CN116571614B - 一种复合金属管旋压成形方法及其成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属加工技术领域，具体涉及一种复合金属管旋压成形方法及其成形装置。一种复合金属管旋压成形装置，用于将复合金属管旋压成形，所述复合金属管由外管和内管组成，外管为金属管，套装在内管上，一种复合金属管旋压成形装置包括支架、旋压机构、内芯、限位机构、第一驱动机构和第二驱动机构。旋压机构包括支撑筒和多个旋压组件。每个旋压组件包括支撑件和旋压轮，旋压轮通过支撑件可转动地安装于支撑筒上。本发明的一种复合金属管旋压成形装置能够一次性对多个复合金属管进行加工，提高了加工效率。

Description

一种复合金属管旋压成形方法及其成形装置

技术领域

本发明涉及金属加工技术领域，具体涉及一种复合金属管旋压成形方法及其成形装置。

背景技术

现今可用于双金属管成形的工艺种类繁多，但这些工艺虽都有各自的优势也一定的局限性。而旋压成形技术作为一种先进的柔性塑性成形工艺，与传统的成形技术相比，它具有柔性好、能耗低、工装简单、成本低等一系列的优点，在航空航天、汽车制造、国防军工、通讯等多个领域已得到广泛的认同和应用。

现有的旋压成形方法及其装置无法同时对多个工件进行过加工，工作效率较低，而且由于现有技术中旋压轮对外管施压沿轴向进给，旋压轮的一侧受力导致轴部磨损过大，影响其使用寿命。

发明内容

本发明提供一种复合金属管旋压成形方法及其成形装置，以解决现有的旋压机构工作效率较低的问题。

本发明的一种复合金属管旋压成形装置采用如下技术方案：

一种复合金属管旋压成形装置，用于将复合金属管旋压成形，所述复合金属管由外管和内管组成，外管为金属管，套装在内管上，所述一种复合金属管旋压成形装置包括支架、旋压机构、内芯、限位机构、第一驱动机构和第二驱动机构；支架固定设置；旋压机构包括支撑筒和多个旋压组件；支撑筒设置于前后方向上，支撑筒沿其轴向方向可滑动地安装于支架；多个旋压组件沿支撑筒从前向后依次设置于支撑筒上，每个旋压组件包括支撑件和旋压轮，旋压轮通过支撑件可转动地安装于支撑筒上。

内芯有多个，多个内芯绕旋压机构的周向均布，每个内芯可转动地安装于支架，复合金属管设置于内芯上，每个旋压机构的旋压轮设置于相邻的两个复合金属管之间；限位机构用于将复合金属管的内管与内芯固定，且限制外管与内管发生周向转动；第一驱动机构用于驱动内芯转动；第二驱动机构用于驱动支撑筒沿其轴向方向向前移动；以在内芯带动复合金属管转动时，且在支撑筒带动旋压组件向前移动时，对复合金属管的外管进行旋压。

进一步地，内芯有四个，每个复合金属管的内管套设于一个内芯上；沿支撑筒的周向方向，四个复合金属管依次为第一复合金属管、第二复合金属管、第三复合金属管和第四复合金属管。

旋压组件有五个；支撑件包括旋转缸和支撑杆，旋转缸设置于支撑筒上，支撑杆安装于旋转缸，旋转缸驱动支撑杆绕支撑筒可转动地设置，且支撑杆沿支撑筒的径向方向可伸缩地设置。

每个复合金属管的外管上具有第一旋压位置和第二旋压位置，第一旋压位置到内芯轴线的距离大于第二旋压位置到内芯轴线的距离；沿支撑筒的从前向后的方向，第一个旋压轮用于与第一复合金属管的第一旋压位置接触；第二个旋压轮用于与第一复合金属管的第二旋压位置接触，且与第二复合金属管的第一旋压位置接触；第三个旋压轮用于与第二复合金属管的第二旋压位置接触，且与第三复合金属管的第一旋压位置接触；第四个旋压轮用于与第三复合金属管的第二旋压位置接触，且与第四复合金属管的第一旋压位置接触；第五个旋压轮用于与第四复合金属管的第二旋压位置接触。

进一步地，第一旋压位置到第二旋压位置的距离大于外管的表面到第一旋压位置的距离；与第一复合金属管对应的内芯的转速大于与第二复合金属管对应的内芯的转速，与第二复合金属管对应的内芯的转速大于与第三复合金属管对应的内芯的转速，与第三复合金属管对应的内芯的转速大于与第四复合金属管对应的内芯的转速。

进一步地，一种复合金属管旋压成形装置还包括加热机构，加热机构包括八个激光加热器，每个激光加热器与一个复合金属管的第一旋压位置或第二旋压位置对应。

进一步地，限位机构包括多个限位伸缩杆，限位伸缩杆在内芯的轴向方向的长度可调，每个限位伸缩杆的前端安装于支架，每个限位伸缩杆的后端与复合金属管的前端面相抵，且滑动配合。

进一步地，第一驱动机构包括多个第一电机，每个第一电机的机身安装于支架，每个第一电机的输出轴与一个内芯连接，以驱动内芯转动。

进一步地，第二驱动机构包括第二电机、第一齿轮、第二齿轮、螺杆和移动板；第二电机的机身安装于支架，第一齿轮安装于第二电机的输出轴上，第二齿轮可转动地安装于支架且与第一齿轮啮合，螺杆沿前后方向延伸，螺杆的一端可转动地安装于支架，螺杆的另一端与第二齿轮的中部连接；移动板固定安装于支撑筒，移动板上设置有螺纹孔，移动板通过螺纹孔套设于螺杆上。

一种复合金属管旋压成形方法，利用上述的复合金属管旋压成形装置，包括以下步骤：

S1，安装：先将组装后的四个复合金属管分别套设在四个内芯上，之后调整限位机构，使限位机构的后端抵在复合金属管的前端；

S2，调节：控制旋转缸的旋转角度和支撑杆的长度来调整每个旋压轮的放置位置，且对每个激光加热器的档位进行调整；

S3，启动：同时启动第一驱动机构、第二驱动机构和激光加热器，使内芯带动复合金属管转动，以及使旋压机构向前移动，且利用激光加热器对外管进行加热；旋压机构向前移动时，多个旋压轮先后对相应的外管进行旋压；直至每个旋压轮与相应的外管脱离；

S4，拆卸：旋压完成后，将限位机构与复合金属管脱离，并取下成形后的复合金属管；

S5，修整：对成形后的复合金属管的端部进行切割，并利用打磨装置对管壁进行抛光打磨。

本发明的有益效果是：本发明的一种复合金属管旋压成形装置能够一次性对多个复合金属管进行加工提高了加工效率。

进一步地，对每个外管分成两层加工，能够提高金属外管的可塑性，且减小旋压轮工作的阻力。通过旋转缸和支撑杆的设置来调整旋压轮的放置位置，能够对不同尺寸大小的复合金属外管进行旋压。且旋压轮在前进的过程中两侧受力基本一致，一定程度上避免了旋压轮的轴部磨损，延长了其使用寿命。

进一步地，通过调整第二个旋压轮、第三个旋压轮和第四个旋压轮的转动速度，使每个旋压轮在工作时，与外管接触点的线速度相同，保证旋压轮转动稳定。

进一步地，通过设置不同档位的激光加热器，进一步提高金属外管的塑性，减轻了旋压难度，降低了旋压阻力，提高了加工效率。

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，下面将对实施例或现有技术描述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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的复合金属管旋压成形装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的复合金属管旋压成形装置的另一视角的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的复合金属管旋压成形装置去除支架的结构示意图；

图4为图3的A处放大图；

图5为图3的主视图；

图6为图5中B处放大图；

图7为本发明的一种复合金属管旋压成形装置的实施例的旋压机构的结构示意图。

图中：100、支架；110、内芯；120、限位伸缩杆；130、螺杆；140、定位杆；200、复合金属管；210、内管；220、外管；222、第一旋压位置；223、第二旋压位置；300、旋压机构；310、移动板；320、支撑筒；330、旋转缸；341、支撑杆；342、旋压轮；343、激光加热器；400、第二电机；410、第一齿轮；411、第二齿轮。

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。

本发明的一种复合金属管旋压成形装置的实施例，如图1至图7所示，一种复合金属管旋压成形装置，用于将复合金属管200旋压成形，复合金属管200由外管220和内管210组成，外管220为金属管，套装在内管210上，内管210的长度大于外管220。一种复合金属管旋压成形装置包括支架100、旋压机构300、内芯110、限位机构、第一驱动机构和第二驱动机构。支架100固定设置；旋压机构300包括支撑筒320和多个旋压组件。支撑筒320设置于前后方向上，支撑筒320沿其轴向方向可滑动地安装于支架100，具体地，支架100上还设置有沿前后方向延伸的定位杆140，支撑筒320套设于定位杆140上，且与定位杆140在轴向方向滑动配合。多个旋压组件沿支撑筒320从前向后依次设置于支撑筒320上，每个旋压组件包括支撑件和旋压轮342，旋压轮342通过支撑件可转动地安装于支撑筒320上。

内芯110有多个，多个内芯110绕旋压机构300的周向均布，每个内芯110可转动地安装于支架100，具体地，内芯110可拆卸地安装于支架100，复合金属管200设置于内芯110上，每个旋压机构300的旋压轮342设置于相邻的两个复合金属管200之间。限位机构用于将复合金属管200的内管210与内芯110固定，且限制外管220与内管210发生周向转动。第一驱动机构用于驱动内芯110转动，内芯110转动时带动复合金属管200转动。第二驱动机构用于驱动支撑筒320沿其轴向方向向前移动。以在内芯110带动复合金属管200转动时，且在支撑筒320带动旋压组件向前移动时，旋压轮342对复合金属管200的外管220进行旋压，使外管220覆盖在内管210的外侧。一次性对多个复合金属管200进行处理，提高了加工效率。

在本实施例中，内芯110有四个，每个复合金属管200的内管210套设于一个内芯110上。如图5所示，左上方的复合金属管200为第一复合金属管、左下方的复合金属管200为第二复合金属管、右下方的复合金属管200为第三复合金属管，右上方的复合金属管200为第四复合金属管。旋压组件有五个；支撑件包括旋转缸330和支撑杆341，旋转缸330设置于支撑筒320上，支撑杆341安装于旋转缸330，旋转缸330驱动支撑杆341绕支撑筒320可转动地设置，且支撑杆341沿支撑筒320的径向方向可伸缩地设置，通过旋转缸330和支撑杆341的设置来调整旋压轮342的放置位置。

每个复合金属管200的外管220上具有第一旋压位置222和第二旋压位置223，第一旋压位置222到内芯110轴线的距离大于第二旋压位置223到内芯110轴线的距离。沿从前向后的方向，第一个旋压轮342用于与第一复合金属管的第一旋压位置222接触。第二个旋压轮342用于与第一复合金属管的第二旋压位置223接触，且与第二复合金属管的第一旋压位置222接触；第三个旋压轮342用于与第二复合金属管的第二旋压位置223接触，且与第三复合金属管的第一旋压位置222接触；第四个旋压轮342用于与第三复合金属管的第二旋压位置223接触，且与第四复合金属管的第一旋压位置222接触；第五个旋压轮342用于与第四复合金属管的第二旋压位置223接触。

在本实施例中，第一旋压位置222到第二旋压位置223的距离大于外管220的表面到第一旋压位置222的距离，使得每个旋压轮342对两个外管220旋压时受力一致。与第一复合金属管对应的内芯110的转速大于与第二复合金属管对应的内芯110的转速，与第二复合金属管对应的内芯110的转速大于与第三复合金属管对应的内芯110的转速，与第三复合金属管对应的内芯110的转速大于与第四复合金属管对应的内芯110的转速，以使第二个旋压轮342、第三个旋压轮342和第四个旋压轮342转动时，与两侧的复合金属管200的接触位置接触点的线速度相同，保证旋压轮342转动稳定。

在本实施例中，一种复合金属管旋压成形装置还包括加热机构，加热机构包括八个激光加热器343，每个激光加热器343与一个复合金属管200的第一旋压位置222或第二旋压位置223对应。具体地，第一个旋压轮342和第五个旋压轮342的旁侧各设置一个激光加热器343，其余的三个旋压轮342旁侧各设置两个激光加热器343，每个激光加热器343与相邻的旋压轮342相比略靠前，以使激光加热器343先对外管220进行加热，再通过旋压轮342进行旋压，提高外管220的塑性。进一步地，激光加热器343可设置两个加热档，如第一加热档和第二加热档，第二加热档的加热功率大于第一加热档的功率，若旋压轮342与外管220的第一旋压位置222接触，则对应的激光加热器343开启第一加热档；若旋压轮342与外管220的第二旋压位置223接触，则对应的激光加热器343开启第二加热档。进一步，激光加热其通过可伸缩的机构安装于支撑件上，以适用不同直径大小的复合金属管200。

由于同一个旋压轮342在外管220的第一旋压位置222和第二旋压位置223时，外管220被旋压的厚度不同，从第二旋压位置223旋压所需的力大于从第一旋压位置222旋压所需的力，通过设置两个加热档，保证在旋压机构300相同的进给速度下，每个旋压轮342的移动阻力差别较小。

在本实施例中，限位机构包括多个限位伸缩杆120，限位伸缩杆120在内芯110的轴向方向的长度可调，每个限位伸缩杆120的前端安装于支架100，每个限位伸缩杆120的后端与复合金属管200的前端面相抵，且滑动配合，根据复合金属管200的长度调节限位伸缩杆120的伸缩长度，长度调整完成后保持固定。为了减小限位伸缩杆120与复合金属管200之间的摩擦力，可以在限位伸缩杆120的后端设置端面轴承。

在本实施例中，第一驱动机构包括多个第一电机、每个第一电机的机身安装于支架100，每个第一电机的输出轴与一个内芯110连接，以驱动内芯110转动。

在本实施例中，第二驱动机构包括第二电机400、第一齿轮410、第二齿轮411、螺杆130和移动板310。第二电机400的机身安装于支架100，第一齿轮410安装于第二电机400的输出轴上，第二齿轮411可转动地安装于支架100且与第一齿轮410啮合，螺杆130沿前后方向延伸，螺杆130的一端可转动地安装于支架100，螺杆130的另一端与第二齿轮411的中部连接。移动板310固定安装于支撑筒320，移动板310上设置有螺纹孔，移动板310通过螺纹孔套设于螺杆130上。如图1和图2所示，第二齿轮411有两个，分别设置于第一齿轮410的两侧，且螺杆130和移动板310均有两个，以提高旋压机构300移动时的稳定性。

一种复合金属管旋压成形方法，利用上述的一种复合金属管旋压成形装置，包括以下步骤：

S1，安装：先将组装后的四个复合金属管200分别套设在四个内芯110上，之后调整限位机构，使限位机构的后端抵在复合金属管200的前端。

S2，调节：控制旋转缸330的旋转角度和支撑件的长度来调整每个旋压轮342的放置位置，且对每个激光加热器343的档位进行调整。

S3，启动：同时启动第一驱动机构、第二驱动机构和激光加热器343，使内芯110带动复合金属管200转动，以及使旋压机构300向前移动，且利用激光加热器343对外管220进行加热。旋压机构300向前移动时，多个旋压轮342先后对相应的外管220进行旋压。直至每个旋压轮342与相应的外管220脱离。经过旋压步骤之后，复合金属管200的外管220与内管210紧密贴合。

S4，拆卸：旋压完成后，将限位机构与复合金属管200脱离，并取下成形后的复合金属管200。

S5，修整：对成形后的复合金属管200的端部进行切割，并利用打磨装置对管壁进行抛光打磨。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种复合金属管旋压成形装置，用于将复合金属管旋压成形，所述复合金属管由外管和内管组成，外管为金属管，套装在内管上，其特征在于：一种复合金属管旋压成形装置包括支架、旋压机构、内芯、限位机构、第一驱动机构和第二驱动机构；支架固定设置；旋压机构包括支撑筒和五个旋压组件；支撑筒设置于前后方向上，支撑筒沿其轴向方向可滑动地安装于支架；五个旋压组件沿支撑筒从前向后依次设置于支撑筒上，每个旋压组件包括支撑件和旋压轮，旋压轮通过支撑件可转动地安装于支撑筒上；

内芯有四个，四个内芯绕旋压机构的周向均布，每个内芯可转动地安装于支架，复合金属管设置于内芯上，每个旋压机构的旋压轮设置于相邻的两个复合金属管之间；限位机构用于将复合金属管的内管与内芯固定，且限制外管与内管发生周向转动；第一驱动机构用于驱动内芯转动；第二驱动机构用于驱动支撑筒沿其轴向方向向前移动，以在内芯带动复合金属管转动时，且在支撑筒带动旋压组件向前移动时，对复合金属管的外管进行旋压；

每个复合金属管的内管套设于一个内芯上；沿支撑筒的周向方向，四个复合金属管依次为第一复合金属管、第二复合金属管、第三复合金属管和第四复合金属管；

支撑件包括旋转缸和支撑杆，旋转缸设置于支撑筒上，支撑杆安装于旋转缸上，旋转缸驱动支撑杆绕支撑筒可转动地设置，且支撑杆沿支撑筒的径向方向可伸缩地设置；

每个复合金属管的外管上具有第一旋压位置和第二旋压位置，第一旋压位置到内芯轴线的距离大于第二旋压位置到内芯轴线的距离；沿支撑筒的从前向后的方向，第一个旋压轮用于与第一复合金属管的第一旋压位置接触；第二个旋压轮用于与第一复合金属管的第二旋压位置接触，且与第二复合金属管的第一旋压位置接触；第三个旋压轮用于与第二复合金属管的第二旋压位置接触，且与第三复合金属管的第一旋压位置接触；第四个旋压轮用于与第三复合金属管的第二旋压位置接触，且与第四复合金属管的第一旋压位置接触；第五个旋压轮用于与第四复合金属管的第二旋压位置接触。

2.根据权利要求1所述的复合金属管旋压成形装置，其特征在于：第一旋压位置到第二旋压位置的距离大于外管的表面到第一旋压位置的距离；与第一复合金属管对应的内芯的转速大于与第二复合金属管对应的内芯的转速，与第二复合金属管对应的内芯的转速大于与第三复合金属管对应的内芯的转速，与第三复合金属管对应的内芯的转速大于与第四复合金属管对应的内芯的转速。

3.根据权利要求2所述的复合金属管旋压成形装置，其特征在于：还包括加热机构，加热机构包括八个激光加热器，每个激光加热器与一个复合金属管的第一旋压位置或第二旋压位置对应。

4.根据权利要求1所述的复合金属管旋压成形装置，其特征在于：限位机构包括多个限位伸缩杆，限位伸缩杆在内芯的轴向方向的长度可调，每个限位伸缩杆的前端安装于支架，每个限位伸缩杆的后端与复合金属管的前端面相抵，且滑动配合。

5.根据权利要求1所述的复合金属管旋压成形装置，其特征在于：第一驱动机构包括四个第一电机，每个第一电机的机身安装于支架，每个第一电机的输出轴与一个内芯连接，以驱动内芯转动。

6.根据权利要求1所述的复合金属管旋压成形装置，其特征在于：第二驱动机构包括第二电机、第一齿轮、第二齿轮、螺杆和移动板；第二电机的机身安装于支架，第一齿轮安装于第二电机的输出轴上，第二齿轮可转动地安装于支架且与第一齿轮啮合，螺杆沿前后方向延伸，螺杆的一端可转动地安装于支架，螺杆的另一端与第二齿轮的中部连接；移动板固定安装于支撑筒，移动板上设置有螺纹孔，移动板通过螺纹孔套设于螺杆上。

7.一种复合金属管旋压成形方法，利用权利要求3所述的复合金属管旋压成形装置：其特征在于，包括以下步骤：

S1，安装：先将组装后的四个复合金属管分别套设在四个内芯上，之后调整限位机构，使限位机构的后端抵在复合金属管的前端；

S2，调节：控制旋转缸的旋转角度和支撑杆的长度来调整每个旋压轮的放置位置，且对每个激光加热器的档位进行调整；

S3，启动：同时启动第一驱动机构、第二驱动机构和激光加热器，使内芯带动复合金属管转动，以及使旋压机构向前移动，且利用激光加热器对外管进行加热；旋压机构向前移动时，五个旋压轮先后对相应的外管进行旋压；直至每个旋压轮与相应的外管脱离；

S4，拆卸：旋压完成后，将限位机构与复合金属管脱离，并取下成形后的复合金属管；

S5，修整：对成形后的复合金属管的端部进行切割，并利用打磨装置对管壁进行抛光打磨。