CN104624770A - 一种管件内高压成形系统 - Google Patents

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马海宽
隋健
徐能惠
李培力
寇永乐
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Abstract

一种管件内高压成形系统,包括机架、滑块和模具,在机架上部和滑块之间设置三级合模增力机构,合模伺服电机、减速器、滚柱丝杠构成第一级增力机构;连接头和一组左右对称的上连杆、小连杆、下连杆构成第二和第三级增力机构;在上模具上安装有高精度压力传感器,其与控制系统构成压力检测系统;滑块和机架下部之间设置有对称放置的管坯轴向进给机构。合模伺服电机驱动三级增力机构进行合模,成形过程中根据模具内腔所受渐增的管材成形内压力大小精确的增大合模压力,保证成形过程中模具始终闭合的同时使模具在受力作用下的变形量小,从而提高模具寿命,提高管件成形质量;本发明能够对锁模力进行实时控制,具有控制方便、结构简单、成本低的优点。

Description

一种管件内高压成形系统
技术领域
[0001] 本发明属于管件内高压成形装备技术领域,特别涉及一种管件内高压成形系统。
背景技术
[0002]当前,随着汽车、航空、航天和机械行业对机构整体化和轻量化的需求越来越高,内高压成形技术得到了广泛的应用,逐渐成为工业生产中制造复杂异形截面轻体构件的一种先进成形技术。尤其是在汽车、高铁、飞机生产中,都在以内高压成形加工方法逐渐替代原来的传统加工方法。内高压成形技术的基本工艺过程为:首先将管坯放在下模内,然后闭合上模,将管的两端用水平轴向冲头密封,并使管坯内充满液体,在加压膨胀成形的过程中,两端的轴向冲头同时向内推进补料,这样在内压和轴向力的联合作用下使管坯贴靠模具内部行腔而成行为所需的工件。由于管坯是在内部高液压和轴向力共同作用下成形,高压源在零件内部要产生上百兆帕的内压,因此上下模具间要有足够的合模力,消除成形过程中内高压对模具产生的反向推动力,保证上下模具不分离,但若合模力过大,则会导致模具变形和磨损严重,模具寿命大大缩短。因此,模具的合模力在管件成型过程中要大小适当,过大对模具损害太大,较小上下模具分离,管件质量达不到成形要求。
[0003] 近几年,由于内高压成形件整体化和高精度化发展,使内高压成形件的尺寸逐渐增加,管件圆角逐渐变小,进而导致成形用内高压源和锁模力大幅增加。传统液压机模具的开合和锁紧采用同一油缸实现,由于模具的开合行程较大,而且锁模力极大,导致油缸的规模很大。;在成形过程中液压缸推动滑块使模具一步到位直接锁紧,模具间承受极大的合模压力,且合模力始终保持在最大合模力附近,因此整个成形过程都需要极高的油压来维持合模力,然而模具在成形起始阶段合模力较小,造成不必要的资源浪费;同时由于模具上始终承受着巨大的合模压力,模具形变较大,使得管件质量和精度低。传统液压机设备投资巨大,体积庞大,耗能高,模具寿命低,生产效率低,噪声大,滑块移动控制精度低,而且锁紧力比较有限,尤其对大型管件不太适用。
发明内容
[0004] 为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种管件内高压成形系统,其能够根据管件成形过程中不同阶段作用在模具上的胀形力实时提供大小合适的锁模力,保证管件成形质量,且使模具变形较小,降低了能耗和噪音,具有控制方便、结构简单、成本低的优点。
[0005] 为了达到上述目的,本发明采用的技术方案为:
[0006] 一种管件内高压成形系统,包括机架I和滑块10,滑块10安装在机架I中间且能够沿着机架I中的四根牙套7上下滑动,在机架I与滑块10之间设置有合模机构,所述合模机构由连接头5和一组左右对称的上连杆6、小连杆8以及下连杆9组成,连接头5、上连杆6、小连杆8以及下连杆9连接关系均以中线对称铰接,上连杆6两端分别与下连杆9和机架I铰接,小连杆8分别与上连杆6和连接头5铰接,小连杆8与上连杆6的铰接点在上连杆6两端铰接点之间,且三个铰接点在一条直线上,下连杆9分别与上连杆6和滑块10铰接,对称放置的合模机构与机架I铰接形成的四个铰接点的左右距离等于对称放置的下连杆9与滑块10铰接形成的四个铰接点的左右距离;
[0007] 机架I上部设有合模伺服驱动机构,合模伺服驱动机构由合模伺服电机2、减速器3、滚柱丝杠4构成,合模伺服电机2通过减速器3和滚柱丝杠4连接;滚柱丝杠4另一端安装在连接头5上;
[0008] 在滑块10下部设置有对称放置的右管坯轴向进给机构11和左管坯轴向进给机构14 ;上模具13安装在滑块10上,下模具12安装在机架I的下部,上模具13上安装有高精度压力传感器15。
[0009] 所述的合模机构在工作时,上连杆6和下连杆9的所处位置应满足二者之间的夹角在零件成形最终状态时角度大于I度,且小连杆8轴线与水平线的角度大于I度。
[0010] 本发明采用了合模增力机构和压力检测系统相互配合以达到实时精确控制合模力。合模前,合模伺服电机2通过滚柱丝杠通过连接头5移动最终带动滑块10快速移动使模具闭合,并产生较小的合模力,此时压力检测系统检测到模具间存在一定大小的压力值。在成形过程中随着成形压力的升高,模具有上下分离趋势,此时上下模具间的压力将减小,一旦小于设定的压力值压力检测系统将向总控制系统发压力信号,总控制系统控制合模伺服电机2转动,通过合模增力机构增力后使滑块10继续下移,达到设定压力值后合模伺服电机2停止转动,保证模具始终不分离。由于压力检测系统的精确检测模具间的压力,并通过总控制系统控制合模伺服电机2的精确转动,从而使滑块10的移动量得到精确控制,进而能够精确控制合模力。在整个成形过程中,合模力始终稍大于模具内部液压所施加给它的胀形力,使得模具始终紧密贴合,保证了零件成形精度和质量。
[0011] 本发明具有以下优点:
[0012] 一、合模增力机构和压力检测系统相互配合实现了实时精确控制合模力。
[0013] 二、采用了滚柱丝杠和多连杆构成的三级增力机构,其能够将驱动力放大几十甚至上百倍,降低了对驱动力的需求,从而降低了设备运行时的能耗。
[0014] 三、本发明的合模力随着成形过程的进行逐渐增大,使成形初期阶段模具所受压应力降低、变形量减小、磨损减轻,进而显著延长模具的寿命。
[0015]四、合模增力机构实现了滑块空程快速移动,在合模瞬间降低滑块速度,达到了大幅度降低合模噪音的目的。工作效率得到提高。
[0016] 五、由于压力检测系统的存在,控制系统简单,只要通过控制合模伺服电机2的转动使模具间的压力满足特定值即可。
附图说明
[0017] 图1是本发明的结构主视图示意图。
[0018]图2是本发明的高精度压力传感器15安装示意图。
[0019] 图3是本发明的结构侧视图示意图。
[0020] 图4是本发明的成形过程中各参数大小示意图。
具体实施方式
[0021] 下面结合附图对本发明做详细描述。
[0022] 参照图1、图3,一种管件内高压成形系统,包括机架I和滑块10,滑块10安装在机架I中间,并能够沿着机架I中的四根牙套7上下滑动;在机架I与滑块10之间设置有合模机构,合模机构由连接头5和一组左右对称的上连杆6、小连杆8、下连杆9组成,均以设备的中线对称铰接,上连杆6两端分别与下连杆9和机架I铰接,小连杆8分别与上连杆6和连接头5铰接,小连杆8与上连杆6的铰接点在上连杆6两端铰接点之间,且三个铰接点在一条直线上,下连杆9分别与上连杆6和滑块10铰接,对称放置的合模机构与机架I铰接形成的四个铰接点的左右距离等于对称放置的下连杆15与滑块10铰接形成的四个铰接点的左右距离;
[0023] 在机架I上部设有合模伺服驱动机构,其由合模伺服电机2、减速器3、滚柱丝杠4构成,合模伺服电机2通过减速器3和滚柱丝杠4连接;滚柱丝杠4另一端安装在连接头5上;滚珠丝杠能够将较小的伺服电机驱动力进行放大,传递到连接头5上,构成第一级增力机构;
[0024] 连接头5和小连杆8构成第二级增力机构,其能够将连接头竖直方向的力转化为水平方向较大的力,推动上连杆6绕着其与机架I上部的铰接点转动;
[0025] 上连杆6、小连杆8、下连杆9构成第三级增力机构,将水平方向的力转化为竖直方向推动滑块10的力,并进行了放大;
[0026] 合模机构和合模伺服驱动机构的三级增力机构形成合模增力机构;
[0027] 参照图2,上模具13上安装有一定数量的高精度压力传感器15,多个高精度压力传感器15与控制系统组成压力检测系统,其能够检测模具合上时上下模具接触面间的压力值,并做出判断是否给总控制系统发信号;
[0028] 在滑块10下部设置有对称放置的右管坯轴向进给机构11和左管坯轴向进给机构14,两者同步进给和后退保证管件两端的密封和适当的进料;;上模具13安装在滑块10上,下模具12安装在机架I的下部,上模具13上安装有高精度压力传感器15。
[0029] 工作时上连杆6和下连杆9的所处位置应满足二者之间的夹角在零件成形最终状态时角度大于I度,且小连杆8轴线与水平线的角度大于I度。
[0030] 参照图4,本发明的工作原理为:
[0031] 成形过程合模增力机构和压力检测系统相互配合实现实时精确控制合模力。首先,合模前合模伺服电机2快速转动,通过联轴器2带动滚柱丝杠4旋转,滚柱丝杠4驱动连接头5下移,通过合模机构带动滑块10快速移动使模具闭合,并产生较小的合模力,压力检测系统检测到模具间存在的压力值达到设定值后合模伺服电机2停止转动,完成初始合模;右管坯轴向进给机构11和左管坯轴向进给机构14将管材两端密封并向管材间充入高压液体,随着高压液体的进入,管材与模具贴合并产生越来越大的力作用在模具上,由于模具的变形,上下模具将有分开的趋势,此时,模具接触面间的压力将逐渐减小,一旦小于设定的压力最小值压力检测系统将向总控制系统发压力信号,总控制系统控制控制合模伺服电机2转动,此时,滑块的下移将需要巨大的推动力,通过合模伺服电机2的推动力是难以达到的,此时三级增力机构形成合模增力机构便发挥作用,将伺服电机较小的驱动力经过放大后作用在滑块上,实现滑块的微小下移,此时,模具接触面间的压力将增大,再次达到设定值后合模伺服电机2再次停止转动。通过上述动作的往复作用,保证模具间的压力值始终在一定范围内,实现模具在成形过程的合模。由于压力检测系统的精确检测模具间的压力,并通过总控制系统控制合模伺服电机2的精确转动,从而使滑块10的移动量得到精确控制,达到设定压力值后合模伺服电机2停止转动,保证模具始终不分离。进而能够精确控制合模力。在整个成形过程中,合模力始终稍大于模具内部液压所施加给它的胀形力,使得模具形变小,保证了零件整体变形较好,进而得到精度和质量高的成形零件。
[0032] 成形结束开模阶段:管件成形完毕后,右管坯轴向进给机构11和左管坯轴向进给机构14退回到初始位置,合模伺服电机2快速反转,滑块10快速上移,成形好的零件容易的顺利取出。整个成形过程所需时间短,效率高。

Claims (3)

1.一种管件内高压成形系统,包括机架(I)和滑块(10),滑块(10)安装在机架(I)中间且能够沿着机架(I)中的四根牙套(7)上下滑动,在机架(I)与滑块(10)之间设置有合模机构,其特征在于,合模机构由连接头(5)和一组左右对称的上连杆(6)、小连杆(8)以及下连杆(9)组成,连接头(5)、上连杆(6)、小连杆⑶以及下连杆(9)连接关系均以中线对称铰接,上连杆(6)两端分别与下连杆(9)和机架(I)铰接,小连杆(8)分别与上连杆(6)和连接头(5)铰接,小连杆(8)与上连杆(6)的铰接点在上连杆(6)两端铰接点之间,且三个铰接点在一条直线上,下连杆(9)分别与上连杆(6)和滑块(10)铰接,对称放置的合模机构与机架(I)铰接形成的四个铰接点的左右距离等于对称放置的下连杆(9)与滑块(10)铰接形成的四个铰接点的左右距离; 机架(I)上部设有合模伺服驱动机构,合模伺服驱动机构由合模伺服电机(2)、减速器(3)、滚柱丝杠(4)构成,合模伺服电机(2)通过减速器(3)和滚柱丝杠(4)连接;滚柱丝杠(4)另一端安装在连接头(5)上; 在滑块(10)下部设置有对称放置的右管坯轴向进给机构(11)和左管坯轴向进给机构(14);上模具(13)安装在滑块(10)上,下模具(12)安装在机架⑴的下部。
2.根据权利要求1所述的一种管件内高压成形系统,其特征在于,上模具(13)上安装有高精度压力传感器(15)。
3.根据权利要求1所述的一种管件内高压成形系统,其特征在于,所述的合模机构在工作时,上连杆(6)和下连杆(9)的所处位置应满足二者之间的夹角在零件成形最终状态时角度大于I度,且小连杆(8)轴线与水平线的角度大于I度。
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