专利名称：一种自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及船舶和海工装备大型合拢建造领域，特指一种自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构，特别适用于大型分段、复杂形状分段的分段合拢建造。其可操作性强、适用性好、工作效率高、可重复使用，加工质量高。
背景技术：
在建造大型船舶和海工产品等过程中，常常采用分段建造的方法将船舶等划分为几个部分，分别建造，然后将各个分段进行合拢。由于各个分段的形状不规则，在分段建造和合拢过程中，需要胎架为分段提供支撑以保证其精度和稳定性，防止船体变形。胎架是分段装配与焊接的一种专用工艺装备，它的工作面应与分段外形相贴合，其作用在于使分段的装配、焊接工作具有良好的条件。随着数控切割的广泛应用，构件精度的提高，分段的线性精度可由构件来保证，因而胎架的形式可由焊接式演变为支撑式胎架。现在通用的胎架就为支撑式胎架，其特点在于在胎架底部相应位置安装胎架支撑杆，支撑杆的长度根据胎架底部到相应分段底部的高度选定，然后将支撑杆与分段相应位置进行焊接，在完成运输、合拢后，将支撑杆与分段断开，并将断口打磨平滑。这种胎架的构建方法存在以下问题1、支撑杆的长度是根据胎架底部到相应分段底部的高度选定的，并在胎架与分段分离时被切断，不能重复利用，带来了材料的浪费，以及加工成本的提高，加工质量差，设备占用率高，延长了工期。2、支撑杆和分段的连接是通过焊接来完成的，在完成运输、合拢后，将支撑杆与分段断开，并将断口打磨平滑，这种方式对分段的焊接处的材料造成了损伤，加大了腐蚀、破损的风险，加大了船舶、海工装备等的安全隐患，而且增加了后续工作量。3、支撑杆和分段是通过电焊完成连接的，连接面积小需要多个支撑杆才能完成对分段的支撑，胎架个数多，工期时间长，设备占用率高。4、对于复杂曲面分段，现有胎架设计和调整费时费力。
发明内容
本发明的目的是提供一种可重复使用的适合曲面分段建造的自由可调电磁吸附式柔性胎架结构。通过调节胎架支撑杆高度以及利用支撑杆顶部的电磁铁与分段进行连接，以达到可重复使用的目的。本发明可操作性强、适用性好、工作效率高、可重复使用，特别适用于分段形状不规则的分段连接，其精确度高，稳定性好，减少后续加工量和胎架的使用里。本发明所提供的一种自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构，主要包括胎架底座、 胎架支撑管、两个连接耳、保护法兰、电流控制器、电线、全角度旋转头、电磁式带弧度托板、 横向支撑杆、底座加强筋等，其特征在于，胎架底座为单独的圆形法兰状，胎架支撑管分为上螺旋管和下螺旋管，其中胎架底座通过焊接与下螺旋管连接，并通过底座加强筋加固下螺旋管；上螺旋管和下螺旋管通过螺纹连接，用以调节胎架高度；在下螺旋管1/4 3/4处安装两个连接耳，并且每个连接耳可实现360°旋转，用于连接横向支撑杆，以增加胎架强度、稳定性；在上螺旋管上安装电流控制器，其位置距离上螺旋管的顶端300mm 500mm，并在电流控制器下方加焊保护法兰，以保护电流控制器；在胎架顶端加装全角度旋转头和电磁式带弧度托板，通过电磁式带弧度托板完成胎架与分段的连接，其中全角度旋转头和电磁式带弧度托板是固定在一起的，通过电线与电流控制器连接，电流控制器与电源相连接， 根据不同弧度的分段连接处选择对应的电磁式带弧度托板与分段本体连接，电磁式带弧度托板与分段的接触表面进行抗磨处理，吸附力可以通过电流强度进行调整。上述的自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构，其特征在于，胎架底座上开有4个互成90°的螺纹孔。上述的自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构，其特征在于，在每个连接耳的上下方均分别焊接固定法兰，以限定每个连接耳的纵向移动，固定法兰的位置为与相应的连接耳的上下面的间距保持在2mm IOmm之间。上述的自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构，其特征在于，全角度旋转头可以插入上螺旋管进行360°旋转，并且全角度旋转头开有内槽，安装时可将上螺旋管插入内槽内，以减少在运输安装分段时全角度旋转头的倾斜度，保证全角度旋转头的稳定性。上述的自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构，其特征在于，横向支撑杆的两端具有螺纹，其长度系列化，其长度可以选择，能根据各个胎架不同间距选择不同的横向支撑杆，使用时将横向支撑杆插入第一连接耳或第二连接耳内，并通过第一连接耳或第二连接耳两侧的螺母进行固定，其中横向支撑杆两端的螺纹分别为横向支撑杆的总长的1/4 1/2。上述的一种自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构，其特征在于，电磁式带弧度托板的曲率规格化、系列化，电磁式带弧度托板的长L、宽K与下螺栓管的直径D的关系为L =1. 25D 2D、K = 1. 25D 1. 5D。上述的自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构，其特征在于，胎架底座可以与其他底座进行连接。本发明具有如下技术优势1、将胎架支撑杆改为上、下螺纹管，通过旋转上螺纹管来达到宏微调节高度的目的，有效地避免了传统胎架中胎架管利用率低的问题，大大减少了材料的浪费，降低了加工成本，提高了设备占用率，缩短了工期。2、电磁式带弧度托板和分段是通过电磁铁进行连接的，降低了传统胎架中通过焊接带来的安全隐患，无需焊接，无需后续打磨工作，降低了加工成本，提高了设备利用率，缩短了工期。3、胎架与分段通过电磁式带弧度托板连接，连接面积远远大于传统电焊面积，有效减少了胎架个数，稳定性增强，而且可以重复使用。4、由于胎架底座采用单独的圆形法兰状铸铁，并且各个胎架之间通过横向支撑杆连接，各个连接耳可以360°旋转，实现了可以任意摆放胎架的目的，达到了胎架的最大利用化的目的。
图1为自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构示意图；图2为电磁式带弧度托板和全角度旋转头结构图；图3为自由可调的电磁吸附式柔性胎架与带弧度分段作用结构示意图；图4为各种类别的电磁式带弧度托板图；其中1.胎架底座2.下螺旋管3.第一连接耳4.上螺旋管5.保护法兰6.电流控制器7.电线8.全角度旋转头9.电磁式带弧度托板10.第二连接耳11.横向支撑杆12.底座加强筋13.底座螺纹孔14.螺母15.分段。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例对本发明进一步详细说明。如图1所示，一种自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构，主要包括胎架底座1、胎架支撑管、两个连接耳、保护法兰5、电流控制器6、电线7、全角度旋转头8、电磁式带弧度托板9、横向支撑杆11、底座加强筋12，其中胎架底座1为单独的圆形法兰状，胎架支撑管分为上螺旋管4和下螺旋管2，胎架底座1通过焊接与下螺旋管2连接，并通过底座加强筋12 加固下螺旋管2，胎架底座1上开有4个互成90°的螺纹孔，必要时可以与其他底座进行连接，上螺旋管4和下螺旋管2通过螺纹连接，用以调节胎架高度；在下螺旋管1/4 3/4处安装两个连接耳第一连接耳3和第二连接耳10，并且每个连接耳可实现360°旋转，用于连接横向支撑杆11 ；在每个连接耳的上下方分别焊接固定法兰，以限定每个连接耳的纵向移动，固定法兰的位置为与相应的连接耳上下面的间距保持在2mm IOmm之间；横向支撑杆11的两端具有螺纹，其中横向支撑杆11两端的螺纹分别为横向支撑杆11总长的1/4 1/2 ；上螺旋管4上安装电流控制器6，其位置距离上螺旋管4顶端300mm 500mm，并在电流控制器6下方加焊保护法兰5，以保护电流控制器6。如图2所示，胎架顶端加装带有内槽的全角度旋转头8和电磁式带弧度托板9，其中电磁式带弧度托板9的长L、宽K与下螺栓管2直径D的关系为L = 1. 25D 2D、K = 1. 25D 1. 5D，全角度旋转头8和电磁式带弧度托板9是固定在一起的，并通过电线7与电流控制器6连接，电流控制器6与电源相连接。如图3所示，在本发明的自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构使用过程中，可根据实际分段15的重量、合拢要求、摆放位置和稳定性情况，确定胎架支撑位置和胎架个数， 并根据企业实际情况和标准化、规范化的要求，生产系列化电磁式带弧度托板9，再根据不同弧度的分段15底部形状选取与其对应的电磁式带弧度托板9，并根据分段15上的支撑位置和分段15的法线方向选择如图4所示的对应类别的电磁式带弧度托板9，并在选取的电磁式带弧度托板9与分段15的接触表面进行抗磨处理，通过电磁式带弧度托板9完成胎架与分段15的连接。根据各个胎架间的距离选取长度相近的横向支撑杆11，将横向支撑杆11插入各个下螺旋管2上的第一连接耳3和第二连接耳10内，并通过螺母14固定，以增加胎架的稳定性，其中横向支撑杆11两端螺纹分别为横向支撑杆11总长的1/4 1/2。根据胎架底座1与分段15之间的距离，旋转上螺旋管4到离分段15底面30cm 40cm处；选择好能支撑对应电磁式带弧度托板9的全角度旋转头8，并将全角度旋转头8插
5入上螺旋管4，通过电线7与电流控制器6相连接，电流控制器与电源相连接；当旋转上螺旋管4到离分段Icm 3cm处时，打开电源，将电流控制在适当强度，使电磁式带弧度托板 9和全角度旋转头8能够吸附在分段上，吸附力可以通过电流强度进行调整；继续旋转上螺旋管4，直到能和全角度旋转头8开设的凹槽完全接触时，并适当调整电磁式带弧度托板 9以达到能和分段15有最佳的贴合度；根据分段和吸附力的需求情况，调整合适的电流强度，可以满足运输、合拢的需求；完成运输、合拢后，关闭电流，旋转上螺旋管4，使胎架与分段15进行分离。将电磁式带弧度托板9和全角度旋转头8取下，拆下横向支撑杆11，按照规格统一摆放和管理。本发明的自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构，当分段形状改变时，在布置胎架时，只需根据分段重量、合拢要求、摆放位置和稳定性情况，选择对应曲率和类别的电磁式带弧度托板9。本发明的自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构，通过调节胎架支撑杆高度以及利用支撑杆顶部的电磁铁与分段进行连接，以达到可重复使用的目的。本发明可操作性强、适用性好、工作效率高、可重复使用，特别适用于形状不规则的分段连接，其精确度高，加工质量好。
权利要求
1.一种自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构，主要包括胎架底座(1)、胎架支撑管、 两个连接耳、保护法兰(5)、电流控制器(6)、电线(7)、全角度旋转头(8)、电磁式带弧度托板(9)、横向支撑杆(11)、底座加强筋(12)，其特征在于，胎架底座(1)为单独的圆形法兰状，胎架支撑管分为上螺旋管(4)和下螺旋管O)，其中胎架底座(1)通过焊接与下螺旋管 (2)连接，并通过底座加强筋(1 加固下螺旋管O)；上螺旋管(4)和下螺旋管( 通过螺纹连接，用以调节胎架高度；在下螺旋管1/4 3/4处安装两个连接耳第一连接耳(3)和第二连接耳(10)，并且每个连接耳可实现360°旋转，用于连接横向支撑杆(11)；上螺旋管 (4)上安装电流控制器(6)，其位置距离上螺旋管的顶端300mm 500mm，并在电流控制器(6)下方加焊保护法兰(5)，以保护电流控制器(6)；胎架顶端加装全角度旋转头⑶ 和电磁式带弧度托板(9)，电磁式带弧度托板(9)与分段(15)的接触表面进行抗磨处理， 通过电磁式带弧度托板(9)完成胎架与分段(1 的连接，其中全角度旋转头(8)和电磁式带弧度托板(9)是固定在一起的，通过电线(7)与电流控制器(6)连接，电流控制器(6)与电源相连接，根据不同弧度的分段连接处选择对应的电磁式带弧度托板(9)与分段本体连接，吸附力可以通过电流强度进行调整。
2.根据权利要求1所述的自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构，其特征在于，胎架底座(1)上开有4个互成90°的螺纹孔(13)。
3.根据权利要求1所述的自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构，其特征在于，在每个连接耳的上下方均分别焊接固定法兰，以限定每个连接耳的纵向移动，固定法兰的位置为与相应的连接耳上下面的间距保持在2mm IOmm之间。
4.根据权利要求1所述的自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构，其特征在于，全角度旋转头(8)可以插入上螺旋管(4)进行360°旋转，并且全角度旋转头(8)开有内槽，安装时可将上螺旋管(4)插入内槽内，以减少在运输安装分段时全角度旋转头(8)的倾斜度，保证全角度旋转头(8)的稳定性。
5.根据权利要求1所述的自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构，其特征在于，横向支撑杆(11)的两端具有螺纹，其长度根据各个胎架不同间距选择，使用时将横向支撑杆(11) 插入第一连接耳C3)或第二连接耳(10)内，并通过第一连接耳C3)或第二连接耳(10)两侧的螺母(14)进行固定，其中横向支撑杆(11)两端的螺纹分别为横向支撑杆(11)总长的 1/4 1/2。
6.根据权利要求书1所述的自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构，其特征在于，电磁式带弧度托板(9)的曲率规格化、系列化，电磁式带弧度托板(9)的长L、宽K与下螺栓管 (2)的直径D的关系为L = 1. 25D 2D、K = 1. 25D 1. OT。
7.根据权利要求2所述的自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构，其特征在于，胎架底座(1)与其他基座进行连接。
全文摘要
本发明涉及一种自由可调的电磁吸附式柔性胎架结构，包括胎架底座(1)、下螺旋管(2)、第一连接耳(3)、上螺旋管(4)、保护法兰(5)、电流控制器(6)、电线(7)、全角度旋转头(8)、电磁式带弧度托板(9)、第二连接耳(3)、横向支撑杆(11)、底座加强筋(12)。根据船体分段需求，设计并生产不同曲率的电磁式带弧度托板(9)，电磁式带弧度托板(9)与分段的连接通过电磁效应吸附在分段本体上，电磁式带弧度托板(9)的方位由全角度旋转头(8)控制，同时通过下螺旋管(2)和上螺旋杆(4)的螺纹连接来完成胎架高度的宏微调节，胎架的布置个数根据分段重量和胎架强度设置。
文档编号B25B11/00GK102166738SQ20111005355
公开日2011年8月31日 申请日期2011年3月7日 优先权日2011年3月7日
发明者屠艳, 庄建军, 张朝阳, 张永康, 李炳男, 杨超君, 王匀, 许桢英 申请人:江苏大学