CN110016540B - 大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯局部退火装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯局部退火装置及工艺。所述装置包括筒式中频退火炉、管端夹紧机构及纵向移动机构，所述装置与其它转料设备配合使用，可实现液胀成形桥壳自动化生产线连续作业。所述工艺通过垂直气缸带动上夹持V形块向下运动，与下夹持V形块配合实现管坯一侧端部夹紧，在下夹持V形块前部设置支撑V形块以支撑管坯内侧圆管，垂直气缸与上夹持V形块安装在门形框架上，水平气缸带动门形框架纵向移动；伺服电机驱动丝杠转动，带动移动平台纵向移动。本发明能够均匀加热液压胀形后大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯中部的鼓肚状区域，具有节省能耗、作业安全、夹持可靠、操作方便等优点，并且可显著提高生产效率。

Description

大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯局部退火装置及工艺

技术领域

本发明涉及一种大尺寸管件退火装置，特别是涉及一种大尺寸中部鼓肚状液压胀形桥壳管坯局部退火装置及工艺。

技术背景

汽车驱动桥桥壳是汽车上的主要承载构件之一，几何形状复杂，强度和刚度要求高。汽车桥壳属于大尺寸复杂形状管类件，呈左右两侧小中部大的琵琶状。液压胀形工艺是一种新型的汽车桥壳管件整体成形加工方法，具有简化制造工艺、减轻管件质量、提高管件强度刚度等优点。采用液胀成形工艺制造汽车桥壳时，选择一定规格的无缝钢管，先对钢管两端进行缩径，再对管坯中部进行液压胀形得到中部鼓肚状的预成形管坯，然后对其内部充液并用模具压制成前平后球状的桥壳制件。在预成形管坯进行压制成形前，需要先对预成形管坯中部鼓肚状部位进行局部退火，消除管坯的残余应力。图1所示为某液压胀形桥壳预成形管坯的主视图，中间部分为外径φd₀的鼓肚状桥包、两侧为外径φd₁的圆管、两端部为外径φd₂的圆管，退火时要求中部鼓肚区域加热温度均匀，而且管件在退火时需夹紧牢固不能出现周向转动和轴向倾斜，退火后将管坯保持周向位置放到压制成型模具中。

在目前液压胀形桥壳的生产实践中，采用箱式退火炉对预成形管坯进行退火，将多件管坯整体放入炉内，中部鼓肚区退火的同时两侧不需退火的圆管部分亦被退火，增加了能耗，且很难保证退火前后管坯周向的方向不转动，这种退火方式无法实现生产线的连续生产。因此，生产中急需一种适应大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯局部退火装置，能保证局部退火管坯鼓肚区，且管坯在退火过程中一端夹紧周向不转动和轴向不倾斜。

中国专利(CN201610098938.0)公开了一种管件感应线圈加热装置，一边使管件沿轴向运送料，一边利用轴向均匀分布的感应线圈对管件连续加热，若利用该加热装置退火大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯，感应线圈外径要大于管坯中部最大外径，均匀分布的线圈无法保证需要退火的中间鼓肚区加热均匀，而且裸露的线圈安全性差。

中国专利(CN201520732787.0)公开了一种钢管夹紧装置，工作时将钢管两端分别置于两对半圆形夹紧支座之间，上下两夹紧支座通过固定连接螺栓连接。该装置结构较简单，不适用大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯局部退火要求的管坯一端夹紧，而且需要人工手动拧紧螺栓实现夹紧，工作效率低。

中国专利(CN201820031923.7)公开了一种无压痕钢管夹紧装置，该装置利用液压缸将上夹模具与下夹模具夹紧，工作时下夹模具固定不动，上夹模具下移，两个半圆形夹紧槽拼接成一个完整的圆形，从而将钢管夹紧在夹紧槽内。虽然该装置能较好的夹紧钢管且对钢管表面不产生破坏，但位置固定的结构使管件仅能沿轴向进入，用于自动化生产线上时，对管件转料设备定位要求严格，如果传递过来的管件定位不好，容易与夹紧装置发生干涉，甚至因碰撞导致管件从传递装置上脱落，且重量较重的大尺寸管件一端夹紧容易产生轴向倾斜，该发明不适用大尺寸中部鼓肚状液压胀形桥壳管坯局部退火要求。

发明内容

为了克服目前生产实践中大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯不能局部退火的问题，本发明提供一种大尺寸鼓肚状液胀桥壳管坯局部退火装置及工艺。该发明能够保证局部退火管坯鼓肚状区，在退火时加热均匀，管坯在退火过程中一端夹紧周向不转动和轴向不倾斜，退火后保持周向的方位不变，放到后道序压制成形模具中，可以进行连续生产。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯局部退火装置，包括筒式中频退火炉、管端夹紧机构及纵向移动机构，所述装置与其它转料设备配合使用，可实现液胀成形桥壳自动化生产线连续作业；

所述筒式中频退火炉的炉体呈长方体状，安装在退火炉座上，所述筒式中频退火炉炉体的设置圆柱形炉膛，所述炉膛的外侧布置中频感应加热线圈，所述中频感应加热线圈沿轴向呈中间疏两侧密的非等距螺旋结构，以保证大尺寸中部鼓肚状液压胀形桥壳管坯需要退火的中间区域均匀加热，所述中频感应加热线圈由磁轭固定支撑在筒式中频退火炉的炉体内，并在其表面涂覆绝缘材料；

所述管端夹紧机构的移动平台的上平面前部安装左右带T形槽的T形槽板，在所述T形槽板上由前向后安装两个左、右侧带条形槽孔的V形块支架Ⅶ、Ⅶ′，前部的V形块支架Ⅶ上通过条形槽孔安装支撑V形块，后部的V形块支架Ⅶ′上通过条形槽孔安装下夹持V形块，支撑V形块、下夹持V形块可沿V形块支架Ⅶ、Ⅶ′的条形槽孔上下移动以调节高度，两个V形块支架Ⅶ、Ⅶ′)可在移动平台上前后移动带动支撑V形块、下夹持V形块前后移动；移动平台上平面的左、右外侧安装两支纵向短导轨Ⅳ、Ⅳ′，门形框架底部的左、右侧板Ⅵ、Ⅵ′分别通过两支滑块Ⅴ、Ⅴ′在短导轨Ⅳ、Ⅳ′上纵向滑动，在门形框架的顶梁上安装垂直气缸，所述垂直气缸的活塞杆通过气缸连接件与上夹持V形块连接，垂直气缸带动上夹持V形块向下运动，通过下夹持V形块、上夹持V形块抵紧实现对管坯端部圆管的夹持，门形框架底部的左、右侧板Ⅵ、Ⅵ′之间连接尾板，所述尾板与水平气缸的活塞杆连接，水平气缸的缸体安装在移动平台尾部，通过水平气缸活塞杆的伸缩带动门形框架及固定其上的上夹持V形块轴向移动；

所述纵向移动机构通过伺服电机的转动驱动丝杠转动，带动与丝杠螺母相连的移动平台纵向移动。

一种大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯局部退火装置的退火工艺，所述大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯局部中频退火前，移动平台及其上安装的管端夹紧机构位于底座的后部，门形框架位于移动平台的后部，所述管坯局部中频退火工艺包括如下步骤：

步骤1：转料设备将大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯送至底座的正上方，右端圆管位于下夹持V形块的正上方并放置在下夹持V形块上，右端部内侧的圆管置于支撑V形块11上；

步骤2：管端夹紧机构的水平气缸工作，活塞杆伸出带动门形框架向前运动，使安装在门形框架上的上夹持V形块与下夹持V形块对中；

步骤3：管端夹紧机构的垂直气缸工作，活塞杆伸出带动上夹持V形块向下运动，通过下夹持V形块、上夹持V形块抵紧实现对预成形管坯端部圆管的夹持，大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯内侧圆管支撑在支撑V形块上；

步骤4：纵向移动机构的电机转动，带动移动平台及其上安装的管端夹紧机构向前运动，将右端夹持的大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯送至筒式中频退火炉的炉膛内；

步骤5：筒式中频退火炉工作，均匀加热大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯的中部鼓肚区至720～800℃；

步骤6：筒式中频退火炉停止工作，纵向移动机构带动移动平台回程，退火后的大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯从筒式中频退火炉退出；

步骤7：转料设备(比如下料机械手)将液压胀形后的大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯取走；

步骤8：管端夹紧机构的水平气缸回程，将门形框架及安装在其上的上夹持V形块拉动至移动平台的后部。

本发明的有益效果是：该发明设计中间疏两侧密的中频感应线圈筒式炉，能局部退火液压胀形后预成形管坯中部的鼓肚状区，退火区加热均匀、节省能耗，而且作业安全；设计固定的下夹持V形块与活动的上夹持V形块夹持预成形管坯的一端圆管，夹持可靠，操作方便，降低了对上料机构的精度要求；在下夹持V形块的前端设计支撑V形块支撑管坯端部的内侧，可保证重量较大的大尺寸的预成形管坯一端夹持时轴向不倾斜。本发明的大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯局部退火装置与其它转料设备(比如上下料机械手)配合使用，可以实现液压胀形桥壳的连续自动化生产。

附图说明

图1是大尺寸鼓肚状液胀成形汽车桥壳预成形管坯结构示意图；

图2是大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯局部退火装置结构示意图；

图3是大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯局部退火装置筒式中频退火炉结构示意图；

图4是大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯局部退火装置管端夹紧机构结构示意图；

图5是大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯局部退火装置纵向移动机构结构示意图。

在上述附图中，1-底座，2、2′-导轨座Ⅰ、Ⅰ′，3、3′-长导轨Ⅱ、Ⅱ′，4-支撑板，5、5′.-滑块Ⅲ、Ⅲ′，6-移动平台，7、7′-短导轨Ⅳ、Ⅳ′，8、8′-滑块Ⅴ、Ⅴ′，9、9′-左、右侧板Ⅵ、Ⅵ′，10、10′-V形块支架Ⅶ、Ⅶ′，11-支撑V形块，12-丝杠，13、13′-丝杠支撑座Ⅷ、Ⅷ′，14-退火炉座，15-筒式中频退火炉，16-大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯，17-垂直气缸，18-气缸法兰板，19-门形框架，20-气缸连接件，21-上夹持V形块，22-下夹持V形块，23-尾板，24-水平气缸，25-气缸固定件，26-伺服电机，27-感应加热线圈，28-绝缘材料，29-磁轭，30-T型槽板，31-减速机，32-减速机支架，33-梅花联轴器，34-螺母支撑座，35-丝杠螺母。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细说明。

实施例

图2是本发明公开的一种大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯局部退火装置一个实施例。所述装置包括筒式中频退火炉15、管端夹紧机构及纵向移动机构，所述装置与其它转料设备配合使用，可实现液胀成形桥壳自动化生产线连续作业。

所述筒式中频退火炉15(见图3)，其炉体呈长方体状，安装在退火炉座14上，所述筒式中频退火炉15炉体的中部设置圆柱形炉膛，所述炉膛的外侧布置中频感应加热线圈27，所述中频感应加热线圈27沿轴向呈中间疏两侧密的非等距螺旋结构，以保证大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯16需要退火的中间区域均匀加热，所述中频感应加热线圈27由磁轭29固定支撑在筒式中频退火炉15的炉体内，并在其表面涂覆绝缘材料28，以确保生产作业时的安全。

所述管端夹紧机构主要由下夹持V形块22、上夹持V形块21、支撑V形块11、移动平台6、门形框架19、垂直气缸17、水平气缸24、V形块支架Ⅶ、Ⅶ′(10、10′)等组成(见图4)。移动平台6作为管端夹紧机构的安装基础，在其上平面前部安装左右带T形槽的T形槽板30，在T形槽板30上由前向后安装两个左、右侧带条形槽孔的V形块支架Ⅶ、Ⅶ′(10、10′)，前部的V形块支架Ⅶ10上通过条形槽孔安装支撑V形块11，后部的V形块支架Ⅶ′10′上通过条形槽孔安装下夹持V形块22，支撑V形块11、下夹持V形块22可沿V形块支架Ⅶ、Ⅶ′(10、10′)的条形槽孔上下移动以调节高度，两个V形块支架Ⅶ、Ⅶ′(10、10′)可在移动平台6上前后移动带动支撑V形块11、下夹持V形块22前后移动，在移动平台6上平面的左、右外侧安装两支纵向短导轨Ⅳ、Ⅳ′(7、7′)，门形框架19底部的左、右侧板Ⅵ、Ⅵ′(9、9′)分别通过两支滑块Ⅴ、Ⅴ′(8、8′)在短导轨Ⅳ、Ⅳ′(7、7′)上纵向滑动；垂直气缸17通过气缸法兰板18固定在门形框架19的顶梁上，同时，垂直气缸17的活塞杆通过气缸连接件20与上夹持V形块21连接，垂直气缸17带动上夹持V形块21向下运动，通过下夹持V形块22、上夹持V形块21抵紧实现对管坯端部圆管的夹持，门形框架19底部的左、右侧板Ⅵ、Ⅵ′(9、9′)之间连接尾板23，所述尾板23与水平气缸24的活塞杆连接，水平气缸24的缸体通过气缸固定件25安装在移动平台6尾部，通过水平气缸24活塞杆的伸缩带动门形框架19及固定其上的上夹持V形块21轴向移动。

所述纵向移动机构主要由底座1、伺服电机26、减速机31、丝杠12、丝杠螺母35组成，通过伺服电机26的转动驱动丝杠12转动，带动与丝杠螺母35相连的移动平台6纵向移动(见图5)。纵向移动机构以底座1为基体，长导轨Ⅱ、Ⅱ′(3、3′)通过导轨座Ⅰ、Ⅰ′(2、2′)固定在底座1左右两侧上平面，移动平台6左右两侧下平面分别通过两支滑块Ⅲ、Ⅲ′(5、5′)在纵向长导轨Ⅱ、Ⅱ′(3、3′)上轴向滑动；所述伺服电机26与减速机31相连并固定在减速机支架32上，减速机31前端通过梅花联轴器33与丝杠12后端相连，丝杠12前、后端分别通过丝杠支撑座Ⅷ、Ⅷ′(13、13′)固定在底座1上，与丝杠12套联的丝杠螺母35安装在螺母支撑座34内，螺母支撑座34与移动平台6前端下平面连接，带动移动平台6纵向前、后移动；减速机支架32通过支撑板4固定在底座1上。

大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯16退火前，移动平台6及其上安装的管端夹紧机构位于底座1的后部，门形框架19位于移动平台6的后部。一种大尺寸鼓肚状液胀桥壳管坯局部中频退火装置进行局部中频退火的工艺，其工艺过程如下：

步骤1：转料设备(比如上料机械手)将液压胀形后的大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯16送至底座1的正上方，右端圆管位于下夹持V形块22的正上方并放置在下夹持V形块22上，右端部内侧的圆管置于支撑V形块11上。

步骤2：管端夹紧机构的水平气缸24工作，活塞杆伸出带动门形框架19向前运动，使安装在门形框架19上的上夹持V形块21与下夹持V形块22对中。

步骤3：管端夹紧机构的垂直气缸17工作，活塞杆伸出带动上夹持V形块21向下运动，通过下夹持V形块22、上夹持V形块21抵紧实现对大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯16端部圆管的夹持，大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯16内侧圆管支撑在支撑V形块11上。

步骤4：纵向移动机构的电机26转动，带动移动平台6及其上安装的管端夹紧机构向前运动，将右端夹持的预成大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯16送至筒式中频炉15的炉膛内；

步骤5：筒式中频退火炉15工作，均匀加热大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯16的中部鼓肚区至720～800℃；

步骤6：筒式中频退火炉15停止工作，纵向移动机构带动移动平台6回程，退火后的大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯16从中频炉15退出；

步骤7：转料设备(如下料机械手)将液压胀形后的大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯16取走；

步骤8：管端夹紧机构的水平气缸24回程，将门形框架19及安装在其上的上夹持V形块21拉动至移动平台6的后部。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯局部退火装置，包括筒式中频退火炉(15)、管端夹紧机构及纵向移动机构，所述装置与其它转料设备配合使用，可实现液胀成形桥壳自动化生产线连续作业，其特征是：

所述筒式中频退火炉(15)的炉体呈长方体状，安装在退火炉座(14)上，所述筒式中频退火炉(15)炉体的中部设置圆柱形炉膛，所述炉膛的外侧布置中频感应加热线圈(27)，所述中频感应加热线圈(27)沿轴向呈中间疏两侧密的非等距螺旋结构，以保证大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯(16)需要退火的中间区域均匀加热，所述中频感应加热线圈(27)由磁轭(29)固定支撑在筒式中频退火炉(15)的炉体内，并在其表面涂覆绝缘材料(28)；

所述管端夹紧机构的移动平台(6)的上平面前部安装左右带T形槽的T形槽板(30)，在所述T形槽板(30)上由前向后安装两个左、右侧带条形槽孔的V形块支架Ⅶ、Ⅶ′(10、10′)，前部的V形块支架Ⅶ、上通过条形槽孔安装支撑V形块(11)，后部的V形块支架Ⅶ′上通过条形槽孔安装下夹持V形块(22)，支撑V形块(11)、下夹持V形块(22)可沿V形块支架Ⅶ、Ⅶ′(10、10′)的条形槽孔上下移动以调节高度，两个V形块支架Ⅶ、Ⅶ′(10、10′)可在移动平台(6)上前后移动带动支撑V形块(11)、下夹持V形块(22)前后移动；移动平台(6)上平面的左、右外侧安装两支纵向短导轨Ⅳ、Ⅳ′(7、7′)，门形框架(19)底部的左、右侧板Ⅵ、Ⅵ′(9、9′)分别通过两支滑块Ⅴ、Ⅴ′(8、8′)在短导轨Ⅳ、Ⅳ′(7、7′)上纵向滑动，在门形框架(19)的顶梁上安装垂直气缸(17)，所述垂直气缸(17)的活塞杆通过气缸连接件(20)与上夹持V形块(21)连接，垂直气缸(17)带动上夹持V形块(21)向下运动，通过下夹持V形块(22)、上夹持V形块(21)抵紧实现对管坯端部圆管的夹持，门形框架(19)底部的左、右侧板Ⅵ、Ⅵ′(9、9′)之间连接尾板(23)，所述尾板(23)与水平气缸(24)的活塞杆连接，水平气缸(24)的缸体安装在移动平台(6)尾部，通过水平气缸(24)活塞杆的伸缩带动门形框架(19)及固定其上的上夹持V形块(21)轴向移动；

所述纵向移动机构通过伺服电机(26)的转动驱动丝杠(12)转动，带动与丝杠螺母(35)相连的移动平台(6)纵向移动。

2.一种根据权利要求1所述的大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯局部退火装置的退火工艺，大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯(16)局部中频退火前，移动平台(6)及其上安装的管端夹紧机构位于底座(1)的后部，门形框架(19)位于移动平台(6)的后部，其特征在于：所述管坯局部中频退火工艺包括如下步骤：

步骤1：转料设备将大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯(16)送至底座(1)的正上方，右端圆管位于下夹持V形块(22)的正上方并放置在下夹持V形块(22)上，右端部内侧的圆管置于支撑V形块11上；

步骤2：管端夹紧机构的水平气缸(24)工作，活塞杆伸出带动门形框架(19)向前运动，使安装在门形框架(19)上的上夹持V形块(21)与下夹持V形块(22)对中；

步骤3：管端夹紧机构的垂直气缸(17)工作，活塞杆伸出带动上夹持V形块(21)向下运动，通过下夹持V形块(22)、上夹持V形块(21)抵紧实现对预成形管坯(16)端部圆管的夹持，大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯(16)内侧圆管支撑在支撑V形块(11)上；

步骤4：纵向移动机构的电机(26)转动，带动移动平台(6)及其上安装的管端夹紧机构向前运动，将右端夹持的大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯(16)送至筒式中频退火炉(15)的炉膛内；

步骤5：筒式中频退火炉(15)工作，均匀加热大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯(16)的中部鼓肚区至720～800℃；

步骤6：筒式中频退火炉(15)停止工作，纵向移动机构带动移动平台(6)回程，退火后的大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯(16)从筒式中频退火炉(15)退出；

步骤7：转料设备将液压胀形后的大尺寸鼓肚状液压胀形桥壳管坯(16)取走；

步骤8：管端夹紧机构的水平气缸(24)回程，将门形框架(19)及安装在其上的上夹持V形块(21)拉动至移动平台(6)的后部。

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