CN112571017B - 一种圆形管材塑性连接装置 - Google Patents

Abstract

一种圆形管材塑性连接装置，包括送料机构、固定夹紧机构和周向加载机构，通过电机和链轮，将电机的旋转运动转换为链轮的直线进给运动，使得管材置于预定位置，进一步通过气缸带动压块周向夹紧管材；通过电机带动，利用齿轮间的精确传动控制三组相互对立的滚压装置的运动，运动同步，经过多次重复、循环加载；通过管材专用夹具的设计和采用滚压式局部渐进加载的方式，大大提高了产品的性能优良和生产效率。

Description

一种圆形管材塑性连接装置

技术领域

本发明涉及金属管材连接技术领域，具体涉及一种圆形管材塑性连接装置。

背景技术

金属管材的需求量大，应用范围广泛，是机械制造业中的一种重要零部件。随着社会工业制造业的快速发展，传统的机械连接、胶接以及焊接等方式，都受到了材料焊接性能和力学性能的制约，这使得管材的连接效率和连接质量大大降低，而且存在着连接重复性差，环境污染较大等弊端。目前，管材与管材之间，尤其是薄壁管材之间的连接在气体、液体的输送管路以及其他工业领域中已经被大量的应用，传统的连接方法已经不能够很好地满足现代工业发展的需求。因此，寻找并研究出一种新的管材之间的连接方式对满足现代工业发展的需求有着很重要的意义。

现代塑性加工技术是介于生产原料与最终产品的制造之间的零部件生产的最主要行业之一。所谓的塑性加工过程就是指，在一定的外加载荷下和边界条件下对材料进行“力处理”和“热处理”的过程，继而使材料发生可控的变形，从而变成人们所期望的几何形状和所需要的组织及性能，旋转锻造成形技术就是一种利用棒材、管材或线材本身的塑性变形而连接的加工工艺。本产品基于传统的管材塑性连接方法，采用滚压式局部渐进加载的方式，经过多次重复、循环加载，尽可能的减小管材的变形速度，使其塑性变形更加充分，提高连接的密封性，其具有变形抗力小、加工精度高、产品性能优良和生产效率高等优点。

发明内容

为克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种圆形管材塑性连接装置，提高管材连接的生产性能和使用性能，满足对不同管径的管材进行周向加载实现塑性连接；具有生产效率高、连接性能好的特点。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种圆形管材塑性连接装置，包括送料机构、固定夹紧机构和周向加载机构，其特征在于，固定夹紧机构位于中部，固定夹紧机构的左右两侧向外分别依次设有固定夹紧机构、送料机构；

所述的送料机构包括有管材支架，管材支架的下方设有管材输送机构；管材输送机构的输出端与固定夹紧机构的输入端相对应；固定夹紧机构的输出端与周向加载机构一侧的入口对应；

所述的固定夹紧机构包括有气缸，气缸输出端与后拉杆连接；后拉杆通过推力球轴承作用于拉杆连接件；拉杆连接件的内端口与前拉杆的外端口通过螺纹连接；前拉杆的输出端与短连杆相对应，短连杆通过销与连杆连接，连杆的端口与压块通过销进一步连接；

所述的周向加载机构包括位于机构外壳中周向分布的三组结构相同的滚压装置，包括驱动滚轮自转和滚轮径向收缩加载两部分；

驱动滚轮自转部分包括第二驱动电机，第二驱动电机通过皮带与输出轴相连；输出轴通过键与中心齿轮相连；双联齿轮通过滚针轴承配合于外壳的细轴上；中间齿轮通过键固定于滚轮轴上；滚轮通过键与滚轮轴相连接以此完成自转；

滚轮径向收缩加载部分包括第三驱动电机，第三驱动电机通过联轴器与蜗杆轴相连接；蜗轮与蜗杆轴相啮合；蜗轮通过键与大连杆相连接；三组圆周分布的大连杆的输出端通过圆柱销与相对应的连杆连接。

所述的管材输送机构包括由链条1连接的左右两个链轮；其中一个链轮通过联轴器与第一驱动电机的传动轴相连。

所述的链条上设有拨管销，拨管销可从管材支架底部的缝隙中伸进去推动管材。

本发明的有益效果是：

由于本发明采用了自动送料装置，在很大程度上缩短了管材连接的时间，提高了生产效率；采用电机通过传动系统控制三组相互对立的滚压装置的运动，运动同步，经过多次重复、循环加载，尽可能的减小管材的变形速度，使其塑性变形更加充分，提高连接的密封性。

本发明所设计的夹紧机构中，压块与管材接触面呈弧线形，避免接触面积过小使得管材局部压力太大从而产生变形。加载机构中，在滚轮的圆柱面上有特定形状的花纹，从而实现滚压的过程中使管材连接区域发生可控的塑性变形；滚轮向里收缩运动可以采用人工和电机驱动两种方式。最后通过蜗轮蜗杆来实现动力的输送，达到滚轮径向运动速度可控，从而控制管材变形速度，提高连接质量。

附图说明

图1为本发明的结构主视图。

图2为本发明的结构俯视图。

图3为本发明送料机构的侧视图。

图4为本发明图1中I部的放大示意图。

图5为本发明加载机构剖视图。

图6为本发明图5中A-A向的剖视图。

图中：1-链条，2-管材支架，4-拨管销，5-传动轴，6-联轴器一，7-第一驱动电机，8-管材一，9-后拉杆，10-拉杆连接件，11气缸,12-前拉杆，13-管材二，14-管材三，15-压块，16-连杆一，17-圆柱销一，18-夹紧支架，19-机构外壳，20-第二驱动电机，21-皮带，22-第三驱动电机，23-联轴器二，24-输出轴，25-细轴，26-键一，27-中心齿轮，28-双联齿轮，29-滚针轴承，30-大连杆，31-滚轮，32-键二，33-滚轮轴，34-键三，35-中间齿轮，36-蜗杆轴，37-蜗轮，38-键四，39-圆柱销二，40-连杆二41-推力球轴承，42-短连杆。

具体实施方法

以下结合附图对本发明作进一步的详细说明。

参见图1-3，一种圆形管材塑性连接装置，包括送料机构、固定夹紧机构和周向加载机构，固定夹紧机构位于中部，固定夹紧机构的左右两侧向外分别依次设有固定夹紧机构、送料机构；

所述的送料机构包括有管材支架2，管材支架2的下方设有管材输送机构；管材输送机构的输出端与固定夹紧机构的输入端相对应；固定夹紧机构的输出端与周向加载机构一侧的入口对应。所述的管材输送机构包括由链条1连接的左右两个链轮；其中一个链轮通过联轴器6与第一驱动电机7的传动轴5相连。所述的链条1上设有拨管销4，拨管销4可从管材支架2底部的缝隙中伸进去推动管材一8。

参见图1、4，所述的固定夹紧机构包括有气缸11，气缸11输出端与后拉杆9连接；后拉杆9通过推力球轴承44 41作用于拉杆连接件10；拉杆连接件10的内端口与前拉杆12的外端口通过螺纹连接；前拉杆12的输出端与短连杆42相对应，短连杆42通过销与连杆一16连接，连杆一16的端口与压块15通过销进一步连接。

参照图1～3，送料机构包括位于连接装置两端输送不同直径管材的机构。两端送料机构中，第一驱动电机7和传动轴5通过联轴器6连接在一起，工作时，将管材一8放在管材支架2中，由于重力的作用管材一8会落到管材支架2最窄的底部。通过第一驱动电机7带动链条1上固连的拨管销4，拨管销4从管材支架2底部的缝隙中进去，与管材一8的端面接触并推动管材8前进到预定的位置。当管材一8被完全推出管材支架2后，该管材一8上方的另一根管材又会落到最底部，链条1继续转动通过拨管销4来推动下一根管材，如此循环往复。

固定夹紧机构包括位于连接装置两端固定夹紧不同直径管材的机构。通过送料机构，位于中心加载机构两端不同直径的管材二13、管材三14被推动到预定的位置。通过圆柱销一17与夹紧支架18连接的气缸11工作时带动后拉杆9，在拉杆连接件10的作用下进一步带动前拉杆12进行滑移运动。与前拉杆12相连接的连杆一16在其作用下使得周向均匀分布的三组压块15同时向圆心收缩，进而夹紧管材二13和管材三14。

参见图5-6，所述的周向加载机构包括位于机构外壳19中周向分布的三组结构相同的滚压装置，滚压装置包括驱动滚轮自转和滚轮径向收缩加载两部分；

驱动滚轮自转部分包括第二驱动电机20，第二驱动电机20通过皮带21与输出轴24相连；输出轴24通过键一26与中心齿轮27相连；双联齿轮28通过滚针轴承29配合于外壳的细轴25上；中间齿轮35通过键三34固定于滚轮轴33上；滚轮31通过键二32与滚轮轴33相连接以此完成自转。

与皮带21相配合的输出轴24在第二驱动电机20工作下进行转动，通过键一26进一步带动中心齿轮27转动；双联齿轮28通过滚针轴承29装配于外壳的细轴25上，在中心齿轮27另一端的驱动下转动并进一步带动相啮合的中间齿轮35转动。滚轮轴33在键三34的作用下与中间齿轮35随之转动，进一步的带动通过键二32与滚轮轴33相连接的滚轮31完成自转。

滚轮径向收缩加载部分包括：第三驱动电机22，第三驱动电机22通过联轴器二23与蜗杆轴36相连接；蜗轮37与蜗杆轴36相啮合；蜗轮37通过大连杆30上的键四38与蜗轮37相连接；三组圆周分布的大连杆30的输出端通过圆柱销二39与相对应的连杆二40连接。

蜗杆轴38通过联轴器二23连接于第三驱动电机22的输出轴，在第三驱动电机22作用下进一步带动蜗轮37转动，通过键四38连接，大连杆30与蜗轮37实现转动，进一步带动固定于滚轮轴33上的滚轮31转动；连杆二40通过圆柱销二39与大连杆30连接并在其作用下实现摆动，并通过圆柱销进一步带动下一组连杆运动。在蜗轮的驱动下，三组配合于大连杆上的滚轮实现径向收缩。

本发明的工作原理为：

本发明的圆形管材塑性连接装置，在进行管材塑性连接时，首先将不同管径的管材分别放在左右两边的料箱里，通过自动送料装置将圆形管材输送到左右两个夹紧机构的空心轴的指定位置。由伸缩气缸带动各个杆件传动，使得周向分布的三个压块同时向里收缩进而夹紧管材。此时两根管径不同的管材在滚轮轴线的区域重合，从而在电机的带动下，通过蜗轮蜗杆和连杆传动，滚轮开始对管材施加周向压力进行工作。

Claims (1)

1.一种圆形管材塑性连接装置，包括送料机构、固定夹紧机构和周向加载机构，其特征在于，周向加载机构位于中部，周向加载机构的左右两侧向外分别依次设有固定夹紧机构、送料机构；

所述的固定夹紧机构包括有气缸（11），气缸（11）输出端与后拉杆（9）连接；后拉杆（9）通过推力球轴承（41）作用于拉杆连接件（10）；拉杆连接件（10）的内端口与前拉杆（12）的外端口通过螺纹连接；前拉杆（12）的输出端与短连杆（42）相对应，短连杆（42）通过销与连杆一（16）连接，连杆一（16）的端口与压块（15）通过销进一步连接；

所述的周向加载机构包括位于机构外壳（19）中周向分布的三组结构相同的滚压装置，包括驱动滚轮自转和滚轮径向收缩加载两部分；

驱动滚轮自转部分包括第二驱动电机（20），第二驱动电机（20）通过皮带（21）与输出轴（24）相连；输出轴（24）通过键一（26）与中心齿轮（27）相连；双联齿轮（28）通过滚针轴承（29）配合于外壳的细轴（25）上；中间齿轮（35）通过键三（34）固定于滚轮轴（33）上；滚轮（31）通过键二（32）与滚轮轴（33）相连接以此完成自转；

滚轮径向收缩加载部分包括第三驱动电机（22），第三驱动电机（22）通过联轴器二（23）与蜗杆轴（36）相连接；蜗轮（37）与蜗杆轴（36）相啮合；蜗轮（37）通过键四（38）与大连杆（30）相连接；三组圆周分布的大连杆（30）的输出端通过圆柱销二（39）与相对应的连杆二（40）连接。

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