阅读说明：本技术 一种整体旋压类半球壳体内型面机加装置 (Additional device of integral spinning type semi-spherical shell inner surface molding machine ) 是由 周世杰 王国庆 戴钦 冯宪冬 毕煌圣 高彦军 刘海燕 刘苏 焉嵩 何凡锋 孙世烜 于 2020-11-19 设计创作，主要内容包括：本发明涉及整体旋压成形类半球壳体内型面精密机械加工技术领域,特别涉及一种整体旋压类半球壳体内型面机加装置,包括有柔性支撑机构、虎钳夹紧校形机构、上部压板组件和底部压板组件,所述柔性支撑机构包括有工装底座,所述工装底座内凹有用于容纳类半球壳体的凹槽,所述虎钳夹紧校形机构包括有若干个夹紧校形组件,所述上部压板组件包括有若干个上部压板单元,所有上部压板单元和夹紧校形组件绕工装底座端面周向交错分布,所述底部压板组件包括有在凹槽底部中心的立座,所述立座上螺纹安装有底部压板,本发明实现类半球壳体封头整体精确定位装夹并最终完成内型面机械加工,提高类半球壳体封头机加效率,实现类半球壳体封头整体化批量化制造。(The invention relates to the technical field of precision machining of the inner profile of an integral spinning type hemispherical shell, in particular to an additional device of an inner profile machine of the integral spinning type hemispherical shell, which comprises a flexible supporting mechanism, a vice clamping and correcting mechanism, an upper pressing plate assembly and a bottom pressing plate assembly, wherein the flexible supporting mechanism comprises a tool base, a groove for accommodating the integral spinning type hemispherical shell is recessed in the tool base, the vice clamping and correcting mechanism comprises a plurality of clamping and correcting assemblies, the upper pressing plate assembly comprises a plurality of upper pressing plate units, all the upper pressing plate units and the clamping and correcting assemblies are circumferentially distributed in a staggered manner around the end surface of the tool base, the bottom pressing plate assembly comprises a vertical seat at the center of the bottom of the groove, and a bottom pressing plate is arranged on the vertical seat in a threaded manner, so that the integral precision positioning and clamping of an end socket of the integral spinning type hemispherical shell are realized, and the inner profile machining is, the machining efficiency of the end socket of the quasi-hemispherical shell is improved, and the integrated batch manufacturing of the end socket of the quasi-hemispherical shell is realized.)

一种整体旋压类半球壳体内型面机加装置

技术领域

本发明涉及整体旋压成形类半球壳体内型面精密机械加工技术领域，特别涉及一种整体旋压类半球壳体内型面机加装置。

背景技术

类半球壳体是指母线方程为圆、椭圆或其它类圆曲线绕中心轴线旋转而成的型面。当前整体旋压成形类半球壳体封头在压力容器、航空航天等领域应用日益广泛，优势显著。尤其是在航空航天领域，中大型直径类半球壳体封头往往大多采用零件分体成形再整体拼焊的制造方式，存在焊缝多、中间加工工序多、流程长、整体制造效率低下、缺乏互换性等一系列问题。中大型直径类半球壳体封头采用整体旋压成形再机械加工的整体化制造工艺改进方案，可显著降低制造周期和制造成本，提升产品的互换性和批产能力。

前期已获得某型号类半球壳体封头毛坯件，毛坯件相对于理论图形内外均保留机加余量，见附图1和图2。为达到最终壁厚及设计规定的相关尺寸要求，类半球壳体封头旋压成形后需经过内外型面机械加工后去除毛坯件余量，获得最终成品，加工流程见附图3。

现有将整体旋压底毛坯件的装夹定位方式，整体旋压底毛坯件与夹具之间无法做到完全贴合，在内型面加工的过程中，会发生位置晃动，导致加工误差较高，半球壳体封头整体的定位装夹的精确度较低，类半球壳体封头整体化批量化制造的效率和产品合格率较低。

公开申请号为CN201720353149.7的一种多瓣式半球形防护罩加工内球面夹具，它包括夹具底盘、模瓣和夹紧块，夹具底盘的上部设有多个模瓣，模瓣的顶部安装有夹紧块，能够将毛坯件与夹具之间做到完全贴合，但是无法做到校准，无法将毛坯件调平，导致毛坯件加工误差较高，加工精度依旧较低。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种整体旋压类半球壳体内型面机加装置。

为解决上述问题，本发明提供以下技术方案：

一种整体旋压类半球壳体内型面机加装置，包括有柔性支撑机构、虎钳夹紧校形机构、上部压板组件和底部压板组件，所述柔性支撑机构包括有工装底座，所述工装底座内凹有用于容纳类半球壳体的凹槽，所述虎钳夹紧校形机构包括有若干个绕工装底座端面周向等角度差固定安装在工装底座顶部的夹紧校形组件，所述上部压板组件包括有若干个绕工装底座端面周向等角度差固定安装在工装底座顶部的上部压板单元，所有上部压板单元和夹紧校形组件绕凹槽端面周向交错分布，所述底部压板组件包括有在凹槽底部中心的立座，所述立座上螺纹安装有底部压板。

进一步的，所述夹紧校形组件包括有固定安装在工装底座顶部的基座、外压块和与外压块滑动配合的内压块，所述基座转动安装有调节丝杆，所述调节丝杆与外压块的底部螺纹连接，所述外压块的上部螺纹连接有调节螺杆，所述调节螺杆的一端与内压块转动连接，所述调节螺杆和调节丝杆的中心线相互平行且均水平指向凹槽顶部的圆心。

进一步的，所述上部压板单元包括有竖直安装在工装底座顶部的导向杆、竖直丝杆和上部压板，所述工装底座顶部设置有与竖直丝杆螺纹连接的螺纹孔，所述上部压板设置有用于避让导向杆和竖直丝杆的导向孔。

进一步的，所述立座的顶部设置有若干个竖直朝上的液压支撑缸，所述立座的中心竖直安装有压紧丝杆，所述底部压板套接在压紧丝杆上，所述压紧丝杆位于底部压板正上方螺纹安装有螺帽。

进一步的，还包括有若干个绕凹槽端面周向等角度差分布的上部径向顶块单元，所述上部径向顶块单元包括有安装在工装底座顶部的螺纹座和与螺纹座螺纹连接的径向丝杆，所述径向丝杆的中心线水平指向凹槽端面的圆心，所述径向丝杆靠近凹槽的一端转动安装有顶块。

进一步的，还包括有若干个绕凹槽端面周向等角度差分布的铰链压钩单元，所述铰链压钩单元包括有压钩和通过铰链与压钩铰接的拉杆，所述拉杆竖直设置且底端与工装底座的顶部螺纹连接。

进一步的，所述工装底座的凹槽内设置有若干个液压浮动支撑缸。

进一步的，所述外压块为L形结构，所述内压块为U形结构，所述内压块倒扣在外压块的端部正上方。

本发明的一种整体旋压类半球壳体内型面机加装置，有益效果如下：

其一：本发明实现了类半球壳体封头整体精确定位装夹并最终完成内型面机械加工，提高了类半球壳体封头机加效率，实现了类半球壳体封头整体化批量化制造。

其二：本发明的柔性支撑机构采用液压浮动支撑缸系统柔性浮动式调节支撑产品外型面，系统保压后产品固定夹紧过程快捷、准确、高效；

其三：本发明均匀布置于工装底座大端面上的虎钳夹紧校形机构，通过调节螺杆减小内压块和外压块的距离以实现夹紧产品，内压块和外压块按照产品的内外型面仿形设计，接触面设计有微型锯齿结构确保压紧效果，虎钳夹紧校形机构可实时调节虎钳内外压块位置，实现旋压底大端底部的校形。

其四：本发明上部压板组件和底部压板组件结合，从上向下均匀压紧产品至柔性支撑机构上，实现了整体旋压类半球壳体封头产品高效稳定装夹，保证产品加工质量及加工精度稳定性。

其五：本发明上部径向顶块单元和铰链压钩单元进一步辅助产品压紧、校形，适应产品系列化批量生产，整部装置集成了柔性定位，均匀压紧，大端校形等多个功能模块，实现了整体旋压成形类半球壳体封头快速装夹，提高了内型面整体加工效率。

附图说明

图1为类半球壳体封头的结构示意图一；

图2为类半球壳体封头的结构示意图二；

图3为类半球壳体封头的加工流程示意图；

图4为本发明的俯视图；

图5为图4沿A-A线的剖视图；

图6为本发明液压浮动支撑缸和工装底座的结构示意图；

图7为本发明虎钳夹紧校形机构的结构示意图；

图8为本发明上部压板组件的结构示意图；

图9为本发明底部压板组件的结构示意图；

图10为本发明上部径向顶块单元的结构示意图；

图11为本发明铰链压钩单元的结构示意图；

附图标记说明：

柔性支撑机构1，工装底座11，液压浮动支撑缸12，虎钳夹紧校形机构2，基座21，外压块22，内压块23，调节丝杆24，调节螺杆25，上部压板组件3，导向杆31，竖直丝杆32，上部压板33，底部压板组件4，立座41，底部压板42，压紧丝杆43，上部径向顶块单元5，螺纹座51，径向丝杆52，顶块53，铰链压钩单元6，压钩61，拉杆62。

具体实施方式

下面结合说明书附图和实施例，对本发明的具体实施例做进一步详细描述：

参照图4至图11所示的一种整体旋压类半球壳体内型面机加装置，包括有柔性支撑机构1、虎钳夹紧校形机构2、上部压板组件3和底部压板组件4，所述柔性支撑机构1包括有工装底座11，所述工装底座11内凹有用于容纳类半球壳体的凹槽，所述虎钳夹紧校形机构2包括有若干个绕工装底座端面周向等角度差固定安装在工装底座11顶部的夹紧校形组件，所述上部压板组件3包括有若干个绕凹槽端面周向等角度差固定安装在工装底座11顶部的上部压板单元，所有上部压板单元和夹紧校形组件绕工装底座端面周向交错分布，所述底部压板组件4包括有在凹槽底部中心的立座41，所述立座41上螺纹安装有底部压板42。

将类半球壳体封头毛坯件相对于图纸理论要求内外均保留机加余量，为达到最终产品壁厚及设计规定的相关尺寸要求，需借助本次发明创造的整体旋压类半球壳体内型面机加装置，将整体旋压封头毛坯件呈“碗”状装夹定位，通过该装置的柔性支撑机构1顶紧产品后保压形成固定支撑，结合压紧及校形机构进行调整固定，实现产品内型面整体车加工，精确去除毛坯件内部余量，为后续加工工序和产品整体化批量化制造奠定基础。

按照产品总体加工工艺流程要求，旋压封头毛坯第一步进行内型面的加工，旋压封头毛坯件在加工前旋压底毛坯件壁厚δ₀，毛坯内型面与设计要求的理论类半球壳体内型面余量厚度为δ₁。

将毛坯件呈“碗”状装夹至内型面整体车加工的工装底座11上，柔性支撑机构1的液压浮动支撑缸12顶紧产品后保压形成固定支撑，通过组合压紧及校形机构进行调整固定，再整体车加工内型面。

所述夹紧校形组件包括有固定安装在工装底座11顶部的基座21、外压块22和与外压块22滑动配合的内压块23，所述基座21转动安装有调节丝杆24，所述调节丝杆24与外压块22的底部螺纹连接，所述外压块22的上部螺纹连接有调节螺杆25，所述调节螺杆25的一端与内压块23转动连接，所述调节螺杆25和调节丝杆24的中心线相互平行且均水平指向凹槽顶部的圆心。

虎钳夹紧校形机构2位于工装底座11上，夹紧校形组件通过调节螺杆25调节内压块23和外压块22的距离夹紧产品，内压块23和外压块22按照产品的内外型面仿形设计，接触面设计有微型锯齿结构确保压紧效果。

所述上部压板单元包括有竖直安装在工装底座11顶部的导向杆31、竖直丝杆32和上部压板33，所述工装底座11顶部设置有与竖直丝杆32螺纹连接的螺纹孔，所述上部压板33设置有用于避让导向杆31和竖直丝杆32的导向孔。

顶部压板单元位于工装底座11上平板上，顶部压板单元通过竖直丝杆32拧紧使压板压紧产品大端面，进而将产品向下压贴紧多组液压浮动支撑缸12形成的定位胎面，并保证在产品加工过程中产品与工装底座11胎面不会发生蹿动。

所述立座41的顶部设置有若干个竖直朝上的液压支撑缸，所述立座41的中心竖直安装有压紧丝杆43，所述底部压板42套接在压紧丝杆43上，所述压紧丝杆43位于底部压板42正上方螺纹安装有螺帽。

旋压封头毛坯顶部开有中心工艺孔，车加工内型面时产品是碗状倒置的，因此中心工艺孔在最下部，接近内型工装底座11底部，为保证产品更好贴胎在工装下平板中心处设计了下部压板单元，转动压紧丝杆43上的螺帽，使得底部压板42下压。将旋压封头毛坯压紧，从产品中心施加向下的压力使其贴紧工装底座11，使产品在加工过程中与工装底座11不会发生相互蹿动。

还包括有若干个绕工装底座端面周向等角度差分布的上部径向顶块单元5，所述上部径向顶块单元5包括有安装在工装底座11顶部的螺纹座51和与螺纹座51螺纹连接的径向丝杆52，所述径向丝杆52的中心线水平指向凹槽端面的圆心，所述径向丝杆52靠近凹槽的一端转动安装有顶块53。

8组上部径向顶块单元5均布分布于工装底座11顶部上，上部径向顶块单元5主要作用为：一是装夹及加工产品时施加顶紧力确保大端不发生外翘变形，二是加工产品过程中施加的摩擦力进一步使产品与工装底座11胎面相对位置固定，不发生相对蹿动。

还包括有若干个绕工装底座端面周向等角度差分布的铰链压钩单元6，所述铰链压钩单元6包括有压钩61和通过铰链与压钩61铰接的拉杆62，所述拉杆62竖直设置且底端与工装底座11的顶部螺纹连接。

若干组均匀分布于工装底座11顶部上的铰链压钩单元6通过铰链翻转与产品大端面贴合，压钩61接触产品后拧紧拉杆62上的螺母使压钩61向下压产品大端面，辅助产品贴胎。

所述工装底座11的凹槽内设置有若干个液压浮动支撑缸12，液压浮动支撑缸12为弹簧推动式支撑缸，采用液压浮动支撑缸12系统柔性浮动式调节支撑产品外型面，系统保压后产品固定夹紧过程快捷、准确、高效；

所述外压块22为L形结构，所述内压块23为U形结构，所述内压块23倒扣在外压块22的端部正上方，虎钳夹紧校形机构2校形原理为：转动基座21上的调节丝杆24可使外压块22向产品径向内部运动，转动调节丝杆24可使内压块23向产品径向外部运动，进而夹紧固定产品，产品装夹加工过程中还可以实时调节内压块23和外压块22的相对位置，实现旋压底大端底部的校形。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。