CN114101713A - 大型90°弯管加工方法及装卡夹具 - Google Patents

大型90°弯管加工方法及装卡夹具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及大型90°弯管加工技术领域,提供了一种大型90°弯管加工方法,包括如下步骤:S1、制作装卡夹具;S2、建立将90°弯管竖直装卡在装卡夹具上的三维模型;调整配重件的重量和位置,当三维模型的重心位于90°弯管的竖直中心线上时,记录配重件的重量和位置的数据信息;S3、将装卡夹具吊至立车工作台上;将90°弯管竖直装卡在装卡部件上,并使90°弯管的中心线与立车工作台的旋转中心线重合;然后调整配重件的重量和位置,使其与步骤S2中记录的数据信息相一致;然后启动立车对90°弯管的第一端进行加工。本发明可消除现有技术中由于重心位置不准确而造成加工误差较大的问题,保证了大型90°弯管加工后的质量满足设计要求。

Description

大型90°弯管加工方法及装卡夹具
技术领域
本发明涉及大型90°弯管加工技术领域,尤其是一种大型90°弯管加工方法及装卡夹具。
背景技术
核反应堆第一循环水路主管道上设置有90°弯管,90°弯管的管口端面及附近的圆柱面需要精加工。但是由于90°弯管的重量大,往往重达数吨以上,并且材料硬度高,机加难度大。传统通常将90°弯管平卧装夹在落地镗床的工作台上,进行铣削加工,然而由于铣削加工的表面质量差,因此在铣削加工之后还需要进行钳工打磨,费时费力。
授权公告号为CN208614268U的专利申请,公开了一种大型弯曲管件立装工装,借助该立装工装可将大型弯管立装,使其一端处于竖直状态,以利用立车车削加工。但是在具体使用过程中,当采用该立装工装对外径<900mm且重量<5吨的弯管进行立装,并通过立车加工后,其加工质量满足设计要求;当采用该立装工装对外径≥900mm且重量≥5吨的弯管进行立装,并通过立车加工后,其加工质量往往难以满足设计要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种大型90°弯管加工方法及装卡夹具,保证外径≥900mm且重量≥5吨的大型90°弯管通过立车加工后的质量满足设计要求。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:大型90°弯管加工方法,包括如下步骤:
S1、制作装卡夹具;所述装卡夹具包括装卡部件和配平部件;所述配平部件包括可拆卸连接在装卡部件一侧的底板,设置在底板上、且可靠近或远离装卡部件的配重件,设置在底板与配重件之间的第一调节机构;
S2、在三维软件中建立将90°弯管的两端分别竖直装卡在装卡夹具的装卡部件上的两个三维模型;针对每个三维模型,调整配重件的重量和位置,当三维模型的重心位于90°弯管的竖直中心线上时,记录配重件的重量和位置的数据信息;
S3、将装卡夹具吊至立车工作台上;将90°弯管的第一端竖直装卡在装卡部件上,并使90°弯管第一端的中心线与立车工作台的旋转中心线重合;然后调整配重件的重量和位置,使其与步骤S2中记录的数据信息相一致;然后将装卡夹具固定在立车工作台上,启动立车对90°弯管的第一端进行加工;
S4、步骤S3完成后,将90°弯管的第二端竖直装卡在装卡部件上,并使90°弯管第二端的中心线与立车工作台的旋转中心线重合;然后调整配重件的重量和位置,使其与步骤S2中记录的数据信息相一致;然后将装卡夹具固定在立车工作台上,启动立车对90°弯管的第二端进行加工。
进一步的,所述配重件包括滑动安装在底板上的配重框和放置在配重框内的配重块;步骤S2-S4中,通过调整配重块的数量以调整配重件的重量。
用于大型90°弯管加工方法的装卡夹具,包括装卡部件和配平部件;所述配平部件包括可拆卸连接在装卡部件一侧的底板,设置在底板上、且可靠近或远离装卡部件的配重件,设置在底板与配重件之间的第一调节机构。
进一步的,所述底板上固定有一对滑轨;所述配重件滑动安装在滑轨上。
进一步的,所述配重件包括滑动安装在滑轨上的配重框和放置在配重框内的配重块。
进一步的,所述第一调节机构包括转动安装在底板上的第一螺杆,螺纹配合在第一螺杆上的第一螺母;所述第一螺母与配重件连接。
进一步的,所述装卡部件包括两个相互垂直设置、且端部固定连接的支撑板,固定在两个支撑板之间的一对侧板;所述支撑板与侧板之间围成装卡空间;所述侧板上设置有用于与每个支撑板相配合的压紧机构。
进一步的,所述压紧机构包括两端分别与两个侧板固定连接的抱箍,螺纹安装在抱箍上且朝向与其相对应的支撑板延伸的压紧杆。
进一步的,所述压紧杆朝向支撑板的那一端固定有顶块。
进一步的,每个支撑板上设置有与压紧机构相配合的第二调节机构;所述第二调节机构包括第二滑杆、V形铁和第二螺杆;所述第二滑杆的两端分别与两个侧板固定连接;两个V形铁相对设置、且滑动安装在第二滑杆上;所述第二螺杆包括旋向相反的两段,第二螺杆的两段分别与两个V形铁螺纹连接。
本发明的有益效果是:本发明实施例提供的大型90°弯管加工方法及装卡夹具,当90°弯管在通过立车加工之前,可快速准确的将装卡夹具与90°弯管共同形成的结构的重心位置调整至与立车工作台的旋转中心线重合,消除了现有技术中由于该重心位置不准确而造成加工误差较大的问题,保证了外径≥900mm且重量≥5吨的大型90°弯管加工后的质量满足设计要求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍;显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例,对于本领域普通技术人员来说,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的大型90°弯管装卡夹具的立体图;
图2是配平部件中去除配重件后的结构示意图;
图3是装卡部件的结构示意图;
图4是采用本发明实施例提供的大型90°弯管装卡夹具将90°弯管装夹后的状态图。
图中附图标记为:1-装卡夹具,10-装卡部件,20-配平部件,30-90°弯管,101-支撑板,102-侧板,103-装卡空间,104-压紧机构,105-抱箍,106-压紧杆,107-顶块,108-第二调节机构,109-第二滑杆,110-V形铁,111-第二螺杆,201-底板,202-配重件,203-第一调节机构,204-滑轨,205-配重框,206-配重块,207-第一螺杆,208-第一螺母,209-螺杆支架。
具体实施方式
为了使本领域的人员更好地理解本发明,下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。显然,所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
本发明实施例提供的大型90°弯管加工方法,包括如下步骤:
S1、制作装卡夹具1;所述装卡夹具1包括装卡部件10和配平部件20;所述配平部件20包括可拆卸连接在装卡部件10一侧的底板201,设置在底板201上、且可靠近或远离装卡部件10的配重件202,设置在底板201与配重件202之间的第一调节机构203;
S2、在三维软件中建立将90°弯管30的两端分别竖直装卡在装卡夹具1的装卡部件10上的两个三维模型;针对每个三维模型,调整配重件202的重量和位置,当三维模型的重心位于90°弯管30的竖直中心线上时,记录配重件202的重量和位置的数据信息;
S3、将装卡夹具1吊至立车工作台上;将90°弯管30的第一端竖直装卡在装卡部件10上,并使90°弯管30第一端的中心线与立车工作台的旋转中心线重合;然后调整配重件202的重量和位置,使其与步骤S2中记录的数据信息相一致;然后将装卡夹具1固定在立车工作台上,启动立车对90°弯管30的第一端进行加工;
S4、步骤S3完成后,将90°弯管30的第二端竖直装卡在装卡部件10上,并使90°弯管30第二端的中心线与立车工作台的旋转中心线重合;然后调整配重件202的重量和位置,使其与步骤S2中记录的数据信息相一致;然后将装卡夹具1固定在立车工作台上,启动立车对90°弯管30的第二端进行加工。
步骤S1中,所述装卡部件10用于对90°弯管30进行竖立装卡;所述配平部件20用于调整装卡夹具1的重心位置。具体的,通过第一调节机构203调节配重件202与装卡部件10之间的距离,并通过调节配重件202的重量,以达到调节整个装卡夹具1重心的目的。为了方便对配重件202的重量进行调节,优选的,所述配重件202包括滑动安装在底板201上的配重框205和放置在配重框205内的配重块206。操作时,只需增加或减少配重块206的数量,就可调整配重件202的重量。
步骤S2中,在CAD、UG、SOLIDWORKS等三维软件中建立两个三维模型;第一个三维模型包括装卡夹具1和90°弯管30,其中,90°弯管30装卡在装卡部件10上,且90°弯管30第一端的中心线竖直设置;第二个三维模型包括装卡夹具1和90°弯管30,其中,90°弯管30装卡在装卡部件10上,且90°弯管30第二端的中心线竖直设置。
本发明实施例提供的大型90°弯管加工方法,通过步骤S1-S2,可快速准确的获取装卡夹具1与90°弯管30共同形成的结构的重心位于90°弯管的竖直中心线上时配重件202的重量和位置,以为步骤S3、S4中的调整提供基准,进而保证在步骤S3、S4中可准确的将装卡夹具与90°弯管共同形成的结构的重心位置调整至与立车工作台的旋转中心线重合,消除了现有技术中由于该重心位置不准确而造成加工误差较大的问题,保证了外径≥900mm且重量≥5吨的大型90°弯管加工后的质量满足设计要求。
参见图1至图3,本发明实施例提供的装卡夹具1,包括装卡部件10和配平部件20;所述配平部件20包括可拆卸连接在装卡部件10一侧的底板201,设置在底板201上、且可靠近或远离装卡部件10的配重件202,设置在底板201与配重件202之间的第一调节机构203。
参见图1、图2,所述配平部件20包括底板201、配重件202和第一调节机构203。
所述底板201水平设置在装卡部件10的一侧,底板201的一端通过至少一个连接板209与装卡部件10可拆卸连接。所述连接板209大致呈弧形,所述连接板209的一端通过螺栓与底板201连接,所述连接板209的另一端通过螺栓与装卡部件10连接。
所述底板201上固定有一对滑轨204;所述配重件202滑动安装在滑轨204上,以使配重件202可在滑轨204的导向作用下沿直线靠近或远离装卡部件10。为了便于调节配重件202的重量,优选的,所述配重件202包括配重框205和放置在配重框205内的配重块206。所述配重框205滑动安装在滑轨204上;所述配重框205为顶部开口的框架结构,配重框205内从下向上放置有若干个配重块206。工作时,通过调节配重块206的数量,就可调节配重件202的重量。
所述第一调节机构203用于调节配重件202在滑轨204上的位置,以达到调节装卡夹具的重心的目的。所述第一调节机构203可以为气缸、液压缸或电动推杆等。优选的,所述第一调节机构203包括转动安装在底板201上的第一螺杆207,螺纹配合在第一螺杆207上的第一螺母208;所述第一螺母208与配重件202连接。所述第一螺杆207设置在两个滑轨204之间,且第一螺杆207平行于滑轨204的轴向设置,第一螺杆207的两端通过螺杆支架209转动安装在底板201上。
参见图1、图3,所述装卡部件10包括两个相互垂直设置、且端部固定连接的支撑板101,固定在两个支撑板101之间的一对侧板102;所述支撑板101与侧板102之间围成装卡空间103;所述侧板102上设置有用于与每个支撑板101相配合的压紧机构104。
其中一个支撑板101与底板201相平行,另一个支撑板101与底板201相垂直。所述底板201通过连接板209与垂直于底板201的支撑板101可拆卸连接。当对90°弯管进行转卡时,先将90°弯管放置在装卡空间103内,并使弯管的两段分别与两个支撑板101抵接,通过两个侧板102对弯管的左右两侧进行限位,然后通过压紧机构104将弯管压紧在相应的支撑板101上。
本发明实施例提供的装卡部件10,当90°弯管的一端加工完成后,可以在不拆卸弯管的情况下,直接将装卡部件10翻转90°,就可对90°弯管的另一端进行加工,使用方便,能极大的提升加工效率。
所述压紧机构104可以包括U形螺栓、螺母和固定块;每个侧板102的外表面固定有一个固定块;所述U形螺栓的两端分别穿过两个固定块上的通孔后与螺母连接。
优选的,所述压紧机构104包括两端分别与两个侧板102固定连接的抱箍105,螺纹安装在抱箍105上且朝向与其相对应的支撑板101延伸的压紧杆106。所述抱箍105的端部通过螺栓与相对应的侧板102可拆卸连接;所述压紧杆106的外表面设置有外螺纹;压紧杆106垂直于与其相对应的支撑板101设置,且与抱箍105螺纹连接。当对90°弯管进行装卡时,先将抱箍105从侧板102上拆除,然后将90°弯管放置在装卡空间103内,再将抱箍105安装在侧板102上,然后拧紧压紧杆106使其端部与90°弯管的外表面抵接,继续拧紧压紧杆106以将90°弯管压紧在支撑板101上。为了提高压紧杆106与90°弯管的接触面积,优选的,所述压紧杆106朝向支撑板101的那一端固定有顶块107。
为了提高所述装卡部件10的使用范围,使其可对不同尺寸的90°弯管进行装卡,优选的,每个支撑板101上设置有与压紧机构104相配合的第二调节机构108;所述第二调节机构108包括第二滑杆109、V形铁110和第二螺杆111;所述第二滑杆109的两端分别与两个侧板102固定连接;两个V形铁110相对设置、且滑动安装在第二滑杆109上;所述第二螺杆111包括旋向相反的两段,第二螺杆111的两段分别与两个V形铁110螺纹连接。
所述第二调节机构108包括两个平行设置的第二滑杆109,每个V形铁110滑动安装在两个第二滑杆109上。每个第二调节机构108中的两个V形铁110相对设置,且它们之间形成V形支撑空间。在使用时,只需转动第二螺杆111,就可控制两个V形铁110相互靠近或远离,以达到调节两个V形铁110之间间距的目的。
当对90°弯管进行装卡时,根据弯管的直径,通过第二螺杆111调节两个V形铁110相互靠近或远离,当两个V形铁110之间的距离调节完毕后,将90°弯管放置在装卡空间103内并支撑在V形铁110上,通过V形铁110对弯管的左右两侧进行限位,然后通过压紧机构104将90°弯管压紧在V形铁110上。
对比例1:
提供一种大型90°弯管,其尺寸为:外径900mm,壁厚80mm,重量12吨。设计要求为:弯管的管口端面及圆柱面粗糙度为Ra3.2,端面的平面度为0.1mm,圆柱度为0.15mm。
加工时:将装卡夹具1吊至立车工作台上,将90°弯管装卡在装卡夹具1上,并使90°弯管的中心线与立车工作台的旋转中心线重合;然后在立车工作台上通过手动反复调节配重件的位置,使立车工作台上物体的总重心位于立车工作台的旋转中心线上;然后通过将装卡夹具固定在立车工作台上,采用立车对90°弯管进行精加工。
精加工后对上述零件进行检测:端面及圆柱面粗糙度为Ra1.6,端面的平面度为0.08mm,圆柱度为0.21mm,不满足设计要求。
实施例1:
提供一种大型90°弯管,其尺寸为:外径900mm,壁厚80mm,重量12吨。设计要求为:弯管的管口端面及圆柱面粗糙度为Ra3.2,端面的平面度为0.1mm,圆柱度为0.15mm。
采用本发明实施例提供的加工方法对该90°弯管进行加工。精加工后对上述零件进行检测:端面及圆柱面粗糙度为Ra1.6,端面的平面度为0.05mm,圆柱度为0.09mm,满足设计要求。
需要注意的是,上述对比例和实施例均采用相同的立式车床对90°弯管进行加工。
发明人经过深入的研究后发现,对比例中通过手动反复调节配重件的方式,不仅费时费力,而且很难将立车工作台上物体的总重心调整至与立车工作台的旋转中心线重合;这样当立车工作台带动90°弯管和装卡夹具1在旋转的过程中就会产生离心力,而90°弯管的尺寸和重量越大,其离心力就越大,90°弯管在精加工后的圆柱度的偏差就越大。
本发明实施例提供的大型90°弯管加工方法,通过三维软件的模拟,可精确地确定配重件202的重量和位置,为后续的调整提供基准,这样就可在立车工作台上快速准确的将装卡夹具与90°弯管共同形成的结构的重心位置调整至与立车工作台的旋转中心线重合,消除了现有技术中由于该重心位置不准确而造成加工误差较大的问题,保证了大型90°弯管加工后的质量满足设计要求。
本发明实施例提供的大型90°弯管加工方法及装卡夹具,尤其适用于外径≥900mm,重量≥5吨的大型90°弯管的加工,可保证其加工质量;当然,本发明同样适用于外径<900mm,重量<5吨的小型90°弯管的加工,更可保证其加工质量。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.大型90°弯管加工方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、制作装卡夹具(1);所述装卡夹具(1)包括装卡部件(10)和配平部件(20);所述配平部件(20)包括可拆卸连接在装卡部件(10)一侧的底板(201),设置在底板(201)上、且可靠近或远离装卡部件(10)的配重件(202),设置在底板(201)与配重件(202)之间的第一调节机构(203);
S2、在三维软件中建立将90°弯管(30)的两端分别竖直装卡在装卡夹具(1)的装卡部件(10)上的两个三维模型;针对每个三维模型,调整配重件(202)的重量和位置,当三维模型的重心位于90°弯管(30)的竖直中心线上时,记录配重件(202)的重量和位置的数据信息;
S3、将装卡夹具(1)吊至立车工作台上;将90°弯管(30)的第一端竖直装卡在装卡部件(10)上,并使90°弯管(30)第一端的中心线与立车工作台的旋转中心线重合;然后调整配重件(202)的重量和位置,使其与步骤S2中记录的数据信息相一致;然后将装卡夹具(1)固定在立车工作台上,启动立车对90°弯管(30)的第一端进行加工;
S4、步骤S3完成后,将90°弯管(30)的第二端竖直装卡在装卡部件(10)上,并使90°弯管(30)第二端的中心线与立车工作台的旋转中心线重合;然后调整配重件(202)的重量和位置,使其与步骤S2中记录的数据信息相一致;然后将装卡夹具(1)固定在立车工作台上,启动立车对90°弯管(30)的第二端进行加工。
2.根据权利要求1所述的大型90°弯管加工方法,其特征在于,所述配重件(202)包括滑动安装在底板(201)上的配重框(205)和放置在配重框(205)内的配重块(206);步骤S2-S4中,通过调整配重块(206)的数量以调整配重件(202)的重量。
3.用于如权利要求1所述的大型90°弯管加工方法的装卡夹具,其特征在于,包括装卡部件(10)和配平部件(20);所述配平部件(20)包括可拆卸连接在装卡部件(10)一侧的底板(201),设置在底板(201)上、且可靠近或远离装卡部件(10)的配重件(202),设置在底板(201)与配重件(202)之间的第一调节机构(203)。
4.根据权利要求3所述的装卡夹具,其特征在于,所述底板(201)上固定有一对滑轨(204);所述配重件(202)滑动安装在滑轨(204)上。
5.根据权利要求4所述的装卡夹具,其特征在于,所述配重件(202)包括滑动安装在滑轨(204)上的配重框(205)和放置在配重框(205)内的配重块(206)。
6.根据权利要求3所述的装卡夹具,其特征在于,所述第一调节机构(203)包括转动安装在底板(201)上的第一螺杆(207),螺纹配合在第一螺杆(207)上的第一螺母(208);所述第一螺母(208)与配重件(202)连接。
7.根据权利要求3所述的装卡夹具,其特征在于,所述装卡部件(10)包括两个相互垂直设置、且端部固定连接的支撑板(101),固定在两个支撑板(101)之间的一对侧板(102);所述支撑板(101)与侧板(102)之间围成装卡空间(103);所述侧板(102)上设置有用于与每个支撑板(101)相配合的压紧机构(104)。
8.根据权利要求7所述的装卡夹具,其特征在于,所述压紧机构(104)包括两端分别与两个侧板(102)固定连接的抱箍(105),螺纹安装在抱箍(105)上且朝向与其相对应的支撑板(101)延伸的压紧杆(106)。
9.根据权利要求8所述的装卡夹具,其特征在于,所述压紧杆(106)朝向支撑板(101)的那一端固定有顶块(107)。
10.根据权利要求8或9所述的装卡夹具,其特征在于,每个支撑板(101)上设置有与压紧机构(104)相配合的第二调节机构(108);
所述第二调节机构(108)包括第二滑杆(109)、V形铁(110)和第二螺杆(111);所述第二滑杆(109)的两端分别与两个侧板(102)固定连接;两个V形铁(110)相对设置、且滑动安装在第二滑杆(109)上;所述第二螺杆(111)包括旋向相反的两段,第二螺杆(111)的两段分别与两个V形铁(110)螺纹连接。
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