CN109877207B

CN109877207B - 并联旋压装置

Info

Publication number: CN109877207B
Application number: CN201910166324.5A
Authority: CN
Inventors: 路懿; 路扬; 常泽锋; 惠立新
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Yanshan University
Priority date: 2019-03-06
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2020-03-06
Anticipated expiration: 2039-03-06
Also published as: CN109877207A

Abstract

本发明公开了并联旋压装置，包括并联机构和支撑辊机构，并联机构包括机座、动台、旋压头、两个SPS型电动缸和一个SPR型电动缸，动台设置在机座的下方，SPS型电动缸的一端与机座球副联接、另一端与动台球副联接，SPR型电动缸的一端与机座球副联接、另一端与动台转动副联接；旋压头包括压头和圆柱，压头与工件凹曲面接触，支撑辊机构设置在机座的上方，支撑辊机构包括支架，支架与机座滑动联接，支架开设有开口空腔，开口空腔的上、下两翼上均设有通孔，两个通孔之间转动联接有压辊，压辊与工件凸曲面接触。本发明使支撑辊机构和并联机构相互旋挤压，以实现非轴对称零件、三维曲面工件的加工制造，显著提高工件的表面机械性能。

Description

并联旋压装置

技术领域

本发明涉及塑性成形技术领域，特别是涉及并联旋压装置。

背景技术

旋压作为一种典型的连续局部塑性成形技术，以其静压成形(无冲击、振动和环境危害)、产品精度高、工艺柔性好、易于实现机械化与自动化、节约材料等诸多优点而成为精密塑性成形技术的重要发展方向，是实现薄壁回转体零件的少无切削加工的先进制造技术，广泛应用于机械、电子、化工、汽车以及航空航天等国防工业领域。旋压技术的发展也促进了国内旋压设备及其相关技术发展，特别是近年来航天航空等国防领域的旺盛需求，加之国内制造业整体水平的提高，使我国的旋压设备研制达到了一个新的高度。

在旋压技术方面，一种大直径钢管承插式接头的旋压设备及其旋压方法(公告号CN106694721B)公开了用数控旋压机加工钢管。一种大型强力无模旋压机(公告号CN105344788B)公开了采用六轴五联动伺服控制仿人体工程学原理使旋轮架装置上的两旋压刀轮如同人灵活的双手做陶瓷加工。一种齿轮冷旋压翻边成型方法(公告号CN101850393B)公开了通过旋压制得符合设计规格尺寸的带纵齿的齿轮成品。为提高已有钣金制皮带轮旋压机生产效率，发明专利(公告号CN101985142B)公开了钣金制皮带轮旋压机。为提高圆柱锂电池电芯压装效率，发明专利(公告号CN101908648B)公开了圆柱锂电池电芯旋压机。美国盖茨公司发明专利(公告号CN101646511B)公开了旋压多个部件的方法，同时径向移动辊以在每个坯料上执行金属旋压成形，从而由每个坯料形成部件。发明专利(公告号CN103128152B)公开了发动机壳体旋压成形方法，旨在解决一般的三旋轮旋压机床无法旋压小直径回转体部件问题，解决滚卷焊接细长高强度钢材料薄壁回转体部件方法尺寸精度不高的问题。发明专利(公告号CN104226769B)公开了伺服旋压机，旨在向下压的同时具备了旋转功能，这样压薄壁的零件，不会出现褶皱现象。

对于一些大批量生产的零件，应在一台旋压机床上完成多种工序。因此，旋压机床设计应考虑其功能和柔性特点，研制一种形如切削加工中心一样的旋压机床，是旋压设备与技术的发展方向。近年来，非轴对称零件旋压成形技术是对传统旋压技术的挑战，必将推动旋压设备的发展与进步。

发明内容

本发明的目的是提供并联旋压装置，以解决上述现有技术存在的问题，使支撑辊机构和并联机构相互旋挤压，以实现非轴对称零件、三维曲面工件的加工制造，显著提高工件的表面机械性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了并联旋压装置，包括并联机构和支撑辊机构，所述并联机构包括机座、动台、旋压头、两个SPS型电动缸和一个SPR型电动缸，所述动台设置在所述机座的下方，所述SPS型电动缸的一端与所述机座球副联接、另一端与所述动台球副联接，所述SPR型电动缸的一端与所述机座球副联接、另一端与所述动台转动副联接；所述旋压头包括压头和圆柱，所述压头与工件凹曲面接触，所述圆柱上依次套设有心套、球套，所述圆柱与所述心套转动联接，所述心套的端部固定在所述动台上，所述球套上设有圆形通孔，所述心套通过所述圆形通孔与所述球套的内侧滑动联接，所述机座上开设有球面通孔，所述机座通过所述球面通孔与所述球套的外球面联接，所述旋压头下端开设有开孔键，所述圆柱的端部通过所述开孔键与电机的驱动轴连接，所述电机与所述动台固定连接；所述支撑辊机构设置在所述机座的上方，所述支撑辊机构包括支架，所述支架与所述机座滑动联接，所述支架开设有开口空腔，所述开口空腔的上、下两翼上均设有通孔，两个所述通孔之间转动联接有压辊，所述压辊与工件凸曲面接触；所述支架下端设有凸台导轨，所述凸台导轨上设有螺纹通孔，所述螺纹通孔中匹配有螺纹联接的丝杠，所述丝杠与所述机座的水平通孔转动联接。

进一步的，所述动台为一圆形板，所述机座和所述动台上圆周均布有分别与所述SPS型电动缸、所述SPR型电动缸相匹配的联接支座；所述动台中心开设有中心通孔，所述中心通孔与所述心套共轴线，所述圆柱穿过中心通孔与所述电机的驱动轴固定连接。

进一步的，还包括分载机构，所述分载机构包括压盘、拉杆和弹簧，所述压盘位于所述动台的下方，所述动台上开设有三个动台通孔，所述压盘通过所述动台通孔并利用所述拉杆与所述机座连接，所述拉杆的一端与所述机座球副联接，所述拉杆的另一端与所述压盘螺栓连接，所述弹簧套设在所述拉杆上，所述弹簧的两端分别与所述动台、所述压盘抵接。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明中电机驱动旋压头旋转，实现圆柱、压头的旋转，并利用两个SPS型电动缸和一个SPR型电动缸的伸缩带动动台上下移动，以使动台推动圆柱上下移动，从而实现了压头对工件一个工作面的往复旋挤压，同时工件的另一工作面上由支撑辊机构的压辊提供以支撑和挤压，从而可通过控制两个工作面不同的旋挤压、挤压动作，实现非轴对称零件或三维曲面的旋压成形，并能显著提高工件的表面机械性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明并联旋压装置的结构示意图；

其中：1-机座，2-动台，3-电机，4-SPS型电动缸，5-SPR型电动缸，6-球套，7-心套，8-旋压头，9-丝杠，10-支架，11-压辊，12-拉杆，13-弹簧，14-压盘，15-工件。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示：本实施例提供了并联旋压装置，包括并联机构和支撑辊机构，并联机构包括机座1、动台2、旋压头8、两个SPS型电动缸4和一个SPR型电动缸5，动台2设置在机座1的下方，SPS型电动缸4的一端与机座1球副联接、另一端与动台2球副联接，SPR型电动缸5的一端与机座1球副联接、另一端与动台2转动副联接；旋压头8包括压头和圆柱，压头与工件15凹曲面接触，圆柱上依次套设有心套7、球套6，圆柱与心套7转动联接，心套7的端部固定在动台2上，球套6上设有圆形通孔，心套7通过圆形通孔与球套6的内侧滑动联接，机座1上开设有球面通孔，机座1通过球面通孔与球套6的外球面联接，旋压头8下端开设有开孔键，圆柱的端部通过开孔键与电机3的驱动轴连接，电机3与动台2固定连接；支撑辊机构设置在机座1的上方，支撑辊机构包括支架10，支架10与机座1滑动联接，支架10开设有开口空腔，开口空腔的上、下两翼上均设有通孔，两个通孔之间转动联接有压辊11，压辊11与工件15凸曲面接触；支架10下端设有凸台导轨，凸台导轨上设有螺纹通孔，螺纹通孔中匹配有螺纹联接的丝杠9，丝杠9与机座1的水平通孔转动联接，具体的，机座1上设有凹槽，凸台导轨位于凹槽内，丝杠9与凹槽的槽壁转动联接，优选为利用轴承实现丝杠9与凹槽槽壁转动联接，从而转动丝杠9，可以带动支架10进行水平移动，压辊11也在水平方向进行移动。本实施例电机3驱动旋压头8旋转，实现圆柱、压头的旋转，并利用两个SPS型电动缸4和一个SPR型电动缸5的伸缩带动动台2上下移动，以使动台2推动圆柱上下移动，从而实现了压头对工件15一个工作面的往复旋挤压，同时工件15的另一工作面上由支撑辊机构的压辊11提供以支撑和挤压，从而可通过控制两个工作面不同的旋挤压、挤压动作，实现非轴对称零件或三维曲面的旋压成形，并能显著提高工件15的表面机械性能。

动台2为一圆形板，机座1和动台2上圆周均布有分别与SPS型电动缸4、SPR型电动缸5相匹配的联接支座；动台2中心开设有中心通孔，中心通孔与心套7共轴线，圆柱穿过中心通孔与电机3的驱动轴固定连接。本实施例两个SPS型电动缸4的两端均是球副联接，一个SPR型电动缸5的一端与机座1球副联接、另一端与动台2转动副联接。

本实施例还可以包括分载机构，分载机构包括压盘14、拉杆12和弹簧13，压盘14位于动台2的下方，动台2上开设有三个动台2通孔，压盘14通过动台2通孔并利用拉杆12与机座1连接，拉杆12的一端与机座1球副联接，拉杆12的另一端与压盘14螺栓连接，即压盘14上开设有螺纹孔，拉杆12与压盘14螺纹联接，弹簧13套设在拉杆12上，弹簧13的两端分别与动台2、压盘14抵接，从而压盘14能够将两个SPS型电动缸4和一个SPR型电动缸5上的荷载传递至动台2，进而通过弹簧13、压盘14以及拉杆12将荷载传递至机座1，从而减少两个SPS型电动缸4和一个SPR型电动缸5上的荷载，提高并联旋压装置的稳定性。

应用时，将工件15固定，根据工件15的外形轮廓，设定丝杠9的水平位置，并选择、设定电机3的转速和SPS型电动缸4、SPR型电动缸5的伸缩速度，从而利用压辊11的挤压和圆柱的往复旋挤压及摆动可实现工件15的旋挤压塑形，以完成螺旋桨叶片、飞机发动机壳等非轴对称零件或三维曲面零件的塑形加工。

本说明书中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.并联旋压装置，其特征在于：包括并联机构和支撑辊机构，所述并联机构包括机座、动台、旋压头、两个SPS型电动缸和一个SPR型电动缸，所述动台设置在所述机座的下方，所述SPS型电动缸的一端与所述机座球副联接、另一端与所述动台球副联接，所述SPR型电动缸的一端与所述机座球副联接、另一端与所述动台转动副联接；所述旋压头包括压头和圆柱，所述压头与工件凹曲面接触，所述圆柱上依次套设有心套、球套，所述圆柱与所述心套转动联接，所述心套的端部固定在所述动台上，所述球套上设有圆形通孔，所述心套通过所述圆形通孔与所述球套的内侧滑动联接，所述机座上开设有球面通孔，所述机座通过所述球面通孔与所述球套的外球面联接，所述旋压头下端开设有开孔键，所述圆柱的端部通过所述开孔键与电机的驱动轴连接，所述电机与所述动台固定连接；所述支撑辊机构设置在所述机座的上方，所述支撑辊机构包括支架，所述支架与所述机座滑动联接，所述支架开设有开口空腔，所述开口空腔的上、下两翼上均设有通孔，两个所述通孔之间转动联接有压辊，所述压辊与工件凸曲面接触；所述支架下端设有凸台导轨，所述凸台导轨上设有螺纹通孔，所述螺纹通孔中匹配有螺纹联接的丝杠，所述丝杠与所述机座的水平通孔转动联接。

2.根据权利要求1所述的并联旋压装置，其特征在于：所述动台为一圆形板，所述机座和所述动台上圆周均布有分别与所述SPS型电动缸、所述SPR型电动缸相匹配的联接支座；所述动台中心开设有中心通孔，所述中心通孔与所述心套共轴线，所述圆柱穿过中心通孔与所述电机的驱动轴固定连接。

3.根据权利要求1所述的并联旋压装置，其特征在于：还包括分载机构，所述分载机构包括压盘、拉杆和弹簧，所述压盘位于所述动台的下方，所述动台上开设有三个动台通孔，所述压盘通过所述动台通孔并利用所述拉杆与所述机座连接，所述拉杆的一端与所述机座球副联接，所述拉杆的另一端与所述压盘螺栓连接，所述弹簧套设在所述拉杆上，所述弹簧的两端分别与所述动台、所述压盘抵接。