CN101947606B - 镶块模压式收口机 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种镶块模压式收口机，机架(J)中央导向孔内插入管件(a)，周围均布3至10件相同的镶块(1)，其中心镶成收口工件(b)的凹模型面，其外围镶成正多边形，恰好置入具有相同正多边形棱锥面的内锥环(2)中；内锥环受轴向力(N)作用时，由于斜面分力产生径向力(V)；当斜角为8度时，径向力为轴向力的4倍以上；所以，当内锥环受电控、液压系统(y)的操控而进行快速、大能量、小行程、连续不断地往复运动，而管件又被给料机构作螺旋状送料时，管件(a)端部被迫产生缩径增厚的塑性变形，成为锥形收口工件(b)。复位弹簧(3)的弹力通过复位拉杆(4)拉住镶块(1)，始终贴紧内锥环(2)，确保运动可靠。经样机试验证明产品质量好，效率高，能耗低，无噪音。

Description

镶块模压式收口机

技术领域

本发明涉及一种管材或罐件收口(或称缩口)的方法及其设备，更具体地说，本发明涉及一种镶块模压式收口机。 

技术背景

目前管材或罐件收口(或称缩口)的加工方法，主要有轴向收口和径向收口这两种加工方法。 

1990年机械工业出版社出版，王孝培主编《冲压手册》(第2版)P 341，就已权威、专业、全面地讲解了轴向模压缩口工艺的技术参数和相关知识，用整体凹模在压力机下对工件轴向施压，材料塑性变形而缩小端口；但仅限于罐类或短管才适用；而且每次加工量，受缩口率限制，有时需要中间退火处理后，再二次加工，降低了工效而增加了成本。 

径向模压加工的方法，见中航集团成都飞机工业公司系统件分厂的收口机，是60年代参考相关资料自行设计制造的非标设备，至今还在使用。将整体凹模对破为两块，受径向力对称往复挤压变形而缩小管材端口。但是缺点很明显，能耗高：加工直径40壁厚3的铝管也要15KW；噪音大：120分贝以上；质量低：同轴度容易超差。 

径向收口的加工方法，还有一边加热-边滚压(或一边加热-边模压)的方法，但仅适用于较大管径、较短工件(如氧气瓶、媒气罐类)的范围，而且要购置大型专用设备、增加热能消耗，生产成本高。 

综上所述，目前最重要的还是缺乏一种能耗低，噪音小，效率高、质量好，成本低，适应范围广的管材收口加工方法及其设备。 

发明内容

本发明的目的就是针对上述问题，提供一种能耗低，噪音小，效率高，同轴度误差小，成本低，适应范围广的加工方法及其设备，以解决现有技术中存在的问题。本发明提供的一种镶块模压式收口机，包括如下步骤： 

备制3至10件相同的锥面镶块，均布在模架内，模架固接在受力框架的固定台板上，全部镶块有凹面，在中央镶成工件的完整型腔，其外围镶成一个完整的正多边形，置于具有相同正多边形棱锥面的内锥环中，设有复位弹簧复位拉杆，使镶块始终贴紧内锥环。 

备制6个螺母、3根导向柱，将固定台板和油缸座连接成空间立体框架；其固定台板上固接有模架和给料机构；其导向柱上有通过滑动轴承连接的活动台板。 

备制模架：模架顶板、模架底板均为正多边形，其边数与镶块的件数相同；精制螺栓的数量也与镶块的件数相同，螺栓两端用螺母将前述两个零件构成连接成整体空间模架，其内空上下平行，与镶块构成滑动配合。 

备制的锥面镶块：其平面为等腰三角形，大端为锥面，与中轴线成8度斜角，小端有按工件要求刻制的具有圆锥角(β)的凹模型面(M)，边上有为避免与模架螺栓干涉的弧形缺口；其上下两面相互平行，底面有盲孔，供复位拉杆插入。 

备制活动台板：其平面上有3个圆孔，孔中安装滑动轴承，与导向柱组成往复滑动的间 隙配合；其上面安装内锥环，下面安装活塞杆接头。 

备制固定台板及给料机构：有台板中央，有管材导向套，确保工件收口后的同轴度；在固定台板上面，有给料机构，是用螺栓固接一个双头梯形螺纹的大螺母，其螺纹长度与工件的收口长度相当，其余下部为光圆管状，供短螺杆下旋到终点时，继续维持原地旋转，由下面均布的多只弹簧，通过大垫圈托起以上的全部重量；短螺杆与三爪卡盘固接，外径较小，可以整体旋入大螺母内；搬手反向旋转时，卡盘升高回到原位，松开三爪取出工件。 

本发明相比于上述现有技术具有如下有益效果：结构简单，体积小巧，工作可靠，能耗很低，声音极弱，生产效率高，产品同轴度良好，适应范围广。 

附图说明

为了更清楚地理解本发明，现将通过本发明实施例，同时参照附图，来描述本发明，其中： 

图1是本发明的结构原理示意图。 

图2是本发明的实施例的关键结构部装图。 

图3是图2的A-A向剖视图。但内锥环未示出。 

图4是镶块的平面图。虚线示出其余各件的平面布置关系。 

图5是图4的B-B向剖视图。 

图6是内锥环的平面图。 

图7是图6的C-C向剖视图。 

图8是给料机构部装图。 

图中：J.机架，a.管材，b.工件，N.轴向力，V.径向力，Z.锥面，M.凹模型面，β.收口角，y.液压系统；1.镶块，2.内锥环，3.复位弹簧，4.复位拉杆，5.模架底板，6.固定台板，7.模架顶板，8.导向柱，9.活塞杆接头，10.油缸座，11.活动台板，12.管材导向套，13.精制螺栓，14.限位垫，15.弹簧座，16.润滑油孔，17.拉杆孔，18.螺孔，21.大螺母，22.短螺杆，23.三爪卡盘，24.大垫圈，25.弹簧，26.搬手。 

具体实施方式

图1中显示的是根据本发明原理设计的一个结构原理示意图。中轴线左边表示：内锥环2退回时，镶块1被复位拉杆4拉住，尚未对管件a施压。中轴线右边表示：内锥环2前进时，轴向力N通过斜面分力转换为镶块1的径向力V，对管件施压，材料产生塑性变形后而成为工件b。 

图2是本发明的实施例的关键结构部装图。 

图3是图2的A-A向剖视图。为画面清晰起见，内锥环2未示出。两图相互依存，适宜同时对照观看。 

受力框架及活动台板11。用6个螺母，将3根导向柱与固定台板6及油缸座10，连接成整体框架(即图1中的框架J)。活动台板11有3个圆孔，孔中安装滑动轴承，与导向柱8组成往复滑动的间隙配合，导向柱8专供活动台板11实现精准、平稳的往复滑动。活动台板11上面安装内锥环2，下面安装活塞杆接头9，在电控、液压系统(未示出)的操控下，实现快速、大能量、小行程、不间断地往复运动。该框架承受全部内力，从而消除了轴向力N往复作用时，对地面机座、基础的振动。 

镶块1和内锥环2均采用高碳淬硬钢，并在锥面Z开油槽保证润滑以减少摩擦损失，当 锥面Z与中轴线的锥角为8度时，扣除摩擦损失后，径向力V仍然有轴向力N的4倍以上，这种既能准确协调同步，又具强大压力的结构特征，对于迫使管材实现缩径增厚的塑性变形，具备了充充可靠的条件。 

模架结构为：模架顶板7、模架底板5均为正多边形，其边数和精制螺栓13的根数均与镶块1的件数相同；螺栓两端用螺母将前述两个零件连接成空间整体模架，其内空上下平行，与镶块1的上下面构成滑动配合。 

固定台板6中央，用螺钉固接有可更换的、与模型同轴的管件导向套12，其形如法兰，内孔与管材外径滑动配合，确保工件收口后的同轴度。 

在图3中，3根导向柱8和6个精制螺栓13均被切断成为剖面，(但为画面清晰起见，内锥环2未示出)。首先在固定台板6上，安装6套复位装置，包括复位弹簧3、复位拉杆4、弹簧座15、限位垫14；在安装模架时，须注意每个镶块1的拉杆孔17都对准一个拉杆小轴；任何时候，复位弹簧3的反弹力通过复位拉杆4将镶块1拉出，始终贴紧内锥环2的锥面(见图2)。 

图4是镶块1的平面图。镶块1共6件，虚线示出其余5件的平面布置 

关系，外围镶成一个完整的正六边形，恰好可以置内锥环；中央镶成一个完整的工件收口模的型腔。镶块1的俯视平面为等腰三角形，两条斜边上均有为避免与模架精制螺栓13产生干涉的弧形缺口，其上下两面相互平行。 

图5是图4的B-B向剖视图。镶块1的剖面近似方形，锥面Z与中轴线成8度锥角；中轴线附近的凹型面M，是按工件b的要求加工，具有圆锥角β；中间有润滑油孔16为钻通的小孔，与模架底板5、固定台板6上的油孔、油槽相通；拉杆孔17是从底部加工的盲孔，供复位拉杆4插入。 

图6是内锥环的平面图。其内锥面是以正六边形为底面的六棱锥面。 

图7是图6的C-C向剖视图。内锥面Z与中轴线成8度斜角；螺孔18两面都加工螺纹，是因为在磨削镶块1的上下端面时，该零件可以作为磨削工艺的工装。 

图8是给料机构部装图。经样机试验证明，直径小、长度短的工件，不需要给料机构，直接用手动就能实现-边旋转一边送料的工序，生产合格的工件。但对于直径大，又长又重的情况下，应有给料机构：在固定台板6上面，用螺栓固接有双头梯形螺纹的大螺母21，其螺纹长度与工件的收口长度相当，其余下部为光圆直管，供短螺杆22旋到终点时，继续维持原地旋转，由下面均布的多只弹簧25，通过大垫圈24托起以上的全部重量；短螺杆22与三爪卡盘23固接，外径较小，可以整体旋入大螺母21内；卡盘顶上设置手柄26，三爪夹紧管材a后，旋动手柄2至3圈，即可完成1个收口工件。搬手反向旋转时，卡盘上升回到原位，松下三爪取出工件b。 

需要说明：本发明中的一个重要零件内锥环，也是本发明发明人申请并已被授权的《嵌压成形加工齿轮的装置》(专利号：200810044235.5)权利要求中的结构特征之一，本专利只作-般引用，不再纳入权利要求的结构特征，不存在矛盾。 

还应当说明：三爪卡盘26可选用车床配件三爪卡盘。润滑系统、电控、液压系统y均属常规技术，本专利文件中不作图文表述。 

根据本发明的基础原理是：备制3至10件相同的镶块1，均布在模架内，其平面外围镶成一个完整的正多边形，其中心凹面镶成收口模型，其外围锥面置于边数相同的内锥环2中，复位弹簧3的反弹力通过复位拉杆4将镶块1拉出，始终贴紧内锥环2的锥面；当内锥环2 前进时，轴向力N通过斜面转换为镶块1的径向力V，对位于中轴线上的管材a同步相向施压，迫使材料产生缩径增厚的塑性变形，成为收口后的合格工件b。 

根据本发明试制样机试用证明，是一种结构简单，体积小巧，工作可靠，能耗很低，声音极弱，生产效率高，产品同轴度不会超差，适应范围广的管件收口加工方法及其设备。 

本发明能收口的形状，不限于锥形，显而易见，对于其它类似形状，将凹型面M尺寸加以改变后，也能收口，其结构特征理应属于本发明的范畴。 

以上所述的仅是本发明的优选实施例，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的若干变形和改进，也应视为属于本发明的保护范围。 

Claims (4)

1.一种镶块模压式收口机，其特征在于，有3至10件相同的锥面镶块(1)，均布在模架内，模架固接在受力框架(J)的固定台板(6)上，全部镶块(1)有凹模型面(M)，在中央镶成工件(b)的完整型腔，其外围镶成一个完整的正多边形，置于具有相同正多边形棱锥面的内锥环(2)中；设有复位弹簧(3)、复位拉杆(4)，使镶块始终贴紧内锥环；模架顶板(7)、模架底板(5)均为正多边形，其边数与镶块(1)的件数相同；精制螺栓(13)的数量也与镶块(1)的件数相同，螺栓两端用螺母将前述两个零件连接成整体空间模架，其内空上下平行，与镶块(1)构成滑动配合。

2.按权利要求1所述镶块模压式收口机，其特征在于，所述的受力框架(J)是由6个螺母、3根导向柱(8)，将固定台板(6)和油缸座(10)连接成空间立体框架；其固定台板(6)上固接有模架和给料机构；其导向柱(8)上有通过滑动轴承连接的活动台板(11)，活动台板(11)上面安装内锥环(2)，下面安装活塞杆接头(9)。

3.按权利要求1所述的镶块模压式收口机，其特征在于，所述的镶块(1)的俯视平面为等腰三角形，其大端为锥面，与中轴线成8度斜角，小端有按工件要求刻制的具有圆锥角(β)的凹模型面(M)，斜边上有为避免与精制螺栓(13)干涉的弧形缺口；其上下两面相互平行，底面有盲孔，供复位拉杆插入。

4.按权利要求1或2所述的镶块模压式收口机，其特征在于，所述的固定台板(6)中央，有管材导向套(12)，确保工件收口后的同轴度；在固定台板(6)上面，有给料机构，是用螺栓固接一个双头梯形螺纹的大螺母(21)，其螺纹长度与工件的收口长度相当，其余下部为光圆管状，供短螺杆(22)下旋到终点时，继续维持原地旋转，由下面均布的多只弹簧(25)，通过大垫圈(24)托起以上的全部重量；短螺杆(22)与三爪卡盘(23)固接，外径较小，可以整体旋入大螺母(21)内；搬手反向旋转时，卡盘升高回到原位，松开三爪取出工件。 

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