施加压力，保证了两侧压力均衡以及两个滚压头的对称轴、整个装置的中线以及薄壁结构件中线的三线对齐，避免了引入不必要的工件变形，并能精确控制滚压力，可提高加工表面的质量完整性，引入残余压应力，促使工件内部残余应力再分布，达到变形校正的目的。

Description

一种用于薄壁结构的双侧滚压装置

技术领域

本发明涉及一种用于对工件上薄壁结构进行双侧滚压的装置，属于滚压加工技术领域。

背景技术

航空整体结构件一般由预拉伸板材铣削加工而成，材料去除量大，结构刚度低，在板材初始应力、加工应力、铣削力1、铣削热和装夹等因素的作用下，在加工完成后会产生严重的变形，达不到飞机装配所要求的精度。利用滚压工艺对航空整体结构件局部进行滚压，引入残余压应力，诱导结构件内部残余应力重新分布，达到变形校正的目的，这是一种新的校正思路。

滚压工艺自1929年首次在德国应用于车轴表面强化以来，经过多年发展，已广泛应用于汽车机车、航空航天和医疗等行业。但是，目前滚压工艺主要作用是代替磨削工艺，应用于外圆面、平面的最终光整加工，进而提高表面完整性、引入残余压应力，达到提高工件的疲劳寿命的目的。滚压装置往往借助于车、刨、铣等数控机床，利用工件的回转运动或者刀具绕自身轴线的回转运动实现对外圆面、端面或者水平面的滚压加工。

滚压工艺究其本质就是利用一个高硬度的滚轮，在一定的压力作用下对工件表面进行旋转滚压。在滚压操作时，若仅对薄壁结构的单侧滚压，由于滚轮对工件的压力较大，会造成薄壁结构受力变形。

航空整体结构件可分为梁、框、壁板等类型，分布有大量的隔框和加强筋结构，其壁厚较小。目前尚缺乏针对薄壁结构的有效滚压方式。此外，由于整体结构件的壁厚最低可到2mm左右，用传统滚压装置进行滚压时会引入不必要的变形，因此无法应用于整体结构件的滚压。

综上所述，目前缺乏针对航空整体结构件的滚压装置。

发明内容

针对航空整体结构件壁薄、刚度低的结构特点，以及现有传统滚压装置存在的不足，本发明提供一种用于薄壁结构的双侧滚压装置。

本发明的用于薄壁结构的双侧滚压装置，采用以下技术方案：

该装置，包括刀杆、机架、滑轨、刀架、液压缸和滚压头，刀杆连接在机架上，机架的底部设置有滑轨，滑轨上依次安装有三个滑块，两侧滑块上各连接有一个刀架，中间滑块上安装有液压缸，液压缸的活塞杆与两个刀架之间分别通过一个铰链铰接，两个刀架的下端均连接有滚压头，两个滚压头相对安装。

所述滑块通过锁紧机构固定在滑轨上。

所述两个刀架与铰链的铰接点相对于液压缸的活塞杆轴线对称。

所述中间滑块的上端与机架的下端分别设置有对中标尺，两个对中标尺的中线分别与机架和第二滑块的中线重合。

所述滚压头包括衬套、滚轮和压块，滚轮设置在衬套上，压块通过卡槽卡在衬套上。

上述装置在应用时，通过刀杆安装在铣床或数控加工中心等机床的主轴上，机床主轴只做直线移动，不做旋转运动。调整三个滑块的位置，使待滚压的薄壁结构件位于两个滚压头之间。然后液压缸施加一个较小的压力，使两个滚压头夹紧薄壁结构件，通过调整机床主轴的位置，使上下对中标尺的刻度线重合，固定滑块的位置。将液压力调整到设定压力值，移动机床主轴按照编订的路线进行滚压加工。

本发明设计两个滚压头分别从薄壁结构的两侧施加压力，保证了滚轮两侧压力均衡以及两个滚压头的对称轴、整个装置的中线以及薄壁结构件中线的三线对齐，避免了引入不必要的工件变形。可实现航空整体结构件中薄壁结构的双侧滚压，并能精确控制滚压力，可提高加工表面的质量完整性，引入残余压应力，促使工件内部残余应力再分布，达到变形校正的目的。

附图说明

图1是本发明用于薄壁结构的双侧滚压装置的结构示意图。

图2是本发明中滚压头的结构示意图。

图中：1.刀杆；2.刀杆固定螺母；3.机架；4.滑轨；5.左侧滑块；6.中间滑块；7.右侧滑块；8.挡环；9.对中标尺；10.锁紧机构；11.液压缸；12.刀架；13.铰链；14.滚压头；15.螺栓；16.衬套；17.滚轮；18.滚轮盖；19.压块。

具体实施方式

如图1所示，本发明用于薄壁结构的双侧滚压装置主要包括刀杆1、机架3、滑轨4、刀架12、液压缸11和滚压头14。机架3的上部通过螺纹连接有刀杆1，并通过拧在刀杆1上的固定螺母2紧固，使螺纹连接防松。滑轨4通过螺栓连接在机架3的底部。滑轨4上依次安装有左侧滑块5、中间滑块6和右侧滑块7，中间滑块6处于左侧滑块5和右侧滑块7之间，通过螺栓、偏心轮等锁紧机构使滑块6固定在滑轨4上的合适位置。打开锁紧机构可使三个滑块在滑轨4内自由滑动，并通过安装在滑轨4两端的挡环8限制最大位移。左侧滑块5和右侧滑块7的底部各连接有一个刀架12。中间滑块6上通过螺栓安装有液压缸11。液压缸11的活塞杆与两个刀架12之间分别通过一个铰链13铰接，形成铰链机构，两个刀架与铰链的铰接点相对于液压缸11的活塞杆轴线对称，液压力通过两个铰链等值恒定地作用于两个刀架12上，并传递到两个相对的滚轮17上。中间滑块6的上端与机架3的下端分别设置有对中标尺9，两个对中标尺9的中线分别与机架3和中间滑块6的中线重合。两个刀架12的下端均通过螺栓15固定连接有滚压头14，两个滚压头14相对安装，且其滚轮17相对。

如图2所示，滚压头14主要由衬套16、滚轮17、滚轮盖18和压块19组成。滚轮17通过滚轮盖18安装于衬套16的半圆柱形孔内，并可自由旋转。滚轮盖18中部开有孔，可使滚轮17伸出，通过螺栓固定于衬套16上。压块19通过卡槽压在衬套16上，通过螺栓15拧在压块19上使整个滚压头14固定于刀架12上。为了满足对不同工件的要求，可以更换带有不同直径滚轮17的滚压头14。滚压头14的设计结构可以实现滚轮的快速更换，满足不同材料、厚度薄壁结构件的要求。

上述装置在应用时，通过刀杆1安装在铣床或数控加工中心等机床的主轴上，机床主轴只做直线移动，不做旋转运动。首先松开的锁紧机构10，调整三个滑块的位置，使待滚压的薄壁结构件位于两个滚压头14的滚轮17之间。然后液压缸11施加一个较小的压力，使两个滚轮17夹紧薄壁结构件，通过调整机床主轴的位置，使第二滑块6上端与机架3下端的对中标尺9的刻度线重合，然后闭合第二滑块6上的锁紧机构，实现装置的调整。最后将液压力调整到设定压力值，移动机床主轴按照编订的路线进行滚压加工。

上述装置采用单个液压缸11提供恒定的压力，利用铰链机构将压力传递到滚轮16，实现了两滚轮17滚压力的相等及恒定施加。采用滑轨-滑块结构，可使液压缸11、铰链机构和滚轮17等部件在一定范围内自由滑动。设计对中标尺9和锁紧机构，可以调整三个滑块与刀架12的相对位置，使装置中线与工件中线重合，进行对刀。

Claims (5)

1.一种用于薄壁结构的双侧滚压装置，包括刀杆、机架、滑轨、刀架、液压缸和滚压头，其特征是：刀杆连接在机架上，机架的底部设置有滑轨，滑轨上依次安装有三个滑块，两侧滑块上各连接有一个刀架，中间滑块上安装有液压缸，液压缸的活塞杆与两个刀架之间分别通过一个铰链铰接，两个刀架的下端均连接有滚压头，两个滚压头相对安装。

2.根据权利要求1所述的用于薄壁结构的双侧滚压装置，其特征是，所述两个刀架与铰链的铰接点相对于液压缸的活塞杆轴线对称。

3.根据权利要求1所述的用于薄壁结构的双侧滚压装置，其特征是，所述滑块通过锁紧机构固定在滑轨上。

4.根据权利要求1所述的用于薄壁结构的双侧滚压装置，其特征是，所述中间滑块的上端与机架的下端分别设置有对中标尺，两个对中标尺的中线分别与机架和第二滑块的中线重合。

5.根据权利要求1所述的用于薄壁结构的双侧滚压装置，其特征是，所述滚压头包括衬套、滚轮和压块，滚轮设置在衬套上，压块通过卡槽卡在衬套上。