CN105964755B - 一种多功能自动化内高压成形机 - Google Patents

Abstract

本发明多功能自动化内高压成形机，包括上横梁、活动横梁、工作台、机架、电缆、控制面板、至少2组轴向调整与进给组合机构和与之数量一致的多个冲头、高压源、高压水管、主合模缸、上退料缸、2个快速缸、4个导柱、主上模、副上模、下模、至少1组下退料背压组合机构和与之数量一致的顶杆。本发明涉及的内高压成形机设置两个四个自由度轴向进给机构，并设置上退料缸，至少一个下退料缸，可成形弯曲轴线构件，具有两侧多支管的构件，大幅提高了设备的工艺适用范围。快速精确控制冲头在工作台上的前后、上下位置与工作台平面内的摆角，避免人工调整，提高了成形精度，便于设备自动化生产，提高了运行速度，节省了能源，提高设备工作效率。

Description

一种多功能自动化内高压成形机

技术领域

本发明涉及一种内高压成形机，特别是一种多功能自动化内高压成形机。

背景技术

管材内高压成形技术是用于生产复杂截面薄壁构件的一种先进的、特殊的、精密（半精密）的近净成形技术，具有成本低、工序少、质量轻、刚度高等特点，是一种实现零部件结构整体化和轻量化的先进等材制造技术，被广泛应用于航空、汽车、家电等工业领域。如航空发动机多通油管，汽车的排气管件、副车架和底盘等，中央空调的供暖多支铜管等零部件，均以内高压成形方法逐渐替代传统成形方法。

该项技术的基本工艺流程为:首先通过弯管机把管材弯曲为所需的形状（若成形直管则不需要本工序），然后将管坯放在下模内，上模闭合锁模；随后内高压成形机按照设定程序通过轴向进给缸驱动冲头密封管坯的两端，并使管坯内充满液体；在加压胀形的过程中，两端的冲头同时工进补料，在液压力和轴向推力的联合作用下，管坯贴紧模具内部型腔而成形为所需形状的构件。

现有的内高压成形机多为两个（或三个）固定的轴向进给缸，仅能成形较为简单的直线管件，但对于轴线为平面角度弯管，甚至空间角度弯管，或者带有一个或多个支管的复杂管件，则难以成形。

并且，因现有内高压成形设备轴向进给机构位置固定不可调，在成形前需要人工调整找正模具与冲头的相对位置，对操作工人的技术要求较高，提高了劳动强度；手动调整时间较长，不便于实现自动化，生产效率低；定位精度不易保证。

中国专利CN103008431A公开了一种大操作空间的内高压成形机,以解决现有的内高压成形机不适用于成形轴线弯曲角度较大的管件以及操作空间小，只能用于单个管件的成形，生产效率较低，不便于实现机械化作业的问题。该发明使用双立柱支撑和导向，克服了传统四柱内高压机由于操作空间小及立柱干涉问题，可以在工作台上布置多套模具，可成形弯曲度大于30度的管件，可以单工序成形多个零件，但该发明双立柱导向定位精度比四立柱低，并且仅有轴向进给机构，没有上、下退料机构，不能成形带有多通支管的整体式构件，也不便于成形后取出零件。该发明亦未详细说明其轴向液压进给机构是如何实现位置和角度调整以成形变轴线构件。中国专利CN104338818A公开了一种内高压成形设备，通过在大的侧向进给液压缸中设置小的进给液压缸，在大轴向进给达到400MPA压力以后，通过驱动设置在大的侧向进给缸内部的小轴向进给缸，使零件内密闭的容腔压力进一步增大，从而成形所需压力超过400Mpa的零件。但该发明中的侧向进给液压缸固定在压力机上，位于内高压模具的两侧型腔口处，不能自动调整姿态。若成形不同弯曲角度的零件，则需要人工调整所有侧向进给缸的位置和摆动角度，并且需要专门的仪器和专业技术人员来校准位置和角度，大幅提高了生产准备时间，降低了生产效率。

发明内容

本发明的目的是为解决现有的内高压成形机功能单一，不适用于成形具有两侧多支管的构件，不便于成形轴线弯曲构件，以及轴向进给机构不可自动调整位置不便于实现自动化的问题，进而提出一种带有上、下退料缸，轴向进给机构可自动调整位置的多功能自动化内高压成形机。

本发明为解决上述问题采取的技术方案是：

本发明的一种多功能自动化内高压成形机，包括：上横梁、活动横梁、工作台、机架、电缆、控制面板、至少2组调整与进给组合机构和与之数量一致的多个冲头、高压源、高压水管、主合模缸、上退料缸、快速缸、4个导柱、主上模、副上模、下模、至少1组下退料背压组合机构和与之数量一致的顶杆；

导柱上端与上横梁固定连接，下端与工作台固定连接，导柱分别穿过与活动横梁对应的通孔，使活动横梁可在导柱导向下移动合模或开模；主上模固定连接在活动横梁下端面中部；工作台固定在机架上；主合模缸为大直径柱塞缸；主合模缸和快速缸的缸体固定连接在上横梁上，主合模缸的柱塞末端和快速缸的活塞杆末端均固定连接在活动横梁上端面；上退料缸设置在主合模缸柱塞杆内，与柱塞同轴，上退料缸的活塞杆与副上模固定连接；高压管一端与高压源连接，另一端连接于与冲头的充液孔处；轴向调整与进给组合机构设置在工作台上，下退料背压组合机构安装在工作台下端面机架内。

所述调整与进给组合机构包括：轴向进给缸、液压摆动缸、摆动平台、摆动角度传感器、上下移动液压缸、上下移动平台、上下移动导轨、上下位移传感器，前后移动液压缸、前后移动导轨、前后移动位移传感器。冲头固定连接在轴向进给缸活塞杆端面，轴向进给缸固定在摆动平台上表面，摆动平台下表面固定连接在液压摆动缸转子上，并与之同轴，摆动角度传感器安装在液压摆动缸上，检测并反馈摆动平台摆动角度，上下移动平台上表面与摆动液压缸固定连接，下表面与上下移动液压缸活塞缸端面固定连接，侧面与上下移动导轨相连；上下移动导轨安装在L型前后移动平台上侧部，位移传感器插装在导轨上，检测并反馈平台的上下位置；L型前后移动平台右下部下表面与前后移动导轨连接，导轨安装在工作台上，前后移动位移传感器插装在导轨上并检测前后移动平台的位置。

所述下退料背压组合机构包括：下退料缸、下退料摆动缸、铰链、下退料缸角度传感器、下退料左右移动平台、下退料左右移动导轨、下退料左右移动缸、下退料左右移动位移传感器，工作台中部开槽，顶杆穿过工作台插入下模内，起到背压或者打料作用；顶杆固定连接在下退料缸活塞杆上；下退料缸底部与下退料左右移动平台通过铰链连接，侧部与下退料摆动缸铰接；角度传感器安装在铰链处检测并反馈下退料缸的摆角；下退料摆动缸与下退料移动平台铰链连接，驱动下退料缸摆动一定角度并在工作中锁紧位置；下退料移动平台右端部与下退料左右移动缸连接，下表面与下退料左右移动导轨连接；位移传感器安装在导轨上检测并反馈下退料缸左右的位置。

所述的内高压成形机其轴向进给机构除具有轴向进给功能外，可以通过设定程序自动升降，前后移动，工作台面内摆动，具有四个自由度，可快速调整姿态成形各类变轴线管件。

所述上退料缸，既可以在成形多支管构件中提供背压，也可以二次合模成形，还可以在成形后退料，顶出成品。

所述下退料缸可以左右移动、铅垂面内左右摆动一定角度，以调整位置和角度在成形支管时起到背压作用，在成形完成后顶出起到退料作用。

所述调整与进给组合机构、下退料背压组合机构运动部件均插装位移传感器或角度传感器，提高了设备成形精度和自动化水平。

本发明的有益效果是：

1本发明涉及的内高压成形机设置两个（或更多）四自由度调整与进给组合机构，并设置上退料缸，至少一个下退料缸，可成形弯曲轴线构件，具有两侧多支管的构件，大幅提高了设备的工艺适用范围。

2内高压成形前，在控制面板中设定合理参数快精确控制轴向进给缸的位置与摆角，避免人工调整，提高了工作效率，提高了成形精度，便于设备自动化生产。

3设置柱塞缸与两个快速缸组合，合模下行、开模上行时快速缸拉动活动横梁快速回程，提高了运行速度，节省了能源，提高设备工作效率。

附图说明

图1为本发明的主视结构示意图；

图2为本发明的合模机构内部结构示意图；

图3为本发明的调整与进给组合机构主视结构示意图；

图4为本发明的调整与进给组合机构俯视结构示意图；

图5为本发明的下退料背压组合机构主视结构示意图；

图6为本发明成形直管时工艺原理俯视示意图；

图7为本发明成形弯管时工艺原理俯视示意图；

图8为本发明成形多支管时工艺原理主视示意图。

图中：1.上横梁 2.电缆3.控制面板4.活动横梁5.调整与进给组合机构6.高压水管7.工作台 8.高压源9.主合模缸10.快速缸11.导柱12.主上模13.下模14.下退料背压组合机构15.机架16.上退料缸17.副上模18.轴向进给缸19.摆动角度传感器 20.液压摆动缸21.上下移动平台22.上下移动液压缸 23.前后移动平台 24.前后移动位移传感器25.摆动平台26.上下移动导轨27.上下位移传感器28.前后移动道轨29.前后移动液压缸30.顶杆31.下退料缸32.下退料摆动缸33.铰链34.下退料缸角度传感器35.下退料左右移动平台36.下退料左右移动导轨37.下退料左右移动缸38.下退料左右移动位移传感器39.冲头40.冲液孔41.管材

具体实施方式

以下所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，如调整与进给组合机构增多为3个或以上，下退料缸增多为2个或更多，快速缸增多为4个或更多，均应包含在本发明的保护范围之内。

实施例1：

如图1、图3、图6所示，本发明的一种多功能自动化内高压成形机包括：上横梁1、活动横梁4、工作台7、机架15、电缆2、控制面板3、至少2组调整与进给组合机构5和与之数量一致的多个冲头39、高压源8、高压水管6、主合模缸9、2个快速缸10、4个导柱11、主上模12、副上模17、下模13、至少1组下退料背压组合机构14和与之数量一致的顶杆30。

所述四个导柱11穿过活动横梁4对应四个孔，上端与上横梁固定连接、下端与工作台7固定连接，活动横梁4可在导柱11导向下移动合模或者开模。所述主上模12固定连接在活动横梁4下端面中部；工作台7固定在机架15上；所述主合模缸9为大直径柱塞缸；主合模缸9、2个快速缸10的缸体固定连接在上横梁1上，主合模缸9的柱塞杆、快速缸10的活塞杆末端固定连接在活动横梁4上；上退料缸16设置在主合模缸9柱塞杆内，与柱塞同轴，快速缸10的活塞杆与副上模17固定连接；高压水管6一端与高压源8连接，另一端连接于与冲头39的冲液孔40处。所述轴向调整与进给组合机构5设置与工作台7上，所述下退料背压组合机构14安装在工作台7下端面机架15内。

所述轴向调整与进给组合机构5包括：轴向进给缸18、液压摆动缸20，摆动平台25，摆动角度传感器19、上下移动液压缸22、上下移动平台21、上下移动导轨26、上下位移传感器27，前后移动液压缸29、前后移动道轨28、前后移动位移传感器24。所述冲头39固定连接在轴向进给缸18活塞杆端面，所述轴向进给缸18固定在摆动平台25上表面，所述摆动平台25下表面固定连接在液压摆动缸20转子上并与之同轴，所述摆动角度传感器19安装在液压摆动缸20上，检测并反馈摆动平台25摆动角度。上下移动平台21上表面与摆动液压缸20固定连接，下表面与上下移动液压缸22活塞缸端面固定连接，侧面与上下移动导轨26相连；导轨26安装在L型前后移动平台23上侧部，位移传感器27插装在导轨26上，检测并反馈平台21的位置；L型前后移动平台23下部上表面与上下移动液压缸22固定连接，下表面与前后移动导轨28连接，导轨28安装在工作台7上，前后移动位移传感器24插装在导轨上并检测前后前后移动平台的位置。

所述下退料背压组合机构14包括：下退料缸31、下退料摆动缸32、铰链33、下退料缸角度传感器34、下退料左右移动平台35 、下退料左右移动导轨36、下退料左右移动缸37、下退料左右移动位移传感器38。所述主工作台7中部开槽，顶杆30可以穿过工作台插入下模13内，起到背压或者打料作用；所述顶杆30固定连接在下退料缸31活塞杆上；所述下退料缸31底部与下退料左右移动平台35通过铰链33连接，侧部与下退料摆动缸32铰接；所述角度传感器34安装在铰链33处检测并反馈下退料缸31的摆角；所述下退料摆动缸32与下退料移动平台铰链连接，驱动下退料缸31摆动一定角度并在工作中锁紧位置；所述下退料移动平台右端部与下退料左右移动缸37连接，下表面与下退料左右移动导轨36连接；位移传感器38安装在导轨36上检测并反馈下退料缸31的位置。

加工前，将下模13固定安装在工作台7中部位置，主上模12固定安装在活动横梁4下表面中部对应位置，将管材41放置在下模13中的合适位置；在控制面板3中输入指令使液压摆动缸20 驱动摆动平台25左右摆动回零，通过插装在液压摆动缸20中的摆动角度传感器19检测实际摆动角度并闭环反馈调节，使冲头39摆角为零并消除初始误差；在控制面板3中输入指令使上下移动液压缸22驱动上下移动平台21调整，并通过上下移动导轨26导正，并通过安装在上下移动导轨26上的27上下位移传感器检测实际位置并闭环反馈调节，使冲头39的轴线（去掉度）与管材41的轴线等高；在控制面板3中输入指令使前后移动液压缸29驱动前后移动平台23沿着前后移动道轨28移动，并通过安装在导轨上的前后移动位移传感器24检测实际位移并闭环反馈调节，使左右冲头39正对管材41端口。在保证不发生干涉的情况下，上述三个步骤可以同步完成。在后续的成形过程中，除轴向进给缸18轴向运动外，其他三个自由度都保持锁定状态，保证定位成形精度。

随后通过控制面板3输入内高压成形加载曲线及其他工艺参数；

准备工作完成后，2个快速缸10快速下行，拉动主合模缸9和活动横梁4快速下行到，至主上模12接近下模13时，转为慢速合模；合模以后两个轴向进给缸18同时开始快速轴向移动，至冲头接近模具时转为慢速工进；与此同时高压源8开始工作，高压液体通过高压水管6进入冲头39中的充液孔40，向管材41内喷射，以排尽管材41内的空气；待左右冲头39完全密封住管材41后，开始执行预设的加载曲线；内高压成形完成后，左右冲头39退回泄压，主合模缸9先上行慢速开模，随后快速缸上行拉动活动横梁4快速复位；下退料缸31上行，顶出成形后的管材41，通过外设机械手自动取出成品。若重复生产此产品，则摆动平台25、上下移动平台21、前后移动平台23保持位置不变；若转产，则上述三个部件均复位。

实施例2：

如图2、图3，图4，图7所示，在本例中，在控制面板3中输入指令使液压摆动缸20 驱动摆动平台25摆动到一定角度，使左右冲头39正对管材41左右端口，并且所成夹角与管材弯曲角度相同；后续成形动作与实施例1相同。

实施例3：

如图2、图3，图5，图8所示，在冲头39调整到位后，在控制面板3中输入指令使下退料左右移动缸37驱动下退料左右移动平台35在导轨36导正下调整到合适位置，并通过位移传感器38闭环反馈调节保证定位精度；随后下退料摆动缸32动作，驱动下退料缸31摆动到合适角度，并通过角度传感器38反馈调节，保证摆角精度并在成形过程中锁紧；下退料缸31上行驱动顶杆30顶出到合适位置；主上模12合模后，上退料缸16下行驱动副上模17移动到合适位置；成形过程中，主上模12保持合模，左右轴向进给缸18工进；副上模17、下退料缸31缓慢上行防止支管在成形过程中出现起皱、破裂等失效现象。此过程液压力、左右轴向进给缸18位移、副上模17位移、退料缸31位移4个参数按照预先在控制面板3中设定的综合加载曲线实时匹配；成形完成后开模，顶杆30上行将成品管材41顶出，副上模17也上行复位。其他动作流程同实施例1。

Claims (7)

1.一种多功能自动化内高压成形机，其特征在于：包括：上横梁、活动横梁、工作台、机架、电缆、控制面板、至少2组调整与进给组合机构和与之数量一致的多个冲头、高压源、高压水管、主合模缸、上退料缸、快速缸、4个导柱、主上模、副上模、下模、至少1组下退料背压组合机构和与之数量一致的顶杆；

导柱上端与上横梁固定连接，下端与工作台固定连接，导柱分别穿过与活动横梁对应的通孔，使活动横梁可在导柱导向下移动合模或开模；主上模固定连接在活动横梁下端面中部；工作台固定在机架上；主合模缸为柱塞缸；主合模缸和快速缸的缸体固定连接在上横梁上，主合模缸的柱塞末端和快速缸的活塞杆末端均固定连接在活动横梁上端面；上退料缸设置在主合模缸柱塞杆内，与柱塞同轴，上退料缸的活塞杆与副上模固定连接；高压管一端与高压源连接，另一端连接于与冲头的充液孔处；轴向调整与进给组合机构设置在工作台上，下退料背压组合机构安装在工作台下端面机架内。

2.根据权利要求1所述的多功能自动化内高压成形机，其特征在于：所述调整与进给组合机构包括：轴向进给缸、液压摆动缸、摆动平台、摆动角度传感器、上下移动液压缸、上下移动平台、上下移动导轨、上下位移传感器，前后移动液压缸、前后移动导轨、前后移动位移传感器；冲头固定连接在轴向进给缸活塞杆端面，轴向进给缸固定在摆动平台上表面，摆动平台下表面固定连接在液压摆动缸转子上，并与之同轴，摆动角度传感器安装在液压摆动缸上，检测并反馈摆动平台摆动角度，上下移动平台上表面与摆动液压缸固定连接，下表面与上下移动液压缸活塞缸端面固定连接，侧面与上下移动导轨相连；上下移动导轨安装在L型前后移动平台上侧部，位移传感器插装在导轨上，检测并反馈平台的上下位置；L型前后移动平台右下部下表面与前后移动导轨连接，导轨安装在工作台上，前后移动位移传感器插装在导轨上并检测前后移动平台的位置。

3.根据权利要求1所述的多功能自动化内高压成形机，其特征在于：所述下退料背压组合机构包括：下退料缸、下退料摆动缸、铰链、下退料缸角度传感器、下退料左右移动平台、下退料左右移动导轨、下退料左右移动缸、下退料左右移动位移传感器，工作台中部开槽，顶杆穿过工作台插入下模内，起到背压或者打料作用；顶杆固定连接在下退料缸活塞杆上；下退料缸底部与下退料左右移动平台通过铰链连接，侧部与下退料摆动缸铰接；角度传感器安装在铰链处检测并反馈下退料缸的摆角；下退料摆动缸与下退料移动平台铰链连接，驱动下退料缸摆动一定角度并在工作中锁紧位置；下退料移动平台右端部与下退料左右移动缸连接，下表面与下退料左右移动导轨连接；位移传感器安装在导轨上检测并反馈下退料缸左右的位置。

4.根据权利要求1或2所述的多功能自动化内高压成形机，其特征在于：所述轴向调整与进给组合机构除具有轴向进给功能外，可以通过设定程序自动升降、前后移动、工作台面内摆动，具有四个自由度，可快速调整姿态成形多类变轴线管件。

5.根据权利要求1所述的多功能自动化内高压成形机，其特征在于：所述上退料缸在成形多支管构件中提供背压，也可以二次合模成形，还可以在成形后退料，顶出成品。

6.根据权利要求3所述的多功能自动化内高压成形机，其特征在于：所述下退料缸可以左右移动、铅垂面内左右摆动一定角度，以调整位置和角度在成形支管时起到背压作用，在成形完成后顶出起到退料作用。

7.根据权利要求1或2或3所述多功能自动化内高压成形机，其特征在于：所述调整与进给组合机构、下退料背压组合机构运动部件均插装位移传感器或角度传感器。