CN107498071A - 一种壳体加工中心 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种壳体加工中心，它属于机加工领域，包括机床本体，机床本体上设有工作台，该工作台可以实现平面内移动和旋转，工作台上设有可翻转的壳体工装，可翻转的壳体工装将壳体夹紧后壳体上所有法兰均在可翻转的壳体工装外侧，即法兰Ⅰ、法兰Ⅱ、法兰Ⅲ、法兰Ⅳ在可翻转的壳体工装四周，而法兰Ⅴ在可翻转的壳体工装的顶部，可翻转的壳体工装一侧设有专用刀具头，可翻转的壳体工装另一侧设有连接孔加工主轴，连接孔加工主轴同专用刀具头同时加工，专用刀具头上设有组合刀具，组合刀具可快速实现对每个法兰的加工，节省了换刀操作时间，整个加工中心缩短了加工工时，降低了劳动强度，提高了加工精度。

Description

一种壳体加工中心

技术领域

本发明涉及机加工领域，具体涉及一种壳体加工中心。

背景技术

带有法兰的壳体加工，其加工的位置一般包括法兰内孔、法兰面、法兰定位台阶、法兰外圆、法兰上均布的通孔，单个法兰的壳体加工是很容易操作的，而壳体上的法兰数目如果大于等于两个，其将面对多次转序、多次装卸工件、多次找正的问题。

目前对多法兰壳体的加工，由于壳体形状的不规则性，很难对其定位夹紧，其固定工件的方式一般是对壳体的法兰进行压紧或者是涨紧，然后找正位置对其加工，加工完一个法兰后，再对另一个法兰进行上述操作，整个过程费时、费力，效率很低，且多次找正对操作人员技能要求较高。

本方案针对一种异形开关壳体的加工进行了研制，如图9所示，该异形开关壳体上设有五个法兰(分别为法兰Ⅰ101、法兰Ⅱ102、法兰Ⅲ103、法兰Ⅳ104、法兰Ⅴ105)，其中四个法兰在一个圆周方向上，另外一个法兰设置在壳体上垂直于该圆周面。

对于该异形开关壳体的加工，其加工工艺为：

1.先找两端法兰(法兰Ⅰ、法兰Ⅳ)的同轴度，加工两端法兰；

2.通过已加工好的一端法兰进行定位固定，利用旋转工作台，加工另外两个法兰(法兰Ⅱ、法兰Ⅲ)；

3.人工在上述四个法兰上划线；

4.重新定位夹紧，先对法兰Ⅰ、法兰Ⅳ上均布的通孔加工，然后再定位夹紧对法兰Ⅱ、法兰Ⅲ上均布的通孔加工；

5.再次定位夹紧对法兰Ⅴ的内孔和均布的通孔加工。

通过上述工序可以了解该工件加工的繁琐程度，其大部分时间均浪费在对工件的找正定位夹紧上，该产品的加工已经严重影响了供货需求。

其次，本产品对每个法兰不同位置的加工需要应用到不同的刀具，因此在加工过程中还需要频繁的换刀，因此又增加了耗时。

有鉴于上述现有技术存在的问题，本发明结合相关领域多年的设计及使用经验，辅以过强的专业知识，设计制造了一种壳体加工中心，来克服上述缺陷。

发明内容

对于现有技术中所存在的问题，本发明提供的一种壳体加工中心，能利用工装一次装夹定位并结合专用刀具头高效完成所有工序的加工，缩短了加工工时，降低了劳动强度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种壳体加工中心，包括机床本体，所述机床本体上设有工作台，所述工作台上设有可翻转的壳体工装，所述可翻转的壳体工装将壳体夹紧后壳体上所有法兰均在可翻转的壳体工装外侧；

所述可翻转的壳体工装一侧设有专用刀具头，所述专用刀具头上设有组合刀具；所述可翻转的壳体工装另一侧设有连接孔加工主轴，所述连接孔加工主轴同所述专用刀具头同时加工。

作为优选的技术方案，所述可翻转的壳体工装包括安装板，所述安装板上设有卡紧壳体的上模和下模，所述上模和下模上设有定位结构与所述壳体外形匹配，所述上模和下模之间设有若干拉杆驱动所述定位结构卡紧壳体。

作为优选的技术方案，所述下模上的定位结构设为若干下模定位板，所述下模定位板与所述壳体外形匹配，所述拉杆分别与所述下模定位板设为一体结构。

作为优选的技术方案，所述上模上的定位结构设为若干上模定位板，所述上模定位板与所述壳体外形匹配，所述上模定位板上设有锁紧装置与所述下模定位板上的拉杆配合。

作为优选的技术方案，所述上模相对所述下模一侧转动，所述上模和下模另一侧设有锁紧装置，利用所述拉杆通过所述锁紧装置锁紧所述上模和下模。

作为优选的技术方案，所述上模相对所述下模一侧转动的铰接处设置在所述下模上，该侧所述拉杆与所述上模设为一体结构；或者所述上模相对所述下模一侧转动的铰接处设置在所述上模上，该侧所述拉杆与所述下模设为一体结构；又或者所述上模相对所述下模一侧转动的铰接处设置在该侧拉杆上，铰接处两侧的拉杆分别与所述上模和下模设置为一体结构。

作为优选的技术方案，所述下模上还设有两块相距的下模定位块，所述下模定位块平行于所述下模定位板。

作为优选的技术方案，所述安装板底部设有翻转机构，所述翻转机构带动安装板翻转。

作为优选的技术方案，所述翻转机构包括支撑座，所述支撑座上设有翻转驱动，所述翻转驱动一端与所述支撑座的底板铰连接，所述翻转驱动另一端与安装板铰连接；

所述安装板底部还设有翻转铰链与所述支撑座上的立板连接，所述翻转驱动带动所述安装板围绕所述翻转铰链转动。

作为优选的技术方案，所述支撑座上还设有定位块Ⅰ和定位块Ⅱ，所述定位块Ⅰ定位翻转前的安装板，所述定位块Ⅱ定位翻转后的安装板。

作为优选的技术方案，所述专用刀具头包括刀具驱动和平旋盘，所述平旋盘上设有刀座Ⅰ和刀座Ⅱ，所述刀座Ⅰ上设有内孔车刀和槽车刀，所述刀座Ⅱ上设有外圆车刀和背面车刀。

作为优选的技术方案，所述专用刀具头可上下移动。

该发明的有益之处在于：

1.本发明利用可翻转的壳体工装对壳体一次性装夹定位并结合工作台，利用专用刀具头，快速对每个法兰面依次加工，缩短了加工工时，降低了劳动强度，提高了加工精度。

2.本发明利用与壳体外形匹配的上模和下模对其定位，再结合拉杆拉紧，使壳体法兰加工时均不会受到干涉，一次装夹定位，避免了累计误差，提了加工质量。

3.加工中心专用刀具头，一次性完成法兰端面、内孔、定位台阶、R3圆弧、外圆、背面等法兰的加工特征，避免了换刀时间，提高了加工效率。

4.利用拉杆为本发明的卡紧力提供驱动，结构简单，且若拉杆与下模铰接，更加方便工人操作。

5.支撑座上的定位块保证了翻转前后安装板的位置，间接提高了翻转前后对壳体法兰的加工精度。

6.本发明利用简单的下模定位块结构对壳体的一个自由度进行了定位，保证了壳体的定位精度。

附图说明

图1为一种壳体加工中心的示意图；

图2为一种壳体加工中心的俯视图；

图3为一种壳体加工中心可翻转的壳体工装的结构示意图；

图4为一种壳体加工中心可翻转的壳体工装的侧剖视图；

图5为异形开关壳体定位在可翻转的壳体工装上的结构示意图；

图6为一种壳体加工中心可翻转的壳体工装下模的结构示意图；

图7为一种壳体加工中心可翻转的壳体工装上模的结构示意图；

图8为本发明壳体加工中心专用刀具头的结构示意图；

图9为异形开关壳体的结构示意图。

图中：1-机床本体、2-工作台、3-可翻转的壳体工装、4-连接孔加工主轴、5-专用刀具头、31-支撑座、32-翻转驱动、33-安装板、34-下模、35-上模、36-拉杆、37-翻转铰链、38-定位块Ⅰ、39-定位块Ⅱ、40-锁紧装置、41-下模定位板、42-下模定位块、43-上模定位板、44-折弯板、51-刀具驱动、52-平旋盘、53-刀座Ⅰ、54-内孔车刀、55-槽车刀、56-外圆车刀、57-背面车刀、58-刀座Ⅱ、101-法兰Ⅰ、102-法兰Ⅱ、103-法兰Ⅲ、104-法兰Ⅳ、105-法兰Ⅴ。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图1-9所示，一种壳体加工中心，包括机床本体1，机床本体1上设有工作台2，该工作台2可以实现平面内移动和旋转，工作台2上设有可翻转的壳体工装3，可翻转的壳体工装3将壳体夹紧后壳体上所有法兰均在可翻转的壳体工装2外侧，即法兰Ⅰ101、法兰Ⅱ102、法兰Ⅲ103、法兰Ⅳ104在可翻转的壳体工装3四周，而法兰Ⅴ105在可翻转的壳体工装3的顶部，可翻转的壳体工装3一侧设有专用刀具头5，可翻转的壳体工装3另一侧设有连接孔加工主轴4加工法兰上的连接孔，连接孔加工主轴4同专用刀具头5同时加工，专用刀具头5固定在机床本体1上，专用刀具头5上设有组合刀具，组合刀具可快速实现对每个法兰的加工，该结构节省了换刀操作时间，因此整个加工中心大大缩短了加工工时，还降低了劳动强度，提高了加工精度。

本发明可翻转的壳体工装包括安装板33，安装板33上设有卡紧壳体的上模35和下模34，上模35和下模34上设有定位结构与壳体外形匹配，上模35和下模34之间设有若干拉杆36驱动定位结构卡紧壳体，本发明利用与壳体外形匹配的上模35和下模34对其定位，再结合拉杆36拉紧，使壳体法兰均漏在外面，加工时均不会受到干涉，再结合加工中心本身工作台2的旋转实现法兰Ⅰ101、法兰Ⅱ102、法兰Ⅲ103、法兰Ⅳ104的连续化加工，一次装夹定位，避免了累计误差，提高了加工质量。

本发明下模34上的定位结构设为若干下模定位板41，下模定位板41与壳体外形匹配，拉杆分别与下模定位板41设为一体结构，而上模35上的定位结构设为若干上模定位板43，上模定位板43也与壳体外形匹配，并且上模定位板43上设有锁紧装置40与下模定位板41上的拉杆36配合，本发明拉杆36端部设有螺纹结构，锁紧装置40优选用与螺纹结构配合的锁紧手轮，以便于工人操作，当然也可以采用楔子锁紧结构或者是磁性锁紧等常用的锁紧装置。

本发明上模35还可选择相对下模34一侧转动的结构，上模35和下模34另一侧设有锁紧装置40，利用拉杆36通过锁紧装置40锁紧上模35和下模34，本方案优选下模34另一侧边与拉杆36设为一体结构，上模35上设有锁紧装置40与下模34上的拉杆36配合的方式。而具体的，上模35相对下模34一侧转动的铰接处可以设置在下模34上，该侧拉杆36与上模35设为一体结构，通过该侧拉杆36与下模34铰接；或者上模35相对下模34一侧转动的铰接处设置在上模35上，该侧拉杆36与下模34设为一体结构，通过该侧拉杆36与上模35铰接；又或者上模35相对下模34一侧转动的铰接处设置在该侧拉杆36上，铰接处两侧的拉杆36分别与上模35和下模34设置为一体结构等，上述结构可以避免去搬运上模35，也方便工人定位操作。当然若采用上述结构下模34一侧边铰接处的拉杆36间的宽度要大于壳体上法兰的直径，这样才能保证壳体能够装入工装中，而本发明上模35和下模34均在该侧设有向外弯折的折弯板44，拉杆36设在折弯板44端部，通过该结构可扩大拉杆36间的宽度。

本发明为了保证所有自由度的定位，上模35和下模34上的定位结构可以采用交错式结构，例如本发明中上模定位板43和下模定位板41相互垂直，从而保证限定该壳体平面内的自由度。而本发明采用的是在下模34上设置两块相距的下模定位块42，并且下模定位块42平行于下模定位板41，壳体被卡紧后，壳体垂直于下模定位板41的方向将被限位。

由于本发明壳体上法兰Ⅴ105的轴线与其他法兰轴线不在同一个平面内，因此为了进一步实现对法兰Ⅴ105的连续加工，安装板33底部还设有翻转机构。对其他法兰加工完后，翻转机构会带动安装板33翻转，对法兰Ⅴ105进行加工。

本发明翻转机构包括支撑座31，支撑座31上设有翻转驱动32，翻转驱动32一端与支撑座31的底板铰连接，翻转驱动32另一端与安装板33铰连接，本发明翻转驱动32优选用油缸；安装板33底部设有翻转铰链37与支撑座31上的立板连接，对法兰Ⅴ105进行加工时，翻转驱动32带动安装板33围绕翻转铰链37转动。当然本发明翻转机构也可以采用驱动装置直接带动安装板33底部翻转铰链37旋转的结构，在此不做详述。

为了保证翻转前后壳体法兰的加工精度，本发明支撑座31上还设有定位块Ⅰ38和定位块Ⅱ39，定位块Ⅰ38定位翻转前的安装板33，而定位块Ⅱ9定位翻转后的安装板33。

本发明专用刀具头5包括刀具驱动51和平旋盘52，平旋盘52上设有刀座Ⅰ53和刀座Ⅱ58，刀座Ⅰ53上设有内孔车刀54和槽车刀55，内孔车刀54用于加工法兰的内孔和内孔R3圆弧，槽车刀55用于加工法兰端面上的定位槽，刀座Ⅱ58上设有外圆车刀56和背面车刀57，外圆车刀56用于加工法兰的端面和外圆，而背面车刀57用于加工法兰背面。

本发明利用专用刀具头5，一次性完成法兰端面、内孔、定位台阶、R3圆弧、外圆、背面等法兰的加工特征，进一步缩短了加工工时，降低了劳动强度，并且专用刀具头5可上下移动，使其适用范围更广。

本发明的具体操作步骤：

1.如图5所示，将壳体固定在上模35和下模34之间，然后通过锁紧装置40将壳体锁紧定位；

2.利用专用刀具头5和工作台2依次对法兰Ⅰ101、法兰Ⅱ102、法兰Ⅲ103、法兰Ⅳ104的法兰端面、内孔、定位台阶、R3圆弧、外圆、背面等特征进行加工，具体的加工顺序为：先加工内孔、R3圆弧，再加工法兰端面、外圆，再加工端面上的定位台阶，最后加工背面；

3.车削完四个法兰之后，利用加工中心另一侧连接孔加工主轴和工作台2依次加工法兰Ⅰ101、法兰Ⅱ102、法兰Ⅲ103、法兰Ⅳ104面上的通孔、螺纹孔及所需铣削的面等结构特征；

4.完成周向四个法兰的加工之后，安装板33在翻转机构的带动下翻转90°，利用加工中心另一侧连接孔加工主轴完成法兰Ⅴ105的加工。

应当理解，这些实施例的用途仅用于说明本发明而非意欲限制本发明的保护范围。此外，也应理解，在阅读了本发明的技术内容之后，本领域技术人员可以对本发明做各种改动、修改和/或变型，所有的这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种壳体加工中心，包括机床本体，所述机床本体上设有工作台，其特征在于：所述工作台上设有可翻转的壳体工装，所述可翻转的壳体工装将壳体夹紧后壳体上所有法兰均在可翻转的壳体工装外侧；

所述可翻转的壳体工装一侧设有专用刀具头，所述专用刀具头上设有组合刀具；所述可翻转的壳体工装另一侧设有连接孔加工主轴，所述连接孔加工主轴同所述专用刀具头同时加工。

2.根据权利要求1所述的一种壳体加工中心，其特征在于：所述可翻转的壳体工装包括安装板，所述安装板上设有卡紧壳体的上模和下模，所述上模和下模上设有定位结构与所述壳体外形匹配，所述上模和下模之间设有若干拉杆驱动所述定位结构卡紧壳体。

3.根据权利要求2所述的一种壳体加工中心，其特征在于：所述下模上的定位结构设为若干下模定位板，所述下模定位板与所述壳体外形匹配，所述拉杆分别与所述下模定位板设为一体结构。

4.根据权利要求3所述的一种壳体加工中心，其特征在于：所述上模上的定位结构设为若干上模定位板，所述上模定位板与所述壳体外形匹配，所述上模定位板上设有锁紧装置与所述下模定位板上的拉杆配合。

5.根据权利要求2所述的一种壳体加工中心，其特征在于：所述上模相对所述下模一侧转动，所述上模和下模另一侧设有锁紧装置，利用所述拉杆通过所述锁紧装置锁紧所述上模和下模。

6.根据权利要求5所述的一种壳体加工中心，其特征在于：所述上模相对所述下模一侧转动的铰接处设置在所述下模上，该侧所述拉杆与所述上模设为一体结构；或者所述上模相对所述下模一侧转动的铰接处设置在所述上模上，该侧所述拉杆与所述下模设为一体结构；又或者所述上模相对所述下模一侧转动的铰接处设置在该侧拉杆上，铰接处两侧的拉杆分别与所述上模和下模设置为一体结构。

7.根据权利要求3所述的一种壳体加工中心，其特征在于：所述下模上还设有两块相距的下模定位块，所述下模定位块平行于所述下模定位板。

8.根据权利要求2所述的一种壳体加工中心，其特征在于：所述安装板底部设有翻转机构，所述翻转机构带动安装板翻转。

9.根据权利要求8所述的一种壳体加工中心，其特征在于：所述翻转机构包括支撑座，所述支撑座上设有翻转驱动，所述翻转驱动一端与所述支撑座的底板铰连接，所述翻转驱动另一端与安装板铰连接；

所述安装板底部还设有翻转铰链与所述支撑座上的立板连接，所述翻转驱动带动所述安装板围绕所述翻转铰链转动。

10.根据权利要求9所述的一种壳体加工中心，其特征在于：所述支撑座上还设有定位块Ⅰ和定位块Ⅱ，所述定位块Ⅰ定位翻转前的安装板，所述定位块Ⅱ定位翻转后的安装板。

11.根据权利要求1所述的一种壳体加工中心，其特征在于：所述专用刀具头包括刀具驱动和平旋盘，所述平旋盘上设有刀座Ⅰ和刀座Ⅱ，所述刀座Ⅰ上设有内孔车刀和槽车刀，所述刀座Ⅱ上设有外圆车刀和背面车刀。

12.根据权利要求1所述的一种壳体加工中心，其特征在于：所述专用刀具头可上下移动。