CN105499456B - 一种金属橡胶滚压成型设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种金属橡胶滚压成型设备，其结构包括有：机架、升降机构、滚压机构和控制系统。本发明可实现对薄壁轴套类金属橡胶构件进行滚压成型，以替代传统的金属橡胶冲压成型方式。经滚压成型后的金属橡胶构件内部金属丝螺旋线匝间的勾连强度大幅度提高，从而有效提高了金属橡胶构件的强度及抗分层能力，金属橡胶构件的成型质量、技术性能及使用寿命得以提高，解决了薄壁轴套类金属橡胶构件制备的技术问题。

Description

一种金属橡胶滚压成型设备

技术领域

本发明涉及一种金属橡胶滚压成型设备，属于金属加工技术领域。

背景技术

金属橡胶是一种新型弹性阻尼材料，由不同牌号和直径的细金属丝经螺旋卷绕制、螺旋卷定螺距拉伸、毛坯制备、冷冲压成型、后处理等一系列工艺制备而成，其内部是金属丝相互交错勾连形成的空间网状结构，既具有橡胶般的高弹性、大阻尼特性，又具有所选金属的固有特性，与普通橡胶相比，具有在真空中不挥发、不惧怕辐射环境、耐高/低温、耐腐蚀、疲劳老化寿命长等优点，是航天、航空、航海等特定领域内橡胶的最佳替代品。

在金属橡胶制备工艺中，普遍采用冷冲压成型方式，将金属橡胶毛坯放入冲压模具内在液压机上进行冲压成型，冲压模具的设计是否合理、冲压模具的制造加工精度及冲压成型工艺等将直接影响成型后金属橡胶构件的结构、尺寸及成型质量能否满足设计要求。冲压成型方式适用于制备具有常规尺寸且构型简单的金属橡胶构件，而对于轴向尺寸较大的薄壁轴套类金属橡胶构件，如仍采用这种成型方式制备，不但会给冲压模具的设计和加工带来困难，而且，由于金属橡胶构件内部金属丝螺旋线匝间的勾连较差，导致冲压成型后的金属橡胶构件抗拉强度低，极易出现松散、分层现象，严重影响制品的成型质量和技术性能，废品率极高，使用寿命大大降低。

发明内容

本发明的目的就是要提供一种金属橡胶滚压成型设备，该设备可实现对薄壁轴套类金属橡胶构件进行滚压成型，有效提高金属橡胶构件的强度及抗分层能力，以解决薄壁轴套类金属橡胶构件制备的技术问题。

本发明的目的是这样实现的：一种金属橡胶滚压成型设备，包括有：

用于对设备各组件进行安装和支撑的机架；

用于实现动辊的升降，从而对动辊作用在金属橡胶毛坯上的滚压成型压力及滚压量进行控制的升降机构；

用于装夹金属橡胶毛坯，并对金属橡胶毛坯进行滚压成型的滚压机构；以及

用于控制所述升降机构、滚压机构的动作，从而对金属橡胶滚压成型过程进行控制的控制系统。

所述机架为钢板、方管和角钢的组焊件。

所述升降机构包括有：丝杠电机、丝杠电机减速器、丝杠联轴器、丝杠电机支座、丝杠及丝杠螺母、丝杠轴承座、角接触球轴承、动辊座、支撑座、中横梁、定位套、立柱及立柱螺母。

所述丝杠电机和丝杠电机减速器支承在所述丝杠电机支座上，所述丝杠电机经过所述丝杠电机减速器减速后，通过所述丝杠联轴器将动力传递到所述丝杠，驱动丝杠旋转。

所述丝杠两端分别通过角接触球轴承支承在所述丝杠轴承座上，所述丝杠轴承座通过螺钉分别固定在所述机架的上横梁上和所述支撑座上。

所述支撑座通过螺栓固定在所述中横梁上，对所述丝杠进行支承。所述中横梁共两根，通过其上的安装孔分别套装在所述立柱上，其下部用所述定位套进行支承。

所述立柱共四根，通过所述立柱螺母固定在所述机架的上横梁和下横梁之间，设备工作时，对所述动辊座起导向作用。

所述动辊座上端通过沿四周均布的安装孔套装在所述立柱上，并通过螺钉与所述丝杠螺母连接。设备工作时，随着所述丝杠旋转，所述丝杠螺母带动所述动辊座沿所述立柱作往复直线运动。

所述动辊座安装孔与所述立柱之间还设置有导向套，用于减轻动辊座与立柱之间的摩擦，保证所述动辊座沿所述立柱运动灵活。

所述升降机构还包括有限位套，所述限位套紧固在所述立柱上部，用于限制所述动辊座上升的最大高度，并起缓冲保护的作用。

所述滚压机构由动辊传动部分、定辊传动部分及工件装夹部分组成。

所述动辊传动部分包括有：动辊电机、动辊电机减速器、动辊联轴器、动辊电机支座、深沟球轴承、动辊轴承盖、动辊。

所述动辊电机和动辊电机减速器支承在所述动辊电机支座上，所述动辊电机经过所述动辊电机减速器减速后，通过所述动辊联轴器将动力传递到所述动辊，驱动动辊旋转。

所述动辊由动辊轴和动辊套两部分组成，所述动辊轴通过深沟球轴承支承在所述动辊座下部的安装座孔上，所述动辊套通过螺栓锁紧在所述动辊轴上，通过更换不同尺寸的动辊套，可实现对各种尺寸的金属橡胶毛坯进行滚压成型。

所述定辊传动部分包括有：定辊电机、定辊电机减速器、定辊主动齿轮、定辊被动齿轮、定辊、双联轴承座、底座。

所述定辊电机经过所述定辊电机减速器减速后，驱动所述定辊主动齿轮旋转。所述定辊主动齿轮与所述定辊被动齿轮啮合，将动力传递到所述定辊，驱动定辊旋转。

所述定辊由定辊轴和定辊套两部分组成，所述定辊轴通过深沟球轴承支承在所述双联轴承座上，所述双联轴承座通过螺钉固定在所述底座上。所述定辊套通过螺栓锁紧在所述定辊轴上，通过更换不同尺寸的定辊套，与所述动辊套配合工作可实现对各种尺寸的金属橡胶毛坯进行滚压成型。

所述工件装夹部分包括有：卡盘轴承座、卡盘连接轴、深沟球轴承、三爪卡盘、导向光轴、活动底座、圆柱螺旋弹簧及弹簧座。

设备工作时，缠绕有金属橡胶毛坯的芯轴两端分别装夹在所述三爪卡盘上，所述三爪卡盘的一端连接有卡盘连接轴，所述卡盘连接轴通过深沟球轴承支承在所述卡盘轴承座上。所述卡盘轴承座通过螺栓固定在所述活动底座上。

所述导向光轴共有四根，通过螺纹固定在所述机架的下横梁上。

所述活动底座通过滑动直线轴承套装在所述导向光轴上，其下部用圆柱螺旋弹簧进行支承，可沿导向光轴作往复直线运动。采用活动底座的目的是，一方面，在装夹工件时，可使所述活动底座距离所述定辊一定高度，便于装夹工件；另一方面，在设备工作时，可使金属橡胶毛坯在升降机构的作用下压紧在动辊套和定辊套之间，以便实现滚压成型。

所述控制系统包括有：PMAC多轴控制器、丝杠电机驱动器、动辊电机驱动器、定辊电机驱动器、位移传感器、压力传感器、变压器、接线端子及触摸屏。在设备工作时，根据设定的滚压参数，如滚压压力、滚压量、滚压时间，控制所述升降机构、滚压机构的动作，对金属橡胶滚压成型过程进行控制。

本发明通过控制系统对升降机构、滚压机构进行协调控制，可实现对薄壁轴套类金属橡胶构件进行滚压成型，以替代传统的金属橡胶冲压成型方式。经滚压成型后的金属橡胶构件内部金属丝螺旋线匝间的勾连强度大幅度提高，从而有效提高了金属橡胶构件的强度及抗分层能力，金属橡胶构件的成型质量、技术性能及使用寿命得以提高，解决了薄壁轴套类金属橡胶构件制备的技术问题。

附图说明 图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的左视图；

图3是图1的局部放大图；

图4是定辊齿轮传动示意图；

图5是金属橡胶毛坯滚压示意图。

图中：1、机架，1-1、下横梁，1-2、上横梁，2、立柱，3、定辊主动齿轮，4、定辊电机，5、定辊电机减速器，6、卡盘轴承座，7、卡盘连接轴，8、三爪卡盘，9、芯轴，10、动辊电机支座，11、动辊电机，12、动辊电机减速器，13、动辊联轴器，14、支撑座，15、丝杠下轴承座，16、连接板，17、位移传感器，18、立柱螺母，19、丝杠电机减速器，20、丝杠电机，21、丝杠联轴器，22、丝杠电机支座，23、丝杠上轴承座，24、丝杠螺母，25、限位套，26、动辊座，27、导向套，28、丝杠，29、中横梁，30、动辊轴承盖，31、定位套，32、动辊轴，33、动辊套，34、导向光轴，35、活动底座，36、双联轴承座，37、圆柱螺旋弹簧，38、弹簧座，39、定辊轴，40、底座，41、定辊套，42、压力传感器，43、定辊被动齿轮。

具体实施方式

如图1～图3所示，本发明包括有机架1、升降机构、滚压机构、控制系统。

如图1和图2所示，机架1为钢板、方管和角钢的组焊件，对设备各组件进行安装和支承。

如图1和图2所示，升降机构包括有：丝杠电机20、丝杠电机减速器19、丝杠联轴器21、丝杠电机支座22、丝杠28、丝杠螺母24、丝杠轴承座、角接触球轴承、动辊座26、支撑座14、中横梁29、定位套31、立柱2、立柱螺母18。

如图1所示，丝杠电机20和丝杠电机减速器19支承在丝杠电机支座22上，丝杠电机减速器19选用行星减速器，丝杠联轴器21选用摩擦片式联轴器。

丝杠电机20经过丝杠电机减速器19减速后，通过丝杠联轴器21将动力传递到丝杠28，驱动丝杠28旋转。

如图1所示，丝杠电机支座22为中空的圆柱形，其下部通过螺钉固定在机架1的上横梁1-2上，其上部与丝杠电机减速器19下端的止口配合，对丝杠电机20及丝杠电机减速器19进行支承，丝杠联轴器21位于丝杠电机支座22的内部空腔中。

如图1所示，丝杠28两端分别通过角接触球轴承支承在丝杠轴承座上，丝杠轴承座包括丝杠上轴承座23和丝杠下轴承座15，丝杠上轴承座23通过螺钉固定在机架1的上横梁1-2上，丝杠下轴承座15通过螺钉固定在支撑座14上。

支撑座14由槽钢和钢板焊接而成，通过螺栓固定在中横梁29上，对丝杠28进行支承。中横梁29共有两根，由钢板焊接而成，其上加工有安装孔，通过安装孔分别套装立柱2上，下部用定位套31进行支承。定位套31采用两半对称结构，通过螺栓夹紧在立柱2上，对中横梁29进行支承。

立柱2共四根，通过立柱螺母18固定在机架1的上横梁1-2和下横梁1-1之间，设备工作时，对动辊座26起导向作用。

动辊座26由钢板焊接而成，其上端通过沿四周均布的安装孔套装在立柱2上，并通过螺钉与丝杠螺母24连接，其下部加工有动辊安装孔。设备工作时，随着丝杠28旋转，丝杠螺母24通过动辊座26带动动辊沿立柱2作往复直线运动。

动辊座26的安装孔与立柱2之间还设置有导向套27，导向套27的材料为锡青铜，用于减轻动辊座26与立柱2之间的摩擦，保证动辊座26沿立柱2运动灵活。

升降机构还包括有限位套25，共四个，选用尼龙材料加工而成，分别紧套在四根立柱2上部，用于限制动辊座26上升的最大高度，并起缓冲保护的作用。

设备工作时，控制系统通过丝杠电机驱动器控制丝杠电机20转动，丝杠电机20经过丝杠电机减速器19减速后，通过丝杠联轴器21将动力传递到丝杠28，驱动丝杠28旋转，丝杠螺母24通过动辊座26带动动辊沿立柱2作往复直线运动，实现动辊的上升和下降，对动辊作用在金属橡胶毛坯上的滚压成型压力及滚压量进行控制。

滚压机构由动辊传动部分、定辊传动部分及工件装夹部分组成。

如图1所示，动辊传动部分包括有：动辊电机11、动辊电机减速器12、动辊联轴器13、动辊电机支座10、深沟球轴承、动辊轴承盖30、动辊。

动辊电机11经过动辊电机减速器12减速后，通过动辊联轴器13将动力传递到动辊，驱动动辊旋转。动辊电机减速器12选用行星减速器，动辊联轴器13选用梅花式联轴器。

动辊电机支座10与丝杠电机支座22的结构相同，为中空的圆柱形，一端通过螺钉固定在动辊座26下部左侧的轴承安装孔上，另一端与动辊电机减速器12的止口配合，对动辊电机11及动辊电机减速器12进行支承，动辊联轴器13位于动辊电机支座10的内部空腔中。

如图1所示，动辊由动辊轴32和动辊套33组成，动辊轴32一端通过深沟球轴承支承在动辊座26下部的轴承安装孔中，另一端通过深沟球轴承支承在动辊轴承盖30中，动辊轴承盖30通过螺钉固定在动辊座26下部的轴承盖安装座孔上。

动辊套33为两半对称结构，通过螺钉锁紧在动辊轴32上。设备工作时，根据金属橡胶毛坯的尺寸更换不同尺寸的动辊套33，可实现对各种尺寸的金属橡胶毛坯进行滚压成型。

如图1所示，定辊传动部分包括有：定辊电机4、定辊电机减速器5、定辊主动齿轮3、定辊被动齿轮43、定辊、双联轴承座36、底座40。

如图3和图4所示，定辊电机4经过定辊电机减速器5减速后，驱动定辊主动齿轮3旋转。定辊被动齿轮43包括两个齿数和模数相同的圆柱齿轮，分别与定辊主动齿轮3啮合，定辊被动齿轮43与定辊通过键连接，带动定辊旋转。

如图3所示，定辊共有两个，结构和尺寸相同，每个定辊均由定辊轴39和定辊套41组成，定辊轴39两端分别通过深沟球轴承支承在双联轴承座36上，双联轴承座36通过螺钉固定在底座40上。底座40由钢板焊接而成，其下部通过连接块与压力传感器42连接。

定辊套41与动辊套33结构相同，通过螺钉锁紧在定辊轴39上。设备工作时，根据金属橡胶毛坯的尺寸更换不同尺寸的定辊套41，与动辊套33配合工作可实现对各种尺寸的金属橡胶毛坯进行滚压成型。

如图3所示，工件装夹部分包括有：卡盘轴承座6、卡盘连接轴7、深沟球轴承、三爪卡盘8、导向光轴34、活动底座35、圆柱螺旋弹簧37、弹簧座38。

设备工作时，缠绕有金属橡胶毛坯的芯轴9两端分别装夹在三爪卡盘8上，三爪卡盘8通过螺钉与卡盘连接轴7连接，卡盘连接轴7通过深沟球轴承支承在卡盘轴承座6上，卡盘轴承座6通过螺栓固定在活动底座35上。

活动底座35通过滑动直线轴承套装在导向光轴34上，其下部用圆柱螺旋弹簧37进行支承。

圆柱螺旋弹簧37共四根，分别套在导向光轴34上，并用弹簧座38进行支承。

导向光轴34共有四根，通过螺纹固定在机架1的下横梁1-1上。设备工作时，对活动底座35起导向作用。

如图5所示，设备工作时，缠绕有金属橡胶毛坯的芯轴9在升降机构的作用下压紧在动辊套33和定辊套41之间，以便实现滚压成型。

控制系统包括有：PMAC多轴控制器、丝杠电机驱动器、动辊电机驱动器、定辊电机驱动器、位移传感器17、压力传感器42、变压器、接线端子及触摸屏。

位移传感器17固定在机架1的上横梁1-2上，位移传感器17的拉杆通过连接板16与动辊座26连接。压力传感器42下端通过螺钉固定在机架1的下横梁1-1上，上端通过连接块与底座40连接。

设备工作时，位移传感器17和压力传感器42分别对动辊套33作用在金属橡胶毛坯上的滚压压力和滚压量进行实时测量，控制系统根据位移传感器17和压力传感器42的输出数据及设置的滚压参数对升降机构和滚压机构进行控制，通过丝杠电机驱动器控制丝杠电机20转动，动辊座26带动动辊沿立柱2向下运动，将金属橡胶毛坯压紧在定辊套41上；通过动辊电机驱动器控制动辊电机11转动，动辊电机11经过动辊电机减速器12减速后，通过动辊联轴器13将动力传递到动辊，驱动动辊旋转；同时，通过定辊电机驱动器控制定辊电机4转动，定辊电机4经过定辊电机减速器5减速后，通过定辊主动齿轮3和定辊被动齿轮43将动力传递到定辊，驱动定辊旋转。在动辊和定辊的协同作用下，缠绕有金属橡胶毛坯的芯轴9旋转，从而实现金属橡胶毛坯的滚压成型。

Claims (6)

1.一种金属橡胶滚压成型设备，其特征在于，包括有：

用于对设备各组件进行安装和支撑的机架；

用于实现动辊的升降，从而对动辊作用在金属橡胶毛坯上的滚压成型压力及滚压量进行控制的升降机构；

用于装夹金属橡胶毛坯，并对金属橡胶毛坯进行滚压成型的滚压机构；以及

用于控制所述升降机构、滚压机构的动作，从而对金属橡胶滚压成型过程进行控制的控制系统；

所述滚压机构由动辊传动部分、定辊传动部分及工件装夹部分组成；

所述动辊传动部分包括有：动辊电机、动辊电机减速器、动辊联轴器、动辊电机支座、深沟球轴承、动辊轴承盖、动辊，所述动辊电机和动辊电机减速器支承在所述动辊电机支座上，所述动辊电机经过所述动辊电机减速器减速后，通过所述动辊联轴器将动力传递到所述动辊，驱动动辊旋转；

所述定辊传动部分包括有：定辊电机、定辊电机减速器、定辊主动齿轮、定辊被动齿轮、定辊、双联轴承座、底座，所述定辊电机经过所述定辊电机减速器减速后，驱动所述定辊主动齿轮旋转，所述定辊主动齿轮与所述定辊被动齿轮啮合，将动力传递到所述定辊，驱动定辊旋转；

所述工件装夹部分包括有：卡盘轴承座、卡盘连接轴、深沟球轴承、三爪卡盘、导向光轴、活动底座、圆柱螺旋弹簧及弹簧座，设备工作时，缠绕有金属橡胶毛坯的芯轴两端分别装夹在所述三爪卡盘上，所述三爪卡盘的一端连接有卡盘连接轴，所述卡盘连接轴通过深沟球轴承支承在所述卡盘轴承座上，所述卡盘轴承座通过螺栓固定在所述活动底座上，所述活动底座通过滑动直线轴承套装在所述导向光轴上，其下部用所述圆柱螺旋弹簧进行支承，可沿导向光轴作往复直线运动。

2.根据权利要求1所述的一种金属橡胶滚压成型设备，其特征在于，所述升降机构包括有：丝杠电机、丝杠电机减速器、丝杠联轴器、丝杠电机支座、丝杠及丝杠螺母、丝杠轴承座、角接触球轴承、动辊座、支撑座、中横梁、定位套、立柱及立柱螺母。

3.根据权利要求2所述的一种金属橡胶滚压成型设备，其特征在于，所述丝杠电机和丝杠电机减速器支承在所述丝杠电机支座上，所述丝杠电机经过所述丝杠电机减速器减速后，通过所述丝杠联轴器将动力传递到所述丝杠，驱动丝杠旋转，所述动辊座上端通过沿四周均布的安装孔套装在所述立柱上，并通过螺钉与所述丝杠螺母连接，设备工作时，随着所述丝杠旋转，所述丝杠螺母带动所述动辊座沿所述立柱作往复直线运动。

4.根据权利要求2所述的一种金属橡胶滚压成型设备，其特征在于，所述升降机构还包括有限位套，所述限位套紧固在所述立柱上部，用于限制所述动辊座上升的最大高度，并起缓冲保护的作用。

5.根据权利要求1所述的一种金属橡胶滚压成型设备，其特征在于，所述动辊由动辊轴和动辊套两部分组成，所述动辊套通过螺栓锁紧在所述动辊轴上，通过更换不同尺寸的动辊套，可实现对各种尺寸的金属橡胶毛坯进行滚压成型。

6.根据权利要求1所述的一种金属橡胶滚压成型设备，其特征在于，所述定辊由定辊轴和定辊套两部分组成，所述定辊套通过螺栓锁紧在所述定辊轴上，通过更换不同尺寸的定辊套，与动辊套配合工作可实现对各种尺寸的金属橡胶毛坯进行滚压成型。