CN110405094B - 一种管材两端缩口加工机床及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种管材两端缩口加工机床，包括机架，机架上设有导轨，导轨上设有夹持工件的夹具，夹具两端设有加工工具，加工工具上设有成型凹槽，所述加工工具上设有配重块，驱动装置驱动加工工具旋转对加热后的管材两端进行冲击、挤压加工形成缩口。本发明对工件两端进行同步的加工，对工件两端进行冲击、旋压形成缩口，有效的解决了对大口径（半径＞50mm）的缩口加工，有效的提高了对工件的加工效率和精度的提高，同时便于工件端部厚度均匀增加，便于提高工件与外部部件连接强度和密封效果的提高，便于能源的节约和该机床的广泛应用。

Description

一种管材两端缩口加工机床及其加工方法

技术领域

本发明涉及管材加工领域，特别是一种管材两端缩口加工机床及其加工方法。

背景技术

随着社会的进步，企业生产力的加大，机械生产在人们的生产活动中，从大型机械到小型零件，极大促进企业的生产力，尤其在管材加工技术领域中，社会发展极为迅速，各种管材加工都在不断的改进、更新。

现有对管材两端缩口加工，现有工艺大部分采用浇铸、旋压等方式进行加工，CN201880810U公开了一种管材的管端瓶颈式缩口模具，是由模盘、三个压滚轮组及在管内滚动式的管子芯棒组成的热旋压模具；该模盘中心支承该滚动式管子芯棒，该模盘上于管子芯棒外匀设有三个分别具有压滚轮的压滚轮组，压滚轮根据管型的缩口瓶颈直段的长度和外圆尺寸来设计；如此，通过管子旋转，由模盘上支撑的三个成型压滚轮和管子芯棒向管端口推进以热旋压方式来完成瓶颈式管端缩口的加工，其操作简便，加工速度快；加工的成品能达到技术要求的各项指标，可减轻劳动强度，提高工作效率，并降低产品制作成本。

CN103182457A公开了一种管材端口进行旋压封口的一种工艺方法，其中主要包括下列步骤：装夹固定步骤、端口加热步骤、旋压步骤、封口步骤，其中利用车床控制旋压轮进行轴向进给，手动控制径向进给，对管材进行缩颈旋压，并使旋压轮按规定形状作往复运动；旋压至后期收口时，旋压轮凹缘面挤压管材，同时在轴向对管材封口处施加一定的压力，使其收口。本发明采用简单的工艺方法解决了管材的旋压封口问题，特别适合于较小直径的30CrMnSi及其它黑色金属管材的旋压封口，被旋压封口的管材受力均匀，能采用大进给进行加工，生产效率高。

上述缩口模具、旋压封口方法在加工过程中耗时费力，缩口端密封效果不理想，不利于能源的节约，不适用于对大口径（半径＞50mm）的金属管进行加工。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术的上述不足，而提供一种便于能源节约，对大口径金属管两端进行快速高效加工，密封效果突出的管材两端缩口加工机床及其加工方法。

本发明的技术方案是：一种管材两端缩口加工机床及其加工方法，包括机架，机架上设有导轨，导轨上设有夹持工件的夹具，夹具两端设有加工工具，加工工具上设有成型凹槽，所述加工工具上设有配重块，驱动装置驱动加工工具旋转对加热后的管材两端进行冲击、挤压加工形成缩口。

本方案的优点在于，配重块通过钢丝绳与加工工具连接，当对工件进行加工时，配重块自由落体运动拉动加工工具往工件加工端运动，对加热后的工件端部进行冲击，驱动装置包括驱动电机和液压缸，冲击后加工工具的与工件端部接触，此时加工工具在导轨上的位置进行锁定，加工工具通过驱动电机的驱动旋转，冲击后加工工具对工件的两端进行旋压加工，同时受配重块和液压缸伸出的双重挤压力度，旋压过程中液压缸间接性的伸缩能够驱动加工工具对工件端部进行间接性的冲撞，便于工件缩口或封口效率的提高。

优选地，配重块的重量为5-500kg。

优选地，配重块的重量为30-100kg。

更优选地，配重块的50kg。根据加工不同大小尺寸工件的需要，可以选择更换配重块的重量，便于提高加工精度、效率和质量的提高。

进一步，所述加工工具为缩口模具，缩口模具内设有与缩口形状匹配的成型凹槽，凹槽前端呈喇叭口；加工工具通过模具座安装在导轨上，模具座底部设有底座，底座沿导轨滑动。当对工件两端进行加工时，工件端部插入凹槽内，凹槽前端呈喇叭状便于对工件端部进行冲撞加工，避免工件脱离凹槽；凹槽底部呈圆弧状，工件端部通过缩口模具冲击、旋压后，便于工件端部缩口成型。

进一步，所述缩口模具包括第一缩口模具和第二缩口模具，第一缩口模具和第二缩口模具相向或背向运动。

优选地，对工件两端进行加工时，第一缩口模具和第二缩口模具通过配重块的带动同时对工件两端进行冲击和旋压，便于提高工件端部冲击力度的提高和加工效率的提高。

进一步，所述导轨水平设置，第一缩口模具位于右端，第二缩口模具位于左端，配重块拉动两模具相对运动，驱动装置驱动缩口模具旋转。

优选地，配重块通过钢丝绳垂吊在导轨的两端，右端的配重块与第二缩口模具连接，左端的配重块与第一缩口模具连接，便于对工件两端进行冲击加工。

进一步，所述导轨竖直设置，第一缩口模具位于夹具的上端，第二缩口模具位于夹具的下端。

优选地，配重块设置在与缩口模具相对面的导轨上，通过钢丝绳与第一缩口模具连接并沿导轨移动，第二缩口模具上不设配重块，其下端设有限位块支撑块，当对工件进行加工时，配重块拉动第一缩口模具向下运动，第一缩口模具结合自身重力对工件端部进行冲击，有效提供了冲击力度，当第一缩口模具与工件接触时，缩口模具位置锁定，开始对工件两端进行旋压加工，同时液压缸对工件两端进行间接性的冲击，有效的提高了对工件的加工效率。

进一步，所述第二缩口模具固定安装在导轨上，第一缩口模具受配重块的带动相对向第二缩口模具移动。

进一步，所述缩口模具上设有热熔钻；热熔钻通过驱动电机的驱动旋转，加工时对工件的通孔进行内凹口的加工。

进一步，所述机架上还设有加热装置。

采用上述管材两端缩口加工机床加工工件的方法，包括以下步骤：

第一步，将工件夹持在夹具上，用加热器对工件两端加热至塑性变形；

第二步，启动夹具两端的缩口模具旋转，旋转的缩口模具通过配重块带动对工件的两端进行冲击、旋压加工，工件两端形成缩口或封口；

第三步，采用模具上的热熔钻对第二步中的缩口或封口后的工件进行通孔，工件缩口或封口端形成内凹口；

第四步，将第三步中内凹口加工完成后的工件，采用缩口模具上的丝锥对内凹口进行攻丝，攻丝加工完成后缩口模具退回，退出工件完成加工。

本发明具有如下特点：

本发明对工件两端进行同步的加工，对工件两端进行冲击、旋压形成缩口，有效的解决了对大口径（半径＞50mm）的缩口加工，有效的提高了对工件的加工效率和精度的提高，同时便于工件端部厚度均匀增加，便于提高工件与外部部件连接强度和密封效果的提高，便于能源的节约和该机床的广泛应用。

以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。

附图说明

图1-为管材两端缩口加工机床结构示意图；

图2-为加工装置结构示意图；

图3-为加工装置安装座侧视图；

图4-为缩口模具截面图；

图5-为另一种缩口模具截面图；

图6-为另一种管材两端缩口加工机床结构前视图；

图7-为图6中管材两端缩口加工机床结构后视图；

图8-为图7中钢丝绳设置方式图；

1-机架、2-第一导轨，3-凹槽，4-第一模具座，5-金属管，6-夹具，7-安装座，8-加热装置，9-第二模具座，10-第一驱动电机，11-滑轮，12-配重块，13-钢丝绳，14-第二导轨，15-加工工具，16-第二驱动电机，17-缩口模具，18-热熔钻，19-齿轮，20-主动轮，21-钻头安装座，22-液压缸，23-加热圈，24-条形齿轮，25-传动轮，26-底座，27-喇叭口，28-成型凹槽，29-钻，30-固定架，31-导向轮，32-限位装置。

具体实施方式

如图1-8所示： 一种管材两端缩口加工机床，包括机架1，机架1上设有第一导轨2，第一导轨2上设有夹持工件的夹具6，夹具通过安装座7安装在第一导轨2上，夹具6两端设有加工工具15，加工工具15上设有成型凹槽28，加工工具15上设有配重块12，驱动装置驱动加工工具15旋转对加热后的管材两端进行冲击、挤压加工形成缩口。

机架1上还设有加热装置8，加热装置8为高频感应加热器，高频感应加热器上设有加热圈23，高频感应加热器的功率为50-800千瓦，对工件进行加热时，将加热圈23套设在工件的端部或者伸入工件的内腔中对其进行加热，使工件达到塑性变形。

配重块12的重量为5-500kg。优选地，配重块12的重量为30-100kg。更优选地，配重块12的50kg。根据加工不同大小尺寸的工件的需要，可以选择或更换配重块12的重量，便于提高加工精度、效率和质量的提高。

配重块12通过钢丝绳13与加工工具15连接，当对工件进行加工时，配重块12自由落体运动拉动加工工具15往工件加工端运动，对加热后的工件端部进行冲击，驱动装置包括驱动电机和液压缸22，驱动电机为伺服电机，其型号为西门子1FK7083-5AH71-1AA2，冲击后加工工具15的与工件端部接触，此时加工工具15在第一导轨2上的位置进行锁定，加工工具15通过驱动电机的驱动旋转，冲击后加工工具15对工件的两端进行旋压加工，同时受配重块12和液压缸22伸出的双重挤压力度，旋压过程中液压缸22间接性的伸缩能够驱动加工工具15对工件端部进行间接性的冲撞，便于工件缩口或封口效率的提高。

加工工具15为缩口模具17，缩口模具17通过模具座设置在导轨上，并沿第一导轨2移动，第一导轨2上设有凹槽3，模具座底部设有底座26，底座26设有与凹槽3匹配的凸起，底座26通过配重块12的拉动在第一导轨2内滑动，便于模具座在第一导轨2上平稳移动；模具座上还设有滑块，滑块沿设有模具座上的第二导轨14移动，第二导轨14上设有条形齿轮24，滑块通过第一驱动电机10通过传动轮25驱动，滑块通过液压缸22与缩口模具17连接，缩口模具17的一侧设有加热装置8，另一侧设有钻头安装座21，缩口模具17上设有第二驱动电机16，第二驱动电机16上设有主动轮20，主动轮20带动缩口模具17上的齿轮19旋转，从而同时驱动缩口模具17和钻头安装座21旋转，便于对金属管5进行加工。

钻头安装座21上还设有热熔钻18，热熔钻18通过第二驱动电机16的驱动旋转，第二驱动电机16为伺服电机，加工时热熔钻18对准工件的中心轴线，通过液压缸22的驱动和/或配重块12的拉力对工件的端部进行通孔，使工件端部形成内凹口，缩口模具17上设设有丝锥，用于对工件的通孔进行攻丝，便于工件两端与外部部件的连接，提高其连接强度和密封效果。

缩口模具17内设有与缩口形状匹配的成型凹槽28，凹槽前端呈喇叭口27；当对工件两端进行加工时，工件端部插入凹槽内，凹槽前端呈喇叭状便于对工件端部进行冲撞加工，避免工件脱离凹槽；凹槽底部呈圆弧状，工件端部通过缩口模具17冲击、旋压后，便于工件端部缩口成型。

优选地，缩口模具17的凹槽底部中间设有钻29，便于对工件加工时缩口与通孔一体成型，便于加工效率的提高。

模具座包括第一模具座4和第二模具座9，缩口模具17包括第一缩口模具17和第二缩口模具17，对应的第一模具座4上设有第一缩口模具17，第二模具座9上设有第二缩口模具17，第一缩口模具17和第二缩口模具17相向或背向运动。优选地，对工件两端进行加工时，第一缩口模具17和第二缩口模具17通过配重块12的带动同时对工件两端进行冲击和旋压，便于提高工件端部冲击力度的提高和加工效率的提高。

另一个实施例中，第一导轨2水平设置，第一缩口模具17位于右端，第二缩口模具17位于左端，配重块12拉动两模具相对运动，驱动装置驱动缩口模具17旋转。

优选地，配重块12通过钢丝绳13垂吊在第一导轨2两端，第一导轨2两端设有滑轮11，钢丝绳13穿设在滑轮11上，右端的配重块12通过钢丝绳13与第二模具座9连接，左端的配重块12通过钢丝绳13与第一模具座4连接，便于对工件两端进行冲击加工。

另一个实施例中，第一导轨2竖直设置，第一导轨2通过固定架30设置在机架1上，夹具6竖向设置在第一导轨2上，第一缩口模具17位于夹具6的上端，第二缩口模具17位于夹具6的下端。

优选地，配重块12设置在与缩口模具17相对面的第一导轨2上，通过钢丝绳13与第一缩口模具17连接并沿第一导轨2移动，第二缩口模具17上不设配重块12，其下端设有限位块支撑块，当对工件进行加工时，将工件夹持在夹具6上，夹具6沿导轨上下移动，调整夹具6的位置，使工件下端与第二缩口模具17接触；配重块12通过钢丝绳拉动第一缩口模具17向下运动，钢丝绳穿过滑轮和导向轮31连接第一模具座，第一模具座结合自身重力对工件端部进行冲击，有效提供了冲击力度，当第一缩口模具17与工件上端接触时，缩口模具17位置锁定，开始对工件两端进行旋压加工，同时液压缸22对工件两端进行间接性的冲击，有效的提高了对工件的加工效率，冲击后受限位支撑块的限制，夹具6及其缩口模具17回弹，起到一定的缓冲作用便于降低对模具的损伤。

更有选地，第二缩口模具17通过螺栓或者焊接固定在导轨上，第一缩口模具17受配重块12的带动相对向第二缩口模具17移动，受第一缩口模具17自身重力和配重块12的拉力对工件两端进行冲击加工，冲击后工件端部受强力的挤压，工件管壁沿模具凹槽圆弧向内挤压，使工件开始缩口，将第二缩口模具17固定安装在导轨的下端，便于提高工件的受力均匀性，当第一缩口模具17冲击工件上端平稳后，第一缩口模具17的位置受限位装置32的限制，此时启动液压缸22伸出对工件进行挤压旋转，旋压过程中液压缸22可以对工件进行间接性的冲击，便于工件端部缩口加工效率的提高。

采用上述管材两端缩口加工机床加工工件的方法，工件为金属管5，金属管5的长度为900mm、管壁厚度为4.5mm、半径为70mm；包括以下处理过程：

第一步，将工件夹持在夹具6上，金属管5两端对等的伸出夹具6，用加热器对工件两端加热至700-1800℃，使工件两端能够塑性变形，或者加热至有明显火苗出现；

第二步，启动夹具6两端的缩口模具17旋转，旋转的缩口模具17通过配重块12自由落体带动，向第一步中加热后的工件加工端运动，并对工件的两端进行冲击，冲击力度为5-1000kg，通过液压缸22的驱动和配重块12的拉力对工件端部进行双重挤压，便于对工件端部进行旋压加工，使工件两端形成缩口或封口；

第三步，采用模具上的热熔钻18对第二步中的缩口或封口后的工件进行通孔，工件缩口或封口端形成内凹口；

第四步，将第三步中内凹口加工完成后的工件，采用缩口模具17上的丝锥对内凹口进行攻丝，攻丝加工完成后缩口模具17退回，退出工件完成加工。

实施例2

采用上述管材两端缩口加工机床加工工件的方法，工件为金属管5，金属管5的长度为120mm、管壁厚度为5mm、半径为75mm；包括以下处理过程：

第一步，将工件夹持在夹具6上，金属管5两端对等的伸出夹具6，用高频感应器对工件两端加热至850℃，使工件两端能够塑性变形，或者加热至有明显火苗出现，加热完成后高频感应器退出加热；

第二步，启动夹具6两端的缩口模具17旋转，旋转速度为600-1800r/min；旋转的缩口模具17通过80kg的配重块12自由落体带动，向第一步中加热后的工件加工端运动，并对工件的两端进行冲击，冲击力度为200kg，通过液压缸22的驱动和80kg的配重块12的拉力对工件端部进行双重挤压，挤压过程中液压缸22对工件端部进行间接性的冲击，冲击力度为80kg，便于对工件端部进行旋压加工，使工件两端形成缩口或封口；

第三步，采用模具上的热熔钻18对第二步中的缩口或封口后的工件进行通孔，加工过程中利用热熔钻18与工件之间的摩擦热和工件端部的余热，对工件缩口或封口端进行加工形成内凹口；

第四步，将第三步中内凹口加工完成后的工件，采用缩口模具17上的丝锥对内凹口进行攻丝，攻丝加工完成后缩口模具17退回，退出工件完成加工。

本发明对工件两端进行同步的加工，对工件两端进行冲击、旋压形成缩口，有效的解决了对大口径（半径＞50mm）的缩口加工，本发明对金属管5口径低于50mm的工件同样可以进行缩口加工，只需更换配重块12的重量；有效的提高了对工件的加工效率和精度的提高，同时便于工件端部厚度均匀增加，便于提高工件与外部部件连接强度和密封效果的提高，便于能源的节约和该机床的广泛应用。

以上详细描述了本发明的优选实施方案，但显然本发明并不仅限于上述实施方案。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等效变型，这些等效变型均属于本发明的保护范围。另外，需要说明的是，在上述的具体实施方案中所描述的各个技术特征可以另行独立进行组合，只要其在本发明的技术构思范围内即可。

Claims (10)

1.一种管材两端缩口加工机床，包括机架，机架上设有导轨，导轨上设有夹持工件的夹具，夹具两端设有加工工具，加工工具通过模具座设置在导轨上，并沿导轨移动，加工工具内设有成型凹槽，当对工件两端进行加工时，工件端部插入成型凹槽内，其特征在于：所述加工工具上设有配重块，配重块通过钢丝绳与加工工具连接，配重块自由落体运动拉动加工工具往工件加工端运动，对加热后的工件端部进行冲击，冲击后加工工具与工件端部接触，此时加工工具在导轨上的位置进行锁定，驱动装置包括驱动电机和液压缸，驱动装置驱动加工工具旋转对加热后的管材两端进行冲击、挤压加工形成缩口，工件两端同时受配重块和液压缸伸出的双重挤压力度，旋压过程中液压缸间歇性的伸缩能够驱动加工工具对工件端部进行间歇性的冲撞，便于工件缩口或封口效率的提高。

2.根据权利要求1所述的管材两端缩口加工机床，其特征在于：所述配重块的重量为5-500kg。

3.根据权利要求2所述的管材两端缩口加工机床，其特征在于：所述加工工具为缩口模具，缩口模具内设有与缩口形状匹配的成型凹槽，凹槽前端呈喇叭口。

4.根据权利要求3所述的管材两端缩口加工机床，其特征在于：所述缩口模具包括第一缩口模具和第二缩口模具，第一缩口模具和第二缩口模具相向或背向运动。

5.根据权利要求4所述的管材两端缩口加工机床，其特征在于：所述导轨水平设置，第一缩口模具位于右端，第二缩口模具位于左端，配重块拉动两模具相对运动，驱动装置驱动缩口模具旋转。

6.根据权利要求4所述的管材两端缩口加工机床，其特征在于：所述导轨竖直设置，第一缩口模具位于夹具的上端，第二缩口模具位于夹具的下端。

7.根据权利要求4或6所述的管材两端缩口加工机床，其特征在于：所述第二缩口模具固定安装在导轨上，第一缩口模具受配重块的带动相对向第二缩口模具移动。

8.根据权利要求3所述的管材两端缩口加工机床，其特征在于：所述缩口模具的一侧设有钻头安装座，钻头安装座上设有热熔钻。

9.根据权利要求8所述的管材两端缩口加工机床，其特征在于：所述缩口模具的另一侧设有加热装置。

10.一种管材两端缩口加工机床加工工件的方法，其特征在于：采用上述权利要求1-9任一项管材两端缩口加工机床对工件进行加工，包括以下步骤：

第一步，将工件夹持在夹具上，用加热器对工件两端加热至塑性变形；

第二步，启动夹具两端的缩口模具旋转，旋转的缩口模具通过配重块带动对工件的两端进行冲击、旋压加工，工件两端形成缩口或封口；

第三步，采用模具上的热熔钻对第二步中的缩口或封口后的工件进行通孔，工件缩口或封口端形成内凹口；

第四步，将第三步中内凹口加工完成后的工件，采用缩口模具上的丝锥对内凹口进行攻丝，攻丝加工完成后缩口模具退回，退出工件完成加工。