一种工件成圆方法及装置与流程

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1.本发明涉及工件成圆技术领域，特别是一种工件成圆方法及装置。

背景技术：

2.现有的弧形板成型大多是将实心或空心的单层面板采用滚压或冲压方式完成，而将夹芯面板压制成弧形面板较少。而本技术的发明人在本技术之前已经发明了一系列的芯板成圆方法。如cn 108080476a公开了一种弧形钎焊夹芯面板成型方法，具体是将其中一块面板上预设有若干凹槽；待两块面板和夹芯层钎焊后形成夹芯面板，然后将夹芯面板置于弧形结构的模具上，通过加热或加压，形成弧形钎焊夹芯面板。
3.随着后续不断试验，发明人发现上述成型方式存在以下缺陷：（1）需要将面板设计成凹槽结构，大大提高工艺的复杂性，导致加工费时费力；（2）只能将夹芯板先变成弧形板，再将多块变形后的弧形板之间相互焊接才能形成圆形，一方面无法实现一次性成圆，而是需要多道工序，从而增加操作的繁琐度；另一方面，通过加热或加压使原本为水平结构的芯板变形成为弧形芯板，由于变形弧度大，很容易降低夹芯层与面板之间的连接强度，甚至会导致部分夹芯层脱离面板。

技术实现要素：

4.本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种工艺简单，省时省力，保证连接强度的工件成圆方法及装置。
5.本发明的技术方案是：本发明之一种工件成圆方法，采用多块芯板拼接成截面为多边形的工件，密封工件的内腔，通过向工件内腔充入高压气体或液体，将截面为多边形的工件挤压成圆筒结构。
6.进一步，具体包括以下步骤：s1：将多块芯板组焊成截面为多边形的工件；s2：对所有焊缝进行无损检测，确保焊缝质量；s3：对工件的内腔进行气密性检漏；s4：充入高压气体或液体加压，按预设压力值逐步升压，待加压至目标压力后，截面为多边形的工件打压成截面为圆形的工件；柔性过渡段也随着工件变圆的过程产生形变，保证封头与工件之间的密封连接。
7.s5：对工件内腔泄压至标准大气压或排完内腔所有液体。
8.进一步，所述多块芯板组焊成截面为多边形的工件时，相邻芯板的外面板之间焊接成一体，内面板之间暂不焊接，且每块芯板的内面板延伸出一部分，待多边形截面工件挤压成圆后，再将相邻芯板的内面板之间焊接。
9.本发明之一种工件成圆装置，包括工装和截面为多边形的工件，所述工件的两端设有封头，所述工件与封头之间设有柔性过渡段。
10.进一步，所述封头为弧形结构。
11.进一步，所述封头为半球形结构。
12.进一步，所述工件放置于工装内，工装包括底座和用于放置工件的容纳部，底座与容纳部之间设有若干个支腿进行支撑；容纳部为圆弧形结构。
13.进一步，所述工件一端的封头上设有注水管和/或注气管，工件另一端的封头上设有排水管和/或排气管，且至少一端的封头上设有压力传感器。
14.进一步，所述柔性过渡段沿工件端面四周设置，且为凹凸结构；所述工件的壁为芯板结构，包括外面板、内面板以及设于二者之间的夹芯层，柔性过渡段的一端面与工件的外面板焊接，另一端面与封头焊接。
15.进一步，所述封头的下部设有支撑轮。
16.进一步，所述工件由多块芯板拼接形成n边形截面结构，n≥5。
17.本发明的有益效果：（1）通过将多块芯板先拼接成截面为多边形的工件，再密封工件的内腔，向工件内腔充入高压气体或液体，将截面为多边形的工件挤压成圆筒结构，一方面，无需对芯板的面板进行改变，直接将水平结构的芯板拼接成多边形即可，大大降低操作的繁琐度，省时省力；另一方面，多边形的边数越大，约接近为圆形，只需通过向工件内腔冲入高压气体或液体，就可逐渐加压成圆形，不仅工艺简单，而且多边形变成圆形过程中，芯板的变形弧度不大，能够有效保证夹芯层与面板之间的连接强度；（2）通过设置封头，能够对工件进行密封，且封头的内表面设有加强筋，在增加封头强度的同时，能够在打压过程中提供反向约束力；（3）通过设置柔性过渡段，能够使封头与工件之间完美连接，同时设计成波形环柔性结构，既减少多边形工件打压成圆形时的约束力，又能增加一定强度，不至于打压时产生破裂，保证封头与工件之间的密封性；（4）在多块芯板组焊成截面为多边形的工件时，通过设计每块芯板的内面板延伸出一部分，不进行焊接，待多边形截面工件挤压成圆后，再将相邻芯板的内面板之间焊接，能够有效保证夹芯层与面板的连接强度，并且能够保证芯板顺利变形；（5）通过在封头下部设置支撑轮，用于打压时，由于封头两端压力值较大，便于移动封头，防止倾斜甚至倾倒。
附图说明
18.图1是本发明实施例工件未成圆之前的结构示意图；图2是本发明实施例工件成圆后的结构示意图；图3是图1所示实施例的前视图；图4是本发明实施例封头的内部结构示意图；图5是本发明实施例柔性过渡段的结构示意图；图6是图3所示实施例的i部放大结构示意图；图7是图3所示实施例的ⅱ部放大结构示意图；图8是本发明实施例相邻芯板组焊的结构示意图；图9是本发明实施例工件充水、排水的状态变化示意图。
19.附图标识说明：
1. 工装；2. 工件；3. 封头；4. 柔性过渡段；5.芯板；6. 支撑轮；11. 底座；12. 容纳部；13. 支腿；31. 加强筋；32. 注水管；33. 排气管；34. 排水管；35. 压力传感器；41.凹部；51. 外面板；52.内面板；53.夹芯层。
具体实施方式
20.以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。
21.如图1~图3所示：一种工件成圆装置，包括工装1和截面为多边形的工件2，工件2的两端设有封头3，工件2与封头3之间设有柔性过渡段4，工件2放置于工装1内。
22.本实施例中，工件2由多块芯板5拼接形成n边形截面结构，n≥5，优选为六边形或八边形，进一步优选为八边形，这是因为八边形更接近于圆形，因此更易挤压成圆形，若边数大于8，则会导致制备工艺更复杂。本实施例通过八块芯板5拼接形成八边形截面结构，每块芯板5的两端设计成斜面，便于相邻芯板5呈夹角连接。
23.如图4所示：本实施例中，为了向工件2内腔充入高压气体或液体，需要将工件的两端进行密封，因此在工件的两端设计了封头3。其中，封头3优选为半球形，且封头3的内表面设有加强筋31，可增加封头强度，同时在打压过程中提供反向约束力。
24.如图5所示：本实施例中，工件2与封头3之间设有柔性过渡段4，柔性过渡段4沿工件端面四周设置，柔性过渡段4的板体上间隔设有多个凹部41，从而形成波形环柔性结构。由于工件2的截面为多边形，而封头3的截面为圆形，因此，通过设置柔性过渡段4能够使封头与工件之间完美连接，同时设计成波形环柔性结构，既减少多边形工件打压成圆形时的约束力，又能增加一定强度，不至于打压时产生破裂。其中，柔性过渡段的凹面朝向外侧设置。
25.本实施例中，工装1包括底座11和用于放置工件的容纳部12，底座与容纳部之间设有若干个支腿13进行支撑。其中，容纳部12为圆弧形结构，工件2放置于容纳部12的弧形凹腔内，而柔性过渡段4和封头3则外置，不设于工装内。
26.如图6和图7所示：本实施例中，芯板5包括外面板51、内面板52以及设于二者之间的夹芯层53，其中内面板52为工件的内壁，外面板51为工件的外壁。其中，柔性过渡段4的一端面与工件的外面板51焊接，另一端面与封头3焊接，封头3在与柔性过渡段4连接的那一面设有倾斜面，以便于增加焊接面积，提高连接强度。
27.本实施例中，工件一端的封头上部设有注水管32，且注水管可用于注水，同时也可用于注气；工件另一端的封头上部设有排气管33，下部设有排水管34，且工件两端的封头上均设有压力传感器35，如压力表，用于检测工件内腔的压力。
28.本实施例的封头下部设有支撑轮6，如万向轮，用于打压时，由于封头两端压力值较大，便于移动封头，防止倾斜甚至倾倒。
29.本实施例的工件成圆方法，主要包括以下步骤：s101：将多块芯板组焊成截面为八边形的工件。
30.如图8所示：具体地，在组焊时，相邻芯板的外面板之间焊接成一体，内面板之间暂不焊接，且每块芯板的内面板一端延伸出一部分，并延伸至相邻的芯板内，与该相邻芯板的内面板之间接触但不焊接，待多边形截面工件挤压成圆后，再将相邻芯板的内面板之间焊接。其中，相邻芯板的内面板之间不焊接，可能会进水，但进水并不会影响成圆。相反，进水
后，压力直接作用在外表面，更容易使工件外表面成圆，并通过夹芯层的作用，使内表面成圆。成圆后，将水排出再焊接即可。
31.s102：工件阻焊完成后，在封头上安装注水管、排水管、压力传感器和排气管，再将柔性过渡段分别与封头、工件外面板之间焊接。
32.s103：对所有焊缝进行无损检测，确保焊缝质量。
33.s104：对工件的内腔进行气密性检漏，确保工件内腔的密封性。
34.具体地，向工件的内腔施加气压0.15mpa，保压10分钟，待降压至0.1mpa，通过皂液进行检漏。
35.s105：充入高压气体或液体加压，按预设压力值逐步升压，待加压至目标压力后，截面为多边形的工件打压成截面为圆形的工件。
36.具体地，如图9所示：通过封头的注水管充入高压气体或液体时，按0.1mpa逐步升压，当加压至0.5mpa（压力值可根据所要打压成圆的工件大小进行调整），多边形截面工件打压成圆形截面工件。工件内腔中基本已经完全充满气体或液体，气体可以是惰性气体，也可以是空气等。待打压成圆后，芯板的内面板延伸出的那部分逐渐变成弧形，待成圆后，对相邻芯板的内面板进行焊接。
37.s106：打开排气管的阀门，将工件内腔泄压至标准大气压。
38.s107：关闭排气管，打开排水管，排干净工件内腔的水。
39.s108：将工件移出工装，并取掉封头及柔性过渡段。
40.本实施例的工件可用作真空隧道、真空列车的车壳等，例如在工件上安装吊耳、吊轨和隧座，形成真空隧道。
41.综上所述，本发明一方面能够大大降低操作的繁琐度，省时省力，可一次成型为截面为圆形的结构；另一方面，在成型过程中，能够有效保证夹芯层与面板之间的连接强度。

技术特征：

1.一种工件成圆方法，其特征在于，采用多块芯板拼接成截面为多边形的工件，密封工件的内腔，通过向工件内腔充入高压气体或液体，将截面为多边形的工件挤压成圆筒结构。2.根据权利要求1所述的工件成圆方法，其特征在于，具体包括以下步骤：s1：将多块芯板组焊成截面为多边形的工件；s2：对所有焊缝进行无损检测，确保焊缝质量；s3：对工件的内腔进行气密性检漏；s4：充入高压气体或液体加压，按预设压力值逐步升压，待加压至目标压力后，截面为多边形的工件打压成截面为圆形的工件；s5：对工件内腔泄压至标准大气压或排完内腔所有液体。3.根据权利要求1所述的工件成圆方法，其特征在于，所述多块芯板组焊成截面为多边形的工件时，相邻芯板的外面板之间焊接成一体，内面板之间暂不焊接，且每块芯板的内面板延伸出一部分，待多边形截面工件挤压成圆后，再将相邻芯板的内面板之间焊接。4.一种工件成圆装置，其特征在于，包括工装和截面为多边形的工件，所述工件的两端设有封头，所述工件与封头之间设有柔性过渡段。5.根据权利要求4所述的工件成圆装置，其特征在于，所述封头为弧形结构；或者所述封头为半球形结构。6.根据权利要求5所述的工件成圆装置，其特征在于，所述工件放置于工装内，工装包括底座和用于放置工件的容纳部，底座与容纳部之间设有若干个支腿进行支撑；容纳部为圆弧形结构。7.根据权利要求4所述的工件成圆装置，其特征在于，所述工件一端的封头上设有注水管和/或注气管，工件另一端的封头上设有排水管和/或排气管，且至少一端的封头上设有压力传感器。8.根据权利要求4所述的工件成圆装置，其特征在于，所述柔性过渡段沿工件端面四周设置，且为凹凸结构；所述工件的壁为芯板结构，包括外面板、内面板以及设于二者之间的夹芯层，柔性过渡段的一端面与工件的外面板焊接，另一端面与封头焊接。9.根据权利要求4所述的工件成圆装置，其特征在于，所述封头的下部设有支撑轮。10.根据权利要求4所述的工件成圆装置，其特征在于，所述工件由多块芯板拼接形成n边形截面结构，n≥5。

技术总结

一种工件成圆方法及装置，其中工件成圆方法包括以下步骤：采用多块芯板拼接成截面为多边形的工件，密封工件的内腔，通过向工件内腔充入高压气体或液体，将截面为多边形的工件挤压成圆筒结构。本发明还包括一种工件成圆装置。本发明一方面能够大大降低操作的繁琐度，省时省力，可一次成型为截面为圆形的结构；另一方面，在成型过程中，能够有效保证夹芯层与面板之间的连接强度。面板之间的连接强度。面板之间的连接强度。