CN107470451A - 一种金属波纹管内外增量成形装置 - Google Patents

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    • B21D31/00—Other methods for working sheet metal, metal tubes, metal profiles
    • B21D31/005—Incremental shaping or bending, e.g. stepwise moving a shaping tool along the surface of the workpiece

Abstract

本发明公开的一种金属波纹管内外增量成形装置，包括有连接于机床上的成形系统、数字控制装置；成形系统包括有定心卡盘，且定心卡盘与机床的主轴连接，定心卡盘的中央垂直连接有芯轴，定心卡盘的中央还设置有卡爪；成形系统还包括有波峰内增量成形工具轮和波谷外增量成形工具轮，波峰内增量成形工具轮的工具杆连接波峰成形刀架，波谷外增量成形工具轮的工具杆连接波谷成形刀架，波峰成形刀架、波谷成形刀架均与数字控制装置连接，波谷成形刀架、波峰成形刀架均设置于机床的导轨上，波谷成形刀架相对波峰成形刀架靠近定心卡盘设置。本发的金属波纹管内外增量成形装置，能提高金属波纹管成形件的成形质量。

Description

一种金属波纹管内外增量成形装置
技术领域
本发明属于金属管塑性成形设备技术领域，具体涉及一种金属波纹管内外增量成形装置。
背景技术
金属波纹管因具有质量轻、无磁性且耐腐蚀等众多特点，被广泛应用于油气开采运输、工程机械、航空航天、军事国防及化工等领域。在金属波纹管制造领域，传统的金属波纹管成形方式有焊接成形、机械胀形及液压胀形，但是这些方式均具有成形过程工序多的问题，容易造成质量缺陷，导致不合格品产出，无法保证最终成形产品质量和产量的稳定性。
增量成形技术引入“分层制造”的思想，整个塑性成形过程不需要任何模具，由一个简单成形工具施加载荷，按照规定的成形路径成形，逐次分层得到需要的成形零件，并通过设定不同的成形路径制造多种复杂的成形零件，而该成形工艺不需要预先制造成形模具，且成形压力机吨位要求小、所需制造周期更短，适应多品种小批量生产和低成本快速成形新系列产品。
为了提高金属波纹管成形件的成形质量，减少不合格品的产出，将增量成形工艺与管成形结合，创新出一种金属波纹管内外增量成形的新工艺，该成形工艺由成形工具轮施加载荷，能按规定的成形路径逐层对管壁加工，累积成形金属波纹管波峰和波谷，从而实现快速成形多种复杂波纹管零件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属波纹管内外增量成形装置，在成形过程中具有成形力小的特点，能提高金属波纹管成形件的成形质量。
本发明所采用的技术方案是，一种金属波纹管内外增量成形装置，包括有安装于机床上的成形系统、数字控制装置；成形系统包括有定心卡盘，且定心卡盘与机床的主轴连接，定心卡盘的中央垂直连接有芯轴，定心卡盘的中央还设置有卡爪；成形系统还包括有波峰内增量成形工具轮和波谷外增量成形工具轮，波峰内增量成形工具轮的工具杆连接波峰成形刀架，波谷外增量成形工具轮的工具杆连接波谷成形刀架，波峰成形刀架、波谷成形刀架均与数字控制装置连接，波谷成形刀架、波峰成形刀架均设置于机床的导轨上，波谷成形刀架相对波峰成形刀架靠近定心卡盘设置。
本发明的特点还在于：
卡爪设置有三个。
数字控制装置采用FANUC oi-TD车床用计算机数字控制系统，其型号为A02B-0319-B500。
机床选用CA6140卧式车床。
波谷成形刀架通过螺母与波谷外增量成形工具轮的工具杆连接；波峰成形刀架通过螺母与波峰内增量成形工具轮的工具杆连接。
波峰内增量成形工具轮和波谷外增量成形工具轮均由轮体和工具杆经连接构成。
波峰内增量成形工具轮和波谷外增量成形工具轮均采用合金工具钢制成。
本发明的有益效果在于：
(1)与传统波纹管成形技术相比，本发明的金属波纹管内外增量成形装置将一次进给成形过程分化为分层面上的一系列加工轨迹，通过数字控制装置控制波峰内增量成形工具轮和波谷外增量成形工具轮进给，对金属管料进行成形，逐次分层得到需要的成形零件，由于成形过程中逐次分层成形，所以每次进给量小、成形力小，并且成形后管壁回弹小、成形精度高；
(2)本发明的金属波纹管内外增量成形装置，解决了传统金属波纹管成形过程中不合格品多、成形质量低、原材料浪费大、成形力大和能耗高等缺点；在金属波纹管增量成形过程中，由机床主轴带动金属管料旋转，波峰内增量成形工具轮和波谷外增量成形工具轮逐次分层沿径向方向施加一定的载荷，然后沿轴向方向成形管壁，分别成形出波纹管的波峰和波谷，完成一个波纹的成形过程；
(3)本发明的金属波纹管内外增量成形装置结构简单、机械性能优异，在使用中能节省原料，非常适合推广使用。
附图说明
图1是本发明的金属波纹管内外增量成形装置成形系统的局部俯视图；
图2是本发明的金属波纹管内外增量成形装置的主视图；
图3是本发明的金属波纹管内外增量成形装置波峰内增量成形工具轮成形轨迹示意图；
图4是本发明的金属波纹管内外增量成形装置波谷外增量成形工具轮成形轨迹示意图。
图中，1.定心卡盘，2.卡爪，3.芯轴，4.金属管料，5.波峰内增量成形工具轮，6.波谷外增量成形工具轮，7.波谷成形刀架，8.波峰成形刀架，9.数字控制装置，10.机床。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明一种金属波纹管内外增量成形装置，如图1及图2所示，包括有连接于机床10上的成形系统、数字控制装置9；成形系统包括有定心卡盘1，且该定心卡盘1与机床10的主轴连接，定心卡盘1的中央垂直连接有芯轴3，定心卡盘1的中央还设置有卡爪2；成形系统还包括有波峰内增量成形工具轮5和波谷外增量成形工具轮6，波峰内增量成形工具轮5的工具杆连接波峰成形刀架8，波谷外增量成形工具轮6的工具杆连接波谷成形刀架7，波峰成形刀架8、波谷成形刀架7均与数字控制装置9连接，波谷成形刀架7、波峰成形刀架8均设置于机床10的导轨上，波谷成形刀架7相对波峰成形刀架8靠近定心卡盘1设置。
在使用时，将金属管料4套接于芯轴3上并通过卡爪2固定，芯轴3的设置其目的在于：防止卡爪2夹紧金属管料4时导致金属管料4产生变形，将波峰内增量成形工具轮5的轮体设置金属管料4内靠近管壁处，将波谷外增量成形工具轮6的轮体设置于金属管料4外靠近管壁处。其中，芯轴3和金属管料4采用间隙配合，并通过定心卡盘1和卡爪2定位和夹紧，为了稳定卡爪2设置有三个。
波峰内增量成形工具轮5和波谷外增量成形工具轮6均由轮体和工具杆经连接构成。波峰内增量成形工具轮5和波谷外增量成形工具轮6均采用合金工具钢制成，经调质处理使其在金属管料4增量成形过程中保证刚度和强度。
波谷成形刀架7通过螺母(优选为3个)与波谷外增量成形工具轮6的工具杆连接，保证波谷外增量成形工具轮6在金属管料4成形波谷的过程中，不发生相对刀架的滑移；波峰成形刀架8通过螺母(优选为3个)与波峰内增量成形工具轮5的工具杆连接，保证波峰内增量成形工具轮5在金属管料4成形波峰过程中，不发生相对刀架的滑移。其中，波谷外增量成形工具轮6通过螺母与波谷成形刀架7固定，波峰内增量成形工具轮5也通过螺母与波峰成形刀架8固定，能保证对波谷外增量成形工具轮6、波峰内增量成形工具轮5的定位和夹紧，也便于更换。
数字控制装置9采用FANUC oi-TD车床用计算机数字控制系统，其具体的型号是A02B-0319-B500。
机床10采用CA6140卧式车床。
本发明一种金属波纹管内外增量成形装置的工作过程如下：
如图2所示，用数字控制装置9控制机床10上的波谷成形刀架7和波峰成形刀架8在导轨上运动；
将金属管料4由定心卡盘1和卡爪2组合夹紧，金属管料4能随机床的主轴转动而转动，期间通过数字控制装置9控制机床10上设置的波谷成形刀架7和波峰成形刀架8，沿径向(X方向)、轴向(Y方向)成形位移轨迹，分别如图3和图4所示，波峰内增量成形工具轮5通过波峰成形刀架8、波谷外增量成形工具轮6通过波谷成形刀架7产生径向方向位移，波峰内增量成形工具轮5、波谷外增量成形工具轮6均施加载荷于金属管料4的管壁上，径向进给成形管壁，层进给下压后波峰内增量成形工具轮5和波谷外增量成形工具轮6再沿轴向进给，对金属管料4的管壁进行增量成形。
如图3所示，波峰内增量成形工具轮5与金属管料4的内壁接触后，沿着X正向层进给，通过波峰成形刀架8控制波峰内增量成形工具轮5沿着Y正向逐次对管壁加工成形，最终经过多道次层进给完成成形过程，得到金属波纹管的波峰；其中，Vx是层进给运动，Vy是成形运动，即波峰内增量成形工具轮5分为X正向进给和Y正向进给过程。
如图4所示，波谷外增量成形工具轮6与管外壁接触后，沿着X负向层进给，通过波谷成形刀架7控制波谷外增量成形工具轮6沿着Y正向逐次对管壁加工成形，最终经过多道次层进给完成成形过程，得到金属波纹管的波谷；其中，Vx是层进给运动，Vy是成形运动，即波谷外增量成形工具轮6分为X负向进给和Y正向进给过程。
本发明一种金属波纹管内外增量成形装置，在成形过程中具有成形力小的特点，能提高金属波纹管成形件的成形质量。

Claims (7)

1.一种金属波纹管内外增量成形装置，其特征在于，包括有连接于机床(10)上的成形系统、数字控制装置(9)；
所述成形系统包括有定心卡盘(1)，且所述定心卡盘(1)与机床(10)的主轴连接，所述定心卡盘(1)的中央垂直连接有芯轴(3)，所述定心卡盘(1)的中央还设置有卡爪(2)；所述成形系统还包括有波峰内增量成形工具轮(5)和波谷外增量成形工具轮(6)，所述波峰内增量成形工具轮(5)的工具杆连接波峰成形刀架(8)，所述波谷外增量成形工具轮(6)的工具杆连接波谷成形刀架(7)，所述波峰成形刀架(8)、波谷成形刀架(7)均与数字控制装置(9)连接，所述波谷成形刀架(7)、波峰成形刀架(8)均设置于机床(10)的导轨上，所述波谷成形刀架(7)相对波峰成形刀架(8)靠近定心卡盘(1)设置。
2.根据权利要求1所述的一种金属波纹管内外增量成形装置，其特征在于，所述卡爪(2)设置有三个。
3.根据权利要求1所述的一种金属波纹管内外增量成形装置，其特征在于，所述数字控制装置(9)采用FANUC oi-TD车床用计算机数字控制系统，其型号为A02B-0319-B500。
4.根据权利要求1所述的一种金属波纹管内外增量成形装置，其特征在于，所述机床(10)选用CA6140卧式车床。
5.根据权利要求1所述的一种金属波纹管内外增量成形装置，其特征在于，所述波谷成形刀架(7)通过螺母与波谷外增量成形工具轮(6)的工具杆连接；
所述波峰成形刀架(8)通过螺母与波峰内增量成形工具轮(5)的工具杆连接。
6.根据权利要求1或5所述的一种金属波纹管内外增量成形装置，其特征在于，所述波峰内增量成形工具轮(5)和波谷外增量成形工具轮(6)均由轮体和工具杆经连接构成。
7.根据权利要求6所述的一种金属波纹管内外增量成形装置，其特征在于，所述波峰内增量成形工具轮(5)和波谷外增量成形工具轮(6)均采用合金工具钢制成。
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