CN109047424B - 一种波纹管成形机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种波纹管成形机，属于管材加工技术领域。波纹管成形机包括机架、挤压滚轮及用夹持管坯的夹模；机架上安装有用于驱使挤压滚轮与夹模相对转动的旋转驱动单元，用于驱使挤压滚轮与夹模相对进给的轴向进给驱动单元，及挤压进给驱动单元；挤压滚轮的轮面上设有沿其周向布置的挤压模槽，挤压模槽的横截面轮廓线包括两弧形部及位于二者间的平底部，平底部构成弧形部所在圆的弦线；挤压滚轮的旋转轴轴向垂直于主轴轴向，平底部构成在管坯上成形出螺纹状槽的槽底面的挤压模。基于前述结构改进的挤压滚轮所构建的成形机，可通过改变轴向进给速度与旋转速度之比而成形出不同螺距的波纹管，可广泛应用于制冷、汽车、航空等制造领域中。

Description

一种波纹管成形机

技术领域

本发明涉及管材加工设备，具体地说，涉及一种波纹管成形机。

背景技术

波纹管，也称为螺纹管，常用于换热器中，常见结构如图1及图2所示，通过在管体01上成形出螺旋槽02而增加换热面积，以提高换热效率。

常用公布号为CN107127281A的专利文献所公开的螺纹管机在管坯上成形出螺纹状凹槽，如其附图所示，其包括送料单元3、旋转驱动主轴45、安装在旋转驱动主轴45上且受旋转驱动主轴45驱动而绕旋转驱动主轴45的主轴轴线转动的挤压滚轮422及用于驱动挤压滚轮4224沿挤压方向往复移动的挤压驱动单元424。在工作过程中，送料单元3驱动夹持在其上的管坯沿主轴轴向移动，以伸入旋转驱动主轴45的轴向通孔内，且使待成形管部位于挤压轮422处；接着控制旋转驱动主轴45驱动挤压滚轮422绕主轴轴线旋转，并通过挤压驱动器424迫使挤压滚轮422朝里挤压，同时送料单元3拉动管坯按与旋转角度成预定比例的进给速度进行进给，并再按照成预定比例的旋转角度与进给速度朝推动管坯与挤压滚轮间的相对移动的同时，加深挤压滚轮在管坯上的挤压深度，以在管坯上旋出预定螺距及预定槽深的螺旋状凹槽。

此外，公告号为CN201380228Y的专利文献中公开了一种内螺纹管成型机，如其附图所示，包括机架1、夹模2、挤压滚轮8及挤压滚轮驱动器9，在工作过程中，通过驱动夹模2带动管坯转动，以使管坯与挤压滚轮8相对绕主轴轴线转动的同时，驱动挤压滚轮8朝靠近夹模2的方向移动，以使二者沿主轴轴向进给运动，并通过驱动挤压滚轮8沿挤压方向进给挤压，而在管坯上挤压出螺旋状的凹槽。

在前述波纹管成形机中，其主要工作原理是，控制挤压滚轮沿挤压方向挤压以在管坯上压出内凹面，及通过控制夹模与挤压滚轮相对绕主轴轴线转动的同时，控制二者相对沿主轴轴向以与旋转转速成预定比例的进给速度进行进给，该预定比例为，在转动角度上旋转一周，在进给速度上为一个螺距，而在管料上成形出螺旋槽结构。

前述成形机所使用挤压滚轮的形状如图3所示，该挤压滚轮03的轮面上设有沿其周向布置的挤压凸模030，此类结构的挤压滚轮在工作过程中，如前述专利文献一中的附图4所示，在工作过程中，需将挤压滚轮设置成角度与螺旋状凹槽的螺旋角相同，导致其在同直径管坯上成形出不同螺距的螺旋状凹槽时，需更换一套挤压滚轮装置并重新调整角度，以保证多头挤压滚轮能够统一角度，才能加工出波纹重合的螺旋状凹槽，其不仅要求操作技巧高，且耗时。在开发设计阶段，很难以确定合适的螺距，导致需要备份多组挤压滚轮，不仅设备成本高，且时间成本也高；且无法开发出变螺距的波纹管结构。

此外，采用如图3所示的挤压滚轮03很难成型出如图4所示的略微扁平状的波纹管结构04，例如管基体的横截面为椭圆状的波纹管结构，只能用于成形出管基体的横截面大致为圆状的波纹管结构。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种波纹管成形机，以能在同一套设备上成形出不同螺距的波纹管。

为了实现上述目的，本发明提供的波纹管成形机包括机架、挤压滚轮及用夹持管坯的夹模；机架上安装有用于驱使挤压滚轮与夹模相对绕主轴轴线转动的旋转驱动单元，用于驱使挤压滚轮与夹模相对沿主轴轴向进给的轴向进给驱动单元，及用于驱使挤压滚轮沿挤压方向进给的挤压进给驱动单元；挤压滚轮的轮面上设有沿其周向布置的挤压模槽，挤压模槽的横截面轮廓线包括两弧形部及位于两弧形部之间的平底部，平底部至少构成弧形部所在圆的弦线的部分；挤压滚轮的旋转轴轴向垂直于主轴轴向，平底部构成在管坯上成形出螺纹状槽的槽底面的挤压模。

基于前述具有挤压模槽的挤压滚轮，且挤压滚轮的轴向垂直于主轴轴向，使该波纹管成形机在成形不同螺距的波纹管结构时，只需控制轴向进给速度与滚轮环绕管坯转速之间的比例即可，无需更换不同的挤压滚轮组，从而可在同一设备上成形出不同螺距的波纹管。此外，挤压滚轮的旋转轴轴向与主轴轴向设置为相垂直的方向，需对不同管径的管坯进行挤压时，便于更换之后的挤压滚轮的角度定位。

具体的方案为横截面轮廓线上的基线总位于基线上任意一点处切线的同侧，基线由所述两弧形部及位于两弧形部之间的线部构成。以在管坯上压出的内凹面对相对转动的阻力较小而便于旋出螺旋状凹槽结构。

更具体的方案为弧形部与平底部之间由曲线部光滑地过渡连接；或，弧形部与平底部之间由直线段组过渡连接，直线段组由两条以上的直线段邻接构成；或，平底部的端部与弧形部的端部邻接。

优选的方案为两弧形部关于第一直线对称布置，第一直线过弧形部所在圆的圆心且垂直于平底部。当平底部为主体部时，可成型出表面积较大的凹槽，以进一步提高其换热面积。

另一个优选的方案为旋转驱动单元包括可绕主轴轴线转动地安装在机架上的旋转驱动主轴，在旋转驱动主轴的轴向通孔内安装有与旋转驱动主轴可相对转动的内套筒，内套筒相对静止地固定在机架上，内套筒的筒腔构成供管坯穿过的容纳腔。能有效地避免现有技术中管坯与轴向通孔相对转动而出现划伤管坯表面的问题。

更优选的方案为内套筒包括支撑外筒及套装在支撑外筒内的导向内套；支撑外筒的前端部通过轴承与旋转驱动主轴的前端部可转动地套装连接，后端部通过连接件固定在机架上；导向内套由多段端部相抵接的导向筒拼装成，导向筒的筒口内端缘设有导入导出角。通过将内套筒设置内外筒结构，且将内通设置成由多段导向筒拼装成，以降低对内套筒的加工难度。

另一个优选的方案为旋转驱动单元包括可绕主轴轴线转动地安装在机架上的旋转驱动主轴；挤压进给驱动单元包括可沿主轴轴向滑动地套装在旋转驱动主轴的前端部外且随旋转驱动主轴同步转动的驱动滑套，用于驱动前述驱动滑套沿主轴轴向往复移动的轴向驱动装置，随旋转驱动主轴同步转动地套装在旋转驱动主轴的前端部外的滚轮安装座，可沿旋转驱动主轴的径向滑动地安装在滚轮安装座上的滑块，及安装在滚轮安装座上以对滑块施加沿径向布置的复位力的复位件；挤压滚轮可转动地安装在滑块上，驱动滑套与滑块间的接触面构成楔形顶推面组，楔形顶推面组间的挤压力及复位力的合力迫使滑块沿径向往复移动。

更优选的方案为驱动滑套包括第一套环及固设在第一套环前端上的楔形顶推块，楔形顶推块上设有朝内倾斜布置的楔形顶推面，滑块上设有朝外倾斜布置且与楔形顶推面匹配的受顶推楔形面；复位件为压于滑块的内端面与滚轮安装座间的压缩弹簧；滚轮安装座包括第二套环及固设在第二套环的周向面上的滑槽座，滑槽座包括位于滑块两侧的侧槽座，侧槽座上设有与滑块相适配且沿径向布置的滑槽，两个侧槽座的外端部上安装有压于楔形顶推块的外端面上的支撑轴；驱动滑套与旋转驱动主轴间套装有配磨铜滑套；滑块上安装有滚轮支架，挤压滚轮可转动地安装在滚轮支架上，滚轮支架包括安装轴，滑块上设有沿径向布置的安装轴孔，安装轴上设有一个以上的轴向切口定位平面，安装轴孔内设有与切口定位平面相适配的安装基准面。通过设置支撑轴，以避免挤压过程中，楔形顶推块受朝外挤压力而出现变形而影响加工精度；通过设置配磨铜滑套，可在维修过程中只需更换铜滑套，无需更换成本更高的驱动滑套。

进一步的方案为滚轮安装座包括两端部通过螺钉固定在侧槽座上的端连接座；端连接座朝向滑块的侧面内凹形成有沿主轴轴向布置的安装槽，安装槽的槽侧面为内凹的V型定位面，支撑轴包括固定轴及套装在固定轴外的抵压滚轮，固定轴的两端部为与V型定位面相适配的V型端部；一根销轴穿过设于端连接座上的通孔与设于固定轴上的内轴通孔，以将支撑轴固定在端连接座上；轴向驱动装置包括连接套、推套及安装在机架上的直线位移输出装置；连接套与旋转驱动主轴间隙配合地套装在旋转驱动主轴上，且固定在驱动滑套背离滚轮安装座的端面上；推套装在连接套外，且二者间套装有使二者可相对转动的轴承；直线位移输出装置的动子通过连接件与推套固定连接。

另一个优选的方案为挤压滚轮的数量为N 个，N为2、3、4或5；N个挤压滚轮环绕主轴轴线布置。以加工出两头、三头、四头或五头波纹管结构。

再一个优选的方案为在主轴轴向上，挤压滚轮与机架保持静止；轴向进给驱动单元包括沿主轴轴向布置地安装在机架上的直线导轨，可滑动地安装在直线导轨上的滑座，及用于驱动滑座沿主轴轴向往复移动的驱动器；夹模安装在滑座上。

附图说明

图1为现有一种管基体横截面为圆形的波纹管的结构示意图；

图2为图1中A-A向剖视图；

图3为现有挤压滚轮的结构示意图；

图4为现有一种管基体横截面为椭圆状的波纹管结构示意图；

图5为本发明实施例1的立体图；

图6为图5中A局部放大图；

图7为图5中B局部放大图；

图8为本发明实施例1中成型机头的立体图；

图9为图8中C局部放大图；

图10为图8中D局部放大图；

图11为本发明实施例1中成型机头在另一视角下的立体图；

图12为图11中E局部放大图；

图13本发明实施例1中成型机头的结构图；

图14为图13中F局部放大图；

图15为图14中I局部放大图；

图16为图13中的G局部当大图；

图17为图13中H局部放大图；

图18为本发明实施例1中成型机头的结构图；

图19为本发明实施例1的成形过程示意图；

图20为图19中J局部放大图；

图21为本发明实施例2的成形过程前状态示意图；

图22为本发明实施例2的成形过程中状态示意图；

图23为本发明实施例3的成形过程示意图；

图24为本发明实施例4中挤压滚轮的局部结构示意图；

图25为本发明实施例5中挤压滚轮的局部结构示意图；

图26为本发明实施例6中滚轮安装轴与安装轴孔的配合关系示意图。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步说明。

实施例1

参见图5至图20，本发明波纹管成型机1包括机架10、控制单元及安装在机架10上的送料小车2与成形机头3。机架10包括罩于成形机头3外的保护罩100，保护罩100的两端为敞口端，以在成形过程中供管坯05穿过。控制单元包括处理器、存储器及触摸控制屏11，处理器通过触摸控制屏11接收操作人员的输入指令，同时通过执行存储在存储器内的计算机程序而控制成形机头3与送料小车2按照预定顺序动作，以执行波纹管成形流程。

如图5及图6所示，送料小车2包括轴向进给驱动单元及安装在该轴向进给单元动子上的夹模24。轴向进给驱动单元包括固定在机架10上且沿X轴向布置的两根直线导轨21，通过与直线导轨21配合的滑块而可滑动地安装在直线导轨21上的滑座22，沿X轴向布置且固定在机架10上的直线齿条23，通过设于转子轴上的齿轮与直线齿条23啮合而驱动滑座22沿直线导轨21往复移动的伺服电机25，及固设在机架10上以对滑座22在X轴向上的行程进行监测的行程开关26、27。在本实施例中，滑座22为板体结构，与直线导轨21配合的滑块固定在滑座22的下板面上；夹模24为沿Y轴向开合的夹模结构，且为仿形夹模，包括固定在滑座22上的定夹模241及由夹模气缸240驱动的动夹模242，用于夹持管坯05。

参见图7至图20，成形机头2包括固定在机架10上的安装座20，可转动地安装在安装座20上的旋转驱动主轴21，用于驱动旋转驱动主轴21绕主轴轴线210转动的旋转驱动装置4，安装在旋转驱动主轴21的前端部上的一对滚轮支架5，可转动地安装在每个滚轮支架5上的挤压滚轮6，及通过滚轮支架5驱动两个挤压滚轮6相对旋转驱动主轴21同步地沿挤压方向移动的挤压进给驱动单元7。在本实施例中，挤压方向为沿旋转驱动主轴21的径向；其中，主轴轴线210的延伸方向平行于X轴向，构成本实施例中的主轴轴向。

安装座20包括沿平行于XOY平面布置的底板200、沿平行于YOZ平面布置地固定在底板200上的支撑板201与支撑轴板202、及沿平行于XOZ平面布置地用于连接支撑轴板202与支撑板201的两块连接侧板203。

旋转驱动主轴21具有轴向通孔211，其通过套装在其外的轴承212、213而可绕主轴轴线210转动地固定在安装座20上。在本实施例中，具体为：在支撑板201上设有沿X轴向布置的安装通孔2010，轴承212的外圈套装在安装通孔2010上，在支撑轴板202上设有安装通孔2020，轴承213的外圈套装在安装通孔2020上，并通过卡簧对轴承213相对支撑轴板202的相对位置进行止挡限位。在轴向内通孔211内套装有内套筒8，内套筒8包括支撑外筒80及套装在支撑外筒80内的导向内套81。支撑外筒80的外壁面与轴向内孔211的孔壁间存有间隙，支撑外筒80的前端部通过轴承800与旋转驱动主轴21的前端部可转动地套装，后端部通过连接板801固定在支撑轴孔板202上，从而使内套筒8相对静止地固定在安装座20上，且与旋转驱动主轴21可相对转动地套装。导向内套81由多段端部相抵接的导向筒810拼装成，在每段导向筒810的筒口内端缘设有导入导出角811。在波纹管成形过程中，导向内套81的内腔室8101构成管坯的容纳腔，以将管坯与旋转驱动主轴21隔离开而避免旋转中的旋转驱动主轴21划伤管坯的外表面。

旋转驱动装置4包括伺服电机40、套装在伺服电机40的转子轴上的同步带轮41、通过键槽机构而套装在旋转驱动主轴21上的同步带轮42及与两个同步带轮啮合的同步带43。伺服电机40的定子固定在底板200的下板面上。旋转驱动装置4与旋转驱动主轴21一起构成本实施例中用于驱动挤压滚轮6相对夹模24绕主轴轴线210转动的旋转驱动单元；且挤压滚轮6相对机架10保持静止，而轴向进给驱动单元用于驱使夹模24相对挤压滚轮6沿主轴轴向往复移动。

滚轮支架5包括轴向沿旋转驱动主轴21的径向布置的安装轴50及沿垂直于主轴轴向布置的滚轮支撑轴51，安装轴50的轴向沿挤压方向布置，在安装轴50的自由端部上设有U型安装槽500，挤压滚轮6通过轴承52而可转动地套装在滚轮支撑轴51外，且位于U型安装槽500内，从而将挤压滚轮6可转动地安装在滚轮支架5上。

挤压进给驱动单元7包括驱动滑套70、连接套71、推套72、滚轮安装座73、滑块74、压缩弹簧75及轴向驱动机构76。

驱动滑套70包括第一套环700及固设在第一套环700前端上的楔形顶推块701，第一套环700与旋转驱动主轴21间套装有配磨铜滑块702而可沿X轴向滑动地套装在旋转驱动主轴21的前端部外。

滚轮安装座73包括第二套环730及固设在第二套环730的周向面上的滑槽座731。滑槽座731包括位于滑块74两侧上的侧槽座732及通过螺钉7330固定在两个侧槽座732的外端部上的端连接座733，在本实施例中，第二套环730与两个侧槽座732为一体结构，侧槽座732的内侧面上设有与滑块74相适配且沿挤压方向布置的滑槽，以使滑块74可沿旋转驱动主轴21的径向滑动地安装在滚轮安装座73上。

在滑块74上设有沿挤压方向布置且与安装轴50相匹配的安装轴孔740。为实现挤压滚轮在滚轮安装座73上安装过程的快速定位，在安装轴50上设有轴向切口定位平面，即在安装轴50上沿其轴向裁切出定位基准面，该定位基准面的横截线构成其外周面的弦线，在安装轴孔740内设有与该切口定位平面相适配的安装基准面，从而通过平面与圆环面的定位，而可快速地将挤压滚轮6定位在其旋转轴向垂直于主轴轴向，且中心线过主轴轴线210；从而使挤压滚轮6可转动地安装在滑块74。

在楔形顶推块701上设有朝内倾斜布置的楔形顶推面7010，而滑块74上设有朝外倾斜布置且与楔形顶推面7010匹配的受顶推楔形面741，两个楔形面构成楔形顶推面组，以实现将楔形顶推块701沿主轴轴向的移动转换成滑块74沿挤压方向的滑动。且楔形顶推块701在工作过程中，始终卡持在两块侧槽座732之间，从而迫使驱动滑套70随旋转驱动主轴21绕主轴轴线210同步转动。

如图14及图18所示，压缩弹簧75的内端抵压在第二套环730的外周面上，外端抵压在滑块74的内端面上，其弹性恢复力迫使滑块74沿挤压方向朝远离主轴轴线210的方向移动，而楔形顶推块701对滑块74施加的顶推力迫使其沿挤压方向朝靠近主轴轴线210的方向移动，即楔形顶推面组间的挤压力及压缩弹簧75的弹性恢复力的合力迫使滑块74沿旋转驱动主轴21的径向往复移动。

如图12及图17所示，连接套71通过螺栓固定在驱动滑套70上，且其内孔与旋转驱动主轴21间为间歇配合，连接套71上设有肩台面朝背离驱动滑套70的方向布置的轴肩710，推套72通过轴承720可转动地套装在连接套71上，且轴承720的内圈的一个端面抵靠在轴肩710的肩台面上，另一端面抵靠在卡状在连接套71上的卡簧711上。

轴向驱动机构76包括两根推杆760、推座761、丝杆762、与丝杆旋合的丝杆螺母、减速器765及伺服电机766，伺服电机766的转子轴与减速器765的输入轴传动连接，减速度765的输出轴通过联轴器与丝杆传动连接，推座761与丝杆螺母固定连接；两根推杆760并排布置地位于旋转驱动主轴21的两侧，前端与推套72固定连接，后端与推座760固定连接；在推座760上设有供管坯穿过的通孔7600，通孔7600与导向内套81的导向孔共轴布置。伺服电机766、减速器765、丝杆762、丝杆螺母及它们之间的连接件一起构成本实施例中的直线位移输出装置；该直线位移输出装置、连接套71、推套72及它们之间的连接件一起构成本实施例中的轴向驱动装置，以用控制驱动滑套70相对旋转驱动主轴沿主轴轴向往复移动。

为了避免楔形顶推块701在挤压过程中受力而变形外翘，降低波纹管的加工质量，在两个侧槽座732的外端部上安装有在成形过程中压于楔形顶推块701的外端面7011上的支撑轴91；在本实施例中，支撑轴91包括固定轴910及套装在固定轴910外的抵压滚轮911，支撑轴91固定在端连接座733上。在本实施例中，端连接座733朝向滑块74的侧面内凹形成有沿主轴轴向布置的安装槽7331，安装槽7331的槽侧面为内凹的V型定位面7332，固定轴910的两端部为与V型定位面7332相适配的V型端部；一根销轴7333穿过设于端连接座733上的通孔与设于固定轴910上的内轴通孔，以将整根支撑轴91固定在端连接座733上，即安装在侧槽座731上。

在工作过程中，压缩弹簧75的弹性恢复力用于迫使被楔形顶推块701沿挤压方向压入的挤压滚轮6沿挤压方向复位，即其构成安装在滚轮安装座73上以对滑块74施加沿与挤压方向相反的复位力的复位件。当然了，该复位件也可采用拉伸弹簧或者两个同极相对布置的磁铁块进行替代，若采用两个同极相对布置的磁铁块构建复位件时，其中一个磁铁块固定在第二套环730的外周面上，另一磁铁块固定在滑块74上。

如图19及图20所示，挤压滚轮6的轮面上设有沿其周向布置的挤压模槽60，即区别于现有加压滚轮的凸起结构，而为凹槽结构，该挤压模槽60的横截面轮廓线依序包括第一弧形部61、倒角圆弧部62、平底部63、倒角圆弧部64及与第一弧形部61共圆66布置的第二弧形部65，即平底部63位于两弧形部之间，且端部通过曲线与弧形部光滑连接，平底部63构成弧形部所在圆66的弦线部分，即圆66的圆心至平底部63之间的间距小于圆66的半径。在本发明中，“依序”被配置为按序布置，只表征排序者之间的位置前后关系，并构成排序者之间连接关系的限定，可根据需要而在排序者之间增添其他连接结构。

如图20所示，第一弧形部61、倒角圆弧部62、平底部63、倒角圆弧部64及第二弧形部65一起构成本实施例中的基线，即该基线由第一弧形部61、第二弧形部65及位于两弧形部之间的线部构成，该线部包括倒角圆弧部62、平底部63及倒角圆弧部64；在本实施例中，基线总位于其上任意一点处切线的同侧，例如倒角圆弧部62上的一点切线68，从图中可以看出，整条基线均位于切线68的下方，在本发明中，“位于切线的同侧”被配置为包含本切线。对整个挤压模槽60的横截面轮廓线，不仅包括了前述基线，还包该基线与滚轮周面间的倒角圆弧线。此外，在本实施例中，整个横截面轮廓线关于第一直线67对称布置，第一直线67过圆66的圆心且垂直于平底部63，即整根基线关于第一直线67对称布置。

如图5至图20所示，使用本波纹管成形机1在管坯上成形出螺旋状凹槽的过程包括以下步骤，即控制单元中的处理器执行存储在其存储器内的计算机程序时，能够实现以下步骤：

控制挤压进给驱动单元7驱动挤压滚轮6沿挤压方向移动预定位移以在管坯05压出内凹面，及控制旋转驱动单元驱动两个挤压滚轮6相对夹模24环绕管坯05以第一转速转动，同时控制轴向进给驱动单元驱动挤压滚轮6相对夹模24沿管坯05轴向以第一进给速度沿主轴轴向进给，以在管坯05上成形出螺纹状凹槽；其中，第一进给速度与第一转速成与当前成形波纹管螺距相关的预定比例，即当相对旋转一周时，沿轴向进给一个螺距；对于变螺距的波纹管结构，其在整体上还是旋转一周上进给一个螺距，而在局部上其为等效旋转一周的速度匹配等效进给一个螺距的速度。

如图6及图20所示，在本实施例中，所成形出的波纹管的基体管的横截面大致为圆形，即除了螺纹槽之外的外周面大致位于一个圆上，以为这所成形出的波纹管以圆66为外管面。在成形前，管坯05也以圆66为外周面，当挤压进给驱动单元7迫使两个挤压滚轮6对管坯05施加沿旋转驱动主轴21的径向的挤压力时，其平底部63与倒角圆弧部62、64将在管坯上压出内凹面，随着管坯05与挤压滚轮6在绕主轴轴线210上的转动耦合于沿主轴轴向的进给平动，以在管坯05的外表面上挤压出螺旋状凹槽，且该螺旋状凹槽的底面为平面，即平底部63与构成在管坯上成形出螺纹状槽的槽底面的挤压模，即第一弧形部61与第二弧形部65贴于管坯05的外周面上而紧抱管坯，即弧形部的半径与管坯05的最大外径相等，在挤压驱动力的作用下，平底部63将在管坯05上压出内凹面，平底部63构成成形出该内凹面的主体模部。由于在挤压滚轮与管坯相对旋转的过程中，由挤压模的主体部为平面，容易实现相对旋转运动，并利用两侧弧形部抱紧于管坯05周面上，有效地防止管坯05在成形过程中出现超范围的变形，而可直接一次性地在管坯05上成形出预定槽深的螺旋槽。

在本实施例中，在相对转动上，夹模24使管坯05保持静止，旋转驱动单元驱动挤压滚轮6环绕管坯05转动；在相对进给上，挤压滚轮6保持静止，送料小车2拉动管坯05朝X轴正向移动，即朝远离挤压滚轮6的方向移动。

而采用如图3所示挤压滚轮的现有技术，由于挤压滚轮的挤压容易使管坯产生截面变形，通常需要两次以上的成形步骤，为了使多次成形的槽能够重合，通常是先采用拉的方式驱使挤压滚轮相对管坯移动，接着采用推的方式驱使挤压滚轮相对管坯移动，而本申请的技术方案只需拉一次就可完成波纹管的成形，成形效率更高；其不仅操作步骤复杂，不适合于弯曲刚度较小的管坯，且通常存在3%左右长度缩短，而采用本技术方案进行成型出的螺纹管的长度缩短在1.5%左右，相比，更加节省原材料。

实施例2

作为对本发明波纹管成形机实施例2的说明，以下仅对与上述波纹管成型机实施例1的不同之处进行说明。

在本实施例中，采用实施例1中的成形机成型出如图4所示的波纹管结构，即成形出管基体的横截面为椭圆形的波纹管。

参见图21及图22，使用本波纹管成型机在横截面为椭圆状的管坯06上成形出螺旋状凹槽，以获取非圆状的波纹管，所采用的管坯06的横截面为圆形结构。其中，挤压滚轮6上的弧形部61、65的外径大于管坯06的外径，且等于所成形出的波纹管的管基体07的长轴长。

在成型过程中，随着挤压驱动装置驱使两个挤压滚轮6朝里挤压管坯06，由于第一弧形部61与第二弧形部65的曲率直径大于管坯06的外径，从而迫使管坯被挤扁而形成大致为椭圆形结构，并随着旋转耦合轴线进给过程的进行，在管坯06上成形出螺旋状凹槽结构，即成形出波纹管结构。

在本实施例中，第一弧形部61、第二弧形部65所在圆的圆心至平底部63的距离与成形出波纹管的管基体的短轴长大致相等。

实施例3

作为对本发明波纹管成形机实施例3的说明，以下仅对与上述波纹管成型机实施例1的不同之处进行说明。

参见图23，在旋转驱动主轴上安装有3组环绕主轴轴向均匀布置的挤压滚轮6，以在管坯07上成形出三头螺旋状凹槽结构，即在螺旋状凹槽的槽深及挤压滚轮6的轴向尺寸允许的情况下，可通过增加挤压滚轮的数量，以获取3头、4头、5头等多头的波纹管结构。

实施例4

作为对本发明波纹管成形机实施例4的说明，以下仅对与上述波纹管成型机实施例1的不同之处进行说明。

参见图24，弧形部61的端部与平底部63的端部直接邻接，不再通过其他线部进行邻接，此时，两弧形部与平底部63一起构成本实施例中挤压模槽60的横截面轮廓线的基线。

对于弧形部与平底部63之间的交点的切线可以只考虑弧形部时的切线或平底部的切线，无论考虑那根切线，该基线总位于其上任意一点处切线的同侧。此时，平底部63构成在管坯上挤压出内凹面的底面的挤压模。

实施例5

作为对本发明波纹管成形机实施例5的说明，以下仅对与上述波纹管成型机实施例1的不同之处进行说明。

参见图25，弧形部61的端部与平底部63的端部之间通过直线段组62进行连接，此时，两弧形部、直线段组62与平底部63一起构成本实施例中挤压模槽60的横截面轮廓线的基线。直线段组62由两根以上端部邻接的直线段组成，在本实施例中为由两根直线段620、621组成。

对于弧形部或平底部63与直线段之间的交点或相邻两根直线段之间的交点的切线为两侧线部时的切线均需考虑，此时，对于如图25所示的结构，该基线总位于其上任意一点处切线的同侧。此时，平底部63构成在管坯上挤压出内凹面的底面的挤压模的部分。

实施例6

作为对本发明波纹管成形机实施例6的说明，以下仅对与上述波纹管成型机实施例1的不同之处进行说明。

如图26所示为滑块74的局部结构与安装轴50，为实现挤压滚轮在滚轮安装座上安装过程的快速定位，在安装轴50上设有两个轴向切口定位平面500，即在安装轴50上沿其轴向裁切出定位基准面，该定位基准面的横截线构成其外周面的弦线，在安装轴孔740内设有与该切口定位平面相适配的安装基准面7400，从而通过由安装定位基准面7400与切口定位平面500组成的两组平面组与圆环面组501之间的定位，而可快速地将挤压滚轮定位在其旋转轴向垂直于主轴轴向，且中心线过主轴轴线。

在上述实施例中，通常采用两个以上的挤压滚轮进行挤压成形，以能在管坯周向上提供两个以上方向的支撑，也可采用单个挤压滚轮进行成形，对于刚度偏低而容易弯曲的管坯，需配置一个支撑滚轮，以在挤压滚轮相对的另一侧上为管坯提供支撑，但无需为支撑滚轮提供进给动作。

在本发明中，“主轴轴线”被配置为挤压滚轮与管坯相对转动的轴线，也为挤压滚轮与管坯中转动一者的旋转中心轴线；“主轴轴向”被配置为前述“主轴轴线”的延伸方向。

在上述实施例中，对于挤压模槽的横截面轮廓线而言，通常将其基线设置成“基线总位于其上任意一点处切线的同侧”，以更好地实现滚轮与管坯之间的相对运动；但是不是必须要求这样才能实现相对运动，只是相对运动的阻力会比较大一些而已。

本发明的主要构思是通过对挤压滚轮的结构进行改进，以可通过改变挤压滚轮与夹模之间的轴向进给速度与旋转速度之比，而成形出不同螺距的波纹管，根据本构思，本发明中的夹模、旋转驱动单元、轴向进给单元及挤压进给单元的结构可参照现有产品进行设计，并不局限于上述实施例中的结构，还有多种显而易见的变化。

Claims (10)

1.一种波纹管成形机，包括机架、挤压滚轮及用夹持管坯的夹模；所述机架上安装有用于驱使所述挤压滚轮相对绕主轴轴线转动的旋转驱动单元，用于驱使所述夹模相对沿主轴轴向进给的轴向进给驱动单元，及用于驱使所述挤压滚轮沿挤压方向进给的挤压进给驱动单元；

其特征在于：

所述挤压滚轮的轮面上设有沿其周向布置的挤压模槽，所述挤压模槽的横截面轮廓线包括两弧形部及位于所述两弧形部之间的平底部，所述平底部至少构成所述弧形部所在圆的弦线的部分；

所述挤压滚轮的旋转轴轴向垂直于所述主轴轴向，所述平底部构成在所述管坯上成形出螺纹状槽的槽底面的挤压模；

所述旋转驱动单元包括可绕所述主轴轴线转动地安装在所述机架上的旋转驱动主轴；

所述挤压进给驱动单元包括可沿所述主轴轴向滑动地套装在所述旋转驱动主轴的前端部外且随所述旋转驱动主轴同步转动的驱动滑套，驱动所述驱动滑套沿所述主轴轴向往复移动的轴向驱动装置，随所述旋转驱动主轴同步转动地套装在所述旋转驱动主轴的前端部外的滚轮安装座，可沿所述旋转驱动主轴的径向滑动地安装在所述滚轮安装座上的滑块，及安装在所述滚轮安装座上以对所述滑块施加沿所述径向布置的复位力的复位件；

所述驱动滑套包括第一套环及固设在所述第一套环前端上的楔形顶推块，所述楔形顶推块上设有朝内倾斜布置的楔形顶推面，所述滑块上设有朝外倾斜布置且与所述楔形顶推面匹配的受顶推楔形面；所述复位件为压于所述滑块的内端面与所述滚轮安装座间的压缩弹簧；

所述滚轮安装座包括第二套环及固设在所述第二套环的周向面上的滑槽座，所述滑槽座包括位于所述滑块两侧的侧槽座，所述侧槽座上设有与所述滑块相适配且沿所述径向布置的滑槽，两个所述侧槽座的外端部上安装有压于所述楔形顶推块的外端面上的支撑轴；

所述滚轮安装座包括两端部通过螺钉固定在所述侧槽座上的端连接座；

所述端连接座朝向所述滑块的侧面内凹形成有沿所述主轴轴向布置的安装槽，所述安装槽的槽侧面为内凹的V型定位面，所述支撑轴包括固定轴及套装在所述固定轴外的抵压滚轮，所述固定轴的两端部为与所述V型定位面相适配的V型端部；一根销轴穿过设于所述端连接座上的通孔与设于所述固定轴上的内轴通孔，以将所述支撑轴固定在所述端连接座上。

2.根据权利要求1所述的波纹管成形机，其特征在于：

所述横截面轮廓线的基线总位于所述基线上任意一点处切线的同侧，所述基线由所述两弧形部及位于所述两弧形部之间的线部构成。

3.根据权利要求2所述的波纹管成形机，其特征在于：

所述弧形部与所述平底部之间由曲线部光滑地过渡连接；或，

所述弧形部与所述平底部之间由直线段组过渡连接，所述直线段组由两条以上的直线段邻接构成；或，

所述平底部的端部与所述弧形部的端部邻接。

4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的波纹管成形机，其特征在于：

在所述旋转驱动主轴的轴向通孔内安装有与所述旋转驱动主轴可相对转动的内套筒，所述内套筒相对静止地固定在所述机架上，所述内套筒的筒腔构成供所述管坯穿过的容纳腔。

5.根据权利要求4所述的波纹管成形机，其特征在于：

所述内套筒包括支撑外筒及套装在所述支撑外筒内的导向内套；

所述支撑外筒的前端部通过轴承与所述旋转驱动主轴的前端部可转动地套装连接，后端部通过连接件固定在所述机架上；

所述导向内套由多段端部相抵接的导向筒拼装成，所述导向筒的筒口内端缘设有导入导出角。

6.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的波纹管成形机，其特征在于：

所述挤压滚轮可转动地安装在所述滑块上，所述驱动滑套与所述滑块间的接触面构成楔形顶推面组，所述楔形顶推面组间的挤压力及所述复位力的合力迫使所述滑块沿所述径向往复移动。

7.根据权利要求6所述的波纹管成形机，其特征在于：

所述驱动滑套与所述旋转驱动主轴间套装有配磨铜滑套；

所述滑块上安装有滚轮支架，所述挤压滚轮可转动地安装在所述滚轮支架上，所述滚轮支架包括安装轴，所述滑块上设有沿所述径向布置的安装轴孔，所述安装轴上设有一个以上的轴向切口定位平面，所述安装轴孔内设有与所述轴向切口定位平面相适配的安装基准面。

8.根据权利要求7所述的波纹管成形机，其特征在于：

所述轴向驱动装置包括连接套、推套及安装在所述机架上的直线位移输出装置；所述连接套与所述旋转驱动主轴间隙配合地套装在所述旋转驱动主轴上，且固定在所述驱动滑套背离所述滚轮安装座的端面上；所述推套套装在所述连接套外，且二者间套装有使二者可相对转动的轴承；所述直线位移输出装置的动子通过连接件与所述推套固定连接。

9.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的波纹管成形机，其特征在于：

所述挤压滚轮的数量为N个，所述N为2、3、4或5；

N个所述挤压滚轮环绕所述主轴轴线布置。

10.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的波纹管成形机，其特征在于：

在所述主轴轴向上，所述挤压滚轮与所述机架保持静止；所述轴向进给驱动单元包括沿所述主轴轴向布置地安装在所述机架上的直线导轨，可滑动地安装在所述直线导轨上的滑座，及用于驱动所述滑座沿所述主轴轴向往复移动的驱动器；所述夹模安装在所述滑座上。

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