CN110479784A - 一种膨胀管外凸口加工机床 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种膨胀管外凸口加工机床，包括机架和设在机架上的导轨，导轨上设有同步模具和夹具，同步模具设于夹具的两端，夹具用于夹住工件并旋转工件，所述夹具与同步模具之间均设有用于工件两端同时加工外凸口的挤压装置。本发明对工件两端同时进行一致的加工，加工前对工件进行检测和校正，工件始终能在同一轴线上旋转，有效的保证了工件两端均匀受力加工的一致性，同时同步对工件加工端旋转挤压，工件端部的厚度增加更加均匀，便于加工精度的提高和工件结构强度的提高，便于提高膨胀管外凸口与外部连接件之间的连接强度和密封效果。

Description

一种膨胀管外凸口加工机床

技术领域

本发明涉及管材加工领域，特别是一种膨胀管外凸口加工机床。

背景技术

随着科技的发展对零部件的需要越来越多，同时对零部件的要求也越来越高，金属管的加工制作要求也越来越高，加工的方式也多种多样，专利号为CN107035369A公开了一种气体膨胀装置及膨胀管的缩口加工方法和应用，膨胀装置包括膨胀管和充气点火头，膨胀管一端缩口密封，另一端缩口设有充气点火头；缩口加工方法是先通过夹具固定住膨胀管，再通过夹具旋转膨胀管和加热膨胀管端部，将膨胀管端部加热至接近或达到塑性变形后，缩口模具前部接触到膨胀管端部后，膨胀管端部从缩口模具前部向尾部移动，缩口模具对膨胀管端部进行挤压增厚成型，缩口端轴向向外增厚，然后用通孔刀对膨胀管端部进行通孔固定孔径。为提高膨胀管与外部连接件之间的连接强度和密封效果、以及连接处的结构强度，需要对膨胀管进行加工形成有外凸口的连接端，但采用传统的加工方式无法达到加工的需求，容易出现漏气、飞头、哑炮隐患、运输不安全等，如：

CN101531058A公开了一种塑管缩口机，它包括带有排气口的箱体，箱体内设置有热源，箱体上设置有位于箱体内的能够容纳模具的模具仓。该缩口机对工件加热后对环境影响较大。

CN106270233A公开了一种钢管缩口机，包括底座，底座上表面的一端设有液压缸，液压缸的一侧设有液压伸缩杆，液压伸缩杆的一端与电机的一侧固定连接，电机的正面与背面均设有活动轴，底座的上表面开设有轮槽，轮槽内搭接有转轮，活动轴的一端贯穿转轮的轴心处，电机的转轴一端的端口开设有圆槽，底座上表面的另一端分别搭接有第一挤压块和第二挤压块。该钢管缩口机，通过将第一挤压块和第二挤压块张开使底座有足够的空间来将钢管插入圆槽内，通过开启液压伸缩杆和电机使钢管的一端伸进第一半圆槽与第二半圆槽形成的缩口槽内，由于缩口槽进口的直径比出口的直径大，从而根据钢管伸进缩口槽内的深度来调节钢管缩口的大小。该钢管缩口机使用过程中存在工件加工端受力不均匀，容易使缩口端管壁厚度部均一，影响加工件的质量。

CN106238598B公开了一种钢管双头缩口设备，包括机座、安装在机座上的钢管储料部、设置在钢管储料部的出口的下料机构、设置在机座上方的钢管夹取运送机构、设置在钢管夹取运送机构两侧的滑动缩口装置以及出料滑道，通过钢管夹取运送机构将钢管夹取到缩口工位上并压紧，两侧的钢管缩口机通过相应的第一推动气缸移动至缩口工位，使钢管两端插入两侧的钢管缩口机的缩口孔中进行双头缩口，缩口完成后，第一推动气缸带动钢管缩口机退回原位，钢管夹取运送机构将缩口后的钢管运送至出料滑道上。该钢管双头缩口设备在加工过程中需要更换工件的加工端，无法实现对工件两端同时一致的加工。

综上所述传统的加工方式，模具挤压力度不均衡加工精度差，造成工件端部增厚的厚度不均匀，无法满足要求，同时无法满足对工件两端的加工一致。

发明内容

本发明的目的是，克服现有技术的上述不足，而提供一种便于工件膨胀管双端同时高精度高效率加工，保证工件两端增厚的厚度均匀加工一致，同时便于校正工件的膨胀管外凸口加工机床。

本发明的技术方案是：一种膨胀管外凸口加工机床，包括机架和设在机架上的导轨，导轨上设有同步模具和夹具，同步模具设于夹具的两端，夹具用于夹住工件并旋转工件，所述夹具与同步模具之间均设有用于工件两端同时加工外凸口的挤压装置。

进一步，所述挤压装置包括压辊和横梁，压辊设于横梁上并延横梁移动，横梁设于导轨一侧并延导轨移动。压辊通过液压缸或者气缸的驱动对工件端部进行挤压，工件旋转受力均匀，工件端部厚度均匀增加，控制挤压力度使工件外凸口加工成型，将横梁设于导轨一侧，便于横梁在导轨上移动，避免对同步模具的移动造成限位影响其在导轨上移动，主要便于压辊对工件端部进行挤压加工。

进一步，所述横梁包括左横梁和右横梁，左横梁和右横梁之间设有丝杆，丝杆上设有正向螺纹和反向螺纹，丝杆旋转带动左横梁和右横梁同时同步移动。使左横梁和右横梁同时同步的相向或背向移动，加工时对工件端部延工件轴线方向的挤压力度保持一致。

进一步，所述丝杆旋转通过齿轮或皮带带动。丝杆上设有丝杆轮或齿轮，丝杆通过同步电机的驱动，优选地，采用皮带带动丝杆轮，能降低丝杆卡滞和丝杆折断的风险。

进一步，所述导轨上与横梁相对的一侧设有支撑块。便于提高压辊对工件端部挤压的力度均匀，同时能够对工件端部起到支撑作用，避免工件向一侧偏移影响加工的效果和质量。

进一步，所述夹具包括套筒和若干压辊，套筒内设有压辊合围而成用于安置工件的夹腔，套筒内设有用于驱动压辊的从动轮。从动轮为设于压辊与套筒之间用于压辊共用的大齿轮，大齿轮通过驱动电机的驱动带动压辊运动。

进一步，所述套筒上设有驱动电机，驱动电机上设有主动轮，主动轮与从动轮连接。优选地，主动轮的大小与压辊匹配，便于检测和观察压辊的转速，便于控制调节压辊的转速。

进一步，所述压辊上设有凹槽，凹槽内设有与大齿轮匹配的齿轮；所述套筒下端设有排屑口。齿轮与从动轮的咬合深度大于夹腔调节的尺度，保证在调节夹腔大小时，凹槽与从动轮之间的连接和驱动不受影响。

进一步，所述机架两端还设有对膨胀管两端进行管内或管外同时同步加热的加热装置。加热装置从膨胀管外部进行加热、或者将加热装置伸入到膨胀管管内进行加热。

采用上述膨胀管外凸口加工机床加工工件的方法，包括以下步骤：

a)、工件安装，将工件安装在夹腔内并夹紧，旋转检测和校正工件，加热装置对校正后的工件两端同时加热，加热至700-1800℃后加热装置退出，压辊带动工件继续旋转。

b)、工件缩口加工，将步骤a)中的加热后的工件进一步加工，驱动同步模具对校正加热后的旋转工件两端同时同步内翻边缩口加工。

c)、工件端部造型，将步骤b)中的内翻边缩口后的工件采用挤压装置对工件的两端同时加工，旋转挤压形成外凸口，挤压装置退出，再用模具对工件的端部通孔及其通孔的修整、攻丝，完成后停止旋转，退出工件。

本发明具有如下特点：

1、本发明对工件两端同时进行一致的加工，加工前对工件进行检测和校正，工件始终能在同一轴线上旋转，有效的保证了工件两端均匀受力加工的一致性，同时同步对工件加工端旋转挤压，工件端部的厚度增加更加均匀，便于加工精度的提高和工件结构强度的提高，便于提高膨胀管外凸口与外部连接件之间的连接强度和密封效果。

2、本发明有效的解决了膨胀管双端同时一致加工，有效的提高了加工的精度和加工的效率，加工的同时便于对膨胀管进行检测和校正，有效的保证了每件膨胀管加工后的质量，本发明不局限于对膨胀管进行加工，对其他管材也可以进行加工，有效提高了其应用范围。

3、支撑件的设置便于压辊之间间距的调节，从而调整夹腔的大小来夹紧膨胀管，便于检测和校正膨胀管，有效的对膨胀管外壁进行了硬化和抛光，便于膨胀管结构强度的提高；排除夹具内杂质有效的提高了压辊的精度和使用寿命。

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-为本发明膨胀管外凸口加工机床结构示意图；

图2-为挤压装置结构示意图；

图3-为夹具结构示意图；

图4-为夹具内部结构示意图；

图5-为大齿轮截面图；

图6-安装座盘结构示意图；

图7-为可调节压辊座结构示意图；

图8-为压辊结构示意图；

1-机架，2-导轨，3-模具安装座，4-加热圈，5-高频感应加热器，6-夹具，7-气缸，8-膨胀管，9-挤压装置，10-横向导轨，11-操作台，12-滑动座，13-丝杆轮，14-同步电机，15-丝杆，16-压辊，17-延伸端，18-支撑块，19-U型连接件，20-压辊座盘，21-连接杆，22-大齿轮，23-套筒，24-安装座盘，25-压辊，26-主动轮，27-伺服电机，28-轴套，29-液压缸，30-轴座，31-限位块，32-弹簧，33-轴杆，34-支撑杆，35-框架，36-轴座凹槽，37-凹槽，38-齿轮。

具体实施方式

如图1-8所示：一种膨胀管外凸口加工机床，包括机架1和设于机架1上的导轨2，导轨2上设有同步模具和夹具6，同步模具之间设有夹具6，夹具6固定在导轨2上，夹具6用于固定和旋转工件，夹具6两端设有用于加工工件外凸口的挤压装置9；机架1两端还设有加热装置，加热装置为高频感应加热器5，还可以采用高压燃气加热器，高频感应加热器5上设有加热圈4，加热圈4的内径大于工件外径，使用时将加热圈4套设在工件两端外进行加热，或加热圈4的外径可以小于工件内径，加热时将加热圈4从工件膨胀管8两端伸入到管内进行加热。

挤压装置9包括压辊16和横梁，压辊16为标准件采用铬钢或硬质合金制成，压辊16设于横梁上，横梁设于导轨2一侧并沿导轨2移动；横梁包括左横梁和右横梁，左横梁和右横梁之间设有丝杆15，丝杆15上设有正向螺纹和反向螺纹，左横梁和右横梁通过丝杆15的带动相向移动或背向移动，保证对工件端部加工时，左横梁和右横梁之间的夹紧力大小对工件两端能保持一致。

优选地，丝杆15上设于丝杆轮13，丝杆轮13通过同步电机14的驱动，丝杆15旋转带动两端横梁相向或者背向移动；压辊16通过滑动座12与横梁连接，滑动座12通过气缸7的驱动在横梁上移动，滑动座12上端设有朝向导轨2的延伸端17，压辊16安装在延伸端17上，使压辊16与工件端部接触，压辊16并能对工件端部往一侧挤压，压辊16沿横梁向导轨2方向移动的同时沿导轨2移动，对工件端部进行加工使外凸口成型。

更优选地，导轨2上与横梁相对的一侧设有支撑块18，加工过程中压辊16沿横梁向导轨2方向移动与支撑块18相配合，工件端部位于支撑块18与压辊16之间，工件受支撑块18的支撑，防止工件侧偏影响加工质量，使工件端部受压辊16的挤压力度更加均匀，便于加工精度的提高，使工件端部增厚更加均匀；支撑块18便于与压辊16同步，支撑块18可以通过U型连接件19与横梁连接，U型连接件19套设在导轨2下端，横梁移动的同时带动移支撑块18一同移动；优选地，支撑块18之间还可以增设丝杆15，丝杆15均通过同步电机14驱动，使支撑块18与压辊16同时同步沿导轨2移动，便于挤压装置9受力均匀，提高挤压装置9的加工精度。

同步模具包括横向导轨2和模具安装座3，横向导轨2与导轨2垂直，实现两轴联动，横向导轨2上端设有模具安装座3，模具安装座3上设有模具，模具用于对工件进行内翻边缩口、通孔和攻丝等加工，同步模具设于导轨2的两端，同步模具分别通过第一伺服电机的驱动沿导轨2同步移动，同时模具安装座3分别通过第二伺服电机的驱动沿横向导轨2移动，机架1的前端还设有操作台11，便于工作人员操作以及安装和卸载工件。

夹具6包括套筒23和十根标准压辊25，压辊25采用硬质合金、铬钢或金刚石等硬质耐磨材料制成，套筒23内设有压辊25合围而成的夹腔，压辊25与套筒23之间设有压辊25共用的大齿轮22，大齿轮22通过驱动电机驱动带动压辊25运动。套筒23上设有驱动电机，驱动电机通过螺栓固定在套筒23外壁上，驱动电机上设有主动轮26，主动轮26与大齿轮22连接，优选地，主动轮26与压辊25的轴径相同，便于监测压辊25旋转的速度，根据加工的需要便于调整伺服电机27的旋转速度。

压辊25上设有凹槽37，凹槽37内设有与大齿轮22匹配的齿轮38，齿轮38与大齿轮22咬合，避免工件对齿轮38造成磨损，便于提高压辊25的使用寿命。

套筒23两端设有用于安装压辊25的压辊座盘20，压辊25安装在压辊座盘20的内侧面，并与压辊座盘20轴接，根据膨胀管8加工的需要，压辊座盘20可以多个设置，便于压辊25旋转和受力均匀；压辊座盘20上设有可调节压辊座，可调节压辊座用于自动调节压辊25之间的间距和起到缓冲作用，当安装工件时，工件挤压夹腔可调节压辊座自动调节夹腔的大小，使工件装入夹腔内，工件装载过程中对压辊25的撞击能起到缓冲作用，防止膨胀管8装载过程中撞击或挤压摩擦损伤压辊25。

可调节压辊座包括轴座30和框架35，轴座30与框架35滑动连接，框架35两端设有滑轨，轴座30安装在滑轨上，轴座30的下端与框架35底边之间设有缓冲装置，缓冲装置包括设在框架35底边上的支撑杆34，支撑杆34上端设有盲孔，轴座30下端设有轴杆33，轴杆33在盲孔内移动，轴杆33外套设弹簧32，弹簧32的一端与轴座30底部连接，另一端与支撑杆34上端连接，框架35上设限位块31，轴座30的滑动距离受限位块31的限制，同时防止轴座30脱离框架35，轴座30上设有轴承，轴承与压辊25端部活动连接；优选地，压辊25上还设有轴座凹槽36，轴承套设在轴座凹槽36内，轴承的外表面低于或等于压辊25的外表面，避免影响膨胀管8在夹腔内旋转，便于对膨胀管8进行检测和校正，便于提高检测和校正的精度。可调节压辊25座有限制的调节压辊25的移动距离，便于提高压辊25的使用寿命和精度；当从夹具6两端往夹腔内放置膨胀管8时，夹腔受膨胀管8的挤压，可调节压辊座内弹簧32受挤压后收缩，自动调节夹腔大小，便于膨胀管8的安装放置，同时便于降低对压辊25的损伤。

优选地，可调节压辊座上轴座30的调节尺寸小于压辊25与大齿轮22之间的咬合深度，避免在调节夹腔大小时压辊25脱离大齿轮22的齿合，便于提高压辊25与大齿轮22之间的连接稳定性。

压辊25外侧设有支撑件，支撑件一端与套筒23固定连接，另一端连接压辊25，支撑件为弹性件或者伸缩件，用于支撑压辊25和调节压辊25之间的距离，进而调节夹腔的大小；当膨胀管8安置在夹腔内时，支撑件支撑压辊25紧缩，对膨胀管8起到夹紧的作用，同时压辊25为标准件，夹紧的时查看膨胀管8与压辊25之间间隙的大小，来检测判断膨胀管8是否弯曲，膨胀管8受压辊25的挤压旋转对膨胀管8进行校正，当压辊25与膨胀管8完全贴合不在有间隙时校正完成。

支撑件包括液压缸29，液压缸29的一端与设置在套筒23内的安装座盘24的内侧固定连接，安装座盘24外侧通过连接杆21与套筒23固定连接，液压缸29的另一端连接轴套28，液压缸29朝套筒23径向方向设置，轴套28呈半圆套设在压辊25外围，安装座盘24可以多个设置，便于提高压辊25的受力均匀度和压辊25对膨胀管8的校正效果，便于压辊25使用精度和寿命的提高。

套筒23下端设有排屑口，加工过程中工件与压辊25同时旋转，工件与压辊25相互挤压摩擦，对工件表面进一步加工去除表面灰尘、铁锈等杂质，使工件表面更加光滑和硬化，工件表面的灰尘、铁锈等杂质自动从压辊25之间的间隙脱落，从排屑口排出，避免存留在套筒23内影响压辊25的使用精度和使用寿命。

夹具6的长度小于膨胀管8的长度，使用时先将膨胀管8从夹具6的左端或者右端装入夹腔内，膨胀管8的两端伸出夹具6，根据加工的需要夹具6也可以对小于夹具6长度的短膨胀管8进行单端的加工；通过支撑件缩小夹腔，夹紧膨胀管8，驱动电机驱动大齿轮22运动，大齿轮22带动压辊25旋转，从而对膨胀管8起到检测和校正的作用，膨胀管8旋转过程中压辊25对膨胀管8的外壁还可以起到打磨抛光和硬化的作用，便于提高膨胀管8的结构强度，防止膨胀管8生锈，加热装置加热膨胀管8后，旋转工件开始对其两端进行缩口、通孔等加工；使膨胀管8两端的加工保持一致，便于加工精度和加工效率的提高，便于批量生产，降低生产成本。

采用上述膨胀管8外凸口加工机床对工件进行加工，包括以下处理过程：

a)、工件安装，工件膨胀管8为钢管，钢管的尺寸为63*4.1*810mm（半径*壁厚*长度），将工件从夹具6的左端或右端装入夹腔内并夹紧，工件两端伸出夹具6，启动驱动电机驱动压辊25旋转带动工件一同转动，检测工件与压辊25之间的间隙，间隙大小代表工件弯曲程度，间隙越大工件弯曲程度越大，压辊25旋转的同时对工件进行校正，当工件与压辊25完全贴合，说明工件校正完成，对工件两端进行检测和校正时可以人工调夹具6两端工件伸出的尺度，便于整体校正工件；校正完成后停止旋转，将加热装置上的加热圈4套在工件的两端，对校正后的工件两端同时同步进行加热，加热至700-1800℃后加热装置退出，再次启动驱动电机带动工件旋转。

b)、工件缩口加工，将步骤a)中的加热后的工件进一步加工，第一伺服电机同步模具接触工件端部，第二伺服电机驱动同步模具背向或者相向移动对旋转的工件进行挤压加工，该模具的结构同专利为CN206597831U公开的一种用于缩口加工的缩口模具结构相同：基体上设有横向部、圆弧部、支撑部和纵向部，横向部与纵向部之间设有圆弧部，支撑部与圆弧部之间为横向部，调整圆弧部的r角和横向部的R角能对管材端部缩口加工成型···；同时采取该专利中相同的加工方法对工件进行加工，在该模具的上还安装有通孔刀、丝锥等刀具，同步模具对校正加热后旋转的工件两端同时同步进行内翻边、缩口的加工。

c)、工件端部造型，将步骤b)中的内翻边缩口后的工件采用挤压装置9对工件的两端同时加工，驱动压辊16对缩口后的工件端部进行挤压，以3cm/s的速度向支撑块18方向缓慢推进，同时驱动丝杆15拉动左横梁和右横梁相对，对旋转的工件进行均匀挤压，工件端部口径缩小厚度增加形成外凸口，外凸口成型后挤压装置9退出，再用同步模具对工件的端部通孔，以及对通孔进行修整和攻丝，工件加工完成后模具退出，停止旋转工件，将工件退出。

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)

1.一种膨胀管外凸口加工机床，包括机架和设在机架上的导轨，导轨上设有同步模具和夹具，夹具用于夹持工件，导轨上还设有挤压装置，其特征在于：所述挤压装置包括相对设立于导轨两侧的挤压件和支撑件，工件的端部位于挤压件和支撑件之间，挤压件和支撑件沿垂直于导轨长度方向相向运动挤压工件，使工件的两端加工成外凸口。

2.根据权利要求1所述的膨胀管外凸口加工机床，其特征在于：所述挤压装置还包括第一驱动装置和设于第一驱动装置上的第二驱动装置，第一驱动装置带动挤压件和支撑件沿垂直于导轨长度方向相向运动，第二驱动装置带动挤压件和支撑件沿所述导轨长度方向运动。

3.根据权利要求2所述的膨胀管外凸口加工机床，其特征在于：所述挤压件为压辊，支撑件为支撑块。

4.根据权利要求3所述的膨胀管外凸口加工机床，其特征在于：所述第一驱动装置包括对称设置的横梁，横梁通过丝杆连接，并沿丝杆同步相向或背向运动，丝杆上设有正向螺纹和反向螺纹，且在同步电机的驱动下通过齿轮或皮带带动其旋转。

5.根据权利要求4所述的膨胀管外凸口加工机床，其特征在于：所述第二驱动装置包括与所述横梁连接的滑动座，滑动座在驱动器的驱动下于横梁上移动，且其上端朝向导轨的一侧延伸形成延伸端，压辊安装于延伸端上。

6.根据权利要求1所述的膨胀管外凸口加工机床，其特征在于：所述夹具包括左右对称、中间开合的套筒，套筒内设有若干个压辊和用于带动压辊旋转的从动轮，若干个压辊沿圆周方向分布，且其与所述夹具的中心轴平行，若干个压辊围合后形成用于容纳工件的腔体。

7.根据权利要求6所述的膨胀管外凸口加工机床，其特征在于：所述压辊上设有凹槽，凹槽内设有与所述从动轮相啮合的齿轮。

8.根据权利要求6所述的膨胀管外凸口加工机床，其特征在于：所述压辊与套筒之间还设有用于调节腔体大小的紧固件。

9.根据权利要求6-8任一项所述的膨胀管外凸口加工机床，其特征在于：所述套筒下端设有排屑口。

10.根据权利要求9所述的膨胀管外凸口加工机床，其特征在于：所述机架上还设有用于加热工件的加热装置。