CN109940103A - 一种三通管的一体化自动成型设备及成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三通管的一体化自动成型设备及成型方法，属于自动化加工技术领域。成型设备包括上料装置、扩口装置、成型装置、移料系统及用于对管件进行非轴对称处理的后续处理装置；成型装置包括成型夹模，后续处理装置包括夹料夹模；移料系统用于将夹持在成型夹模上的管件夹持地移送至夹料夹模上，且在管件从成型装置上移送至后续处理装置上的整个过程中，使管件至少处于夹模夹持状态或移料系统的管夹夹持状态，夹模夹持状态与管夹夹持状态均为管件绕其轴线的转动角度可定位的夹持状态。该设备基于移料系统与各功能单元之间的配合，能保持管件在成型过程中的定位精度，可广泛地应用于航空、制冷及汽车等制造领域中。

Description

一种三通管的一体化自动成型设备及成型方法

技术领域

本发明涉及自动化加工设备领域，具体地说，涉及一种三通管的一体化自动成型设备及适于该成型设备使用的成型方法。

背景技术

申请人在公开号为CN104646559A的专利文献中公开了一种三通管的自动化加工设备，具体包括机架、扩口机构、打扁成型机构、上料装置、卸料装置及机械手机构，通过该机械手机构将工件从上料装置处运送到扩口机构上，以供扩口机构对工件进行扩口处理，再将工件从扩口机构处运送至打扁成型机构上，以供打扁成型机构进行工件的打扁成型，最后通过机械手机构抓取成型的工件放入卸料装置中完成工件的卸料。

对于打扁成形机构，具体结构包括管件夹模与成型单元，成型单元包括凸模挤压单元与成型芯棒单元；如其附图8及附图10所示的结构，凸模挤压单元包括相对布置的第一内压凸模4038与第二内压凸模4038，及用于驱使两内压凸模沿管扁化方向相对移动以挤压待压管部的模压进给单元；成型芯棒单元包括安装座及安装在该安装座上且相平行布置的两根成型芯棒4024。具体工作过程包括上料步骤、扩口步骤与成型步骤；其中，成型步骤包括打扁成型步骤与内压成型步骤，打扁成型步骤包括利用夹模侧壁面4037将扩口部压扁；而内压成型步骤包括在压扁之后的扩口部内插入两根平行布置的成型芯棒4024，接着利用内压凸模4038挤压压扁之后的扩口部使其内凹形成内凹管壁结构，并以两根成型芯棒4024为内支撑模，而成型出三通管结构。

在完成对管件的扩口及打扁成型之后，通常还会对其后续处理，例如，对其进行弯管、拔孔等孔孔成型处理或对另一管端部进行打扁等管端异性处理等具有位置指向性操作，即非轴对称处理操作，如申请人在公开号为CN108043903A的专利文献中所公开的一种管件加工成形机，则需对管件进行非轴对称处理的过程，存在导致经上述设备处理之后的管件在卸料之后，需重新进行定位以再进行加工处理，不仅存在定位过程复杂等问题，且存在加工效率低及难以保证加工质量的问题。

此外，前述三通成型设备上还存在以下问题，在成型步骤需先进行打扁再进行内压成型而导致工序较为复杂，且能成型出的三通管结构类型较少。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种三通管的一体化自动成型设备，以提高三通管的成型质量及成型效率；

本发明的第二目的是提供一种三通管的一体化自动成型设备，以在减少成型工序的同时，提高成型结构变换的灵活性；

本发明的第三目的是提供一种适于上述成型设备使用的成型方法；

本发明的第四目的是提供一种在减少成型工序的同时，提高成型结构变换的灵活性的成型方法。

为了实现上述主要目的，本发明提供的成型设备包括上料装置，扩口装置，用于将经扩口处理之后的扩口管端部挤压成型成三通结构的成型装置，及用于在各装置间依序移送管件的移料系统；成型装置包括成型夹模；成型设备包括后续处理装置，该后续处理装置用于将对经三通成型处理之后的管件进行非轴对称处理，后续处理装置包括夹料夹模；移料系统用于将夹持在成型夹模上的管件以夹持方式移送至夹料夹模上，且在管件从成型装置的成型夹模上移送至后续处理装置的夹料夹模上的整个过程中，使管件至少处于夹模夹持状态或处于移料系统的管夹夹持状态，夹模夹持状态与管夹夹持状态均为管件绕其轴线的转动角度可定位的夹持状态。

由于在成型夹模至夹料夹模之间，管件时刻处于周向转动自由度可定位的夹持状态，从而能确保在非轴对称处理前管件的周向准确定位，以提高该三通管的加工成型质量及加工成型效率；同时，该构成由移料系统移送，从而提高了该设备加工成型的自动化程度与成型效率。

具体的方案为夹模夹持状态和/或管夹夹持状态为管件绕其轴线的自由度保持静止的夹持状态；和/或，夹模夹持状态和/或管夹夹持状态为管件沿其轴向的移动自由度保持静止的夹持状态。进一步地确保后续加工时的定位精度，并能简化该定位过程。

优选的方案为移料系统包括管夹及用于驱使该管夹至少做二维空间移动的行走机构，该二维空间移动所在平面以夹持在成型夹模上的管夹持部的轴向为法向。

另一个优选的方案为非轴对称处理包括弯管处理、孔成型处理及管端异形处理中的至少一者。

另一个优选的方案为上料装置包括无屑旋切机头、定拉料夹模、动拉料夹模及拉料驱动器，拉料驱动器用于驱使动拉料夹模相对定拉料夹模沿无屑旋切机头的旋转主轴轴向往复移动；沿旋转主轴轴向，动拉料夹模位于无屑旋切机头的切割端侧，定拉料夹模位于另一端侧。以能在上料过程中，先利用无屑旋切方式预切出拉断槽，再进行拉断而获取短管件，可保证切割后的管口内缩口少。

另一个优选的方案为扩口装置包括扩口冲头、成型夹模及用于驱使扩口冲头相对成型夹模沿冲模方向往复移动的进给驱动器；进给驱动器也用于驱使成型装置的成型单元相对成型夹模沿芯棒轴向移动；该成型单元包括凸模挤压单元与成型芯棒单元；成型设备的机架上安装有工位切换机构，用于将扩口冲头或成型单元切换至与成型夹模相适配的加工工位处；工位切换机构包括可移动地安装在机架上的横移滑座，及用于驱使横移滑座相对机架沿与冲模方向相垂直的横向移动的切换驱动器；扩口冲头与成型单元通过沿冲模方向布置的导轨滑块机构而可滑动地安装在横移滑座上；进给驱动器包括直线位移输出装置，及用于在冲模方向上推拉扩口冲头与成型单元的进给驱动座；该直线位移输出装置的定子固定在机架上，动子与进给驱动座间通过沿横向布置的导轨滑块机构固定连接。基于同一成型夹模与工位切换装置的配合，而实现扩口步骤与成型步骤，而在减少零部件的同时，提高加工精度。

为了实现上述第二发明目的，本发明提供再一个优选的方案为成型装置的成型单元包括凸模挤压单元与成型芯棒单元；凸模挤压单元包括相对布置的第一内压凸模与第二内压凸模，及用于驱使两内压凸模沿管扁化方向相对移动以挤压待压管部的模压进给单元；成型芯棒单元包括安装座及安装在安装座上且相平行布置的两根成型芯棒；每根成型芯棒均固定在一个芯棒座上，芯棒座可沿两根成型芯棒间的间距变化方向移动地安装在安装座上，间距变化方向与管扁化方向大致垂直。通过将两根成型芯棒间的间距设置成能扩大的结构，以在内压成型的过程中，能驱使两根成形芯棒间的间距增加而实现对管部的拉伸，而在同一道工序中实现了现有技术中的打扁工序与内压成型工序；同时，在成型过程中，两成型芯棒之间间距可调，而能成型出不同结构类型的三通管。

更优选的方案为安装座上安装有复位机构，复位机构的弹性复位力迫使两根成型芯棒间的间距变小；成型芯棒单元包括用于驱使两根成型芯棒在间距变化方向上的间距扩大的间距扩大单元；间距扩大单元对芯棒座或成型芯棒的非成型棒部施加间距扩大作用力。通过设置间距扩大单元，而能更平稳的扩大芯棒间的间距。

进一步的方案为间距扩大单元与模压进给单元为共用同一驱动单元；复位机构包括压缩弹簧，压缩弹簧的一端抵压在芯棒座上，另一端抵压在安装座上；在间距变化方向上，芯棒座与固设在模座上的限位机构相抵靠而构成芯棒座在复位过程中的止挡定位机构；模压进给单元包括基座，用于固定内压凸模的模座，输出位移沿芯棒轴向布置的直线位移输出装置，及力放大转换机构；基座包括底板，板面平行于间距变化方向布置地固设在底板上的两支撑板，及两根沿管扁化方向布置且端部固定支撑在两支撑板上的导杆；设于模座上的两个导孔对应地套装在两根导杆外，使模座可沿管扁化方向往复移动地夹于两支撑板间；力放大转换机构包括滑块及两根增力连杆；滑块可沿芯棒轴向滑动地安装在基座上；两根增力连杆的摆动端相铰接，一者的固定端与滑块的外侧部铰接，另一者的固定端与模座的外侧部铰接，二者构成夹角为锐角且摆动端朝外凸起的V型增力机构；直线位移输出装置的动子与滑块固定连接；间距扩大单元包括固定在模座的内侧部上的挤压凸起部；挤压凸起部包括成夹角布置的两个楔形面，用于挤开两个芯棒座间的间隙，和/或，用于挤开两根成型芯棒的非成型棒部间的间隙。

为了实现上述第三目的，本发明提供的成型方法，包括以下步骤：

扩口步骤，对上料至扩口工位上的管件的端部进行扩口处理；

成型步骤，对位于成型工位上的管件的扩口端部进行三通成型处理，以在管端部上成型出三通结构；

后处理步骤，对经三通成型处理后且位于后处理工位上的管件进行非轴对称处理；将管件从成型工位上移送至后处理工位上的整个过程中，管件始终处于夹持状态，夹持状态为管件绕其轴线的转动角度可定位的夹持状态。

由于在成型工位至后处理工位之间，管件时刻处于周向转动自由度可定位的夹持状态，从而能确保其在非轴对称处理前管件的准确定位，以提高该三通管的加工成型质量及加工成型效率。

为了实现上述第四目的，本发明提供的具体方案为夹持状态为管件绕其轴线的自由度保持静止的夹持状态，和/或，夹持状态为管件沿其轴向的移动自由度保持静止的夹持状态；成型步骤包括在待压管部内插入相平行布置的两根成型芯棒，两根芯棒之间的间距能朝外扩大调整；沿管扁化方向，利用内压凸模部从两侧面挤压待压管部，以在两根成型芯棒之间压出内凹管壁结构，并在对管壁进行内压的过程中，驱使间距扩大而挤压待压管部的管壁，成型出三通管结构；上料至扩口工位的步骤包括以无屑旋切方式在长管件的外周面预切出拉断槽，再对管件外端部施加沿管轴向布置的拉力，以从拉断槽处拉断管件而获取短管件。在内压成型的过程中，驱使两根成形芯棒间的间距增加，而实现对管部的拉伸，以在同一道工序中实现了现有技术中的打扁工序与内压成型工序；同时，在成型过程中，两成型芯棒之间间距可改变，而能成型出更多的不同结构类型的三通管，而提高成型结构变换的灵活性；在上料过程中，先利用无屑旋切方式预切出拉断槽，再进行拉断而获取短管件，可保证切割后的管口内缩口少。

附图说明

图1为本发明成型设备实施例1在第一视角下的立体图；

图2为本发明成型设备实施例1在第二视角下的立体图；

图3为本发明成型设备实施例1中盘管校直单元的立体图；

图4为本发明成型设备实施例1中送料单元的立体图；

图5为本发明成型设备实施例1中无屑旋切单元的立体图；

图6为本发明成型设备实施例1中弯管机头的立体图；

图7为本发明成型设备实施例1中弯管送料主轴的立体图；

图8为本发明成型设备实施例1中动夹模的立体图；

图9为本发明成型设备实施例1中成型单元与扩口单元在第一视角下的立体图；

图10为本发明成型设备实施例1中成型单元与扩口单元在第二视角下的立体图；

图11为本发明成型设备实施例1中成型单元在第一视角下的立体图；

图12为本发明成型设备实施例1中成型单元在第二视角下的立体图；

图13为图12的A局部放大图；

图14为本发明成型设备实施例1中两成型芯棒在成型前的相对位置图；

图15为本发明成型设备实施例1中两成型芯棒在完成成型后的相对位置图；

图16为本发明成型设备实施例1中管端处理单元的主视图；

图17为本发明成型设备实施例1中横移机械手的立体图；

图18为利用本发明成型设备实施例1所成型出的三通管结构；

图19为本发明成型设备实施例2中间距扩大单元的结构示意图。

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。

本发明的主要构思是通过增设用于非轴对称处理的后处理装置，及对该增设后处理装置后的三通管成型设备中各功能单元的布局进行改进，以提高三通管的加工质量；其次，再对成型装置中的成型芯棒的安装结构进行改进，以能在同一道工序中，同时实现现有技术中的内压成形步骤与打扁成型步骤的工作。在下述实施例中，主要为对移料系统及成型装置的结构进行描述，上料装置、扩口装置、管端处理装置、弯管装置及卸料装置的结构可参照现有产品进行设计。

成型设备实施例1

参见图1至图17，本发明三通管成型设备1依序包括机架10及安装在该机架10上的上料装置11、扩口装置12、成型装置13、管端处理装置14、弯管装置15与移料机械手系统16，移料机械手系统16用于在各装置间依序地移送管件，移料机械手系统16包括横移机械手系统17及弯管上下料机械手系统18，以使各装置按工序顺序，依序地对管件进行加工处理，以获取如图18所示结构的三通管01。

如图1至图5及图8所示，上料装置11包括校直单元21、送料单元22、定拉料夹模23、无屑旋切机头24、动拉料夹模25及拉料气缸26。

如图3所示，校直单元21用于对盘管等非直管件进行校直，如图3所示，按管件在校直过程的行进方向，即沿图中Y轴正向所示的方向，包括可转动地安装在支架210上的校圆轮211、竖向校直轮212与水平校直轮213。

如图4所示，送料单元22包括沿Y轴向布置地安装在机架10上的直线导轨220，可滑动地安装在直线导轨220上的安装滑座221，安装在安装滑座221上的送料夹模222与送料导孔座223，用于驱使安装滑座221沿Y轴向往复移动的直线位移输出装置224。在本实施例中，送料夹模222为由夹模气缸2220驱动的上下启闭式夹模。直线位移输出装置224可选用直线电机、气缸、油缸、齿轮齿条机构与旋转电机配合、丝杆螺母机构与旋转电机配合或同步带与旋转电机配合等直线位移输出设备；在本实施例中，具体选用旋转电机与丝杆螺母机构配合构成，该丝杆螺母机构的螺母与安装滑座221固定连接。

如图5所示，无屑旋切机头24包括切割刀头240、推刀机构241及通过同步带机构驱246使切割刀头240转动的刀头旋转电机242，切割刀头240包括旋转主轴243及安装在旋转主轴243的前端部上切割刀片244与托料轴承245。

如图5所示，定拉料夹模23为由夹模气缸230驱动的上下启闭夹模，其直接固定在无屑旋切机头24的安装机架2400上，在Y轴正向上，位于无屑旋切机头24的上游侧，即位于其非切割端侧上。

如图8所示，沿Y轴向正向，动拉料夹模25位于无屑旋切机头24的下游侧，即位于无屑旋切机头24的切割端侧，其为横向启闭式夹模，包括通过沿Y轴向布置的直线导轨机构27而可滑动地安装在机架10上的安装滑座250，固定在安装滑座250上的定夹模251，及由夹模气缸253通过V型放大连杆机构252所驱动的动夹模254，其中，夹模气缸253的活塞杆2530与V型放大连杆机构252构成Y型结构。拉料气缸26构成本实施例中的拉料驱动器，当然了，还可采用油缸、直线电机等直线位移输出装置进行构建，用于驱使动拉料夹模25相对定拉料夹模23沿无屑旋切机头24的旋转主轴轴向往复移动，即沿Y轴向往复移动。动拉料夹模25是用在切割、拉断以及扩口、三通成型等前端管端加工时夹紧铜管用，夹紧采用连杆增力机构，有效减小了夹紧机构的外形尺寸，可以满足尽可能短的产品的加工，最短可满足90毫米的产品加工，即扩口装置12及成型装置13与上料装置11中无屑旋切单元公用同一夹模。

如图6及图7所示，弯管装置14包括弯管机头31与送料小车32，弯管机头31包括圆模310、夹模311、导模312、弯管伺服电机313、夹模气缸314与导模气缸315。送料小车32包括送料伺服电机320、滚珠丝杠321、旋转伺服电机322、料夹323、安装滑座324、送料主轴326及沿Y轴向布置的直线导轨325，安装滑座324通过直线导轨325而可沿Y轴向滑动地安装在机架10上，送料伺服电机320与滚珠丝杠321而驱使安装滑座324相对机架10沿Y轴向往复移动，旋转伺服电机322用于驱使送料主轴326转动，料夹323设于送料主轴326的前端部上。弯管装置14是将管件弯曲成所需要的形状的机构。弯曲采用弯管伺服电机313与传动齿轮316配合的方式进行驱动，夹模311将管件夹到圆模310上，然后弯管伺服电机313驱动夹模311和圆模310随摆臂317一起绕圆模310的中心旋转，从而将管件弯曲，同时为防止管件的弯曲处有褶皱，需要用导模312对管件后端进行导向。弯管部件是将产品弯曲成所需要的形状的机构。送料小车32的料夹323构成本实施例中夹料夹模。

如图9及图10所示，扩口装置12包括扩口冲头、管件夹模及用于驱使扩口冲头相对管件夹模沿冲模方向往复移动的进给驱动器，即沿Y轴向往复移动。在本实施例中，管件夹模采用如图8所示的动拉料夹模25进行构建，其扩口冲头包括第一直冲冲头41、第二直冲冲头42及旋冲冲头43，进给驱动器可采用各种直线位移输出装置进行构建，在本实施例中采用冲模气缸44进行构架。扩口装置12包括用于驱使旋冲冲头43转动的旋冲电主轴45。

如图9至图15所示，成型装置13包括管件夹模与成型单元5，其中管件夹模采用如图8所示的动拉料夹模进行构建。成型单元5包括凸模挤压单元与成型芯棒单元；凸模挤压单元包括相对布置的第一内压凸模50与第二内压凸模51，及用于驱使两内压凸模50、51沿管扁化方向相对移动以挤压待压管部的模压进给单元52，其中管扁化方向沿图中X轴向所示方向。模压进给单元52包括基座53，用于固定内压凸模50、51的模座54、55，输出位移沿Y轴向布置的直线位移输出装置56，及力放大转换机构57。

其中，基座53包括底板530，板面平行于YOZ平面布置地固设在底板530上的两支撑板531、532，及两根沿X轴向布置且端部固定支撑在两支撑板531、532上的导杆533、534；设于模座54上的两个导孔540、541对应地套装在两根导杆533、534外，使模座54可沿X轴向往复移动地夹于两支撑板531、532间；设于模座55上的两个导孔550、551对应地套装在两根导杆533、534外，使模座54可沿X轴向往复移动地夹于两支撑板531、532间；力放大转换机构57包括滑块570及两根增力连杆571、572；滑块570通道与导孔座578上的导向孔的配合而可沿Y轴向滑动地安装基座53上；两根增力连杆571、572的摆动端相铰接，增力连杆571的固定端与滑块570的外侧部铰接，增力连杆572的固定端与模座570的外侧部铰接，二者构成夹角为锐角且摆动端朝外凸起的V型增力机构；直线位移输出装置56的动子与滑块570固定连接，以驱动器沿Y轴向往复移动；直线位移输出装置56可采用直线电机、气缸、油缸等，在本实施例中，采用气缸进行构建。每个模座均采用一套力放大转换机构57进行驱动，且两套力放大转换机构57关于中面对称布置，该中面平行于YOZ平面，从而在工作过程中，利用力放大转换机构57将直线位移输出装置56所输出沿Y轴向的直线位移经增力并转换成沿X轴向布置的移动，以驱使两模座54、55相向运动，且等速同步的相向移动。

在X轴向上，内压凸模50、51为对应地固定在模座54、55的内侧面上的凸条结构，该凸条结构的横截面为等腰三角形结构，从而形成两个成夹角结构的楔形面对500、501与楔形面对510、511。内压凸模可与对应的模座以一体成型的方式制成，也可单独制成后在固定连接成一体结构。

成型芯棒单元包括基座53及通过芯棒座61、62而可沿Z轴向滑动地安装在该基座53上且相平行布置的两根成型芯棒63、64。即每根成型芯棒的固定端部均固定在一个芯棒座上，具体地，在基座53的底板530上固定有安装座60，芯棒座61、62可沿Z轴向移动地安装在安装座60上，以能沿两根成型芯棒63、64间的间距变化方向移动地安装在安装座60上，该间距变化方向沿图中的Z轴向布置，即在本实施例中，间距变化方向与管扁化方向大致垂直，其中，管扁化方向被配置为管件在成型出三通管结构时，管壁被内压成内凹管壁结构的方向。对于芯棒与芯棒座之间的连接关系，可以为二者以一体成型的方式制成，或由同一金属块经切削加工而成，或由两个金属件经焊接、螺接等方式固定连接成一体结构。

在安装座60上安装有复位机构，具体为包括导杆65及套装在该导杆65外的压缩弹簧66，压缩弹簧66的一端抵压在芯棒座61、62上，另一端抵压在安装座60上；导杆65的一端与芯棒座固定连接，另一端与设在安装座60上的导孔600将的滑动导向配合，而使芯棒座相对安装座60能沿Z轴向往复移动；其中，压缩弹簧66所产生的弹性复位力将迫使芯棒座61、62相向朝内移动，以带动根成型芯棒63、64朝二者间距变小的方向移动。如图13所示，在Z轴向上，芯棒座61、62的内端面与固设在模座上的凸起部5400相抵靠，而构成两芯棒座61、62在芯棒间距减小过程中的止挡定位机构；在本实施例中，为在芯棒座的内端面上设有抵靠缺口6100、6200，以使两根成型芯棒63、64之间的间距尽可能的小，以能更好地插入待压管部中。

为了使两根成型芯棒63、64在内压成形过程中，能够更好地朝外扩张，以拉伸管壁，在基座53上固设有间距扩大单元，其包括固定在两模座54、55的内侧部上的挤压凸起部71、72；挤压凸起部71、72包括成夹角布置的两个楔形面对710、711及720、721，用于挤开两根成型芯棒63、54的非成型棒部间的间隙，从而使两根成型芯棒63、64的间距增大。即在本实施例中，间距扩大单元对成型芯棒63、64的非成型棒部施加间距扩大作用力，且间距扩大单元与模压进给单元为共用同一驱动单元。

为了使三个扩口工位与一个成型工位能够与无屑旋切机头24共用动拉料夹模25，需在机架10上安装工位切换机构，该工位切换机构包括可移动地安装在机架10上的横移滑座73，及用于驱使该横移滑座73相对机架10沿X轴向移动的切换驱动器，横移滑座73通过沿X轴向布置的直线导轨滑块机构74而可滑动地安装在机架10上，切换驱动器为直线位移输出装置，可选用直线电机、多行程气缸、多行程油缸等，在本实施例中，采用旋转伺服电机75与丝杆螺母机构76配合构建，并在对应工位处布设行程开关而对横移滑座73在直线导轨滑块机构74的滑动位置进行检测定位。三个扩口冲头与成型单元均通过沿Y轴向布置的导轨滑块机构77而可滑动地安装在横移滑座73上；扩口装置12与成型单元5单元共用同一进给驱动器，其包括直线位移输出装置81，及用于在Y轴向上推拉三个扩口冲头与成型单元同步进给的进给驱动座82；该直线位移输出装置可采用气缸、油缸及直线电机等，在本实施例中采用气缸，该气缸的缸体固定在机架10上，活塞杆与进给驱动座83间通过沿X轴向布置的导轨滑块机构84上的滑块固定连接，从而可基于同一进给单元驱动三个扩口冲头与一个成型单元，以调整它们与动拉料夹模之间在Y轴向上的间距。

如图16所示，管端处理装置14用于对管件的后管端进行扩口、缩口、倒角等管端处理，在本实施例中，具体包括管件夹模机构84与扩缩口机头85，以对管件的后管端进行扩缩口处理，管件夹模机构84包括上夹模840、下夹模841、上夹模气缸842、下夹气缸843。扩机头85包括换位气缸850、直线导轨851及冲模气缸852，其有上下布置的扩口冲头与缩口冲头，以根据需要由换位气缸850驱使对应冲头位移加工工位上而进行扩缩口处理。即管端处理装置14主要对管件后端进行扩缩口等加工，在本实施例中为具体采用2工位直冲的方式进行加工，夹模采用上下打开的方式，上夹模气缸842采用大气缸，保证有足够的夹紧力，下夹模气缸843采用小气缸，并利用斜面增力机构，保证下夹模夹紧力大于上夹模的夹紧力。

如图17所示，横移机械手系统17具由手指气缸构建的夹料爪86、用于控制夹料爪86在Z轴向上升降的升降气缸87，及用于驱使夹料爪86沿X轴向移动的横移驱动器87，在本实施例中，横移驱动器采用伺服电机870与同步带871配合的方式驱动，以在动拉料夹模25、管件夹模机构84与弯管上下料机械手系统18之间搬运管件。其中，管件夹模机构84构成本实施例中成型装置的成型夹模。

如图1及图2所示，弯管上下料机械手系统18包括夹料爪88、用于控制夹料爪88在Z轴向上升降的升降气缸89，用于驱使夹料爪89沿Y轴向移动的轴移驱动器90，及用于驱使夹料爪88绕Z轴向布置的转动的旋转驱动器。

使用该三通管成型设备1成型出如图18所示结构的三通管01的过程包括以下步骤：

上料步骤S1，利用上料装置11对扩口装置12进行上料。

具体过程为，采用校直单元21对盘管等非直管件进行校直处理，在用无屑旋切单元24在经校直的管件的预定位置处旋切处拉断槽，在无屑旋切过程中，采用两拉料夹模23、24对拉断槽处两侧进行夹持，接着利用动拉料夹模24与定拉料夹模23的配合，拉断管件而获取短管件，即上料步骤包括以无屑旋切方式在长管件的外周面预切出拉断槽，再对管件外端部施加沿管轴向布置的拉力，以从该拉断槽处拉断管件而获取短管件。即在本实施例中，采用刀片无屑滚切的方式进行无屑切割,切割时夹模夹紧铜管,切割不完全切断，最后由2侧夹模夹紧管子然后拉断，可以保证切割后的管口内缩口小。

扩口步骤S2，对管件的一端进行扩处理至管内腔能容纳下两根并排布置的成型芯棒63、64。

控制工位切换机构依次将直冲冲头41、直冲冲头42及旋冲冲头切换至成与动拉料夹模25的位置相适配的加工工位处，对管件的端部前端部进行扩口处理。即在本实施例中，采用2工位直冲与1工位旋冲配合的方式，对管件的前端部进行扩口处理，并在旋冲冲头上安装有倒角刀，以对加工好的产品进行倒角处理，保证管口平整。其中，换位采用伺服电机驱动丝杆的方式，换位迅速，精度高。

成型步骤S3，如图18所示，在待压管部内插入相平行布置的两根成型芯棒63、64，在与管扁化方向大致垂直的外拉方向上，两根芯棒之间的间距能朝外扩大调整；沿管扁化方向，利用内压凸模部50、51从两侧面挤压待压管部，以在两根成型芯棒63、64之间压出内凹管壁结构010，在对管壁进行内压的过程中，驱使两根芯棒之间的间距扩大而使二者挤压待压管部的管壁，成型出三通管结构011。

在本实施例中，驱使两芯棒之间间距扩大的力源为内凹管壁结构010的内壁面对成型棒部所施加的挤压力和对非成型棒部所施加沿Z轴向的驱动合力而成；及在对成型棒部施加挤压力的过程中，同步地对非成型棒部施加驱动合力。当然了，可略去间距扩大单元，而使驱使两芯棒之间间距扩大的力源仅为内凹管壁结构010的内壁面对成型棒部所施加的挤压力；或者间距扩大单元先驱使两根芯棒拉伸待压管部，而使驱使两芯棒之间间距扩大的力源仅为对非成型棒部所施加沿Z轴向的驱动合力。在本实施例中，非成型棒部上的受力处为成型芯棒在芯棒座上的固定段与成型棒部之间的连接棒部。

在本实施例中，待压管部为经扩口形成的扩口管部，即在本实施例中由于旋冲而使待压管部的横截面为圆形结构，外拉方向沿Z轴向布置，即沿两根成型芯棒63、64的间距变化方向布置。

三通管成型主要是将管件前管端夹成2个孔，如图18所示，该两个孔可以为侧壁013、014对接而在横截面上实现隔离的结构，也可以使侧壁未对接而在横截面上形成连通的结构，具体结构根据实际需要进行设置，采用连杆增力的方式.气缸伸出推动连杆机构使左右模座向中间移动,内压凸模开始夹管子，同时推动上下芯棒上下运动,并最终让管子成型，即在夹紧的过程中，管子一边成型，芯棒一边向上下两侧移动，并最终移动到中心距等于产品的间距处。而在模座54、55打开状态时，上下芯棒由弹簧压紧，压在芯棒座限位凸起部5400上,此时上下芯棒中心距很小，可以保证两根芯棒能顺利插入到待压管部内；在成型的同时，三通管成型模上的冲针93、94会在管子表面打2个定位凹点；此外，也可将冲针93、94替换成固定安装在模座上的冲头，而与通过与凹槽630、640的配合，而在管件上实现打孔，以实现定位凹点的功能。具体为利用与内压凸模同步等速移动的冲针93、94与设于成型芯棒63、64上的凹模槽630、640配合，而在待压管部的两侧上各压出两个以上的定位凹点；在每侧上，位于内凹管壁结构010的两侧旁上各有一个以上的定位凹点；此外，也可将冲针93、94替换成固定安装在模座上的冲头，而与通过与凹槽630、640的配合，而在管件上实现打孔，以实现定位凹点的功能。其中，冲针与冲头均构成本实施例中冲模的一个示例。

管端处理步骤S4，利用横移机械手系统17将位于动拉料夹模上，且已经完成三通管成型的管件移送至管件夹模机构84，进行管端处理。

弯管步骤S5，利用弯管上下料机械手系统18与横移机械手系统17的配合，而将管件的非压扁端插入送料主轴326的夹料爪323内，利用弯管装置15按预设要求在管件上弯制处弯管处015、016。

卸料步骤S8，利用弯管上下料机械手系统17对经弯管处理之后的管件01进行卸料处理。

本三通管成型设备将铜管的校圆校直、无屑切割、管端扩缩口成型、三通管成型及弯管等多工序集成在一台设备上，中间通过机械手转运，节省了设备的占用空间，并且减少了操作人员的数量，减少了产品中间的转运环节，实现了从原材料到成品在一台设备上加工，大大提供了产品的生产效率。

在本实施例中，其中弯管步骤15构成对已完成三通成型处理的管件进行后处理，即其中一种非轴对称处理，而构成本实施例中的后处理步骤，而弯管装置15构成本实施例中的后处理装置。

在横移机械手系统17与弯管上下料机械手系统18的配合下，驱使管件从管件夹模机构84移送至送料小车32的料夹323的整个过程中，即管件从成型夹模上移送至夹料夹模上的整个过程中，至少处于以下一者的夹持中：管件夹模机构84、夹料爪86、夹料爪88、料夹323；其中，“夹模夹持状态”为在对管件进行处理过程中对管件的夹持状态，例如，管件夹模机构84与料夹323对其施加夹模夹持状态，而“管夹夹持状态”为在两个管件处理装置之间移送管件过程中对管件的夹持状态，例如，夹料爪86与夹料爪88为对其施加管夹夹持状态。在这过程中，相对夹料夹模、成型夹模及管夹来说，管件不仅在绕其轴线的转动角度可定位，且在轴向上的移动自由度可定位，具体为模夹持状态和管夹夹持状态均为管件绕其轴线的转动自由度保持静止的夹持状态；且夹模夹持状态和管夹夹持状态为管件沿其轴向的移动自由度保持静止的夹持状态。当然了，对于后续处理为非轴对称处理的情况下，由于管端定位相对容易且精确，可要求夹模夹持状态与管夹夹持状态均为管件绕其轴线的转动角度可定位的夹持状态即可，如果管件在夹模或管件上处于可转动状态，只需该转动角度能够进行定位也可。

成型设备实施例2

作为对本发明成型设备实施例2的说明，以下仅对与上述成型设备实施例1不同的地方进行说明。

参见图19，间距扩大单元的挤压凸起部71、72用于挤压两芯棒座61、62之间的间隙61020而使该间隙扩大，从而驱使两根成型芯棒63、64之间的间距扩大，即在本实施例中，间距扩大单元用于挤开两个芯棒座间的间隙，此时，非成型棒部上的受力处为成型芯棒在芯棒座上的固定段。

对于横移机械手系统17与弯管上下料机械手系统18，参照图1所示的结构，可对横移机械手系统17增设沿Y轴向上的移动自由度，以构成三维行走机构，而驱使夹料爪86相对机架10做三维空间移动，而可取消弯管上下料机械手系统18。

成型方法实施例

在上述成型设备实施例中，已对本发明成型方法实施例进行了说明，在此不再赘述。

在本发明中，“非轴对称处理”被配置为加工成型出的部分结构不关于管件的该部分的中心轴线对称部分，例如弯管处理，侧冲孔、冲孔翻边等孔成型处理，及管端扁化等管端异形处理，优选地，在上述实施例中，“非轴对称处理”优选为包括弯管处理、孔成型处理及管端异形处理中的至少一者。其中，非轴对称处理设备的数量可以为两个以上，优选的方案为，全部后处理装置均为非轴对称处理装置。对于芯棒座的复位机构，不仅可采用压缩弹簧进行构建，还可采用拉簧进行构建，也还可采用两个同极相对布置的永磁铁对进行构建。

“两根成型芯棒之间的间距能朝外扩大调整”被配置为在驱动力的作用下能使两成型芯棒的间距扩大而不会对设备的结构造成破坏，优选为在外界力的作用下能使两成型芯棒的间距扩大，且不会对设备的结构造成破坏，外界力是指来源于设备之外的力，例如人的推力；芯棒中的“成型棒部”为与管件接触的部分，而“非成型棒部”为与管件不接触的部分。

本发明的主要构思是通过增设用于非轴对称处理的后处理装置，及对该增设后处理装置后三通管成型设备上各功能单元的布局进行改进，以提高三通管的成型质量，其次，再通过将两根成型芯棒在内压成型过程的位置关系设置成二者间距可调，且随内压成型过程的进行，而不断地扩大，从而可在同一道工序中实现现有技术的打扁步骤与内压成型步骤。根据本构思，上料步骤、扩口步骤及弯管步骤并不局限于上述实施例所公开的工序，其仅是部分实施例，在不脱离本发明构思的前提下，还有多种显而易见的变化；同理，上料装置、扩口装置、管端处理装置及弯管装置并不局限于上述实施例所公开的结构，其仅是部分实施例，在不脱离本发明构思的前提下，还有多种显而易见的变化。

Claims (10)

1.一种三通管的一体化自动成型设备；所述成型设备包括上料装置，扩口装置，用于将经扩口处理之后的扩口管端部挤压成型成三通结构的成型装置，及用于在各装置间依序移送管件的移料系统；所述成型装置包括成型夹模；

其特征在于：

所述成型设备包括后续处理装置，用于对经三通成型处理之后的管件进行非轴对称处理，所述后续处理装置包括夹料夹模；

所述移料系统用于将夹持在所述成型夹模上的管件以夹持的方式移送至所述夹料夹模上，且在管件从所述成型夹模上移送至所述夹料夹模上的整个过程中，使管件至少处于夹模夹持状态或处于所述移料系统的管夹夹持状态，所述夹模夹持状态与所述管夹夹持状态均为管件绕其轴线的转动角度可定位的夹持状态。

2.根据权利要求1所述的成型设备，其特征在于：

所述夹模夹持状态和/或所述管夹夹持状态为管件绕其轴线的转动自由度保持静止的夹持状态；和/或，

所述夹模夹持状态和/或所述管夹夹持状态为管件沿其轴向的移动自由度保持静止的夹持状态。

3.根据权利要求1或2所述的成型设备，其特征在于：

所述移料系统包括管夹及用于驱使所述管夹至少做二维空间移动的行走机构，所述二维空间移动所在平面以夹持在所述成型夹模上的管夹持部的轴向为法向；

所述非轴对称处理包括弯管处理、孔成型处理及管端异形处理中的至少一者。

4.根据权利要求1至3任一项权利要求所述的成型设备，其特征在于：

所述上料装置包括无屑旋切机头、定拉料夹模、动拉料夹模及拉料驱动器，所述拉料驱动器用于驱使所述动拉料夹模相对所述定拉料夹模沿所述无屑旋切机头的旋转主轴轴向往复移动；沿所述旋转主轴轴向，所述动拉料夹模位于所述无屑旋切机头的切割端侧，所述定拉料夹模位于另一端侧。

5.根据权利要求1至4任一项权利要求所述的成型设备，其特征在于：

所述扩口装置包括扩口冲头、所述成型夹模及用于驱使所述扩口冲头相对所述成型夹模沿冲模方向往复移动的进给驱动器；所述进给驱动器也用于驱使所述成型装置的成型单元相对所述成型夹模沿芯棒轴向移动；所述成型单元包括凸模挤压单元与成型芯棒单元；

所述成型设备的机架上安装有工位切换机构，用于将所述扩口冲头及所述成型单元中的一者切换至与所述成型夹模相适配的加工工位处；

所述工位切换机构包括可移动地安装在所述机架上的横移滑座，及用于驱使所述横移滑座相对所述机架沿与所述冲模方向相垂直的横向移动的切换驱动器；所述扩口冲头与所述成型单元通过沿所述冲模方向布置的导轨滑块机构而可滑动地安装在所述横移滑座上；所述进给驱动器包括直线位移输出装置，及用于在所述冲模方向上推拉所述扩口冲头与所述成型单元的进给驱动座；该直线位移输出装置的定子固定在所述机架上，动子与所述进给驱动座间通过沿所述横向布置的导轨滑块机构固定连接。

6.根据权利要求1至5任一项权利要求所述的成型设备，其特征在于：

所述成型装置的成型单元包括凸模挤压单元与成型芯棒单元；所述凸模挤压单元包括相对布置的第一内压凸模与第二内压凸模，及用于驱使该两内压凸模沿管扁化方向相对移动以挤压待压管部的模压进给单元；所述成型芯棒单元包括安装座及安装在所述安装座上且相平行布置的两根成型芯棒；

每根所述成型芯棒均固定在一个芯棒座上，所述芯棒座可沿所述两根成型芯棒之间的间距变化方向移动地安装在所述安装座上，所述间距变化方向与所述管扁化方向大致垂直。

7.根据权利要求6所述的成型设备，其特征在于：

所述安装座上安装有复位机构，所述复位机构的弹性复位力迫使所述两根成型芯棒间的间距变小；

所述成型芯棒单元包括用于驱使所述两根成型芯棒在所述间距变化方向上的间距扩大的间距扩大单元；所述间距扩大单元对所述芯棒座或所述成型芯棒的非成型棒部施加间距扩大作用力。

8.根据权利要求7所述的成型设备，其特征在于：

所述间距扩大单元与所述模压进给单元共用同一驱动单元；

所述模压进给单元包括基座，用于固定内压凸模的模座，输出位移沿芯棒轴向布置的直线位移输出装置，及力放大转换机构；所述基座包括底板，板面平行于所述间距变化方向布置地固设在所述底板上的两支撑板，及两根沿所述管扁化方向布置且端部固定支撑在所述两支撑板上的导杆；设于所述模座上的两个导孔对应地套装在两根所述导杆外，使所述模座可沿所述管扁化方向往复移动地夹于所述两支撑板间；所述力放大转换机构包括滑块及两根增力连杆；所述滑块可沿所述芯棒轴向滑动地安装在所述基座上；所述两根增力连杆的摆动端相铰接，一者的固定端与所述滑块的外侧部铰接，另一者的固定端与所述模座的外侧部铰接，二者构成夹角为锐角且摆动端朝外凸起的V型增力机构；所述直线位移输出装置的动子与所述滑块固定连接；

所述复位机构包括压缩弹簧，所述压缩弹簧的一端抵压在所述芯棒座上，另一端抵压在所述安装座上；在所述间距变化方向上，所述芯棒座与固设在所述模座上的限位机构相抵靠而构成所述芯棒座在复位过程中的止挡定位机构；

所述间距扩大单元包括固定在所述模座的内侧部上的挤压凸起部；所述挤压凸起部包括成夹角布置的两个楔形面，用于挤开两个所述芯棒座间的间隙，和/或，用于挤开所述两根成型芯棒的非成型棒部间的间隙。

9.一种三通管的成型方法，其特征在于，包括以下步骤：

扩口步骤，对上料至扩口工位上的管件的端部进行扩口处理；

成型步骤，对位于成型工位上的管件的扩口端部进行三通成型处理，以在管端部上成型出三通结构；

后处理步骤，对经三通成型处理后且位于后处理工位上的管件进行非轴对称处理；将管件从所述成型工位上移送至所述后处理工位上的整个过程中，管件始终处于夹持状态，所述夹持状态为管件绕其轴线的转动角度可定位的夹持状态。

10.根据权利要求9所述的成型方法，其特征在于：

所述夹持状态为管件绕其轴线的转动自由度保持静止的夹持状态，和/或，所述夹持状态为管件沿其轴向的移动自由度保持静止的夹持状态；

所述成型步骤包括在待压管部内插入相平行布置的两根成型芯棒，所述两根成型芯棒之间的间距能朝外扩大调整；沿管扁化方向，利用内压凸模部从两侧面挤压所述待压管部，以在所述两根成型芯棒之间压出内凹管壁结构，并在对管壁进行内压的过程中，驱使所述间距扩大而挤压所述待压管部的管壁，成型出三通管结构；

所述上料至扩口工位的步骤包括以无屑旋切方式在长管件的外周面预切出拉断槽，再对管件外端部施加沿管轴向布置的拉力，以从所述拉断槽处拉断管件而获取短管件。