CN103691864A

CN103691864A - 双斜面摆动辗压机

Info

Publication number: CN103691864A
Application number: CN201310745293.1A
Authority: CN
Inventors: 赵国英
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-12-31
Filing date: 2013-12-31
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2033-12-31
Also published as: CN103691864B

Abstract

本发明公开了双斜面摆动辗压机，包括机架、摆碾头总成，所述摆碾头总成设置在机架上，所述摆碾头总成包括主电机、主轴、偏心套筒、行星齿轮、内齿轮、上斜盘、下斜盘、摆头，所述主电机通过主轴连接偏心套筒，偏心套筒内套有行星齿轮，所述偏心套筒通过下端的半圆形轴头连接上斜盘并带动上斜盘转动，所述行星齿轮与固定不转的内齿轮相啮合，行星齿轮通过下端的联轴器连接下斜盘并带动下斜盘转动，所述摆头连接在下斜盘下端，所述上斜盘和下斜盘的斜度相同，但旋转方向相反，通过两者的不同向的转动从而带动摆头产生摆碾动作。本发明实现了滚动摩擦。可以产生省力的玫瑰线轨迹。采用两级双斜面的增力机构，增力比高达53.29倍；等等。

Description

双斜面摆动辗压机

技术领域

本发明涉及摆动辗压机，具体地说是双斜面摆动辗压机。

背景技术

1918年美国研制出slick摆辗机，叫“轨道锻造机”，1920年获得美国专利。英国1926年研制出摆辗机，叫“转动锻造机”，1966年生产出第一台摆辗机。瑞士Bdltec公司研制出球面摆辗机叫“轨道冷成形机”。波兰华沙理工大学马尔辛尼教授于1967年发明了“四轨迹的PXW型摆动模轧机”，是世界最早批量生产摆辗机并出口的国家。

我国兵器工业第五九研究所1973年引进波兰生产的PXW型摆辗机样机。开始研究摆辗机。五九研究所拥有国内最强大的研究团队，有多名顶级知名摆辗机专家。我国的摆辗机是从五九研究所起步的，后来有哈工大、北京工具厂、上海机械工艺研究所、上海电机锻造厂、上海新华轴承厂等多家研制和生产摆辗机;目前国内有几十家生产摆辗机，徐州一个城市竟有6家生产摆辗机，但都是仿波兰等外国的产品，都没有我国自主知识产权。

摆辗机的基本结构：国内外到目前为止生产两种摆辗机:斜盘转动摆头摆辗机和球面摆头摆辗机。

1、斜盘摆头辗机——圆轨迹：

结构特点:圆轨迹的“斜盘摆头摆辗机”，“摆头”实际根本不摆动，只作圆周旋转滚动，所以应称作“转动压力机”，优点:结构简单，制造容易，耐用。缺点:(1)圆轨迹，滚动的锥面是沿着材料的圆周施压，产生的主要是切向阻抗力矩AM力最大，约占80%以上，转动头的接触面积大呈扇形，转压抗力大，滚动压头消耗功率大(如200T-22KW,160T-45KW, 600-75KW)。产生轴向力大，要求框架尺寸大，才能抵抗巨大的拉应力和扭矩。如200T(中型)外形尺寸达到3. 3米x2.5米x3米，一个框架竟重量达到10吨。(2)滚动压头是作圆周运动，被滚压零件材料是沿圆周方向变形，这样施加的滚压力与材料径向变形方向垂直，产生的径向变形力很小，材料变形主要是靠锥形滚压头将材料挤向周边，所以更费力:而且滚压出来的零件边缘易产生裂纹，产品质量不好。(3)由于转动轨迹是圆轨迹，滚压头会带动零件会产生转动，这是非常危险的。因此必须设有“防转装置”。

2、球面摆头摆辗机一一次摆线轨迹：

结构特点:摆头为球面结构。辗压采用液压系统。优点:球面结构的摆辗头能产生次摆线轨迹，摆辗接触面积小，单位面积上的压应力大，金属容易变形，省力，需要摆头功率小，摆辗出的零件质量好。缺点:（1）大面积、高精度、高硬度的球面副制造困难，制造成本高。（2）球面副是滑动摩擦，几百吨的摆辗力作用在球面上，产生巨大的摩擦力，将玫瑰线轨迹省下的摆辗力几乎全消耗掉了，所以摆辗头的功率大，发热、磨损快，使用寿命低，维修成本高。

斜盘滚压头和球面摆辗头结构的共同缺点:

摆辗压力采用液压的直压法，“直压法”要采用大直径、高压油缸的液压系统，并且要配有压力传感器、压力继电器、限位开关、调速阀等许多附件；（1）结构复杂造价高；(2)精辗压时的压力和滑块的位移精度很难控制，所以很难能加工出精度高的摆辗件，常发生将模具压裂，零件报废现象；（3）摆头电机和液压站电机总功率达100KW~270KW,仍是高耗能设备。

发明内容

本发明的目的在于提供双斜面摆动辗压机，摆辗头采用双斜面结构，实现了滚动摩擦，比球面结构简单，制造容易，耐用。采用行星齿轮传动结构，可以产生省力的玫瑰线轨迹。采用两级双斜面的增力机构，增力比高达53.29倍等。

为了达到上述目的，本发明采用了如下技术方案，双斜面摆动辗压机，包括机架、摆碾头总成，所述摆碾头总成设置在机架上，所述摆碾头总成包括主电机、主轴、偏心套筒、行星齿轮、内齿轮、上斜盘、下斜盘、摆头，所述主电机通过主轴连接偏心套筒，偏心套筒内套有行星齿轮，所述偏心套筒通过下端的半圆形轴头连接上斜盘并带动上斜盘转动，所述行星齿轮与固定不转的内齿轮相啮合，行星齿轮通过下端的联轴器连接下斜盘并带动下斜盘转动，所述摆头连接在下斜盘下端，所述上斜盘和下斜盘的斜度相同，但旋转方向相反，通过两者的不同向的转动从而带动摆头产生摆碾动作。

还包括位于摆头正下方的工作台，所述工作台外部装有圆导柱，所述工作台上端安装用来承载零件的模具。

所述圆导柱设置内螺纹，工作台设置外螺纹，圆导柱和工作台通过螺纹配合旋转，带动模具中的零件上升，实现对零件辗压高度的微调。

所述圆导柱下端设置圆导柱滚轮，所述圆导柱滚轮连接有压力驱动装置，所述压力驱动装置包括依次连接的进退料电动推杆、进退料一号斜面推板、进退料二号斜面推板，所述进退料二号斜面推板前端斜面连接在圆导柱滚轮底面。

所述进退料电动推杆与进退料电机连接，该电机为无级调速电机，所述进退料一号斜面推板、进退料二号斜面推板均运行在各自的轨道上。

所述工作台中心设置用来使零件脱出模具的卸料杆，卸料杆上端连接模具，下端设置卸料杆滚轮，所述卸料杆滚轮连接卸料装置，所述卸料装置包括依次连接的卸料电动推杆、卸料斜面推板，所述卸料斜面推板前端斜面连接在卸料杆滚轮底面。

所述卸料推杆连接卸料推杆电机，该电机为无级调速电机，所述卸料斜面推板运行在下方属于自己的轨道上。

与现有技术比较，本发明具有以下有益效果：

（1）摆辗头为双斜面结构，实现了滚动摩擦，大大降低了摩擦力，摆头消耗的电机功率下降（节能）。同时，比球面结构简单，制造容易成本低，双斜盘之间用滾动轴承连接，经久耐用。

（2）采用行星齿轮传动结构，可以产生省力的玫瑰线轨迹。摆辗头作径向方向摆动，使材料产生变形的径向压力占90％以上，而且与材料变形方向一致，使材料变形容易，所以更省力。

（3）两级双斜面的增力机构，增力比高达53.29倍，设:辗压推力为200吨，则初级的推力只有3.75吨。这样使用4KW的机械电动推杆即可。采用液压缸直压法的200吨圆轨迹摆辗机的液压推力系统，则需要34KW功率的电机,加上摆头电机功率44KW,合计为78KW.而双斜面摆头电机功率为20KW,加上电动推杆电机功率4KW,合计为24KW。这样一台200吨的双斜盘摆辗机每小时可节省54KW电，按每班实际辗压工作时间为6小时计算，每天一班可节省324KW，每年按240个工作日计算，则可省电7.7万度电。全国设有1000台摆辗机在工作，一年可节省7700万度电，高节能的“双斜面摆辗机”，将会带来巨大的社会经济效益。同时，由于采用“机械增力机构”代替厖大复杂的液压系统，并能简化电气控制系统，仅200吨的摆辗机每台可节省7万元（现生产的200吨摆辗机每台售价50万元），所以，双斜面摆辗机也会给企业带来丰厚的利润。

（4）能精确控制辗压行程。斜面推板顶点是平面，所以上死点是固定的，因此，可以精确控制工作台的位移，其误差小于0.03~0.05mm左右；采用“斜面推板”加上工作台的螺纹微调，能精确的控制辗压行程，已试制出小型双斜面摆辗机“样机”（30KN），经试验：在“陶瓷环+铜片+钢套”的组合件上，成功实现了精密摆动辗压，而且辗压出来的零件表面光亮，粗糙度可达到Ra0.63mm以下。因此，“双斜面摆辗机”能实现精密摆压成形，这是国内外现有摆辗机达不到的。

（5）斜面推板上有两段斜度，可以获得两种进给速度:快进和工进，这种变速结构比液压简单、实用、耐用。而且成本不足液压系统造价的1/10。

（6）双斜面锥体机架，可节省钢材10%以上，是等强度、高稳定性的“金字塔”形机架。

（7）支承工作台的圆导柱与横梁采用直线轴承，成为滚动摩擦，改变传统的滑动摩控结构，此种结构也能节省电动推杆电机功率。

附图说明

图1为本发明双斜面摆动辗压机的结构示意图；

图2为图1的K向放大图。

图中：1-主轴；2-偏心套筒；3-行星齿轮；4-内齿轮；5-联轴器；6-上斜盘；7-下斜盘；8-摆头；9-模具；10-工作台；1l-圆导柱；12-推料斜面推板；13-卸料电动推杆；14-进退料电动推杆；15-进退料一号斜面推板；16-进退料二号斜面推板(两支)；17-卸料杆；18-圆导柱滚轮；19-卸料杆滚轮。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

参考图1-2所示，双斜面摆动辗压机，包括机架、摆碾头总成，所述摆碾头总成设置在机架上，所述摆碾头总成包括主电机、主轴、偏心套筒2、行星齿轮3、内齿轮4、上斜盘6、下斜盘7、摆头8，所述主电机通过主轴1连接偏心套筒2，偏心套筒内套有行星齿轮3，所述偏心套筒通过下端的半圆形轴头连接上斜盘6并带动上斜盘6转动，所述行星齿轮3与固定不转的内齿轮4相啮合，行星齿轮3通过下端的联轴器5连接下斜盘7并带动下斜盘7转动，所述摆头8连接在下斜盘7下端，所述上斜盘和下斜盘的斜度相同，但旋转方向相反，通过两者的不同向的转动从而带动摆头8产生摆碾动作。所述机架为双斜面金字塔形结构。

还包括位于摆头正下方的工作台10，所述工作台外部装有圆导柱11，所述工作台上端安装用来承载零件的模具9。

所述圆导柱下端设置圆导柱滚轮18。所述圆导柱滚轮连接有压力驱动装置。所述压力驱动装置包括依次连接的进退料电动推杆14、进退料一号斜面推板16、进退料二号斜面推板15，所述进退料二号斜面推板前端斜面连接在圆导柱滚轮底面。所述进退料电动推杆与进退料电机连接，该电机为无级调速电机，所述进退料一号斜面推板、进退料二号斜面推板均运行在各自的轨道上。其工作过程如下：电动推杆工作推动一号斜面推板前进，一号斜面推板上的斜面推动二号斜面推板尾部的滚轮，这样二号斜面推板前进，二号斜面推板上的斜面推动圆导柱上的滚轮前进（上升），带动工作台上的零件上升，实现摆头对零件施加压力，完成摆动辗压。

所述工作台中心设置用来使零件脱出的卸料杆17，卸料杆上端连接模具，下端设置卸料杆滚轮19，所述卸料杆滚轮连接卸料装置，所述卸料装置包括依次连接的卸料电动推杆13、卸料斜面推板12，所述卸料斜面推板前端斜面连接在卸料杆滚轮19底面。所述卸料电动推杆连接卸料推杆电机，该电机为无级调速电机，所述卸料斜面推板运行在下方属于自己的轨道上。其工作程序如下：卸料电动推杆电机工作，经卸料电机推杆推动卸料斜面推板前进，卸料斜面推板向前进给时，斜面推板上的斜面推动卸料滚轮上升，将模具中的零件推出完成卸料。

总的工作方法：

1.将零件坯料放入模具9中。

2.起动摆头电机经联轴器带动主轴1和偏心套筒2转动，偏心套筒2前端的半圆形轴头带动上斜盘6转动(正转)。同时偏心套筒中的行星齿轮轴转动，由于内齿轮4固定，因此行星齿轮3转动，行星齿轮3前端的联轴器5带动下斜盘7转动(反转)，这样两个斜盘一正一反转动，使摆头产生摆动。

3.启动进退料电动推杆电机，进退料电动推杆14推动进退料一号斜面推板15向下V₁方向移动，推动进退料二号斜面推板16向左V₂方向移动。进退料二号斜面推板16上的斜面推动圆导柱11上的滚轮18向上V₃移动，从而使工作台10向上进给V₃，这样摆头8的摆动，加上模具中的零件坯料的上升进给V₃，从而实现了摆动辗压。

（a）摆动辗压进给量的大小，由斜面推板的斜度和电动推杆的推进速度决定。为此，电动推杆的电机采用无级调速电机进行控制，调整节电动推杆的推进速度，来调整节工作台的进给速度。

（b）摆动辗压行程由斜面推板控制(固定值)而辗压零件高度尺寸是变化的，为此通过工作台中的螺纹对辗压高度进行调节，并可实现微调整，从而可以实现精密辗压。

4.进退料电动推杆14后退，拉动进退料一号斜面推板15后退回到初始位置。卸料电动推杆13前移，推动卸料斜面推板向右前进V₄，推动进退料二号斜面推板后退回到初始位置，卸料推板上的斜面推动卸料杆17上的滚轮19上升，将模具中的零件推出。

上述全部动作程序，均由PLC进行自动控制。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims

1.双斜面摆动辗压机，包括机架、摆碾头总成，所述摆碾头总成设置在机架上，其特征在于，所述摆碾头总成包括主电机、主轴、偏心套筒、行星齿轮、内齿轮、上斜盘、下斜盘、摆头，所述主电机通过主轴连接偏心套筒，偏心套筒内套有行星齿轮，所述偏心套筒通过下端的半圆形轴头连接上斜盘并带动上斜盘转动，所述行星齿轮与固定不转的内齿轮相啮合，行星齿轮通过下端的联轴器连接下斜盘并带动下斜盘转动，所述摆头连接在下斜盘下端，所述上斜盘和下斜盘的斜度相同，但旋转方向相反，通过两者的不同向的转动从而带动摆头产生摆碾动作。

2.根据权利要求1所述的双斜面摆动辗压机，其特征在于，还包括位于摆头正下方的工作台，所述工作台外部装有圆导柱，所述工作台上端安装用来承载零件的模具。

3.根据权利要求2所述的双斜面摆动辗压机，其特征在于，所述圆导柱设置内螺纹，工作台设置外螺纹，圆导柱和工作台通过螺纹配合旋转，带动模具中的零件上升，实现对零件辗压高度的微调。

4.根据权利要求2所述的双斜面摆动辗压机，其特征在于，所述圆导柱下端设置圆导柱滚轮，所述圆导柱滚轮连接有压力驱动装置，所述压力驱动装置包括依次连接的进退料电动推杆、进退料一号斜面推板、进退料二号斜面推板，所述进退料二号斜面推板前端斜面连接在圆导柱滚轮底面。

5.根据权利要求4所述的双斜面摆动辗压机，其特征在于，所述进退料电动推杆与进退料电机连接，该电机为无级调速电机，所述进退料一号斜面推板、进退料二号斜面推板均运行在各自的轨道上。

6.根据权利要求2所述的双斜面摆动辗压机，其特征在于，所述工作台中心设置用来使零件脱出模具的卸料杆，卸料杆上端连接模具，下端设置卸料杆滚轮，所述卸料杆滚轮连接卸料装置，所述卸料装置包括依次连接的卸料电动推杆、卸料斜面推板，所述卸料斜面推板前端斜面连接在卸料杆滚轮底面。

7.根据权利要求6所述的双斜面摆动辗压机，其特征在于，所述卸料推杆连接卸料推杆电机，该电机为无级调速电机，所述卸料斜面推板运行在下方属于自己的轨道上。