一种用于弧形环段的立式可调节辊压校形装置的制作方法

本发明涉及一种用于弧形环段的立式可调节辊压校形装置，属于板件校形。

背景技术：

1、贮箱的型面精度控制是贮箱装配制造的关键技术与难题。随着火箭运载能力的不断提升，燃料贮箱的直径与厚度尺寸进一步增大，结构的局部刚度成倍增加。壁板焊装结束后，由于温度的下降与弹性变形的释放，搅拌摩擦焊缝极易产生局部收缩与凹陷，导致贮箱壁板形成凹凸相间的非圆型面，为贮箱壁板的型面精度控制增加了难度。因此，使用校形装置对贮箱壁板进行型面修正是必不可少的步骤。

2、申请号为202111444079.3，名称为“一种带筋板铝合金型材二辊矫直机”的中国发明专利公开了一种针对带筋板件的辊压矫直装置，该设备为典型的卧式辊压装置，对于尺寸大、自重变形大的贮箱壁板不适用，必须开发一种针对大尺寸贮箱的立式校形装置。

3、受工艺及设计水平的限制，现阶段的贮箱壁板立式校形装置大多为小面积校形装置，通过小型夹持机构与千斤顶机构对贮箱进行局部小范围压力加载，不仅校形覆盖面积小、效率低，还容易在装夹位置引发不均匀的塑性变形，使回弹后的贮箱型面更为复杂。

4、因此，本领域的技术人员致力于开发一种弧形环段的立式可调节辊压校形装置，解决目前大型贮箱壁板校形效率低、效果差、型面精度难以保证等问题。

技术实现思路

1、本发明的技术解决问题是：针对现有贮箱立式校形装置覆盖面积小、效率低下以及校形精度难保证等问题，提供一种用于大型贮箱壁板的立式可调节辊压校形装置，通过周向与径向自由度调节辊压间距与下压量，实现不同曲率、光滑或含筋、壁板或封闭环段的高精度校形，同时提高校形效率和自动化程度。

2、本发明的技术解决方案是：

3、一种用于弧形环段的立式可调节辊压校形装置，包括：固定框架、周向导轨、径向导轨、辊压机构、周向驱动机构和径向驱动机构；

4、其中：固定框架通过螺栓与周向导轨固连，周向导轨与径向导轨滑动相连，径向导轨可沿周向导轨滑动，径向导轨与辊压机构滑动相连，辊压机构上安装有周向驱动机构和径向驱动机构，同时实现辊压机构的周向与径向运动。

5、进一步的，所述固定框架为竖梁与横梁结构，用于连接与支撑所述周向导轨；两个固定框架之间通过八条周向导轨连接，固定框架的上部、底部各有两条周向导轨，中部有四条周向导轨；

6、周向导轨为弧形结构，沿水平放置，且与贮箱壁板同轴心，其曲率半径值根据贮箱壁板的半径值以及校形空间的宽度进行设计；固定框架与周向导轨构成扇形框架结构，扇形框架内部为贮箱环段的校形空间，贮箱环段从框架的切向侧面穿过，随后进行校形操作。

7、进一步的，所述径向导轨为长方体状结构，其一侧表面固连有第一滑块，第一滑块带有弧形凹槽，弧形凹槽的曲率与周向导轨相同，第一滑块与周向导轨滑动相连，从而实现径向导轨在周向导轨上的周向滑动。

8、进一步的，所述径向导轨上与安装第一滑块相对的另一侧表面设有凸起滑轨，与所述辊压机构的凹槽相配合，形成滑动连接，实现所述辊压机构在径向导轨上的径向运动。

9、进一步的，所述辊压机构包括立柱、辊轮和辊轴，其中，立柱与辊轴的两端固连，辊轴穿过辊轮的轴心，形成转动连接，辊轮)的直径根据贮箱壁板的曲率以及偏差量进行设计，辊轮的高度根据贮箱环段规格与尺寸进行设计，略高于贮箱壁板高度；在校形过程中，辊轮跟随立柱沿周向运动，同时绕辊轴进行转动，实现贮箱环段的立式辊压校形。

10、进一步的，所述辊压机构共三个，其中两个位于贮箱壁板外侧，一个位于贮箱壁板内侧，两个外侧辊轮的直径相同，内侧辊轮的直径根据贮箱壁板的曲率以及偏差量进行设计，与外侧辊压机构的辊轮直径相同或不同。

11、进一步的，所述的周向驱动机构包括第一电机、直齿轮和齿条，其中，第一电机与径向导轨固连，同时第一电机与直齿轮通过平键连接；齿条为弧线齿条，固定在地面，分别位于贮箱壁板内侧与外侧，内、外侧齿条的模数相同，齿轮数之比与齿条曲率半径之比相同，以实现内、外侧辊压机构的同轴运动；启动第一电机后，直齿轮和齿条进行啮合传动，带动辊压机构沿周向导轨进行周向运动，依次对贮箱壁板进行辊压校形。

12、进一步的，所述径向驱动机构包括第二电机、联轴器、滚珠丝杠、第二滑块和第三滑块；

13、其中，第二电机的转轴与联轴器通过平键相连，联轴器的另一端与滚珠丝杠相连，第二滑块的圆形通孔内壁设有螺纹，滚珠丝杠穿过第二滑块的圆形通孔，与辊压机构通过被动转动副相连；第二滑块上下表面具有弧形凹槽，与两条中部周向导轨滑动相连，约束径向自由度；

14、此外，第二电机与第三滑块固连，与第二滑块表面的凸起滑轨滑动连接；启动第二电机后，在周向导轨的和第一电机的约束下，滚珠丝杠控制辊压机构的径向运动，从而改变辊轮的下压量。

15、进一步的，辊压机构在径向导轨上滑动，同时径向导轨在周向导轨上自由滑动，进而辊压机构同时实现径向与周向的自由滑动。

16、进一步的，一种利用所述用于弧形环段的立式可调节辊压校形装置实现的大型贮箱环段立式辊压校形方法，包括：

17、步骤一、贮箱环段以立式姿态放置于地面，安装并连接固定框架与周向导轨，安装齿条于地面，使贮箱环段穿过固定框架和周向导轨构成的扇形框架，且周向导轨、齿条与贮箱环段同轴心；

18、步骤二、第一电机驱动直齿轮和齿条啮合传动，控制辊压机构沿周向导轨运动，到达初始辊压位置，随后关闭第一电机；

19、步骤三、第二电机驱动联轴器和滚珠丝杠传动，控制辊压机构沿径向导轨运动，到达目标辊压下压量，随后关闭第二电机；

20、步骤四、同时启动三个第一电机，辊压机构沿周向运动，辊轮对贮箱壁板进行辊压校形；

21、步骤五、该部段的辊压校形完成后，移动固定框架与周向导轨至下一个需要校形的贮箱部段，重复步骤一到四；

22、步骤六、所有部段的校形完成后，第二电机控制辊压机构沿径向退出，随后拆卸固定框架与周向导轨。

23、本发明与现有技术相比的有益效果是：

24、(1)本发明校形覆盖面积大、效率高。现有贮箱壁板校形装置采用小型夹持机构与千斤顶机构只能对贮箱进行局部小范围进行压力加载校形，本发明采用滑轨式辊压校形，可对贮箱壁板进行大范围加压校形，沿滑轨移动辊轴可覆盖整个贮箱壁板，校形覆盖面积大、效率高。

25、(2)本发明效果好，校形精度高。本发明中的辊轴与固定框架通过滚珠丝杠连接，针对不同的曲率校形需求，辊轴可沿导轨进行移动调节辊轴径向下压量，另外内外两侧辊轴所在导轨齿条模数相同，齿轮数之比与齿条曲率半径直径一致可保证辊压机构同轴运动，校形效果好、精度高。

26、(3)本发明适用性广泛。本发明中通过周向与径向自由度调节辊压间距与下压量，实现不同曲率、光滑或含筋、壁板或封闭环段的高精度校形，适用性广泛，同时校形效率和自动化程度高。

技术特征：

1.一种用于弧形环段的立式可调节辊压校形装置，其特征在于包括：固定框架(1)、周向导轨(2)、径向导轨(3)、辊压机构(4)、周向驱动机构(5)和径向驱动机构(6)；

2.根据权利要求1所述的一种用于弧形环段的立式可调节辊压校形装置，其特征在于：所述固定框架(1)为竖梁与横梁结构，用于连接与支撑所述周向导轨(2)；两个固定框架(1)之间通过八条周向导轨(2)连接，固定框架(1)的上部、底部各有两条周向导轨(2)，中部有四条周向导轨(2)；

3.根据权利要求2所述的一种用于弧形环段的立式可调节辊压校形装置，其特征在于：所述径向导轨(3)为长方体状结构，其一侧表面固连有第一滑块(31)，第一滑块(31)带有弧形凹槽，弧形凹槽的曲率与周向导轨(2)相同，第一滑块(31)与周向导轨(2)滑动相连，从而实现径向导轨(3)在周向导轨(2)上的周向滑动。

4.根据权利要求3所述的一种用于弧形环段的立式可调节辊压校形装置，其特征在于：所述径向导轨(3)上与安装第一滑块(31)相对的另一侧表面设有凸起滑轨，与所述辊压机构(4)的凹槽相配合，形成滑动连接，实现所述辊压机构(4)在径向导轨(3)上的径向运动。

5.根据权利要求1所述的一种用于弧形环段的立式可调节辊压校形装置，其特征在于：所述辊压机构(4)包括立柱(41)、辊轮(42)和辊轴(43)，其中，立柱(41)与辊轴(43)的两端固连，辊轴(43)穿过辊轮(42)的轴心，形成转动连接，辊轮42)的直径根据贮箱壁板的曲率以及偏差量进行设计，辊轮(42)的高度根据贮箱环段规格与尺寸进行设计，略高于贮箱壁板高度；在校形过程中，辊轮(42)跟随立柱(41)沿周向运动，同时绕辊轴(43)进行转动，实现贮箱环段的立式辊压校形。

6.根据权利要求5所述的一种用于弧形环段的立式可调节辊压校形装置，其特征在于：所述辊压机构(4)共三个，其中两个位于贮箱壁板外侧，一个位于贮箱壁板内侧，两个外侧辊轮(42)的直径相同，内侧辊轮(42)的直径根据贮箱壁板的曲率以及偏差量进行设计，与外侧辊压机构的辊轮直径相同或不同。

7.根据权利要求5所述的一种用于弧形环段的立式可调节辊压校形装置，其特征在于：所述的周向驱动机构(5)包括第一电机(51)、直齿轮(52)和齿条(53)，其中，第一电机(51)与径向导轨(6)固连，同时第一电机(51)与直齿轮(52)通过平键连接；齿条(53)为弧线齿条，固定在地面，分别位于贮箱壁板内侧与外侧，内、外侧齿条的模数相同，齿轮数之比与齿条曲率半径之比相同，以实现内、外侧辊压机构的同轴运动；启动第一电机(51)后，直齿轮(52)和齿条(53)进行啮合传动，带动辊压机构(4)沿周向导轨(2)进行周向运动，依次对贮箱壁板进行辊压校形。

8.根据权利要求7所述的一种用于弧形环段的立式可调节辊压校形装置，其特征在于：所述径向驱动机构(6)包括第二电机(61)、联轴器(62)、滚珠丝杠(63)、第二滑块(64)和第三滑块(65)；

9.根据权利要求1所述的一种用于弧形环段的立式可调节辊压校形装置，其特征在于：辊压机构(4)在径向导轨(3)上滑动，同时径向导轨(3)在周向导轨(4)上自由滑动，进而辊压机构(4)同时实现径向与周向的自由滑动。

10.一种利用权利要求8所述用于弧形环段的立式可调节辊压校形装置实现的大型贮箱环段立式辊压校形方法，其特征在于包括：

技术总结
本发明涉及一种用于弧形环段的立式可调节辊压校形装置，包括：固定框架、周向导轨、径向导轨、辊压机构、周向驱动机构和径向驱动机构；其中：固定框架通过螺栓与周向导轨固连，周向导轨与径向导轨滑动相连，径向导轨可沿周向导轨滑动，径向导轨与辊压机构滑动相连，辊压机构上安装有周向驱动机构和径向驱动机构，同时实现辊压机构的周向与径向运动。本发明立式可调节辊压校形装置解决了目前大型贮箱壁板校形效率低、效果差、型面精度难以保证等问题。

技术研发人员：刘琦,白景彬,孙世烜,毕煌圣,赵刚,李延民,呼啸,陈雪峰,庞小宇,张续,张仲宝,孙文亮,彭玉平,姬旭,弓城,郭云龙,李世鹏,李凯华,张士军,王立梅,梁振坤
受保护的技术使用者：首都航天机械有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16