CN102554002A - 超长薄壁管件无芯模数控旋压设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种超长薄壁管件无芯模数控旋压设备，在床身部件的一端部安装有主轴箱部件，在床身部件的一端部安装有尾座部件，在床身部件的后侧中部设有上下料部件，在床身部件的中部设有自动进料部件，在床身部件上设有若干辅助定心部件，在主轴箱部件上设有自动快速夹紧部件，在床身部件上滑动连接有滑台部件，滑台部件能在床身部件上进行其轴向行走，在滑台部件上设有旋轮部件。本发明使用后可以无切削成形超长薄壁锥形或各种风格的超长异形薄壁管件，本发明具有结构简单、合理、使用方便等优点。

Description

超长薄壁管件无芯模数控旋压设备

技术领域

本发明涉及一种旋压加工设备，尤其是一种超长薄壁管件无芯模数控旋压设备。

背景技术

旋压技术很早就应用在工业制造领域，在国民经济的各行各业中有非常广泛的应用，如航空工业、汽车行业、还有各种各样的工艺品等。在现有的旋压技术应用中，必须有芯模提供支撑，并且主要以板材旋压和短工件的应用为主，如封头旋压、车轮轮毂旋压。而对于超长薄壁管件旋压成各种不同囗径的锥形管或各种风格的异形管件，还没有形成一种有效的设备。目前市场上对超长锥形管件的制作，采用的是铸造或折边压弯再焊接的制作工艺。

铸造成形表面质量和材料性能及壁厚都难以控制，而对于长度超过5米的薄壁锥管铸造几乎难以实现，铸造外观和材料安全性难以保证。而折弯成形在材质和壁厚方面可以达到要求，但受限于加工设备而无法实现超长锥形管的制作，只能采用拼焊的方法来完成，这就造成工艺成本增增加，工件焊接变形，圆度差等缺陷。而对于超长薄壁异形管件，现有加工手段无法制造出整体的超长薄壁无焊接的异形管件，只能采用拼焊的方式。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可以无切削成形超长薄壁锥形或各种风格的超长异形薄壁管件的超长薄壁管件无芯模数控旋压设备。

按照本发明提供的技术方案，所述超长薄壁管件无芯模数控旋压设备，在床身部件的一端部安装有主轴箱部件，在床身部件的一端部安装有尾座部件，在床身部件的后侧中部设有上下料部件，在床身部件的中部设有自动进料部件，在床身部件上设有若干辅助定心部件，在主轴箱部件上设有自动快速夹紧部件，在床身部件上滑动连接有滑台部件，滑台部件能在床身部件上进行其轴向行走，在滑台部件上设有旋轮部件。

所述自动快速夹紧部件包括在主传动轴内滑动插接有主轴，在主传动轴内设有蝶形弹簧，蝶形弹簧套在主轴上，在主轴的左端外壁设有凸起的挡块，所述蝶形弹簧的左端部与挡块相抵，蝶形弹簧的右端部与主传动轴相抵，在主传动轴的右端部固定有连接法兰，连接法兰的右端部固定有外套筒，外套筒的右端部内壁为夹紧圆锥面，在外套筒内套接有弹簧夹头，弹簧夹头的右端为若干个圆锥夹紧部，圆锥夹紧部的外壁面与夹紧圆锥面配合，在圆锥夹紧部左侧的弹簧夹头内套接有芯轴，在圆锥夹紧部位置的弹簧夹头内套接有活动芯轴，在活动芯轴上套接有内衬套，活动芯轴与内衬套固定一体，内衬套的外壁面与圆锥夹紧部的内壁面形成夹口；所述主轴从左向右依次穿过主传动轴、连接法兰、芯轴与活动芯轴，在主轴的右端部安装有螺母。

所述圆锥夹紧部的内壁面开设有若干环形凹槽，环形凹槽的外圆为尖锐状，且环形凹槽的外圆直径相同。

在内衬套的外壁面设有若干与内衬套呈同轴设置的环形凸起，环形凸起的外圆为尖锐状，环形凸起的外圆直径相同，且环形凸起与环形凹槽配合。

所述旋轮部件包括在安装支架上滑动安装有滑架，在滑架上转动安装有旋轮，在安装支架上转动安装有辅助轮，旋轮的轴线与辅助轮的轴线呈平行设置，旋轮与辅助轮呈错位设置；在旋压过程中，旋轮与辅助轮分别设置在超长薄壁管件的两侧，且所述旋轮通过滑架能沿着的超长薄壁管件的径向移动。

所述旋轮的旋压轮面的纵向截面形状为圆弧形。

所述辅助轮的辅助压紧轮面的纵向截面形状为直线，且该直线平行于辅助轮的轴线。

所述辅助定心部件包括在连接支架内转动安装有旋转轴，在旋转轴上固定有旋转支架，在旋转支架上固定有附着轮支架，在附着轮支架内安装有第一安装轴与第二安装轴，在第一安装轴上铰接有第一安装板与第二安装板，在第二安装轴上铰接有第三安装板，在第一安装板上转动架设有第一旋转轮，在第二安装板上转动架设有第二旋转轮，在第三安装板上转动架设有第三旋转轮，在第一安装板上铰接有第一连杆，在第二安装板上铰接有第二连杆，第一连杆的另一端部与第二连杆的另一端部均铰接在第三安装轴上，第一安装轴的轴线与第二安装轴的轴线呈平行设置，第二安装轴的轴线与第三安装轴的轴线呈平行设置，在附着轮支架上设有第三安装轴的升降驱动部件，第三连杆的一端与第二安装板铰接，第三连杆的另一端与第三安装板铰接。

在附着轮支架上安装有驱动液压缸，驱动液压缸的活塞杆与所述第三安装轴铰接。

本发明使用后可以无切削成形超长薄壁锥形或各种风格的超长异形薄壁管件，本发明具有结构简单、合理、使用方便等优点。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图2是本发明的俯视图。

图3是本发明的左视图。

图4是本发明中自动快速夹紧部件的整体结构示意图。

图5是图4中A部分放大图。

图6是本发明中旋轮部件的整体结构示意图。

图7是本发明中辅助定心部件的整体结构示意图。

图8是本发明中辅助定心部件的使用状态图。

具体实施方式

下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图所示：该超长薄壁管件无芯模数控旋压设备，在床身部件1的一端部安装有主轴箱部件2，在床身部件1的一端部安装有尾座部件7，在床身部件1的后侧中部设有上下料部件9，在床身部件1的中部设有自动进料部件6，在床身部件1上设有若干辅助定心部件8，在主轴箱部件2上设有自动快速夹紧部件3，在床身部件1上滑动连接有滑台部件5，滑台部件5能在床身部件1上进行其轴向行走，在滑台部件5上设有旋轮部件4。

所述自动快速夹紧部件3包括在主传动轴3.2内滑动插接有主轴3.1，在主传动轴3.2内设有蝶形弹簧3.3，蝶形弹簧3.3套在主轴3.1上，在主轴3.1的左端外壁设有凸起的挡块3.12，所述蝶形弹簧3.3的左端部与挡块3.12相抵，蝶形弹簧3.3的右端部与主传动轴3.2相抵，在主传动轴3.2的右端部固定有连接法兰3.4，连接法兰3.4的右端部固定有外套筒3.5，外套筒3.5的右端部内壁为夹紧圆锥面13，在外套筒3.5内套接有弹簧夹头3.6，弹簧夹头3.6的右端为若干个圆锥夹紧部3.14，圆锥夹紧部3.14的外壁面与夹紧圆锥面3.13配合，在圆锥夹紧部3.14左侧的弹簧夹头3.6内套接有芯轴3.7，在圆锥夹紧部3.14位置的弹簧夹头3.6内套接有活动芯轴3.8，在活动芯轴3.8上套接有内衬套3.9，活动芯轴3.8与内衬套3.9固定一体，内衬套3.9的外壁面与圆锥夹紧部3.14的内壁面形成夹口；所述主轴3.1从左向右依次穿过主传动轴3.2、连接法兰3.4、芯轴3.7与活动芯轴3.8，在主轴3.1的右端部安装有螺母3.10。

所述圆锥夹紧部3.14的内壁面开设有若干环形凹槽3.15，环形凹槽3.15的外圆为尖锐状，且环形凹槽3.15的外圆直径相同。

在内衬套3.9的外壁面设有若干与内衬套3.9呈同轴设置的环形凸起3.16，环形凸起3.16的外圆为尖锐状，环形凸起3.16的外圆直径相同，且环形凸起3.16与环形凹槽3.15配合。

所述旋轮部件4包括在安装支架上滑动安装有滑架，在滑架上转动安装有旋轮4.2，在安装支架上转动安装有辅助轮4.3，旋轮4.2的轴线与辅助轮4.3的轴线呈平行设置，旋轮4.2与辅助轮4.3呈错位设置；在旋压过程中，旋轮4.2与辅助轮4.3分别设置在超长薄壁管件的两侧，且所述旋轮4.2通过滑架能沿着的超长薄壁管件的径向移动。

所述旋轮4.2的旋压轮面的纵向截面形状为圆弧形。

所述辅助轮4.3的辅助压紧轮面的纵向截面形状为直线，且该直线平行于辅助轮4.3的轴线。

所述辅助定心部件8包括在连接支架8.7内转动安装有旋转轴8.6，在旋转轴8.6上固定有旋转支架8.9，在旋转支架8.9上固定有附着轮支架8.2，在附着轮支架8.2内安装有第一安装轴8.11与第二安装轴8.12，在第一安装轴8.11上铰接有第一安装板8.14与第二安装板8.15，在第二安装轴8.12上铰接有第三安装板8.16，在第一安装板8.14上转动架设有第一旋转轮8.3，在第二安装板8.15上转动架设有第二旋转轮8.4，在第三安装板8.16上转动架设有第三旋转轮8.5，在第一安装板8.14上铰接有第一连杆8.17，在第二安装板8.15上铰接有第二连杆8.18，第一连杆8.17的另一端部与第二连杆8.18的另一端部均铰接在第三安装轴8.13上，第一安装轴8.11的轴线与第二安装轴8.12的轴线呈平行设置，第二安装轴8.12的轴线与第三安装轴8.13的轴线呈平行设置，在附着轮支架8.2上设有第三安装轴8.13的升降驱动部件，第三连杆8.19的一端与第二安装板8.15铰接，第三连杆8.19的另一端与第三安装板8.16铰接。

在附着轮支架8.2上安装有驱动液压缸8.1，驱动液压缸8.1的活塞杆与所述第三安装轴8.13铰接。

床身部件1是由钢板拼焊而成，经高温回火消除应力，提供其他设备部件的支撑和连接，上面装有直线滚动导轨和驱动齿条。主轴箱部件2是由箱体、电机、齿轮和轴类零件组成，其主要功能是提供旋转动力。自动快速夹紧部件3是由芯轴、蝶形弹簧、弹性夹头等组成，其主要功能是实现超长薄壁管件的快速夹紧和松开。旋轮部件4是由旋轮、轴、驱动装置组成，可沿机床轴线垂直方向运动，是管件成形的主要元件。滑台部件5是由支撑平台、滑块组成，主要提供旋轮部件4在床身部件1上进行轴向行走。自动进料部件6是由支架、气缸夹紧、减速机、电机、齿轮组成，由气缸驱动夹紧管件完成进料功能。尾座部件7主要由箱体、轴、夹紧机构组成，解决超长薄壁管件在高速旋转过程中的抖动。辅助定心部件8主要由连接支架、主轴、液压缸、辅助轮组成，采用液压缸作为驱动元件，辅助轮张开或合拢而实现对超长薄壁管件的定心。上下料部件9则支架、液压缸、气缸、机械手、起重电机、导轨、拉杆等组成，可实现上、下、伸出和缩回动作，通过机械手完成超长薄壁管件的上下机床。液压部件10由回油槽、管路、液压泵、和各种液压控制元件组成，提供液压缸所需的动力。电气数控部件11由数控单元和各种电器元件组成，提供设备各种动作指令而完成各种功能。

床身部件1提供设备工作平台和其他部件的安装位置，床身具有足够的刚性来承受设备自重和旋压加工中产生的巨大应力。主轴箱部件2提供薄壁管件旋转驱动力。自动快速加紧部件3快速夹紧固定管件。旋轮部件4是超长薄壁管件主要的旋压成形工具，其运动轨迹决定了成品的形状和规格尺寸。滑台部件5通过齿条齿轮和直线导轨与床身相连，是旋轮部件4实现轨迹运动的载体。自动进料部件6输送管件到预定的位置。尾座部件7在旋压过程中固定超长薄壁管件尾部的圆跳动，使旋压加工工艺顺利完成。辅助定心部件8用来消除超长薄壁管件中间部分在旋压过程中产生的圆跳动。上、下料部件9则提供自动从推车上抓取工件到自动进料部件6上，以完成正常的加工操作，此部件可极大降低工人劳动强度，提高效率。液压部件10提供设备操作过程中液压驱动部分。电气数控部分11保证整台设备按照规定的操作顺序来操作，通过调用不同的程序而实现不同规格和不同风格的超长薄壁管件的数控旋压成形。

在自动快速加紧部件3中，主传动轴3.2提供旋转动力和蝶形弹簧3.3的安装空间及约束，使蝶形弹簧3.3产生足够大的弹力。蝶形弹簧3.3产生的力通过主轴3.1和螺母3.10传递到活动芯轴3.8上，活动芯轴3.8和芯轴3.7连接为一体。蝶形弹簧3产生的应力通过主轴3.1、活动芯轴3.8、螺母3.10传递到芯轴3.7上，因此，芯轴3.7向左侧移动时，同时带动弹簧夹头3.6向左移动。因为弹簧夹头3.6在外套筒3.5的约束下只能向内部变形，由此弹簧夹头3.6向薄壁管件外表面施加巨大的压力，由于内衬套3.9的支撑作用，薄壁管件不会产生失稳变形，在弹簧夹头3.6和内衬套3.9的共同作用下，薄壁管件上承受巨大的压力。因此薄壁管件可承受旋压加工时产生的拉力，以保证薄壁管件在旋压加工中顺利完成。

在旋轮部件4中，超长薄壁管件在旋压过程中，在主驱动的作用下主动旋转。旋轮4.2固定在特定的装置上，可跟随装置在固定的平面上形成各种直线或曲线轨迹。旋轮4.2向超长薄壁管件上施加径向压力，因此，超长薄壁管件产生塑性变形，其外形根据旋轮4.2的运动轨迹确定。在超长薄壁管件的旋压变形过程中，在材料堆积区域4.4部分，由于旋轮4.2的挤压作用，造成材料的堆积，如果材料堆积不大，并不会影响超长薄壁管件材料的正常塑性流动。随着超长薄壁管件变形量的增加，材料堆积区域4.4的堆积材料越来越高，此时只能借助辅助轮4.3或调整旋轮4.2，使其对材料堆积区域4.4形成一种辅助压力，禁止材料堆积区域4.4的过度堆积，才能保证超长薄壁管件在旋压过程中材料堆积区域4.4的过度堆积，从而保证超长薄壁管件的材料塑性变形流动正常进行。因此，整个旋压加工工艺可以顺利完成。

在辅助定心部件8中，超长薄壁管件在旋压加工过程中是不能有停顿现象的，如果出现某些原因而导致旋压加工过程中断，则造成工件的报废。整个开式三点定心机构依靠连接支架8.7连接在机床床身上或通过其他方式固定在合适的位置，当超长薄壁管件加工到一定的位置时，转动液压缸8.8推动旋转轴8.6旋转90°，旋转轴8.6带动驱动液压缸8.1、附着轮支架8.2、第一旋转轮8.3、第二旋转轮8.4、第三旋转轮8.5、旋转支架8.9同步旋转90°，第一旋转轮8.3、第二旋转轮8.4与第三旋转轮8.5三个旋转轮的圆心可以确定一个圆心位置不变的圆，此圆心位置和超长薄壁管件8.10的回转中心重合。旋转轴8.6旋转到位后，驱动液压缸8.1开始动作，推动第一旋转轮8.3、第二旋转轮8.4与第三旋转轮8.5同步向超长薄壁管件8.10的回转中心靠近，第一旋转轮8.3、第二旋转轮8.4、第三旋转轮8.5的母线和超长薄壁管件8.10的母线同时接触，由驱动液压缸8.1施加合适的作用力，第一旋转轮8.3、第二旋转轮8.4与第三旋转轮8.5就对超长薄壁管件8.10起到定心作用。当超长薄壁管件旋压加工完成或需要定心装置离开时，首先，驱动液压缸8.1动作，驱动第一旋转轮8.3、第二旋转轮8.4与第三旋转轮8.5同时同步离开超长薄壁管件8.10的外表面；第二步，当第一旋转轮8.3、第二旋转轮8.4与第三旋转轮8.5到达指定位置后，转动液压缸8.8开始动作，通过旋转轴8.6带动驱动液压缸8.1、附着轮支架8.2、第一旋转轮8.3、第二旋转轮8.4与第三旋转轮8.5与旋转支架8.9同时旋转90°而到达其原始位置。

Claims (9)

1.一种超长薄壁管件无芯模数控旋压设备，其特征是：在床身部件（1）的一端部安装有主轴箱部件（2），在床身部件（1）的一端部安装有尾座部件（7），在床身部件（1）的后侧中部设有上下料部件（9），在床身部件（1）的中部设有自动进料部件（6），在床身部件（1）上设有若干辅助定心部件（8），在主轴箱部件（2）上设有自动快速夹紧部件（3），在床身部件（1）上滑动连接有滑台部件（5），滑台部件（5）能在床身部件（1）上进行其轴向行走，在滑台部件（5）上设有旋轮部件（4）。

2.如权利要求1所述的超长薄壁管件无芯模数控旋压设备，其特征是：所述自动快速夹紧部件（3）包括在主传动轴（3.2）内滑动插接有主轴（3.1），在主传动轴（3.2）内设有蝶形弹簧（3.3），蝶形弹簧（3.3）套在主轴（3.1）上，在主轴（3.1）的左端外壁设有凸起的挡块（3.12），所述蝶形弹簧（3.3）的左端部与挡块（3.12）相抵，蝶形弹簧（3.3）的右端部与主传动轴（3.2）相抵，在主传动轴（3.2）的右端部固定有连接法兰（3.4），连接法兰（3.4）的右端部固定有外套筒（3.5），外套筒（3.5）的右端部内壁为夹紧圆锥面（13），在外套筒（3.5）内套接有弹簧夹头（3.6），弹簧夹头（3.6）的右端为若干个圆锥夹紧部（3.14），圆锥夹紧部（3.14）的外壁面与夹紧圆锥面（3.13）配合，在圆锥夹紧部（3.14）左侧的弹簧夹头（3.6）内套接有芯轴（3.7），在圆锥夹紧部（3.14）位置的弹簧夹头（3.6）内套接有活动芯轴（3.8），在活动芯轴（3.8）上套接有内衬套（3.9），活动芯轴（3.8）与内衬套（3.9）固定一体，内衬套（3.9）的外壁面与圆锥夹紧部（3.14）的内壁面形成夹口；所述主轴（3.1）从左向右依次穿过主传动轴（3.2）、连接法兰（3.4）、芯轴（3.7）与活动芯轴（3.8），在主轴（3.1）的右端部安装有螺母（3.10）。

3.如权利要求2所述的超长薄壁管件无芯模数控旋压设备，其特征是：所述圆锥夹紧部（3.14）的内壁面开设有若干环形凹槽（3.15），环形凹槽（3.15）的外圆为尖锐状，且环形凹槽（3.15）的外圆直径相同。

4.如权利要求2所述的超长薄壁管件无芯模数控旋压设备，其特征是：在内衬套（3.9）的外壁面设有若干与内衬套（3.9）呈同轴设置的环形凸起（3.16），环形凸起（3.16）的外圆为尖锐状，环形凸起（3.16）的外圆直径相同，且环形凸起（3.16）与环形凹槽（3.15）配合。

5.如权利要求1所述的超长薄壁管件无芯模数控旋压设备，其特征是：所述旋轮部件（4）包括在安装支架上滑动安装有滑架，在滑架上转动安装有旋轮（4.2），在安装支架上转动安装有辅助轮（4.3），旋轮（4.2）的轴线与辅助轮（4.3）的轴线呈平行设置，旋轮（4.2）与辅助轮（4.3）呈错位设置；在旋压过程中，旋轮（4.2）与辅助轮（4.3）分别设置在超长薄壁管件的两侧，且所述旋轮（4.2）通过滑架能沿着的超长薄壁管件的径向移动。

6.如权利要求5所述的超长薄壁管件无芯模数控旋压设备，其特征是：所述旋轮（4.2）的旋压轮面的纵向截面形状为圆弧形。

7.如权利要求5所述的超长薄壁管件无芯模数控旋压设备，其特征是：所述辅助轮（4.3）的辅助压紧轮面的纵向截面形状为直线，且该直线平行于辅助轮（4.3）的轴线。

8.如权利要求1所述的超长薄壁管件无芯模数控旋压设备，其特征是：所述辅助定心部件（8）包括在连接支架（8.7）内转动安装有旋转轴（8.6），在旋转轴（8.6）上固定有旋转支架（8.9），在旋转支架（8.9）上固定有附着轮支架（8.2），在附着轮支架（8.2）内安装有第一安装轴（8.11）与第二安装轴（8.12），在第一安装轴（8.11）上铰接有第一安装板（8.14）与第二安装板（8.15），在第二安装轴（8.12）上铰接有第三安装板（8.16），在第一安装板（8.14）上转动架设有第一旋转轮（8.3），在第二安装板（8.15）上转动架设有第二旋转轮（8.4），在第三安装板（8.16）上转动架设有第三旋转轮（8.5），在第一安装板（8.14）上铰接有第一连杆（8.17），在第二安装板（8.15）上铰接有第二连杆（8.18），第一连杆（8.17）的另一端部与第二连杆（8.18）的另一端部均铰接在第三安装轴（8.13）上，第一安装轴（8.11）的轴线与第二安装轴（8.12）的轴线呈平行设置，第二安装轴（8.12）的轴线与第三安装轴（8.13）的轴线呈平行设置，在附着轮支架（8.2）上设有第三安装轴（8.13）的升降驱动部件，第三连杆（8.19）的一端与第二安装板（8.15）铰接，第三连杆（8.19）的另一端与第三安装板（8.16）铰接。

9.如权利要求8所述的超长薄壁管件无芯模数控旋压设备，其特征是：在附着轮支架（8.2）上安装有驱动液压缸（8.1），驱动液压缸（8.1）的活塞杆与所述第三安装轴（8.13）铰接。

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