CN206122432U - 薄壁短u弯管自动成型机的弯管机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及自动化设备技术领域，公开了一种薄壁短U弯管自动成型机的弯管机构，能够完成薄壁短U弯管的中间部分的弯管成型，并且能有效减少材料浪费，避免管壁出现褶皱，保证产品质量和使用寿命，还应具有工作效率高，自动化程度高的特点。本实用新型采用的技术方案是：一种薄壁短U弯管自动成型机的弯管机构，其特征在于：至少具有一个固定部、一个半圆模、一个活动部以及三号驱动机构，定长管材的一端夹持在固定部，另一端越过半圆模后活动配合在活动部，通过三号驱动机构带动活动部摆动，使定长管材的中段绕半圆模弯制成弧形段，形成薄壁短U弯管。

Description

薄壁短U弯管自动成型机的弯管机构

技术领域

本实用新型涉及自动化设备技术领域，尤其涉及一种薄壁短U弯管自动成型机上用于弯制U弯的弯管机构。

背景技术

随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展，经弯曲加工的管材在工业中的需求逐渐增加，弯管质量的好坏，将直接影响到这些行业产品的结构合理性、安全性和可靠性。带焊环的薄壁短U弯管是热交换器的重要组成部分，在换热器、空调、冰箱等设备中应用极为广泛。

现有市场上带焊环的薄壁短U弯管，无论是弯管成型工艺或者套焊环工艺，基本采用手工或半自动作业方式，在实际生产中存在劳动强度大，效率低，成型精度差等问题。

为了解决弯管成型工艺该方面问题，在中国专利公开号CN104826925A中，张家港江苏科技大学产业技术研究院与江苏科技大学联合公开了一种弯曲成型生产线，其生产线包括放卷机构、送料矫直装置、切断机构，弯曲成型设备及上料机构，其中弯曲成型设备通过中心夹紧装置夹紧管料、左右双头单独折弯方式，虽然左右两头弯曲成型装置旁设置了夹持装置，可以对管料弯管过程中起到定位作用，但对于薄壁短U弯管成型，除了两端部的直管段，中间部份都需要进行弯曲变形，也意味着弯管过程中夹持定位面积受到限制，不易多点夹持，若采用该方案进行薄壁短U弯管加工，管料U型弧面将发生褶皱，管料夹持点内径缩小等现象，影响管料流通流量、使用寿命等现象。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服上述背景技术的不足，提供一种薄壁短U弯管自动成型机上用于弯制U弯的弯管机构，能够完成薄壁短U弯管的中间部分的弯管成型，并且能有效减少材料浪费，避免管壁出现褶皱，保证产品质量和使用寿命，还应具有工作效率高，自动化程度高的特点。

本实用新型采用的技术方案是：一种薄壁短U弯管自动成型机的弯管机构，其特征在于：至少具有一个固定部、一个半圆模、一个活动部以及三号驱动机构，定长管材的一端夹持在固定部，另一端越过半圆模后活动配合在活动部，通过三号驱动机构带动活动部摆动，使定长管材的中段绕半圆模弯制成弧形段，形成薄壁短U弯管。

作为优选，所述固定部包括一个固定在机架上的弯管固定座、一个用于安装半圆模的弯管模板、推动半圆模伸缩的顶针气缸、一个由送管电机以及丝杆螺母副驱动的送管芯杆、一个夹持定长管材的弹簧夹、驱动弹簧夹的拨叉及拨叉气缸。

作为优选，所述弯管固定座以及弯管模板贴紧布置，弯管模板与弯管固定座开设有相对的弧形槽，贴紧后形成管状的定长管材的通道；所述丝杆螺母副的滑块连接着送管芯杆，该送管芯杆的头部制有与定长管材内孔相适应的插头，插头的直径小于送管芯杆的直径，从而在插头与送管芯杆的过渡处形成一个用于抵靠定长管材端面的轴肩；送管芯杆从后侧插入定长管材的通道，定长管材的通道的前侧制有内锥面，内锥面处设有弹簧夹，所述弯管固定座的侧面开设有通槽，拨叉铰接在通槽内，拨叉的头部与所述弹簧夹配合，尾部与所述拨叉气缸的顶杆连接。

作为优选，所述弯管模板的前端呈半圆柱形且安装着所述半圆模，半圆模开设有与所述定长管材的通道对接的半圆槽，半圆模的后端一体成型有一向后延伸的顶针；弯管模板内开设有通孔，顶针穿过通孔后与所述顶针气缸连接并受驱动。

作为优选，所述活动部包括一摆动架、至少一球头芯杆、一球头芯杆气缸；所述摆动架通过竖直摆动轴铰接在所述弯管模板前端的半圆柱形部位，竖直摆动轴与所述三号驱动机构连接，摆动架上固定有球头芯杆气缸以及导轨，球头芯杆通过导轨滑块副可滑动地安装在摆动架上，且球头芯杆的头部朝着所述定长管材的通道布置，球头芯杆气缸的顶杆驱动球头芯杆沿导轨往复运动。

作为优选，所述活动部还包括一弯管辅助模该弯管辅助模固定在摆动架上，位于球头芯杆的头部一侧，弯管辅助模上开设有至少一条与球头芯杆相适应的弧形槽。

作为优选，所述球头芯杆包括球头、销轴、推杆及芯杆，所述芯杆的左端制有内孔，内孔中设置有弹簧以及推杆，球头的左端为半球体，右端为圆柱体，圆柱体插入芯杆的内孔并通过销轴铰接在内孔中，圆柱体与弹簧之间设置着所述推杆；所述送管芯杆的端部制有与球头的半球体相适应的球形凹面。

作为优选，所述球头的圆柱体右上角制有弧形切面，圆柱体中部设有用于铰接的环形孔。

作为优选，所述环形孔的孔壁由二分之一圆形的一号圆弧段、一号直线段、四分之一圆形的二号圆弧段、二号直线段、四分之一圆形的三号圆弧段以及三号直线段依次连接的回路构成，一号圆弧段、二号圆弧段以及三号圆弧段半径相等。

作为优选，所述芯杆的左端开设有用于铰接的销孔，芯杆左端面的下侧制有直角切口，芯杆的中部套设有一用于抵靠并缓冲定长管材的橡皮圈。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型依靠送管芯杆端部的定位夹持与管料定位，通过弹簧夹活动形成内外圆周方向定位夹持，保证管料加紧受力均匀，避免径向发生变形；通过摆动架摆动带动球头芯杆实现管料弯管，球头芯杆包括一端为半球形、一端为设有环形槽圆柱形及内置设有弹簧的芯杆，其中依靠芯杆实现短U弯管内弧成型，依靠球头实现短U弯管外弧成型，保证短U弯管弧面无褶皱，管料流通流量大、使用寿命长；通过顶针气缸与半圆模组合设计，实现弯管后的薄壁短U弯管直接顶出弯管机构，推进到后续的机构内，无需采用附加的传送+喂料装置或工业机器人等衔接部件，简化了生产设备结构，降低了用户设备成本。

附图说明

图1是一种薄壁短U弯管自动成型机的立体结构示意图。

图2是本实用新型的立体结构示意图之一。

图3是本实用新型的立体结构示意图之二。

图4是本实用新型的主视结构示意图。

图4-1是活动部的立体结构示意图。

图5是本实用新型的弯管示意图之一。

图6是本实用新型的弯管示意图之一。

图7.1为本实用新型的剖视结构示意图之一(球头伸出)。

图7.2为本实用新型的剖视结构示意图之二(球头缩进)。

图8为球头的放大结构示意图。

图9.1为芯杆的剖视结构示意图。

图9.2为图9.1的局部放大示意图。

图10为本实用新型工作状态一的结构示意图。

图11为本实用新型工作状态二的结构示意图。

图12为本实用新型工作状态三的结构示意图。

图13为环形孔的结构示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型作进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。

图1所示为一种带焊环的薄壁短U弯管自动成型机，包括：一个具有管材矫直机A1和夹持机构A2的送料总成，通过夹持机构夹持管材并向前送料；一个具有刀具机构A3以及切管芯杆机构A4的切管总成，通过刀具机构配合切管芯杆机构动作，将管材的切割为定长管材；一具有直线振动送料器A5和一个间歇送料器A7的传料总成，将定长管材逐个送往弯管机构；一弯管机构A9，将定长管材弯制成U形；一圆周转位总成A6，将弯成U形的管材周转到整形总成A8和套焊环A10总成。

如图2到图6所示，本实用新型提供的弯管机构，至少具有一个固定部、一个半圆模A9.6、一个活动部以及三号驱动机构A9.11(采用电机)。定长管材A14.1一端夹持在固定部，另一端越过半圆模A9.6后活动配合在活动部，通过三号驱动机构带动活动部摆动，使定长管材的中段绕半圆模弯制成弧形段，形成薄壁短U弯管。

如图2到图4以及图5、图6所示，所述固定部包括一个固定在机架上的弯管固定座A9.17、一个用于安装半圆模A9.6的弯管模板A9.12、推动半圆模伸缩的顶针气缸A9.18、一个由送管电机A9.8以及丝杆螺母副驱动的送管芯杆A9.19、一个夹持定长管材的弹簧夹A9.16、驱动弹簧夹的拨叉A9.15及拨叉气缸A9.2。所述顶针气缸A9.18安装在固定立板A9.26上，固定立板A9.26固定在机架A9.23上，固定立板上还固定有导向套A9.20，顶针气缸的顶杆与滑动杆A9.21连接，滑动杆A9.21的前端穿过导向套以及固定立板A9.26之后与连接块A9.1连接。 所述丝杆螺母副包括安装在机架上的丝杆A9.9、与丝杆A9.9配合的螺母、与螺母连接的滑块A9.22、引导滑块的导轨A9.25，所述滑块与送管芯杆A9.19的尾端连接。

所述弯管固定座A9.17以及弯管模板A9.12贴紧布置，弯管固定座与弯管模板分别制有弧形槽从而贴紧后形成定长管材A14.1的通道A9.14(该通道的顶部制有开口与间歇送料器的底部对接)。所述丝杆螺母副的滑块A9.22连接着送管芯杆A9.19，如图5、图6所示，该送管芯杆A9.19的头部制有与定长管材内孔相适应的插头A9.19.1，插头的直径小于送管芯杆的直径从而在插头A9.19.1与送管芯杆A9.19的过渡处形成一个用于抵靠定长管材A14.1端面的轴肩。送管芯杆从后侧插入定长管材的通道A9.14。定长管材A14.1掉落到通道A9.14之后，送管芯杆A9.19在丝杆螺母副的带动下向前推，插头插入到定长管材内，推动管材向前运动并进入弹簧夹A9.16，当定长管材的尾部以及插头到达弹簧夹前端的夹持部位时停止。

定长管材的通道的前侧制有内锥面A9.24，内锥面处设有弹簧夹A9.16，所述弯管固定座的侧面开设有通槽，拨叉A9.15铰接在通槽内，拨叉的头部与所述弹簧夹配合，尾部与所述拨叉气缸A9.2的顶杆连接。拨叉气缸A9.2动作时拨叉A9.15拨动弹簧夹向前运动，由于内锥面的作用，弹簧夹会缩紧，从而将定长管材夹紧在送管芯杆前端的插头上。

所述弯管模板A9.12的前端呈半圆柱形且安装着所述半圆模A9.6，半圆模A9.6开设有与所述定长管材A14.1的通道A9.14对接的半圆槽，该半圆槽从半圆模A9.6的一侧开始，经过半圆模A9.6的前侧后，一直延伸到半圆模A9.6的另一侧，半圆模A9.6的后端一体成型有一向后延伸的顶针A9.10。弯管模板A9.12内开设有通孔，顶针A9.10穿过通孔后与所述连接块A9.1连接，从而与 连接块A9.1一起受顶针气缸A9.18驱动。

如图2到图4-1所示，所述活动部包括一摆动架A9.3、至少一球头芯杆A9.4、一球头芯杆气缸A9.13。所述摆动架A9.3通过竖直摆动轴A9.7铰接在所述弯管模板A9.12前端的半圆柱形部位(一般是在半圆柱形部位的轴线位置)，竖直摆动轴A9.7与所述三号驱动机构A9.11连接。摆动架A9.3上固定有球头芯杆气缸A9.13以及导轨A9.29，球头芯杆A9.4通过滑块A9.30安装在导轨A9.29上且球头芯杆A9.4的头部朝着所述定长管材的通道A9.14布置，球头芯杆气缸A9.13的顶杆通过连接架A9.28与滑块A9.30连接，从而驱动球头芯杆A9.4沿导轨A9.29往复运动。

所述活动部还包括一弯管辅助模A9.27，该弯管辅助模A9.27固定在摆动架A9.3上，位于球头芯杆A9.4的头部一侧，弯管辅助模A9.27上开设有至少一条与球头芯杆A9.4相适应的弧形槽A9.27.1。弯管时，球头芯杆插入到定长管材内，定位着定长管材的内壁，弯管辅助模A9.27上的弧形槽A9.27.1定位着定长管材的外壁，辅助球头芯杆完成弯管。

如图7.1到图13所示，所述球头芯杆包括球头1、销轴2及芯杆3，所述芯杆的左端制有内孔35，内孔中设置有弹簧31，球头的左端为半球体11，右端为圆柱体12，圆柱体12插入芯杆的内孔并通过销轴2铰接在内孔中。所述送管芯杆A9.19的端部制有与球头1的半球体11相适应的球形凹面。

进一步地，为了避免出现圆柱体12被弹簧左端钩挂以及避免球头1转动时圆柱体受到弹簧影响，本实用新型还在所述圆柱体12与弹簧31之间设置有一圆柱状的推杆34。该推杆可滑动地插入到内孔35中，推杆的直径大于弹簧的外径，推杆的右端抵靠在弹簧左端，推杆的左端抵靠在圆柱体的右端面，使得球头在转动时，圆柱体与推杆直径为面接触，保证运动的稳定性。

所述球头的圆柱体右上角制有弧形切面14，圆柱体中部设有用于铰接的环形孔13。所述环形孔13的孔壁由二分之一圆形的一号圆弧段C1、一号直线段L1、四分之一圆形的二号圆弧段C2、二号直线段L2、四分之一圆形的三号圆弧段C3以及三号直线段L3依次连接的回路构成，一号圆弧段C1、二号圆弧段C2以及三号圆弧段C3半径相等。

所述芯杆3的左端开设有用于铰接的销孔32，芯杆左端面的下侧制有直角切口33。直角切口的外切面33.1从芯杆左端面的轴线处一直切到芯杆底部，芯杆的内切面33.2从内孔左端的内壁切出，并与外切面33.1相交形成直角，芯杆3的中部套设有一用于抵靠并缓冲定长管材A14.1的橡皮圈A9.4.1。送管芯杆将定长管材推到弹簧夹部位后，球头芯杆先伸进定长管材，此过程中橡皮圈会压紧铜管，保证定长管材与送管芯杆的轴肩接触(送管过程有惯性，送管芯杆送到位时，定长管材与轴肩不一定接触，或者定长管材略有长短不一，橡皮圈均可以适应)，拨叉再拨动弹簧夹将定长管材锁紧，然后再弯管。

如图7.1以及图12所示，当球头1的轴向及侧向均不受力作用时，球头1球心与芯杆3的左端部端面设有伸缩距离L(约1.1～1.5mm)，此时销轴2与环形槽14中的圆形的圆弧C2配合；

如图7.2以及图10所示，当芯杆插入铜管4开始沿模具5进行弯管时，球头1仅轴线方向受力作用时，弹簧31轴向压缩，球头1与芯杆3发生滑动压缩伸缩距离L，直到销轴2与环形槽14中的圆形的圆弧C1配合；

如图11所示，当球头1仅侧面受力作用时，弹簧31径向受到约束产生挠度，球头1利用弧形切面以及直角切口与芯杆3发生偏摆，此时销轴2与环形槽14中的圆形的圆弧C3配合。

本实用新型的工作原理是：

1)定长管材A14.1进入弯管机构后，送管电机A9.8以及丝杆螺母副驱动送管芯杆A9.19的前端插入到定长管材A14.1后端的管口内，并向前推动定长管材进入弹簧夹A9.16，定长管材的前端水平伸出弹簧夹；

2)球头芯杆气缸A9.13推动球头芯杆A9.4伸出并插入到定长管材前端的管口内；

3)拨叉气缸A9.2带动拨叉A9.15，拨动弹簧夹向前运动，使弹簧夹的前端受锥面A9.24的挤压而收缩，将定长管材的后端夹持在送管芯杆A9.19前端的插头A9.19.1上；

4)摆动架A9.3在三号驱动机构A9.11的带动下摆动180度，球头芯杆A9.4配合半圆模A9.6将定长管材A14.1的中间段弯制成弧形；

5)待自动成型机的圆周转位总成驱动夹具运动到弯制好的定长管材前方后，顶针气缸A9.18推动顶针，半圆模A9.6将弯制好的定长管材推入夹具；

6)摆动架A9.3、拨叉A9.15、送管芯杆A9.19和顶针复位，等待下一次弯管。

上述工作过程中，各电机以及气缸均在工控机或PLC控制系统下完成。

最后，需要注意的是，以上列举的仅是本实用新型的具体实施例。显然，本实用新型不限于以上实施例，还可以有很多变形。本领域的普通技术人员能从本实用新型公开的内容中直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种薄壁短U弯管自动成型机的弯管机构，其特征在于：至少具有一个固定部、一个半圆模（A9.6）、一个活动部以及三号驱动机构（A9.11），定长管材（A14.1）的一端夹持在固定部，另一端越过半圆模（A9.6）后活动配合在活动部，通过三号驱动机构（A9.11）带动活动部摆动，使定长管材的中段绕半圆模弯制成弧形段，形成薄壁短U弯管。

2.根据权利要求1所述的一种薄壁短U弯管自动成型机的弯管机构，其特征在于：所述固定部包括一个固定在机架上的弯管固定座（A9.17）、一个用于安装半圆模（A9.6）的弯管模板（A9.12）、推动半圆模伸缩的顶针气缸（A9.18）、一个由送管电机（A9.8）以及丝杆螺母副驱动的送管芯杆（A9.19）、一个夹持定长管材的弹簧夹（A9.16）、驱动弹簧夹的拨叉（A9.15）及拨叉气缸（A9.2）。

3.根据权利要求2所述的一种薄壁短U弯管自动成型机的弯管机构，其特征在于：所述弯管固定座（A9.17）以及弯管模板（A9.12）贴紧布置，弯管模板（A9.12）与弯管固定座（A9.17）开设有相对的弧形槽，贴紧后形成管状的定长管材（A14.1）的通道（A9.14）；所述丝杆螺母副的滑块（A9.22）连接着送管芯杆（A9.19），该送管芯杆（A9.19）的头部制有与定长管材内孔相适应的插头（A9.19.1），插头（A9.19.1）的直径小于送管芯杆（A9.19）的直径，从而在插头（A9.19.1）与送管芯杆（A9.19）的过渡处形成一个用于抵靠定长管材（A14.1）端面的轴肩；送管芯杆从后侧插入定长管材的通道（A9.14），定长管材的通道（A9.14）的前侧制有内锥面（A9.24），内锥面处设有弹簧夹（A9.16），所述弯管固定座的侧面开设有通槽，拨叉（A9.15）铰接在通槽内，拨叉的头部与所述弹簧夹配合，尾部与所述拨叉气缸的顶杆连接。

4.根据权利要求2或3所述的一种薄壁短U弯管自动成型机的弯管机构，其特征在于：所述弯管模板（A9.12）的前端呈半圆柱形且安装着所述半圆模（A9.6），半圆模（A9.6）开设有与所述定长管材（A14.1）的通道（A9.14）对接的半圆槽，半圆模（A9.6）的后端一体成型有一向后延伸的顶针（A9.10）；弯管模板（A9.12）内开设有通孔，顶针（A9.10）穿过通孔后与所述顶针气缸（A9.18）连接并受驱动。

5.根据权利要求3所述的一种薄壁短U弯管自动成型机的弯管机构，其特征在于：所述活动部包括一摆动架（A9.3）、至少一球头芯杆（A9.4）、一球头芯杆气缸（A9.13）；所述摆动架（A9.3）通过竖直摆动轴（A9.7）铰接在所述弯管模板（A9.12）前端的半圆柱形部位，竖直摆动轴（A9.7）与所述三号驱动机构（A9.11）连接，摆动架（A9.3）上固定有球头芯杆气缸（A9.13）以及导轨（A9.29），球头芯杆（A9.4）通过导轨滑块副可滑动地安装在摆动架（A9.3）上，且球头芯杆（A9.4）的头部朝着所述定长管材的通道（A9.14）布置，球头芯杆气缸（A9.13）的顶杆驱动球头芯杆（A9.4）沿导轨（A9.29）往复运动。

6.根据权利要求5所述的一种薄壁短U弯管自动成型机的弯管机构，其特征在于：所述活动部还包括一弯管辅助模（A9.27），该弯管辅助模（A9.27）固定在摆动架（A9.3）上，位于球头芯杆（A9.4）的头部一侧，弯管辅助模（A9.27）上开设有至少一条与球头芯杆（A9.4）相适应的弧形槽（A9.27.1）。

7.根据权利要求5所述的一种薄壁短U弯管自动成型机的弯管机构，其特征在于：所述球头芯杆包括球头（1）、销轴（2）、推杆（34）及芯杆（3），所述芯杆的左端制有内孔（35），内孔中设置有弹簧（31）以及推杆（34），球头的左端为半球体（11），右端为圆柱体（12），圆柱体（12）插入芯杆的内孔并通过销轴（2）铰接在内孔中，圆柱体（12）与弹簧（31）之间设置着所述推杆（34）；所述送管芯杆（A9.19）的端部制有与球头（1）的半球体（11）相适应的球形凹面。

8.根据权利要求7所述的一种薄壁短U弯管自动成型机的弯管机构，其特征在于：所述球头的圆柱体右上角制有弧形切面（14），圆柱体中部设有用于铰接的环形孔（13）。

9.根据权利要求8所述的一种薄壁短U弯管自动成型机的弯管机构，其特征在于：所述环形孔（13）的孔壁由二分之一圆形的一号圆弧段（C1）、一号直线段（L1）、四分之一圆形的二号圆弧段（C2）、二号直线段（L2）、四分之一圆形的三号圆弧段（C3）以及三号直线段（L3）依次连接的回路构成，一号圆弧段（C1）、二号圆弧段（C2）以及三号圆弧段（C3）半径相等。

10.根据权利要求7所述的一种薄壁短U弯管自动成型机的弯管机构，其特征在于：所述芯杆（3）的左端开设有用于铰接的销孔（32），芯杆左端面的下侧制有直角切口（33），芯杆（3）的中部套设有一用于抵靠并缓冲定长管材（A14.1）的橡皮圈（A9.4.1）。