一种适用于筒状工件的加工装备的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机械加工领域，具体为一种适用于筒状工件的加工装备，尤其是大型薄壁筒状零部件。
【背景技术】
[0002]在航空航天生产制造领域，存在许多形状结构特别的零部件，其中薄壁筒状零部件(如飞机机身)就是其中比较典型的代表。这种形状结构的零部件应用场合十分广泛，特别是在航空工业领域很多零部件都具有这种结构特点。大型薄壁筒状零部件自身载荷大，在进行连接装配时(如机身蒙皮与机身骨架的连接)往往存在以下一些问题，例如由于待装配零部件是高度较大的薄壁结构，因此其刚度相对较差，加工装配孔时易产生较大挠度，产生弯曲变形，难以保证孔的精度和表面质量，且常用回转装置难以保证重载下的定位精度等。
【发明内容】
[0003]本发明的技术目的是针对现有技术存在的不足，提供一种针对筒状工件的环向工位转换定位精准的加工装备。
[0004]为实现上述技术目的，本发明提供的技术方案为:
一种适用于筒状工件的加工装备，包括控制系统和旋转定位装置，其特征在于:所述旋转定位装置包括承载工件的工作台、支撑工作台的底座、驱动工作台转动的电机以及抱闸机构；
所述底座的上部横向设置有带外齿的转盘轴承，座体与转盘轴承的内圈固定连接；所述工作台位于底座和转盘轴承的上方，与转盘轴承的外圈固定连接；所述电机的动力输出机构上设有与转盘轴承外圈齿牙啮合的齿轮；
所述抱闸机构包括转子、定子、抱紧衬套以及第一液压系统，所述转子设置在工作台台板的下方，上端与台板固定连接；所述定子固定在底座上，环绕在转子的外围；所述抱紧衬套设置在定子和转子之间的间隙空间内，抱紧衬套与定子之间构成密闭的液腔，所述液腔的输液口与所述第一液压系统连接，充液膨胀后的抱紧衬套抱住转子；
所述电机、第一液压系统分别与所述控制系统连接。
[0005]本发明加工装备电机在控制系统控制下，通过齿轮驱动工作台转动。工位旋转到位后，电机停止，控制系统控制第一液压系统向抱紧衬套和定子之间的液腔输入高压油，使衬套发生内胀式弹性变形，从而抱紧转子，通过其和转子之间的静摩擦力矩来克服工件加工过程中产生的附加力矩(负载力矩)，维持工作台在加工过程中的稳定性。
[0006]在上述方案的基础上，进一步改进的技术方案还包括:
本发明加工装备设有夹持装置:
所述夹持装置包括第二液压系统、夹具基座以及对称设置在夹具基座左右两侧的夹钳、油缸和支撑杆，所述夹钳的前端设有压头，夹钳的末端与一油缸的活塞杆铰连接，该油缸缸筒通过一铰支座连接在夹具基座上，支撑杆的前端铰连接在夹钳靠近末端的钳体上，支撑杆的末端固定安装在夹具基座上；油缸与所述第二液压系统连接，所述第二液压系统与控制系统连接。在工作过程中，夹钳以支撑杆的前端为支点，在油缸活塞杆的控制下转动，从而实现压头对工件夹持和松开的动作。
[0007]所述压头内设有压力传感器，所述压力传感器与所述控制系统连接，当压力传感器采集压力信号达到一定数值后，第二液压系统停止向相应的油缸供压，使工件受力均衡。
[0008]本发明加工装备包括夹具固定面板，工件通过预加工的孔位竖向固定在所述面板上，面板固定安装在所述工作台上。进一步的，还配有若干支撑夹持在工件底部周侧的肋板，所述肋板根据工件的规格和形状通过螺钉安装在面板的相应位置上。
[0009]有益效果:
本发明加工装备用于实现对竖向设置的筒状零部件在环向方向上不同工位的变换、夹紧和定位。工件竖直定位在工作台上的方式，可以基本消除其因重力造成的工件轴向变形。采用转盘轴承与齿轮啮合传动，简化了转台的内部结构，由抱闸机构锁紧后，为精准加工提供了有力保障。本发明结构设计科学合理，易于装配，且定位精准，结构稳固，尤其适用于大型薄壁筒状零部件的加工。
【附图说明】
[0010]图1为旋转定位装置的结构示意图；
图2为夹持装置的俯视结构示意图；
图3为本发明加工装备的整体结构示意图。
【具体实施方式】
[0011]为了进一步阐明本发明的结构特征和工作原理，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的介绍。
[0012]如图1至图3所示，一种适用于筒状工件的加工装备，包括以下组成构件:
一)控制系统；
优选高性能的配置。
[0013]二)旋转定位装置；
所述旋转定位装置包括工作台1、底座4、电机8以及抱闸机构。
[0014]一带齿四点接触转盘轴承架设在底座4的顶端，底座4与转盘轴承的内圈3通过螺钉固定连接。
[0015]所述工作台I设置在转盘轴承的上方，通过螺钉与转盘轴承的外圈2固定连接。
[0016]所述电机8的输出轴通过减速器带动一齿轮(包括螺旋齿)转动，所述齿轮与转盘轴承外圈2上的齿牙相啮合。
[0017]所述抱闸机构包括转子、定子5、抱紧衬套6以及第一液压系统，所述转子设置在工作台I台板的下方，上端与台板铸造为一体。所述定子5固定设置在底座4上端面中部，环绕在转子的外围。抱紧衬套6设置在定子5和转子之间的间隙空间内，抱紧衬套6与定子5之间构成密闭的液腔，所述液腔的输液口(包括进口和出口)与所述第一液压系统连接，液腔充入高压油后，抱紧衬套6膨胀，利用摩擦力牢牢抱住转子，避免工作台在加工时产生的负载力矩作用下发生位移。
[0018]所述电机8、第一液压系统分别与控制系统连接。
[0019]三)夹持装置；
工作台I的两侧设有各一套夹持装置。
[0020]所述夹持装置包括第二液压系统、夹具基座9以及对称设置在夹具基座9左右两侧的夹钳19、油缸I和支撑杆12。
[0021]所述夹钳19的前端设有压头13和压力传感器，夹钳19的末端与一油缸11的活塞杆铰连接，夹具基座9两侧设有油缸铰支座10，该油缸11的缸筒通过对应的铰支座10连接在夹具基座9上。支撑杆12的前端铰连接在夹钳19靠近其末端的钳体上，如图2所示，支撑杆12的末端固定安装在夹具基座9上。油缸10与所述第二液压系统连接，所述第二液压系统、压力传感器分别与所述控制系统连接。
[0022]四)其它治具组件；
包括夹具固定面板16和若干肋板17。
[0023]加工时，首先进行预装配，利用工件在之前工序中加工的孔位作为定位孔，将工件竖向固定在所述夹具固定面板16上，根据工件15的规格和形状，三角架结构的肋板17通过螺钉安装在面板相应的位置上，并分布在工件15底部的周侧，相互配合夹住工件的底部侧面，起到进一步支撑稳固的作用。之后，通过物流将工件和面板一起移动到工作台I上，利用螺钉将面板16固定安装在工作台I上，工作台I台板上预先设有安装好螺母的凹槽14ο
[0024]在控制系统的操控下，工件15被转到合适的工位上，抱闸机构锁紧工作台I。控制系统控制第二液压系统向夹持装置的油缸11供油，推动各夹钳19动作，对称夹持住工件15的上部，当压力传感器达到设定值后，第二液压系统停止供油，保证工件受力均衡，使工件在加工时产生较小挠动。待到该工位的加工工序完成后，第二液压系统卸载，压头13远离工件，之后抱闸机构卸载，电机8驱动工作台I转到下一工位，重复上述步骤。
[0025]以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进。本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种适用于筒状工件的加工装备，包括控制系统和旋转定位装置，其特征在于: 所述旋转定位装置包括承载工件的工作台(I)、支撑工作台的底座(4)、驱动工作台转动的电机(8)以及抱闸机构； 所述底座(4)的上部横向设置有带外齿的转盘轴承，座体与转盘轴承的内圈(3)固定连接；所述工作台(I)位于底座(4)和转盘轴承的上方，与转盘轴承的外圈(2)固定连接；所述电机(8)的动力输出机构上设有与转盘轴承外圈(2)齿牙啮合的齿轮； 所述抱闸机构包括转子、定子(5)、抱紧衬套(6)以及第一液压系统，所述转子设置在工作台(I)台板的下方，上端与台板固定连接；所述定子(5 )固定在底座(4 )上，环绕在转子的外围；所述抱紧衬套(6)设置在定子(5)和转子之间的间隙空间内，抱紧衬套(6)与定子(5 )之间构成密闭的液腔，所述液腔的输液口与所述第一液压系统连接，充液膨胀后的抱紧衬套(6)抱住转子； 所述电机(8 )、第一液压系统分别与所述控制系统连接。
2.根据权利要求1所述的一种适用于筒状工件的加工装备，其特征在于，还设有夹持装置: 所述夹持装置包括第二液压系统、夹具基座(9)以及对称设置在夹具基座(9)左右两侧的夹钳(19 )、油缸(10 )和支撑杆(12 )，所述夹钳(19 )的前端设有压头(13 )，夹钳(19 )的末端与一油缸(11)的活塞杆铰连接，该油缸(11)缸筒通过一铰支座(10)连接在夹具基座(9 )上，支撑杆(12 )的前端铰连接在夹钳(19 )靠近末端的钳体上，支撑杆(12 )的末端固定安装在夹具基座(9)上；油缸(10)与所述第二液压系统连接，所述第二液压系统与控制系统连接。
3.根据权利要求2所述的一种适用于筒状工件的加工装备，其特征在于，所述压头(13)上设有压力传感器，所述压力传感器与所述控制系统连接。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种适用于筒状工件的加工装备，其特征在于，包括夹具固定面板(16)，工件通过预加工的孔位竖向固定在所述面板(16)上，面板(16)固定安装在所述工作台(I)上。
5.根据权利要求4所述的一种适用于筒状工件的加工装备，其特征在于，配有若干支撑夹持在工件底部周侧的肋板(17)，所述肋板(17)根据工件的规格和形状通过螺钉安装在面板的相应位置上。
【专利摘要】一种适用于筒状工件的加工装备，包括旋转定位装置,所述旋转定位装置包括工作台、底座、电机以及抱闸机构;底座上部横向设置有带外齿的转盘轴承，底座与转盘轴承的内圈固定连接；工作台位于底座和转盘轴承的上方，与转盘轴承的外圈固定连接；电机的动力输出机构上设有与转盘轴承外圈齿牙啮合的齿轮；所述抱闸机构包括转子、定子、抱紧衬套以及液压系统。所述转子设置在工作台台板的下方，上端与台板固定连接；定子固定在底座上，环绕在转子的外围；所述抱紧衬套设置在定子和转子之间的间隙内，与定子之间构成密闭的液腔，所述液腔的输液口与液压系统连接。本发明设计科学合理，旋转定位精准，结构稳定，尤其适用于大型薄壁筒状零部件的加工。
【IPC分类】B23Q3-08, B23Q1-26
【公开号】CN104669015
【申请号】CN201510019152
【发明人】沈建新, 赵崇良, 田威, 李东明, 廖文和
【申请人】南京航空航天大学
【公开日】2015年6月3日
【申请日】2015年1月15日