一种下壁板保形定位工装及制造工艺

技术领域

本发明涉及一种保形定位工装及制造工艺方法，尤其是一种用于下壁板组件的保形定位工装及制造工艺。

背景技术

对于薄形壁板组件，尤其是针对较大尺寸的薄形壁板组件，其通过成型加工工艺方法制造为成品及半成品后，由于刚性不足、易变形、尺寸大不方便固定夹持等问题，导致其运输及装配过程中形状保持、起吊、装配等过程存在非常大的困难。

故，对于不同的薄形壁板组件，借助于专用的保形定位工装，不仅能够实现产品的保形保护，同时便于装夹、定位、固定、起吊，利于后续一系列运输、装配等工作。本发明针对桶段零件的一块大型下部壁板组件，设计一套专用的顶部壁板保形定位工装，以配合大型下壁板组件的保形定位、运输、装配辅助定位等功能。

发明内容

为了克服薄形壁板类组件易于变形、不便夹持转运、装配等问题，本发明就一类下壁板提出一种结构简单、实施工艺性强、使用方便的下壁板保形定位工装。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种下壁板保形定位工装，由主体大框架、前梯形撑架、后梯形撑架、三角托架、下壁板保形吸附组件、下壁板净边定位组件、卡板手动顶升机构、TB标准块、旋转吊环、定位杯锥组件等构成；所述主体大框架由方钢管焊接而成，呈长方体形；所述前梯形撑架由方钢管焊接而成，呈“倒置等腰梯形”，在所述前梯形撑架的钢管交错处焊接有第一加强板与第二加强板，所述前梯形撑架的底板焊接有两块脚轮安装板，在所述前梯形撑架的顶部对称焊接有两块TB标准块安装板，在所述前梯形撑架的前部焊接有两块三角托架连接板，在所述前梯形撑架的后部焊接有四块主体大框架连接板；所述后梯形撑架由方钢管焊接而成，呈“倒置等腰梯形”，在所述后梯形撑架的钢管交错处焊接有第一加强板与第二加强板，所述后梯形撑架的底板焊接有两块脚轮安装板，在所述后梯形撑架的顶部对称焊接有两块TB标准块安装板，在所述后梯形撑架的前部焊接有四块主体大框架连接板；所述前梯形撑架、主体大框架、后梯形撑架通过螺销结构固定成一个完整主框架，在所述前梯形撑架、后梯形撑架的底部安装有四个带刹车脚轮，在所述前梯形撑架、后梯形撑架的TB标准块安装板上分别安装有四块TB标准块，同时安装有四个旋转吊环，在所述主体大框架的上平面对称设置有四块手动顶升机构安装板，在所述前梯形撑架、后梯形撑架上分别对称设置有两块手动顶升机构安装板；所述三角托架安装在所述前梯形撑架的三角托架连接板上；所述卡板手动顶升机构共设置有八组，分别安装固定在八块手动顶升机构安装板上，所述每组卡板手动顶升机构由丝杆轴、引导套筒、限位钉、轴承安装套筒、驱动螺母、滚珠轴承、手柄、封盖构成，所述引导套筒、轴承安装套筒通过螺销结构固定在所述手动顶升机构安装板上，所述丝杆轴的上端加工出扁丝与调整叉耳连接孔；所述下壁板保形吸附组件共包括四块弧形大卡板、八块调整叉耳、真空吸盘、真空吸附气源装置，所述卡板手动顶升机构的丝杆轴上端的扁丝、调整叉耳连接孔与所述的调整叉耳固定连接，每块弧形大卡板通过铰接的方式固定安装在两块调整叉耳上，通过转动手柄可促使丝杆轴上下运动，从而分别可调节每块弧形大卡板的升降位置及角度，在每块所述弧形大卡板的上弧面加工为保形面，在所述保形面上贴有保护橡胶，在每块所述弧形大卡板的侧面通过连接角钢分别安装有四组真空吸盘，真空吸盘吸附的工作面调整到略低于保护橡胶面1mm；所述下壁板净边定位组件由短侧边定位块组件与长侧边定位块组件构成，所述短侧边定位块组件由第一短侧边定位块、第二短侧边定位块构成，每个所述短侧边定位块为整体机加件，其上加工有三个OTP孔与短侧边定位面，所述OTP孔中压配有衬套，所述第一、第二短侧边定位块通过空间位置要求固定安装在所述最前侧第一块弧形大卡板的前侧面上，所述长侧边定位块组件由四块长侧边定位构成，所述长侧边定位块为整体机加件，其上加工有两个OTP孔、长侧边定位面与两个插销底孔，所述OTP孔中压配有衬套，四块长侧边定位块根据空间位置要求，分别安装在四块弧形大卡板上，所述长侧边定位块与所述弧形大卡板之间通过活动插销与锁紧螺母进行定位固定；所述定位杯锥组件由四个定位杯锥与调整垫片构成，所述四个定位杯锥，根据空间尺寸要求，分别安装所述前梯形撑架、后梯形撑架的TB标准块安装板的下侧，所述定位杯锥由合金钢制造而成，设置有锥形定位孔，所述锥形定位孔的开口方向朝下。

进一步，所述主体大框架、前梯形撑架、后梯形撑架分别由方钢管焊接而成所需形状，根据连接方式及安装零件的要求焊接各种板件，焊接后通过回火消除应力，由大型机床加工出各连接板件的尺寸要求及形位公差要求，再通过螺销结构方式将所述前梯形撑架、主体大框架、后梯形撑架安装成一个完整主框架，在安装调试过程中通过激光跟踪仪及加垫的形式，可将所述前梯形撑架、后梯形撑架上的四块TB标准块安装板调装到同一平面，同时也可将前梯形撑架、主体大框架、后梯形撑架上的八块手动顶升机构安装板调装到同一个平面，再通过加垫方式将四个带刹车脚轮调装到位，同时着地；通过调装的方式将完整主框架调整到最佳的状态，可避免完整主框架由大型机床来保证加工尺寸要求。

再进一步，三角托板由三根方钢管焊接成三角形框架，在三角形框架前端焊接有一块牵引板，在所述三角形框架后端对称焊接有两块过渡连接板，所述三角托板还配置有两块叉耳件，所述叉耳件设置有两个垂直开口的双叉耳，双叉耳上分别开有两组铰链孔，所述三角托板通过铰接螺栓安装在两块所述叉耳件的一个铰链孔里，所述叉耳件的另一个铰链孔通过铰接螺栓可转动安装在所述前梯形撑架的两块三角托架连接板，通过上述结构设计，可实现所述三角托板的上下、左右两个自由度的转动，便于自由牵引。

作为本发明优选的一种方案：所述卡板手动顶升机构由丝杆轴、引导套筒、限位钉、轴承安装套筒、驱动螺母、滚珠轴承、手柄、封盖构成，所述丝杆轴为回转类零件，前端为光轴、后端加工有T型螺纹，在所述丝杆轴的最前端加工有扁丝与调整叉耳连接孔，丝杆轴的最后端设置有限位挡销孔，在限位挡销孔内过盈配合安装有限位挡销，在所述丝杆轴的光轴长度上沿着中轴线方向还设置有长键槽；所述引导套筒为回转类零件，内径与所述丝杆轴的光杆部分间隙配合，满足H7/g6要求，在所述引导套筒上还设置有限位钉安装孔，所述限位钉安装在上述限位钉安装孔内，且插入到丝杆轴的长键槽内，可限制丝杆轴相对于引导套筒的转动，只能让丝杆轴沿着引导套筒上下滑动；所述轴承安装套筒为回转类零件，所述轴承安装套筒内孔上安置所述滚珠轴承，所述驱动螺母为回转类零件，所述驱动螺母的外径为滚珠轴承安装面，而内孔设置为T型螺纹，所述驱动螺母通过滚珠轴承安装在所述轴承安装套筒内且可相对于轴承安装套筒转动，所述驱动螺母的内孔螺纹与所述丝杆轴的T型螺纹结构部构成T型螺纹传动机构；手柄安装套筒通过平键结构套装在所述驱动螺母外侧，所述手柄安装在所述手柄安装套筒上，且可保证手柄与所述驱动螺母连接在一起；在所述驱动螺母的下端通过十字沉头螺钉安装有封盖，防止灰尘进入；转动手柄，可驱动所述驱动螺母，所述丝杆轴在引导套筒及限位钉的限制下可上下滑动，由驱动螺母与丝杆轴之间T型螺纹传动结构，转动所述驱动螺母可使上述丝杆轴上下滑动。

作为本发明优选的另一种方案：所述下壁板保形定位工装的制造工艺，尤其是装配工艺方案如下，采用SMART设备进行装配，在所述前梯形撑架、主体大框架、后梯形撑架安装成一个完整主框架后，根据坐标系安装四块TB标准块的位置，所述四块TB标准块位置的设置，建立系统的方式已经遵循全覆盖原则；每块弧形大卡板上都设置有三个OTP基准孔，三个OTP基准孔与弧形大卡板的保形面保持正确的位置关系，通过SMART设备将四块弧形大卡板的OTP值调整到位；在将四块弧形大卡板调整到位后，通过OTP值将两块短侧边定位块调整到位，且通过螺销结构将两块短侧边定位块与所述弧形大卡板固定，再通过OTP值将四块长侧边定位块分别调整到位，用C型架将长侧边定位块与弧形大卡板夹住后，配制插销底孔，通过活动插销与锁紧螺母将长侧边定位块与弧形大卡板固定，二者之间的连接方式为可卸结构；最后，通过OTS法，即通过定位杯锥的锥形定位孔空间型面要求，将四个定位杯锥分别安装到位。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出了一种结构简单、工艺性及装配性强的下壁板保形定位工装，该工装不仅能起到保形定位作用，同时可作为运输及装配的转换接口。该工装通过制造及装配工艺优化，可降低零件制造精度要求，同时装配过程简单简便，仅通过磨削垫片即可装配到位，不仅可降低高精度五轴机加成本，同时可减少生产制造周期。

附图说明

图1为本发明下壁板保形定位工装结构示意图。

图2为本发明下壁板保形定位工装(侧视)结构示意图。

图3为本发明下壁板保形定位工装(俯视)结构示意图。

图4为本发明下壁板保形定位工装的三角托架结构示意图。

图5为本发明下壁板保形定位工装的三角托架(局部)结构示意图。

图6为本发明下壁板保形定位工装的下壁板保形吸附组件、下壁板净边定位组件结构示意图。

图7为本发明下壁板保形定位工装的下壁板保形吸附组件、下壁板净边定位组件(局部)结构示意图。

图8为本发明下壁板保形定位工装的卡板手动顶升机构结构示意图。

图9为本发明下壁板保形定位工装的杯锥组件结构示意图。

图中：1-主体大框架，2-前梯形撑架，3-后梯形撑架，4-三角托架，5-卡板手动顶升机构，6-下壁板保形吸附组件，7-带刹车脚轮，8-短侧边定位块组件，9-长侧边定位块组件，10-TB标准块，11-旋转吊环，12-定位杯锥组件，201-第一加强板，202-第二加强板，203-TB标准块安装板，204-脚轮安装板，401-三角形框架，402-牵引板，403-过渡连接板，404-叉耳件，405-铰接螺栓，501-丝杆轴，502-引导套筒，503-轴承安装套筒，504-滚珠轴承，505-驱动螺母，506-手柄，507-封盖，508-限位钉，509-调整叉耳，601-弧形大卡板，602-保形面，603-真空吸盘，801-第一短侧边定位块，802-第二短侧边定位块，803-短侧边定位面，901-长侧边定位面，902-活动插销，903-锁紧螺母

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～9，一种下壁板保形定位工装，由主体大框架1、前梯形撑架2、后梯形撑架3、三角托架4、下壁板保形吸附组件6、下壁板净边定位组件、卡板手动顶升机构5、TB标准块10、旋转吊环11、定位杯锥组件12等构成；所述主体大框架由方钢管焊接而成，呈长方体形；所述前梯形撑架由方钢管焊接而成，呈“倒置等腰梯形”，在所述前梯形撑架的钢管交错处焊接有第一加强板与第二加强板，所述前梯形撑架的底板焊接有两块脚轮安装板，在所述前梯形撑架的顶部对称焊接有两块TB标准块安装板203，在所述前梯形撑架的前部焊接有两块三角托架连接板，在所述前梯形撑架的后部焊接有四块主体大框架连接板；所述后梯形撑架由方钢管焊接而成，呈“倒置等腰梯形”，在所述后梯形撑架的钢管交错处焊接有第一加强板201与第二加强板202，所述后梯形撑架的底板焊接有两块脚轮安装板204，在所述后梯形撑架的顶部对称焊接有两块TB标准块安装板203，在所述后梯形撑架的前部焊接有四块主体大框架连接板；所述前梯形撑架、主体大框架、后梯形撑架通过螺销结构固定成一个完整主框架，在所述前梯形撑架、后梯形撑架的底部安装有四个带刹车脚轮7，在所述前梯形撑架、后梯形撑架的TB标准块安装板上分别安装有四块TB标准块，同时安装有四个旋转吊环，在所述主体大框架的上平面对称设置有四块手动顶升机构安装板，在所述前梯形撑架、后梯形撑架上分别对称设置有两块手动顶升机构安装板；所述三角托架安装在所述前梯形撑架的三角托架连接板上；所述卡板手动顶升机构共设置有八组，分别安装固定在八块手动顶升机构安装板上，所述每组卡板手动顶升机构由丝杆轴、引导套筒、限位钉、轴承安装套筒、驱动螺母、滚珠轴承、手柄、封盖构成，所述引导套筒、轴承安装套筒通过螺销结构固定在所述手动顶升机构安装板上，所述丝杆轴的上端加工出扁丝与调整叉耳连接孔；所述下壁板保形吸附组件共包括四块弧形大卡板601、八块调整叉耳509、真空吸盘603、真空吸附气源装置，所述卡板手动顶升机构的丝杆轴上端的扁丝、调整叉耳连接孔与所述的调整叉耳固定连接，每块弧形大卡板通过铰接的方式固定安装在两块调整叉耳上，通过转动手柄可促使丝杆轴上下运动，从而分别可调节每块弧形大卡板的升降位置及角度，在每块所述弧形大卡板的上弧面加工为保形面602，在所述保形面602上贴有保护橡胶，在每块所述弧形大卡板的侧面通过连接角钢分别安装有四组真空吸盘，真空吸盘吸附的工作面调整到略低于保护橡胶面1mm；所述下壁板净边定位组件由短侧边定位块组件8与长侧边定位块组件9构成，所述短侧边定位块组件由第一短侧边定位块801、第二短侧边定位块802构成，每个所述短侧边定位块为整体机加件，其上加工有三个OTP孔与短侧边定位面803，所述OTP孔中压配有衬套，所述第一、第二短侧边定位块通过空间位置要求固定安装在所述最前侧第一块弧形大卡板的前侧面上，所述长侧边定位块组件由四块长侧边定位构成，所述长侧边定位块为整体机加件，其上加工有两个OTP孔、长侧边定位面901与两个插销底孔，所述OTP孔中压配有衬套，四块长侧边定位块根据空间位置要求，分别安装在四块弧形大卡板上，所述长侧边定位块与所述弧形大卡板之间通过活动插销902与锁紧螺母903进行定位固定；所述定位杯锥组件由四个定位杯锥与调整垫片构成，所述四个定位杯锥，根据空间尺寸要求，分别安装所述前梯形撑架、后梯形撑架的TB标准块安装板的下侧，所述定位杯锥由合金钢制造而成，设置有锥形定位孔，所述锥形定位孔的开口方向朝下。

所述主体大框架、前梯形撑架、后梯形撑架分别由方钢管焊接而成所需形状，根据连接方式及安装零件的要求焊接各种板件，焊接后通过回火消除应力，由大型机床加工出各连接板件的尺寸要求及形位公差要求，再通过螺销结构方式将所述前梯形撑架、主体大框架、后梯形撑架安装成一个完整主框架，在安装调试过程中通过激光跟踪仪及加垫的形式，可将所述前梯形撑架、后梯形撑架上的四块TB标准块安装板调装到同一平面，同时也可将前梯形撑架、主体大框架、后梯形撑架上的八块手动顶升机构安装板调装到同一个平面，再通过加垫方式将四个带刹车脚轮调装到位，同时着地；通过调装的方式将完整主框架调整到最佳的状态，可避免完整主框架由大型机床来保证加工尺寸要求。通过主体大框架、前梯形撑架、后梯形撑架，便于焊接、下料、回火炉子选择，分段便于在散件时完成对零件的加工，通过拼装可较好完成对各所需工作面的调整，这是这样设计的核心目的及工艺性所在。

三角托板由三根方钢管焊接成三角形框架401，在三角形框架前端焊接有一块牵引板402，在所述三角形框架后端对称焊接有两块过渡连接板403，所述三角托板还配置有两块叉耳件，所述叉耳件404设置有两个垂直开口的双叉耳，双叉耳上分别开有两组铰链孔，所述三角托板通过铰接螺栓405安装在两块所述叉耳件的一个铰链孔里，所述叉耳件的另一个铰链孔通过铰接螺栓可转动安装在所述前梯形撑架的两块三角托架连接板，通过上述结构设计，可实现所述三角托板的上下、左右两个自由度的转动，便于自由牵引。

所述卡板手动顶升机构由丝杆轴501、引导套筒502、限位钉508、轴承安装套筒503、驱动螺母505、滚珠轴承504、手柄506、封盖507构成，所述丝杆轴为回转类零件，前端为光轴、后端加工有T型螺纹，在所述丝杆轴的最前端加工有扁丝与调整叉耳连接孔，丝杆轴的最后端设置有限位挡销孔，在限位挡销孔内过盈配合安装有限位挡销，在所述丝杆轴的光轴长度上沿着中轴线方向还设置有长键槽；所述引导套筒为回转类零件，内径与所述丝杆轴的光杆部分间隙配合，满足H7/g6要求，在所述引导套筒上还设置有限位钉安装孔，所述限位钉安装在上述限位钉安装孔内，且插入到丝杆轴的长键槽内，可限制丝杆轴相对于引导套筒的转动，只能让丝杆轴沿着引导套筒上下滑动；所述轴承安装套筒为回转类零件，所述轴承安装套筒内孔上安置所述滚珠轴承，所述驱动螺母为回转类零件，所述驱动螺母的外径为滚珠轴承安装面，而内孔设置为T型螺纹，所述驱动螺母通过滚珠轴承安装在所述轴承安装套筒内且可相对于轴承安装套筒转动，所述驱动螺母的内孔螺纹与所述丝杆轴的T型螺纹结构部构成T型螺纹传动机构；手柄安装套筒通过平键结构套装在所述驱动螺母外侧，所述手柄安装在所述手柄安装套筒上，且可保证手柄与所述驱动螺母连接在一起；在所述驱动螺母的下端通过十字沉头螺钉安装有封盖，防止灰尘进入；转动手柄，可驱动所述驱动螺母，所述丝杆轴在引导套筒及限位钉的限制下可上下滑动，由驱动螺母与丝杆轴之间T型螺纹传动结构，转动所述驱动螺母可使上述丝杆轴上下滑动。

所述下壁板保形定位工装的制造工艺，尤其是装配工艺方案如下，采用SMART设备进行装配，在所述前梯形撑架、主体大框架、后梯形撑架安装成一个完整主框架后，根据坐标系安装四块TB标准块的位置，所述四块TB标准块位置的设置，建立系统的方式已经遵循全覆盖原则；每块弧形大卡板上都设置有三个OTP基准孔，三个OTP基准孔与弧形大卡板的保形面保持正确的位置关系，通过SMART设备将四块弧形大卡板的OTP值调整到位；在将四块弧形大卡板调整到位后，通过OTP值将两块短侧边定位块调整到位，且通过螺销结构将两块短侧边定位块与所述弧形大卡板固定，再通过OTP值将四块长侧边定位块分别调整到位，用C型架将长侧边定位块与弧形大卡板夹住后，配制插销底孔，通过活动插销与锁紧螺母将长侧边定位块与弧形大卡板固定，二者之间的连接方式为可卸结构；最后，通过OTS法，即通过定位杯锥的锥形定位孔空间型面要求，将四个定位杯锥分别安装到位。

结合附图，一种下壁板保形定位工装，其工作方式及部件的功能如下：一个下壁板吊装或者搬运到下壁板保形定位工装时，由下壁板净边定位组件及弧形大卡板的保形面对下壁板进行定位，通过真空吸附装置，将下壁板紧紧吸附在弧形大卡板上，既能起到定位，又能起到保形夹紧作用。真空吸盘与弧形大卡板的保形面之间的调整相对位置关系，至关重要，直接影响吸附力。其后，可将这个下壁板保形定位工装吊装到装配型架上，将整个下壁板保形定位工装，通过定位杯锥组件，安置在装配型架的定位柱上，开展后续装配协调工作，卡板手动顶升机构5的设置，极其便于后续下壁板组件在装配过程中，对下壁板的空间位置微调。待完成部段装配后，整个部段桶段可以安置在下壁板保形定位工装，作为一个整体保形运输工装使用。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。