CN107175287A - 一种管状零件内圆单点渐进成形加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管状零件内圆单点渐进成形加工装置；包括夹持机构、驱动机构、工具头运动机构以及控制装置；第一步进电机与减速器连接，传动轴与减速器相连，在减速器驱动下实现传动轴的运转，在传动轴的驱动下实现齿轮的转动；在传动齿轮作用下实现夹持机构的旋转运动；第二步进电机与传动丝杠相连，传动丝杠带动滑动机构沿传动丝杠的轴向运动，滑动机构带动进给机构移动；第三步进电机与进给机构相连，驱动工具头支架移动；工具头支架安装在进给机构上，工具头支架带动工具头移动；通过控制装置使三者运动相互配合，实现夹持机构的旋转运动以及成形工具头的进给运动，加工出所需零件。本发明具有制造成本低、应用范围广，生产速度快的优点。

Description

一种管状零件内圆单点渐进成形加工装置

技术领域

本发明属于无模单点渐进成形技术，特别是一种管状零件内圆单点渐进成形加工装置。

背景技术

传统的管类零件加工，是以管材作为毛坯，通过各种塑性或切割加工手段得到所需形状尺寸的管件。基本加工工序主要包括切断、胀形、弯曲、缩口、扩口、卷边等。每一个加工工序需要通过不同的具体方法实现，加工繁琐且耗时。随着社会的不断发展，产品更新换代速度越来越快，这要求企业不断地缩短产品的研发和生产周期。与传统冲压类似，传统管件加工需要根据产品的形状先设计模具，然后进行试模，完成修模后才能进行生产，这种方式耗时长、成本高，一套模具只能生产一种产品，无法满足产品更新换代的速度。

单点渐进成形技术是一种新兴的加工技术，它是一种基于计算机技术、数控技术和塑性成形技术基础之上的先进制造技术，属于无模快速成形工艺。它是利用数控设备和简单的辅助装置，采用预先编制好的数控程序对加工件逐点成形，随着局部塑性应变逐渐累积，最终获得预定的零件形状。它不仅可以成形一些形状复杂、无法用传统模具成形、批量较小的成形件，还可以用于大批量冲压件生成前样品试制阶段，利用单点无模渐进成形技术进行样品试制，判断成形件的设计是否合理，是否具有可成形性，避免了大量试模后发现成形件不具有可成形性再修改初始设计的问题，减少了人力、财力、物力，大大缩短了产品的开发周期。查阅国内外研究文献，发现单点渐进成形的技术几乎都用在板金成形，对于管状零件成形加工尚未涉及。鉴于无模单点渐进成形技术具有无需模具，加工周期短、成本低，能够进行产品试制等诸多优点，把它引进到管状零件的加工中，将会创新出一种新的管状零件加工的工艺方法。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种管状零件内圆单点渐进成形加工装置，解决现有管状零件加工存在制造周期长，成本高的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种管状零件内圆单点渐进成形加工装置，包括夹持机构、实现夹持机构旋转的驱动机构、实现成形工具头运动的成型机构、控制驱动机构以及进给机构运动的控制装置；

所述成型机构包括第二步进电机、第三步进电机、传动丝杠、滑动机构、进给机构、工具头支架、成型工具头、支架；所述第二步进电机与传动丝杠相连；传动丝杠两端通过支架支撑；所述滑动机构安装在传动丝杠上，传动丝杠用于驱动滑动机构沿传动丝杠的轴向运动；所述进给机构安装在滑动机构上，在滑动机构的作用下实现移动机构沿丝杠轴向移动；所述第三步进电机与进给机构相连，用来驱动进给机构的垂直于传动丝杠的轴向伸缩移动；所述工具头支架与移动机构固连，在滑动机构和移动机构两个运动的配合下，带动工具头支架运动；所述成型工具头安装在工具头支架上，在工具头支架的带动下，实现成型工具头的进给运动。所述第一步进电机与减速器连接，所述传动轴与减速器相连，在减速器驱动下实现传动轴的转动；所述第一传动齿轮和第二传动齿轮安装在传动轴上，在传动轴的驱动下实现齿轮的转动；所述第一传动齿轮和第二传动齿轮分别与带齿轮的过渡法兰盘啮合实现夹持机构的旋转；所述带齿轮的过渡法兰盘旋转轴分别设置在第一支撑架和第二支撑架的轴承内实现夹持机构旋转；三者运动在控制装置的控制下实现所需管状零件的加工。

本发明与现有技术相比，其显著优点：

(1)制造成本低：不需要单独加工针对制造管状零件的成形模具，降低了模具制造和维护的费用；显著提高新产品投产的一次成功率，可以及时发现产品设计的错误，避免更改后续工序所造成的大量损失。

(2)应用范围广，生产速度快：适用于大、中、小批量管状零件的生产加工，生产效率高。

(3)通过控制装置同时控制三个步进电机的运动，实现管状零件的旋转和成形工具头的进给运动。

(4)第四支撑架采用滑轨式结构，可以对不同长度的管类零件进行成型加工。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明的管状零件内圆单点渐进成形加工装置的工作原理示意图；

图2为过渡法兰盘结构示意图；

图3为成形工具头支架结构示意图。

图4为第二传动齿轮与传动轴的固定安装示意图。

具体实施方式

为了说明本发明的技术方案及技术目的，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。

结合图1，本发明的一种管状零件内圆单点渐进成形加工装置，包括夹持机构、实现夹持机构旋转的驱动机构、实现成形工具头运动的成型机构、控制驱动机构以及进给机构运动的控制装置1；

所述驱动机构包括第一步进电机2、减速器3、传动轴11、第一传动齿轮10、第二传动齿轮12、第一支撑架21、第二支撑架22；

所述第一步进电机2与减速器3相连，所述传动轴11一端通过联轴器与减速器3连接；所述第一传动齿轮10与第二传动齿轮12分别连接传动轴11的两端，其中第一传动齿轮靠近减速器端；所述传动轴11的两端分别通过第一支撑架21、第二支撑架22支撑，传动轴11可绕支撑架旋转。

所述夹持机构包括第一三抓卡盘6、第二三抓卡盘15、第一过渡法兰盘9、第二过渡法兰盘13、第三支撑架8、第四支撑架14；

所述第一过渡法兰盘9、第二过渡法兰盘13结构相同，在外圆上设有一圈齿轮；所述第一过渡法兰盘9、第二过渡法兰盘13分别与第一传动齿轮10、第二传动齿轮12啮合，可实现夹持机构的同步转动；所述第一过渡法兰盘9的旋转轴设置在第三支撑架8的轴承内，第一过渡法兰盘9可在第三支撑架8内旋转；所述第二过渡法兰盘13的旋转轴设置在第四支撑架14的轴承内，第二过渡法兰盘13可在第四支撑架14内旋转；所述第一三抓卡盘6、第二三抓卡盘15分别与第一过渡法兰盘9、第二过渡法兰盘13固连；第一三抓卡盘6、第二三抓卡盘15用于夹持管状零件的两端。

作为对上述实施方式的进一步改进，所述第四支撑架14固定在底座上，第四支撑架14底部采用滑轨式的结构，使之能够在底座上沿管件轴向进行移动，使得四支撑架14与第三支撑架8之间的距离可调；第二传动齿轮12延传动轴11的轴向固定位置可调；结合图4，优选的，所述第二传动齿轮12通过双螺母紧固在传动轴11上；通过第四支撑架14的滑动，实现第二过渡法兰盘13与第二传动齿轮12啮合位置的调整，以满足两个三抓卡盘对不同长度管状零件夹持的调整。

所述成型机构包括第二步进电机4、第三步进电机5、传动丝杠17、滑动机构18、进给机构19、工具头支架16、成型工具头7、支架20、

所述第二步进电机4与传动丝杠17相连；传动丝杠17两端通过支架20支撑；所述滑动机构18安装在传动丝杠17上，传动丝杠17用于驱动滑动机构18沿传动丝杠的轴向运动；所述传动丝杠17的轴向平行与夹持机构的轴向；所述进给机构19安装在滑动机构18上，在滑动机构18的作用下实现移动机构19沿丝杠轴向移动；所述第三步进电机5与进给机构19相连，用来驱动进给机构19的垂直于传动丝杠17的轴向伸缩移动；所述工具头支架16与移动机构19固连，在滑动机构18和移动机构19两个运动的配合下，带动工具头支架16运动；所述成型工具头7安装在工具头支架16上，在工具头支架16的带动下，实现成型工具头7的进给运动。

进一步的，所述工具头支架16包括固定架16-1、可拆卸固定杆16-2，所述固定架16-1为U形框架结构，所述可拆卸固定杆16-2固连在固定架16-1开口的两端，所述成型工具头7固连在可拆卸固定杆16-2上；安装时，所述固定架16-1的开口两端位于管状零件的两端，可拆卸固定杆16-2位于管状零件内部，可拆卸固定杆16-2的长度方向与管状零件的轴向一致。

所述第一步进电机2、第二步进电机4、第三步进电机5分别与控制装置1相连，控制装置1对第一步进电机2、第二步进电机4、第三步进电机5的运动进行控制，三者运动配合最终实现单点渐进成形加工，对管状零件进行逐点成形加工，随着局部塑性应变逐渐累积，最终获得预定的零件形状。

工作时，首先将管状零件一端夹持在第一三抓卡盘6上，另一端夹持在第二三抓卡盘15上；第一三抓卡盘6位置固定，第二三抓卡盘15固定连接在过渡法兰盘13上，过渡法兰盘13又固定第四支撑架14上；通过第四支撑架14的移动，可实现不同长度管状零件的夹持。两个三抓卡盘的旋转分别通过传动齿轮的传动实现，两个三抓卡盘必须同步转动，防止卡盘旋转因不同步造成管状零件在加工过程中因为扭转力矩的存在，使管状零件发生扭转变形。当管状零件固定以后，安装工具头支架的固定杆16-2，让固定杆16-2穿过管状零件的孔，通过螺栓固定在固定架16-1上，实现成形工具头的安装。通过控制装置1驱动第一步进电机2实现管状零件的旋转；通过控制装置1驱动第二步进电机4、第三步进电机5实现成形工具头7的进给运动，三者运动相互配合，最终加工出所需零件形状。

Claims (5)

1.一种管状零件内圆单点渐进成形加工装置，其特征在于，包括夹持机构、实现夹持机构旋转的驱动机构、实现成形工具头运动的成型机构、控制驱动机构以及进给机构运动的控制装置(1)；

所述成型机构包括第二步进电机(4)、第三步进电机(5)、传动丝杠(17)、滑动机构(18)、进给机构(19)、工具头支架(16)、成型工具头(7)、支架(20)；

所述第二步进电机(4)与传动丝杠(17)相连；传动丝杠(17)两端通过支架(20)支撑；所述滑动机构(18)安装在传动丝杠(17)上，传动丝杠(17)用于驱动滑动机构(18)沿传动丝杠的轴向运动；所述进给机构(19)安装在滑动机构(18)上，在滑动机构(18)的作用下实现移动机构(19)沿丝杠轴向移动；所述第三步进电机(5)与进给机构(19)相连，用来驱动进给机构(19)的垂直于传动丝杠(17)的轴向伸缩移动；所述工具头支架(16)与移动机构(19)固连，在滑动机构(18)和移动机构(19)两个运动的配合下，带动工具头支架(16)运动；所述成型工具头(7)安装在工具头支架(16)上，在工具头支架(16)的带动下，实现成型工具头(7)的进给运动。

2.如权利要求1所述的一种管状零件内圆单点渐进成形加工装置，其特征在于，所述驱动机构包括第一步进电机(2)、减速器(3)、传动轴(11)、第一传动齿轮(10)、第二传动齿轮(12)、第一支撑架(21)、第二支撑架(22)；

所述第一步进电机(2)与减速器(3)相连，所述传动轴(11)一端通过联轴器与减速器(3)连接；所述第一传动齿轮(10)与第二传动齿轮(12)分别连接传动轴(11)的两端；所述传动轴11的两端分别通过第一支撑架(21)、第二支撑架(22)支撑。

3.如权利要求1所述的一种管状零件内圆单点渐进成形加工装置，其特征在于，所述夹持机构包括第一三抓卡盘(6)、第二三抓卡盘(15)、第一过渡法兰盘(9)、第二过渡法兰盘(13)、第三支撑架(8)、第四支撑架(14)；

所述第一过渡法兰盘(9)、第二过渡法兰盘(13)结构相同，在外圆上设有一圈齿轮；所述第一过渡法兰盘(9)、第二过渡法兰盘(13)分别与第一传动齿轮(10)、第二传动齿轮(12)啮合；所述第一过渡法兰盘(9)的旋转轴设置在第三支撑架(8)的轴承内，第一过渡法兰盘(9)可在第三支撑架(8)内旋转；所述第二过渡法兰盘(13)的旋转轴设置在第四支撑架(14)的轴承内，第二过渡法兰盘(13)可在第四支撑架(14)内旋转；所述第一三抓卡盘(6)、第二三抓卡盘(15)分别与第一过渡法兰盘(9)、第二过渡法兰盘(13)固连。

4.如权利要求3所述的一种管状零件内圆单点渐进成形加工装置，其特征在于，所述第四支撑架(14)固定在底座上，第四支撑架(14)采用滑轨式的结构固定在底座上，并沿管件轴向进行移动，第二传动齿轮(12)延传动轴(11)的轴向固定位置可调。

5.如权利要求1所述的一种管状零件内圆单点渐进成形加工装置，其特征在于，所述工具头支架(16)包括固定架(16-1)、可拆卸固定杆(16-2)，所述固定架(16-1)为U形框架结构，所述可拆卸固定杆(16-2)固连在固定架(16-1)开口的两端，所述成型工具头(7)固连在可拆卸固定杆(16-2)上。