一种矩形薄壁筒体自校准对接工装及对接方法与流程

1.本发明涉及薄壁矩形件对接辅助工装领域，具体为一种矩形薄壁筒体自校准对接工装及对接方法。


背景技术：

2.随着绿色环保理念越来越深入人心，轻量化的概念也逐步成为产品的必要设计理念之一。无论是从节约运输成本、材料成本、加工成本方面，还是从节能降耗方面考量，产品结构轻量化设计都以一种必然趋势，传统的以功能实现未唯一目的的产品设计理念已经被淘汰。金属结构较之新兴的复合材料、非金属材料，在轻量化上很难占到优势，随着行业需求的发展，在薄壁金属结构上增加强化结构成为一种常见的减重方式，比如常见的薄壁筒形件。但是，这样的薄壁结构给后续加工会带来一定难度。
3.某产品上的一种薄壁矩形筒体(如附图9所示)，该零件总长超过4米，内腔尺寸为600mm见方，壁厚为2mm，这类薄壁矩形筒体除了采用冷拉一次成型外，一般还可采用钣金折弯后焊接的方式加工，由于长度超出板材规格，需要分段对齐后焊接为一个整体；
4.采用冷拉一次成型的加工一般用于大尺寸铝质筒体加工时，模具成本较高，薄壁件冷拉变形易造成成品精度较低外，因此只能成形尺寸偏小的薄壁筒件，这种方法对于附图9所示的薄壁筒件无法实现成形，只能采用钣金折弯后拼接的工艺方法加工成形。此外，附图9薄壁筒件壁厚很薄，仅有2mm，径向刚性很低，在拼接过程中受夹紧力等因素的影响，极易产生变形影响拼接质量。
5.现有的拼接方法是将两段待拼接的薄壁筒体对接后，采用外部夹具限位固定同时配合内部顶丝多点支撑的方式，保证对接面平整无错层的条件下，进行环缝拼接，保证薄壁筒体形位公差精度。此拼接方案由于是采用外部夹具限位固定配合内部顶丝多点支撑的方式，工装结构复杂；内外部分别调整，协调性差；薄壁筒体整体刚性不佳，调整中易产生变形，影响接缝宽度；调整位置主要集中在平面侧，四角处易出现偏差影响整体外观效果；而且对接效率低，不适合组织批量生产。


技术实现要素：

6.本发明研发目的是为了解决目前薄壁矩形筒体在拼接时所采用的支撑夹具工装机构复杂、协调性差，薄壁矩形筒体在调整对接时容易产生变形，影响对接效率的问题。本发明提出一种能够以四角支撑为基础的自校准胀紧工装，一次调整对接，保证薄壁筒体和内壁对接的一致性。在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。
7.本发明的技术方案：
8.方案一：一种矩形薄壁筒体自校准对接工装，包括支撑角、磁吸机构、折叠铰链和膨胀气囊，四个支撑角形成矩形框架放置在两件薄壁矩形筒的连接处，相邻支撑角之间通
过磁吸机构建立连接，相邻支撑角两端通过折叠铰链建立连接，膨胀气囊布置在矩形框架内，膨胀气囊与折叠铰链建立连接。
9.进一步的，所述折叠铰链包括第一连杆和第二连杆，第一连杆与第二连杆通过销钉铰接，第一连杆和第二连杆的另一端分别通过销钉铰接在相邻的两个支撑角上。
10.进一步的，所述膨胀气囊上设置有连接座，折叠铰链与连接座之间通过连接环建立连接。
11.进一步的，所述磁吸机构为磁吸固定块，支撑角上均布有多个磁吸固定块，相邻两个磁吸固定块之间设置有框槽，相邻两个支撑角之间的磁吸固定块交叉布置，磁吸固定块布置在相邻支撑角的框槽内。
12.方案二：基于方案一所述的一种矩形薄壁筒体自校准对接方法，包括以下步骤：
13.步骤一：将待对接的两件薄壁矩形筒体进行清理，去除薄壁矩形筒体上的毛刺、飞边和油污，满足对接工艺要求的表面状态，根据对接方式对薄壁矩形筒体进行处理；
14.步骤二：将膨胀气囊内残留气体放空，使折叠铰链折叠至收缩态，折叠铰链的第一连杆与第二连杆之间所呈角度范围在30
°
～45
°
之间，将收缩态的矩形框架装入待对接的两件薄壁矩形筒体对接处内腔中心位置；
15.步骤三：向膨胀气囊内充入压缩气体，使膨胀气囊的圆柱面逐渐膨胀，将左下侧或右下侧的支撑角的外壁与薄壁矩形筒体的内壁接触，使该支撑角不再移动，其余三处支撑角继续随膨胀气囊的膨胀向外推移，至四处支撑角的棱边与薄壁矩形筒体的内壁完全对正为止，停止向膨胀气囊内充入压缩气体；
16.步骤四：将待对接的两件薄壁矩形筒体的连接处进行外力压合，使两薄壁矩形筒体对正平齐贴合的对接要求，对两薄壁矩形筒体进行对接；
17.步骤五：两件薄壁筒体对接完成后，将膨胀气囊内的气体排出，膨胀气囊逐步收缩，与膨胀气囊的连接座连接的折叠铰链逐步收缩，第一连杆和第二连杆之间所呈角度由180
°
的膨胀态逐步收缩至60
°
的收缩态，将矩形框架从薄壁矩形筒体内抽出，完成两件薄壁矩形筒体的对接。
18.进一步的，所述步骤一的具体方法为：待对接的两件薄壁矩形筒体采用拼焊的方式对接，将两件薄壁矩形筒体的拼接处外侧倒坡口处理。
19.进一步的，所述步骤一的具体方法为：待对接的两件薄壁矩形筒体采用粘接的方式对接，将四个支撑角和磁吸机构的表面涂抹脱模剂。
20.本发明具有以下有益效果：
21.1、本发明的一种矩形薄壁筒体自校准对接工装采用折叠铰链张开支撑角自校准式对接薄壁矩形筒体的工装结构，解决了胀紧薄壁矩形筒体时筒体易变形的难题，对接过程中保证了此类薄壁矩形筒体内壁对接面的平面度和尺寸精度，提高了薄壁矩形筒体的对接效率，适合薄壁矩形筒体的批量对接生产；
22.2、本发明的一种矩形薄壁筒体自校准对接工装结构简单，使用方法简单，折叠铰链收缩易实现且便于更换，折叠铰链张开至180
°
时自动限位，避免筒内壁压力过大造成变形，磁吸机构的磁吸固定块吸附筒壁利于筒体平整对接；
23.3、本发明的一种矩形薄壁筒体自校准对接工装采用圆柱形膨胀气囊，充气时撑开折叠铰链完成扩张，放气时通过连接拉回折叠铰链，利于工装的收缩取出。
附图说明
24.图1是一种矩形薄壁筒体自校准对接工装收缩态的结构示意图；
25.图2是折叠铰链与支撑角的配合关系示意图；
26.图3是一种矩形薄壁筒体自校准对接工装膨胀态的结构示意图；
27.图4是图1的主视图；
28.图5是图1的俯视图；
29.图6是图3的主视图；
30.图7是图3的俯视图；
31.图8是图1的局部示意图；
32.图9是薄壁矩形筒体的拼接示意图。
33.图中1-支撑角，2-磁吸机构，3-折叠铰链，4-膨胀气囊，5-销钉，6-第一连杆，7-第二连杆，8-连接环，9-连接座，10-磁吸固定块，11-框槽。
具体实施方式
34.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中示出的具体实施例来描述本发明。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
35.本发明所提到的连接分为固定连接和可拆卸连接，所述固定连接(即为不可拆卸连接)包括但不限于折边连接、铆钉连接、粘结连接和焊接连接等常规固定连接方式，所述可拆卸连接包括但不限于螺纹连接、卡扣连接、销钉连接和铰链连接等常规拆卸方式，未明确限定具体连接方式时，默认为总能在现有连接方式中找到至少一种连接方式能够实现该功能，本领域技术人员可根据需要自行选择。例如：固定连接选择焊接连接，可拆卸连接选择铰链连接。
36.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。
37.实施例1，结合图1-图8说明本实施例，本实施例的一种矩形薄壁筒体自校准对接工装，该工装包括支撑角1、磁吸机构2、折叠铰链3、膨胀气囊4和销钉5，四个支撑角1构成矩形框体，相邻支撑角1之间通过磁吸机构2建立连接，磁吸机构2与支撑角1的外表面平齐，相邻两个支撑角1之间连接有折叠铰链3，折叠铰链3通过销钉5与支撑角1铰接，折叠铰链3的展开角度在0
°
～180
°
范围内，膨胀气囊4布置在矩形框体内，膨胀气囊4分别与每个折叠铰链3建立连接，由支撑角1构成的矩形框体放置在待对接的两个薄壁矩形筒体的交接处，向膨胀气囊4内充入压缩空气，膨胀气囊4膨胀时带动折叠铰链3的张开角度逐渐增大，使相邻支撑角1之间的距离拉长，当折叠铰链3的张开角度达到180
°
时，四个支撑角1分别与薄壁矩形筒体的四个角抵接，当工装达到膨胀态后，薄壁筒体的侧壁吸附在磁吸机构2上，进一步加强薄壁矩形筒体对接处平整对齐的效果，避免薄壁矩形筒体自有变形对对接效果的影
响。
38.实施例2，结合图1-图8说明本实施例，本实施例的一种矩形薄壁筒体自校准对接工装，该工装包括支撑角1、磁吸机构2、折叠铰链3、膨胀气囊4和销钉5，四个支撑角1构成矩形框体，相邻支撑角1之间通过磁吸机构2建立连接，磁吸机构2为磁吸固定块10，每个支撑角1的两侧分别均匀阵列有多个磁吸固定块10，相邻两个磁吸固定块10之间具有框槽11，支撑角1的磁吸固定块10插接在相邻支撑角1的框槽11内，相邻两个支撑角1之间的磁吸固定块10交叉布置，磁吸固定块10采用永磁磁铁或电磁铁，永磁磁铁为固定磁力式或机械旋转去磁式，磁吸固定块10与支撑角1的外表面平齐，相邻两个支撑角1之间连接有折叠铰链3，折叠铰链3包括第一连杆6和第二连杆7，第一连杆6与第二连杆7通过销钉5铰接，第一连杆6与支撑角1通过销钉5铰接，第二连杆7与其相邻的支撑角1通过销钉5铰接，第一连杆6与第二连杆7之间所呈角度范围在0
°
～180
°
之间，膨胀气囊4布置在矩形框体内，膨胀气囊4上安装有多个连接座9，每个连接座9分别通过连接环8与第一连杆6和第二连杆7的铰接处建立连接，膨胀气囊4充气膨胀使第一连杆6与第二连杆7之间所呈角度逐渐增大至180
°
，完成矩形薄壁筒体对接后，膨胀气囊4放气逐渐收缩，收缩过程中，连接座9通过连接环8带动第一连杆6和第二连杆7所呈角度逐渐缩小，当第一连杆6与第二连杆7所呈角度为60
°
时，为提高工装从矩形薄壁筒体内拆装的效率，可直接将工装取出，进行下一零件的对接操作，提高对接效率。
39.实施例3，结合图1-图8说明本实施例，本实施例的一种矩形薄壁筒体自校准对接方法，其特征在于，包括以下步骤：
40.步骤一：将待对接的两件薄壁矩形筒体进行清理，去除薄壁矩形筒体上的毛刺、飞边和油污，满足对接工艺要求的表面状态，根据对接方式对薄壁矩形筒体进行处理；
41.步骤二：将膨胀气囊4内残留气体放空，使折叠铰链3折叠至收缩态，折叠铰链3的第一连杆6与第二连杆7之间所呈角度范围在30
°
～45
°
之间，将收缩态的矩形框架装入待对接的两件薄壁矩形筒体对接处内腔中心位置；
42.步骤三：向膨胀气囊4内充入适当压强的压缩气体，使膨胀气囊4的圆柱面逐渐膨胀，将左下侧或右下侧的支撑角1的外壁与薄壁矩形筒体的内壁接触，使该支撑角1不再移动，其余三处支撑角1继续随膨胀气囊4的膨胀向外推移，至四处支撑角1的棱边与薄壁矩形筒体的内壁完全对正为止，停止向膨胀气囊4内充入压缩气体；
43.步骤四：将待对接的两件薄壁矩形筒体的连接处进行外力压合，使两薄壁矩形筒体对正平齐贴合的对接要求，相邻两个支撑角1之间的磁吸固定块10将薄壁矩形筒体的内侧壁吸附，对两薄壁矩形筒体进行对接；
44.步骤五：两件薄壁筒体对接完成后，将膨胀气囊4内的气体排出，膨胀气囊逐步收缩，与膨胀气囊4的连接座9连接的折叠铰链3逐步收缩，第一连杆6和第二连杆7之间所呈角度由180
°
的膨胀态逐步收缩至60
°
的收缩态，此时便可将矩形框架从薄壁矩形筒体内抽出，不必等待膨胀气囊4完全收缩，当第一连杆6与第二连杆7之间所呈角度收缩至60
°
时，支撑角1与薄壁筒体内壁间隙满足拆装需求，可将工装从薄壁矩形筒体内抽出，完成两件薄壁矩形筒体的对接，进行下一个零件的对接操作，提高对接效率1倍以上。
45.具体的，步骤一中，若对接的两件薄壁矩形筒体采用拼焊的方式对接，将两件薄壁矩形筒体的拼接处外侧倒坡口处理；
46.具体的，步骤一中，若对接的两件薄壁矩形筒体采用粘接的方式对接，将四个支撑角1和磁吸机构2的表面涂抹脱模剂。
47.本实施例只是对本专利的示例性说明，并不限定它的保护范围，本领域技术人员还可以对其局部进行改变，只要没有超出本专利的精神实质，都在本专利的保护范围内。