CN110090884B - 一种基于边缘约束的大直径薄壁封底结构对轮旋压装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于边缘约束的大直径薄壁封底结构对轮旋压装置，为了解决现有的有模旋压设备模具成本高、通用性差和制造周期长的问题。本发明采用卧式结构，内外旋轮机构的横向滑座安装在导轨上，其位移由两个各自独立控制的液压缸调节；内外旋轮机构的纵向导轨安装在各自的横向滑座上，纵向滑座与纵向导轨相连，由独立的液压缸控制，进而实现旋轮在平面内的复合运动；内外旋轮的角度由齿轮和齿条进行控制。旋压机座上开有固定槽，用于安装转盘固定座；转盘固定座上有圆形开口，用于安装坯料固定转盘，坯料通过螺栓固定在坯料固定转盘上；齿轮箱和电机安装在旋压机底座上转盘固定座一侧。本发明用于大型封底构件旋压成形。

Description

一种基于边缘约束的大直径薄壁封底结构对轮旋压装置
技术领域
本发明涉及对轮旋压装置技术领域，特别是涉及一种基于边缘约束的大直径薄壁封底结构对轮旋压装置。
背景技术
旋压成形工艺以其模具简单、工艺灵活、适应性广等优点在薄壁封底结构成形方面相对于焊接、拉深具有独特优势，目前广泛用于锥形罩、球形封头、曲母线构件等产品的制造。传统旋压成形工艺大多需要旋压芯模，但是当封底结构尺寸较大时，无芯模旋压工艺以其成本低、制造周期短等优点获得广泛应用，如目前石化行业的大型封头零件大量采用无芯模一步法和两步法旋压成形。然而目前的封头旋压设备只能成形蝶形或球形封头，尺寸精度较低。针对大型锥形、多锥段复合、锥筒段复合或复杂母线薄壁封底结构，难以采用传统的封头旋压设备进行成形。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于边缘约束的大直径薄壁封底结构对轮旋压装置，以解决上述现有技术存在的问题，采用从边缘到中心的进给方式，内外轮通过基于各自独立的水平导轨的水平运动和各垂直导轨的垂直运动相复合，实现复杂旋压轨迹精确成形，从而突破复杂大型薄壁封底结构的难题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于边缘约束的大直径薄壁封底结构对轮旋压装置，包括旋压机座、内旋轮机构、外旋轮机构、角度调节机构、转盘固定座和电机，
所述外旋轮机构包括外旋轮导轨、外旋轮横向滑座、外旋轮纵向滑座和外旋轮，所述外旋轮导轨安装在所述旋压机座上，所述外旋轮导轨包括外旋轮横向导轨和外旋轮纵向导轨，所述外旋轮横向滑座通过滑块安装在所述外旋轮横向导轨上，所述外旋轮横向滑座的顶部通过滑块安装有用于支撑所述外旋轮纵向滑座的外旋轮纵向导轨，外旋轮横向滑座和外旋轮纵向滑座均通过液压缸驱动，所述外旋轮通过所述角度调节机构安装在所述外旋轮纵向滑座的顶部并作用于坯料的外侧面；
所述内旋轮机构包括内旋轮导轨、内旋轮横向滑座、内旋轮纵向滑座和内旋轮，所述内旋轮导轨安装在所述旋压机座上，所述内旋轮导轨包括内旋轮横向导轨和内旋轮纵向导轨，所述内旋轮横向滑座通过滑块安装在所述内旋轮横向导轨上，所述内旋轮横向滑座的顶部通过滑块安装有用于支撑所述内旋轮纵向滑座的内旋轮纵向导轨，内旋轮横向滑座和内旋轮纵向滑座均通过液压缸驱动，所述内旋轮通过所述角度调节机构安装在所述内旋轮纵向滑座的顶部并作用于坯料的内侧壁；
所述旋压机座上开设有用于安装所述转盘固定座的固定槽，固定坯料的转盘安装在所述转盘固定座上，所述电机用于驱动所述转盘旋转。
优选的，所述外旋轮机构还包括外旋轮横向液压缸、外旋轮纵向液压缸和外旋轮液压缸，所述外旋轮横向液压缸安装于所述外旋轮横向导轨中间并用于控制外旋轮机构的横向运动，所述外旋轮纵向液压缸安装于所述外旋轮纵向导轨中间并用于控制外旋轮机构的纵向运动，所述外旋轮液压缸的一端安装在所述角度调节机构的末端，另一端与所述外旋轮连接并用于控制外旋轮的伸出长度。
优选的，所述角度调节机构包括角度调节齿轮、圆弧齿条、导轨、角度调节电机和液压缸固定座，所述角度调节电机安装在所述外旋轮纵向滑座的空腔内，所述角度调节电机的传动轴穿透外旋轮纵向滑座与所述角度调节齿轮相连，弧形的所述导轨固定在外旋轮纵向滑滑座的顶部，所述圆弧齿条安装在所述导轨上并与所述角度调节齿轮配合，所述液压缸固定座安装在所述圆弧齿条顶部并与所述外旋轮液压缸固定连接。
优选的，所述内旋轮机构还包括内旋轮横向液压缸、内旋轮纵向液压缸和内旋轮液压缸，所述内旋轮横向液压缸安装于所述内旋轮横向导轨中间并用于控制内旋轮机构的横向运动，所述内旋轮纵向液压缸安装于所述内旋轮纵向导轨中间并用于控制内旋轮机构的纵向运动，所述内旋轮液压缸的一端安装在所述角度调节机构的末端，另一端与所述内旋轮连接并用于控制内旋轮的伸出长度。
优选的，该装置还包括摩擦轮，所述电机处还连接有齿轮箱，齿轮箱及电机安装在所述转盘固定座的一侧为所述摩擦轮提供动力，所述摩擦轮的转轴一端与齿轮箱及电机相连，另一端安装在所述转盘固定座上；所述摩擦轮通过所述转盘的环形摩擦区驱动所述转盘旋转。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：
1、本发明的基于边缘约束的大直径薄壁封底结构对轮旋压装置，采用卧式结构，便于人工观察、操作和加热，且可视性好；与传统立式结构相比，卧式结构高度较低，对厂房空间要求较低；无需较深的地坑，降低了安装调试设备的成本。
2、本发明的内旋轮机构和外旋轮机构各由两个独立的液压缸控制，能够在一定范围内的水平面上做复合运动，因此可以完成复杂的曲母线件的旋压成形。在成形不同壁厚的工件时，只需设定好轨迹即可，设备适用性强。
3、本发明的内旋轮和外旋轮机构采用齿轮齿条控制旋轮角度，可人工调节内外旋轮角度，保证旋压过程中旋轮与坯料的角度始终处于使旋压力最小的状态，减轻了旋轮支撑结构所受的压力，使其结构更加安全可靠。适宜的成形角也有利于提高旋压成形的质量，提高成形尺寸精度。
4、本发明采用了无芯模对轮旋压结构，节约了芯模的制造成本，缩短了旋压的生产周期，提高了生产效率。由于没有芯模的限制，本发明适用于一定范围内各种形状尺寸的薄壁封底结构件成形，尤其是较大的薄壁锥形件和曲母线构件，满足柔性生产制造的要求。
5、本发明采用了从边缘到中心的进给方式，有效的减小了旋压过程中边缘起皱、破裂等缺陷出现的可能性。
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是本发明卧式对轮旋压机设备示意图；
图2是本发明摩擦轮传动示意图；
图3是本发明内旋轮机构结构示意图；
图4是本发明外旋轮机构结构示意图；
图5是本发明旋轮旋转机构结构示意图；
图6是本发明坯料装配示意图；
其中，1齿轮箱及电机；2摩擦轮；3外旋轮横向液压缸；4外旋轮横向导轨；5旋压机座；6外旋轮横向滑座；7外旋轮纵向液压缸；8外旋轮纵向导轨；9外旋轮纵向滑座；10齿轮齿条式角度调节一；10-1角度调节齿轮；10-2圆弧齿条；10-3导轨；10-4角度调节电机；10-5液压缸固定座；11外旋轮液压缸；12外旋轮；13转盘固定座；14转盘；15内旋轮；16内旋轮液压缸；17齿轮齿条式角度调节二；18内旋轮纵向滑座；19内旋轮纵向液压缸；20内旋轮纵向导轨；21内旋轮横向滑座；22内旋轮横向导轨；23内旋轮横向液压缸。
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做出创造性劳动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。
本发明的目的是提供一种基于边缘约束的大直径薄壁封底结构对轮旋压装置，以解决上述现有技术存在的问题，采用从边缘到中心的进给方式，内外轮通过基于各自独立的水平导轨的水平运动和各垂直导轨的垂直运动相复合，实现复杂旋压轨迹精确成形，从而突破复杂大型薄壁封底结构的难题。
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。
请参考图1-6，其中，图1是本发明卧式对轮旋压机设备示意图；图2是本发明摩擦轮传动示意图；图3是本发明内旋轮机构结构示意图；图4是本发明外旋轮机构结构示意图；图5是本发明旋轮旋转机构结构示意图；图6是本发明坯料装配示意图。
如图1-6所示，本发明提供一种基于边缘约束的大直径薄壁封底结构对轮旋压装置，主要包括：旋压机座5、外旋轮横向导轨4、外旋轮横向液压缸3、外旋轮横向滑座6、外旋轮纵向导轨8、外旋轮纵向液压缸7、外旋轮纵向滑座9、齿轮齿条式角度调节一10、外旋轮液压缸11、外旋轮12、内旋轮横向导轨22、内旋轮横向液压缸23、内旋轮横向滑座21、内旋轮纵向导轨20、内旋轮纵向液压缸19、内旋轮纵向滑座18、齿轮齿条式角度调节二17、内旋轮液压缸16、内旋轮15、转盘固定座13、转盘14、齿轮箱及电机1、摩擦轮2。
本发明采用卧式结构，外旋轮横向导轨4安装在旋压机座5上；外旋轮横向滑座6通过滑块安装在外旋轮横向导轨4上；外旋轮横向液压缸3安装于外旋轮横向导轨4中间，控制外旋轮机构的横向运动；外旋轮纵向导轨8安装在外旋轮横向滑座6上，与外旋轮纵向滑座9相连，由外旋轮纵向液压缸7控制纵向运动；横向运动与纵向运动相配合，实现外旋轮在水平面内的复合运动。
内旋轮横向导轨22安装在旋压机座5上；内旋轮横向滑座21通过滑块安装在内旋轮横向导轨22上；内旋轮横向液压缸23安装于内旋轮横向导轨22中间，控制内旋轮机构的横向运动；内旋轮纵向导轨20安装在内旋轮横向滑座21上，内外旋轮纵向滑座18相连，由内旋轮纵向液压缸19控制纵向运动；横向运动与纵向运动相配合，实现外旋轮在水平面内的复合运动。
齿轮齿条式角度调节一10安装在外旋轮纵向滑座9上；角度调节电机10-4安装在外旋轮纵向滑座9的空腔内；角度调节电机10-4的传动轴穿透外旋轮纵向滑座9与角度调节齿轮10-1相连，控制其旋转；圆弧齿条10-2安装在导轨10-3上，并与角度调节齿轮10-1配合，角度调节齿轮10-1旋转一定角度，圆弧齿条10-2便改变其在导轨10-3上的位置，带动液压缸固定座10-5改变角度，实现外旋轮角度的调节。齿轮齿条式角度调节二17的结构与齿轮齿条式角度调节一10的结构相同。
如图3和图4所示，内旋轮机构的装配方式和运动原理与外旋轮机构基本相同。
坯料采用转盘14边缘固定的方法进行装配。
结合图1和图2，用于成形大型薄壁封底件的对轮旋压设备坯料固定方法及摩擦轮传动原理，旋压机座5上有加工的固定槽，用于安装转盘固定座13和摩擦轮2；转盘14安装在转盘固定座13上用于固定坯料，通过螺栓固定坯料并带动旋转；齿轮箱及电机1安装在转盘固定座13的一侧，为摩擦轮2提供动力；摩擦轮2的转轴一端与齿轮箱及电机1相连，一端安装在转盘固定座13上，摩擦轮2通过转盘14的环形摩擦区驱动坯料固定盘旋转。
结合图5，用于成形大型薄壁封底件的对轮旋压设备局部进给结构。外旋轮12安装在外旋轮液压缸11上，可沿液压缸轴向进行运动。此设计提高了旋轮运动定位的精度，有利于提高工件的加工质量。内旋轮15的安装方式与外旋轮12相同。
结合图6，成形大型薄壁封底件的对轮旋压旋轮运动轨迹。与传统有模旋压将坯料的中心固定，旋轮从中心向边缘运动不同，本实施方式采用坯料边缘固定的方法，并且旋轮运动轨迹从边缘向中心，渐进成形。这种轨迹的优势在于坯料边缘固定，有效的减少了边缘起皱的可能性，同时也保证了开口部分的尺寸精度；内部无芯轴节约了芯轴的加工成本和时间，又保证了坯料内部空间足够大，方便内旋轮机构的运动，有利于大型薄壁封底构件的旋压成形。
本发明为解决现有的有模旋压设备在大型薄壁封底件成形方面存在的模具成本高、通用性差和生产效率低等问题，进而提供一种用于成形不同尺寸薄壁封底件的对轮旋压设备。内外旋轮的角度由齿轮和齿条进行控制，齿轮旋转，圆弧齿条10-2在轨道上改变位置，进而带动液压缸和旋轮改变角度，保证旋轮以特定的角度与坯料接触。旋压机座5上开有固定槽，用于安装转盘固定座13；转盘14旋转的动力来源于下方的摩擦轮2，通过摩擦轮2传动的方式带动转盘14和坯料旋转；齿轮箱及电机1安装在旋压机座5上转盘固定座13一侧，作为摩擦轮2旋转的动力输入。摩擦轮2通过转盘14的环形摩擦区驱动坯料固定盘旋转。坯料采用边缘固定的方法，并且旋轮运动轨迹按照从边缘到中心的方向设计，渐进成形。
本发明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 (3)

1.一种基于边缘约束的大直径薄壁封底结构对轮旋压装置，其特征在于：包括旋压机座、内旋轮机构、外旋轮机构、角度调节机构、转盘固定座和电机，
所述外旋轮机构包括外旋轮导轨、外旋轮横向滑座、外旋轮纵向滑座和外旋轮，所述外旋轮导轨安装在所述旋压机座上，所述外旋轮导轨包括外旋轮横向导轨和外旋轮纵向导轨，所述外旋轮横向滑座通过滑块安装在所述外旋轮横向导轨上，所述外旋轮横向滑座的顶部通过滑块安装有用于支撑所述外旋轮纵向滑座的外旋轮纵向导轨，外旋轮横向滑座和外旋轮纵向滑座均通过液压缸驱动，所述外旋轮通过所述角度调节机构安装在所述外旋轮纵向滑座的顶部并作用于坯料的外侧面；
所述内旋轮机构包括内旋轮导轨、内旋轮横向滑座、内旋轮纵向滑座和内旋轮，所述内旋轮导轨安装在所述旋压机座上，所述内旋轮导轨包括内旋轮横向导轨和内旋轮纵向导轨，所述内旋轮横向滑座通过滑块安装在所述内旋轮横向导轨上，所述内旋轮横向滑座的顶部通过滑块安装有用于支撑所述内旋轮纵向滑座的内旋轮纵向导轨，内旋轮横向滑座和内旋轮纵向滑座均通过液压缸驱动，所述内旋轮通过所述角度调节机构安装在所述内旋轮纵向滑座的顶部并作用于坯料的内侧壁；
所述旋压机座上开设有用于安装所述转盘固定座的固定槽，固定坯料的转盘安装在所述转盘固定座上，所述电机用于驱动所述转盘旋转；
所述角度调节机构包括角度调节齿轮、圆弧齿条、导轨、角度调节电机和液压缸固定座，所述角度调节电机安装在外旋轮纵向滑座或内旋轮纵向滑座的空腔内，所述角度调节电机的传动轴穿透外旋轮纵向滑座或内旋轮纵向滑座后与所述角度调节齿轮相连，弧形的所述导轨固定在外旋轮纵向滑座或内旋轮纵向滑座的顶部，所述圆弧齿条安装在所述导轨上并与所述角度调节齿轮配合，所述液压缸固定座安装在所述圆弧齿条顶部并与外旋轮液压缸或内旋轮液压缸固定连接；
该装置还包括摩擦轮，所述电机处还连接有齿轮箱，齿轮箱及电机安装在所述转盘固定座的一侧为所述摩擦轮提供动力，所述摩擦轮的转轴一端与齿轮箱及电机相连，另一端安装在所述转盘固定座上；所述摩擦轮通过所述转盘的环形摩擦区驱动所述转盘旋转。
2.根据权利要求1所述的基于边缘约束的大直径薄壁封底结构对轮旋压装置，其特征在于：所述外旋轮机构还包括外旋轮横向液压缸、外旋轮纵向液压缸和外旋轮液压缸，所述外旋轮横向液压缸安装于所述外旋轮横向导轨中间并用于控制外旋轮机构的横向运动，所述外旋轮纵向液压缸安装于所述外旋轮纵向导轨中间并用于控制外旋轮机构的纵向运动，所述外旋轮液压缸的一端安装在所述角度调节机构的末端，另一端与所述外旋轮连接并用于控制外旋轮的伸出长度。
3.根据权利要求1所述的基于边缘约束的大直径薄壁封底结构对轮旋压装置，其特征在于：所述内旋轮机构还包括内旋轮横向液压缸、内旋轮纵向液压缸和内旋轮液压缸，所述内旋轮横向液压缸安装于所述内旋轮横向导轨中间并用于控制内旋轮机构的横向运动，所述内旋轮纵向液压缸安装于所述内旋轮纵向导轨中间并用于控制内旋轮机构的纵向运动，所述内旋轮液压缸的一端安装在所述角度调节机构的末端，另一端与所述内旋轮连接并用于控制内旋轮的伸出长度。
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