CN104107853B - 金属薄壁筒形工件的旋压成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了金属薄壁筒形工件的旋压成形装置结构，其能解决采用传统逐一旋压方法无法保证工作加工精度、加工效率低的问题，同时其旋压加工完成后工件卸载便捷。其包括芯轴和旋压模具，旋压模具包括成形模和压筋滚轮，芯轴贯穿成形模的轴孔，成形模通过定位紧固装置紧固于芯轴上，芯轴与机床主轴传动连接，旋压加工时成形模随芯轴一起在机床主轴的带动下旋转，成形模外周设有成形面，其特征在于：压筋滚轮通过压筋轮支架安装于机床的刀架上，压筋滚轮的外周面为与整个成形面匹配的压筋型面，压筋滚轮与成形模轴向平行且正对。

Description

金属薄壁筒形工件的旋压成形装置

技术领域

本发明涉及旋压模具结构领域，尤其是涉及金属薄壁筒形工作的旋压成形领域，具体为一种金属薄壁筒形工件的旋压成形模具结构。

背景技术

旋压是将平板或空心坯料固定在旋压机的模具上，在坯料随机床主轴转动的同时，用旋轮或赶棒加压于坯料，使之产生局部的塑性变形。在旋轮的进给运动和坯料的旋转运动共同作用下，使局部的塑性变形逐步地扩展到坯料的全部表面，并紧贴于模具，在常温条件下进行的旋压过程称为冷旋压。旋压产品外形各式各样，通过旋压可完成成形、缩径、收口、封底、翻边、卷边、压筋等各种工作，其产品广泛应用于各行各业。例如加工一种不锈钢波纹管70，结构见图1，其管壁有若干圆弧槽71，加工时将坯料套于成形模80上，旋压滚轮90装于车床刀架94上，与成形模80对滚旋压，手动进给逐一压出波纹管的圆弧槽71，见图2，其缺点在于波纹管若干圆弧槽是靠调节刀架移动由旋压滚轮逐一旋压成形，因而无法保证各个圆弧槽的深度一致，影响产品质量；且采用逐一旋压的方式加工效率低；另外，其成形模采用径向分瓣拼合的形式，如图3所示，其成形模沿径向分为五块成形瓣模分别为81、82、83、84和85，五块成形瓣模拼合于芯轴外周、通过两端部锥盖91压紧后由锁紧螺母92锁紧于芯轴93，旋压时将坯料套于拼合后的成型模80外周，由安装于车床刀架上的旋压滚轮90与成形模对滚旋压从而逐一压出各圆弧槽，旋压完成后需要先卸下锁紧螺母92、抽出芯轴93，再分别抽离各成形瓣模后才能取下工件，因而其存在卸件不便的缺点。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了金属薄壁筒形工件的旋压成形装置结构，其能解决采用传统逐一旋压方法无法保证工作加工精度、加工效率低的问题，同时其旋压加工完成后工件卸载便捷。

其技术方案为，其包括芯轴和旋压模具，所述旋压模具包括成形模和压筋滚轮，所述芯轴贯穿所述成形模的轴孔，所述成形模通过定位紧固装置紧固于所述芯轴上，所述芯轴与机床主轴传动连接，旋压加工时所述成形模随所述芯轴一起在机床主轴的带动下旋转，所述成形模外周设有成形面，其特征在于：所述压筋滚轮通过压筋轮支架安装于所述机床的刀架上，所述压筋滚轮的外周面为与整个所述成形面匹配的压筋型面，所述压筋滚轮与所述成形模轴向平行且正对。

其进一步特征在于：

所述压筋轮支架包括垫脚和哈夫固定块，所述垫脚沿所述压筋滚轮的轴向安装于所述机床的刀架上，所述垫脚的轴向两侧的上端分别安装有一个所述哈夫固定块，所述压筋滚轮轴向两侧的伸出端分别通过固定套安装于所述哈夫固定块内；

所述压筋滚轮轴向两端的伸出端与所述固定套之间为滑动配合；

所述哈夫固定块包括下部固定块和上部压紧块，所述下部固定块和上部压紧块分别开有与所述压筋滚轮轴向伸出端外周面匹配的半圆形容纳槽，所述下部固定块固定安装于所述垫脚上，所述上部压紧块将所述固定套压紧于所述下部固定块，所述上部压紧块与下部固定块之间通过锁紧螺栓锁紧。

其进一步特征还在于：

所述成形模为分瓣结构，所述成形模至少包括两个成形瓣模，所述至少两个成形瓣模沿径向拼合成整体并套于所述芯轴外周，所述至少两个成形瓣模拼合后其轴向两端部由所述定位紧固装置紧固于所述芯轴上，所述至少两个成形瓣模的拼合后围成的内周与所述芯轴外周之间锥面配合；

所述定位紧固装置包括端盖、垫片、锁紧螺母和拉伸弹簧，所述端盖套装于所述芯轴上，所述成形模的轴向两外侧端分别由所述端盖轴向夹紧，并且两端所述端盖的轴向外侧分别由垫片、锁紧螺母轴向锁紧于所述芯轴上，所述拉伸弹簧箍装于所述至少两个成形瓣模拼合后的轴向端部的外周沟槽内从而将所述至少两个成形瓣模径向锁紧；

所述端盖包括定位端盖和压紧端盖，所述芯轴靠近所述机床主轴连接端一侧设有定位台阶面，所述定位端盖套装于所述芯轴上并由所述定位台阶面轴向定位，所述压紧端盖套装于所述芯轴远离所述机床主轴连接端的一端；

所述定位端盖和压紧端盖均为开有轴向凹形槽的环状结构，所述成形模的轴向端部伸入所述凹形槽内，所述成形模的轴向端面与所述凹形槽底面接触实现对成形模的轴向定位，所述凹形槽内周槽面对所述成形模进行径向限位，所述凹形槽口端面与工件坯料的轴向端面接触实现对工件坯料的轴向定位；

所述定位紧固装置上还安装有自动卸料结构，所述自动卸料结构包括顶板、托板和压缩弹簧，所述托板和顶板均套装于所述芯轴上，并且所述托板位于所述定位端盖的轴向外侧、所述顶板位于所述定位端盖的轴向内侧，所述托板与定位端盖之间通过所述锁紧螺母、垫片轴向锁紧，所述定位端盖开有轴向通孔，所述托板开有与所述轴向通孔联通的沉孔，所述轴向通孔内安装有所述压缩弹簧，所述压缩弹簧一端由所述沉孔的台阶面限位、另一端由所述顶板轴向压紧，所述成形模靠近机床连接端的轴向端面与所述顶板轴向压紧；

所述托板、定位端盖、顶板之间通过销钉轴向锁紧。

本发明旋压成形模具的有益效果在于：

（1）其压筋滚轮通过压筋轮支架安装于机床刀架上，压筋滚轮的外周面为压筋面，压筋滚轮的外周面为与成形模外周的整个成形面匹配的压筋型面，并且压筋滚轮与成形模轴向平行且正对，加工时工件坯料套装于成形模的外周，机床主轴带动芯轴和安装于芯轴的成形模同步旋转，成形模与压筋滚轮对滚旋压，在工件坯料随着成形模转动的同时通过控制压筋滚轮的进给量来完成成工件的旋压工序，从而达到一次旋压即能完成工件外形多个筋槽的一次成形，保证工件的成形质量并有效提高加工效率；

（2）压筋轮支架采用了哈夫固定块将压筋滚轮安装于垫脚，压筋滚轮的装配便捷，并能保证压筋滚轮的轴向、径向定位稳定；且压筋滚轮的轴向两端的伸出端通过固定套安装于哈夫固定块内，压筋滚轮与固定套之间滑动配合，确保了压筋滚轮能够可靠旋转，从而保证旋压加工的精度；

（3）成形模为径向拼合的分瓣结构，至少两个成形瓣模径向拼合并由定位紧固装置轴向紧固于芯轴外周，当旋压加工完成后进行卸料时只需松开成形模一端的定位紧固装置便能轻松地将至少两个成形瓣模抽离芯轴一段距离，由于至少两个成形瓣模拼合后的内周面与芯轴的外周面是锥面配合，故此时成形模的拼合后的外径小于工件的内径，即可将工件顺利取下，其不需要将成形瓣模完全从芯轴上抽出，卸料方便，亦能大大提高加工效率；

（4）定位紧固装置中的端盖为开有轴向凹形槽的环状结构，成形模的轴向端部伸入端盖的凹形槽内，成形模的轴向端面与端盖的凹形槽底面接触实现对成形模的轴向定位，而端盖的凹形槽内周槽面对成形模进行径向限位，从而保证了对成形模轴向、径向的定位与限位；而端盖的凹形槽口端面与工件坯料的轴向端面接触实现对工件坏料的轴向定位，防止在旋压过程中工件坯料发生轴向的窜动，进一步确保旋压加工的质量；

（5）定位紧固装置上还设置有自动卸料结构，其中的位于定位端盖轴向外侧的托板通过锁紧螺母和垫片与定位端盖轴向锁紧，该定位端盖开有轴向通孔、托板开有与该轴向通孔联通的沉孔，沉孔内安装有压缩弹簧，压缩弹簧穿过定位端盖的轴向通孔后顶紧位于定位端盖轴向内侧的顶板，当旋压完成后，松开芯轴上远离机床主轴连接端的一侧的锁紧螺母，顶板、以及至少两个成形瓣膜在压缩弹簧回弹力的作用下水平移动，同时至少两个成形瓣模在外周的拉伸弹簧的作用下能始终沿着芯轴的锥面移动从而实现至少两个成形瓣模的外径缩小，便于工件的从成形模上卸下，其卸料更加方便，能更进一步提高加工效率。

附图说明

图1为采用旋压加工成形的波纹管示意图；

图2为采用旋压加工方法加工图1中波纹管的旋压成形模具的结构示意图；

图3为图2的左视结构示意图；

图4为旋压加工图1中波纹管的示意图；

图5为本发明旋压成形装置的结构示意图；

图6为图5的左视结构示意图；

图7为图5中芯轴10的放大结构示意图；

图8为图5中成形模20的放大结构示意图；

图9为本发明实施例中成形模20的分瓣结构示意图；

图10为图5中压筋滚轮40的放大结构示意图；

图11为图5中定位端盖31-1的放大结构示意图；

图12为图5中托板62的放大结构示意图。

具体实施方式

见图5、图6、图7、图8、图9和图10，本发明旋压成形装置包括芯轴10和旋压模具，旋压模具包括成形模20和压筋滚轮40，芯轴10贯穿成形模20的轴孔210，成形模20通过定位紧固装置紧固于芯轴10上，芯轴10与机床主轴传动连接，旋压加工时成形模20随芯轴一起在机床主轴的带动下旋转，成形模20的外周面设有成形面25，压筋滚轮40通过压筋轮支架50安装于机床的刀架上，压筋滚轮40的外周面为与整个成形面匹配的压筋型面42，压筋滚轮40与成形模20轴向平行且正对。

压筋轮支架50包括垫脚51和哈夫固定块52，垫脚51沿压筋滚轮40的轴向安装于机床的刀架上，垫脚51的轴向两侧的上端分别安装有一个哈夫固定块52，压筋滚轮40轴向两侧的伸出端43分别通过固定套41安装于哈夫固定块52内；

压筋滚轮40轴向两端的伸出端与固定套41之间为滑动配合；

哈夫固定块52包括下部固定块52-1和上部压紧块52-2，下部固定块52-1和上部压紧块52-2分别开有与压筋滚轮40轴向伸出端外周面匹配的半圆形容纳槽，下部固定块52-1固定安装于垫脚51上，上部压紧块52-2将固定套41压紧于下部固定块52-1的半圆形容纳槽内，上部压紧块52-2与下部固定块52-1之间通过锁紧螺栓53锁紧。

成形模20为分瓣结构，成形模至少包括两个成形瓣模，本实施例中成形模由四个成形瓣模21、22、23、24沿径向拼合而成，见图9，四个成形瓣模沿径向拼合成整体并套于芯轴10外周，四个成形瓣模21、22、23、24拼合后其轴向两端部由定位紧固装置锁紧于芯轴10上，四个成形瓣模21、22、23、24拼合后围成的内周26与芯轴10外周12之间锥面配合；

定位紧固装置包括端盖、垫片32、锁紧螺母33和拉伸弹簧34，端盖套装于芯轴10上，成形模20的轴向两外侧端分别由端盖轴向夹紧，并且两端端盖的轴向外侧分别由垫片32、锁紧螺母33轴向锁紧于芯轴10上，拉伸弹簧34箍装于四个成形瓣模21、22、23、24拼合成的成形模20的轴向端部27的外周的环形沟槽29内，从而将四个成形瓣模21、22、23、24径向锁紧；端盖包括定位端盖31-1和压紧端盖31-2，芯轴10靠近机床主轴连接端一侧设有定位台阶面11，定位端盖31-1套装于芯轴10上并由定位台阶面11轴向定位，压紧端盖31-2套装于芯轴远离机床主轴连接端的一端；

定位端盖31-1和压紧端盖31-2均为开有轴向凹形槽35的环状结构，定位端盖31-1的结构见图11，成形模20的轴向端部27伸入端盖的凹形槽35内，成形模20的轴向端面28与端盖的凹形槽底面35-1接触实现对成形模20的轴向定位，端盖的凹形槽35内周槽面35-2对成形模20进行径向限位，端盖35的凹形槽口端面与工件坯料的轴向端面接触实现对工件坯料的轴向定位；

定位紧固装置上还安装有自动卸料结构，自动卸料结构包括顶板61、托板62和压缩弹簧63，托板62和顶板61均套装于芯轴10上，并且托板62位于定位端盖31-1的轴向外侧、顶板61位于定位端盖31-1的轴向内侧，托板62与定位端盖31-1之间通过锁紧螺母33、垫片32轴向锁紧，定位端盖31-1开有轴向通孔65，托板62开有与轴向通孔65联通的沉孔66，见图12，轴向通孔65内安装有压缩弹簧63，压缩弹簧63一端由沉孔66的台阶面66-1限位、另一端由顶板61轴向压紧，所述成形模靠近机床连接端的轴向端面与所述顶板轴向压紧；托板62、定位端盖31-1、顶板61之间通过销钉64轴向锁紧。

Claims (7)

1.金属薄壁筒形工件的旋压成形装置，其包括芯轴和旋压模具，所述旋压模具包括成形模和压筋滚轮，所述芯轴贯穿所述成形模的轴孔，所述成形模通过定位紧固装置紧固于所述芯轴上，所述芯轴与机床主轴传动连接，旋压加工时所述成形模随所述芯轴一起在机床主轴的带动下旋转，所述成形模外周设有成形面，其特征在于：所述压筋滚轮通过压筋轮支架安装于所述机床的刀架上，所述压筋滚轮的外周面为与整个所述成形面匹配的压筋型面，所述压筋滚轮与所述成形模轴向平行且正对；所述定位紧固装置包括端盖、垫片、锁紧螺母和拉伸弹簧，所述端盖套装于所述芯轴上，所述成形模的轴向两外侧端分别由所述端盖轴向夹紧，并且两端所述端盖的轴向外侧分别由垫片、锁紧螺母轴向锁紧于所述芯轴上，所述拉伸弹簧箍装于至少两个成形瓣模拼合后的轴向端部的外周沟槽内从而将所述至少两个成形瓣模径向锁紧；所述端盖包括定位端盖和压紧端盖，所述芯轴靠近所述机床主轴连接端一侧设有定位台阶面，所述定位端盖套装于所述芯轴上并由所述定位台阶面轴向定位，所述压紧端盖套装于所述芯轴远离所述机床主轴连接端的一端；所述定位端盖和压紧端盖均为开有轴向凹形槽的环状结构，所述成形模的轴向端部伸入所述凹形槽内，所述成形模的轴向端面与所述凹形槽底面接触实现对成形模的轴向定位，所述凹形槽内周槽面对所述成形模进行径向限位，凹形槽口端面与工件坯料的轴向端面接触实现对工件坯料的轴向定位。

2.根据权利要求1所述的金属薄壁筒形工件的旋压成形装置，其特征在于：所述压筋轮支架包括垫脚和哈夫固定块，所述垫脚沿所述压筋滚轮的轴向安装于所述机床的刀架上，所述垫脚的轴向两侧的上端分别安装有一个所述哈夫固定块，所述压筋滚轮轴向两侧的伸出端分别通过固定套安装于所述哈夫固定块内。

3.根据权利要求2所述的金属薄壁筒形工件的旋压成形装置，其特征在于：所述压筋滚轮轴向两端的伸出端与所述固定套之间为滑动配合。

4.根据权利要求2或3所述的金属薄壁筒形工件的旋压成形装置，其特征在于：所述哈夫固定块包括下部固定块和上部压紧块，所述下部固定块和上部压紧块分别开有与所述压筋滚轮轴向伸出端外周面匹配的半圆形容纳槽，所述下部固定块固定安装于所述垫脚上，所述上部压紧块将所述固定套压紧于所述下部固定块，所述上部压紧块与下部固定块之间通过锁紧螺栓锁紧。

5.根据权利要求1所述的金属薄壁筒形工件的旋压成形装置，其特征在于：所述成形模为分瓣结构，所述成形模至少包括两个成形瓣模，所述至少两个成形瓣模沿径向拼合成整体并套于所述芯轴外周，所述至少两个成形瓣模拼合后其轴向两端部由所述定位紧固装置紧固于所述芯轴上，所述至少两个成形瓣模的拼合后围成的内周与所述芯轴外周之间锥面配合。

6.根据权利要求1所述的金属薄壁筒形工件的旋压成形装置，其特征在于：所述定位紧固装置上还安装有自动卸料结构，所述自动卸料结构包括顶板、托板和压缩弹簧，所述托板和顶板均套装于所述芯轴上，并且所述托板位于所述定位端盖的轴向外侧、所述顶板位于所述定位端盖的轴向内侧，所述托板与定位端盖之间通过所述锁紧螺母、垫片轴向锁紧，所述定位端盖开有轴向通孔，所述托板开有与所述轴向通孔联通的沉孔，所述轴向通孔内安装有所述压缩弹簧，所述压缩弹簧一端由所述沉孔的台阶面限位、另一端由所述顶板轴向压紧，所述成形模靠近机床连接端的轴向端面与所述顶板轴向压紧。

7.根据权利要求6所述的金属薄壁筒形工件的旋压成形装置，其特征在于：所述托板、定位端盖、顶板之间通过销钉轴向锁紧。