CN210253911U - 一种工件内缩口加工车床 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种工件内缩口加工车床，包括夹具、工作台和加热装置，夹具设于工作台的一端，另一端设有内缩口模具，加热装置设于工作台的一侧，所述内缩口模具上设有所述圆锥状通孔刀，通孔刀与内缩口模具之间设有加强部。对工件进行通孔加工过程中采用不同形状的通孔刀，能有效的提高内缩口内翻边增厚的均匀度和挤压的力度，便于内缩口结构强度的提高，同时便于内凹口的形成和向工件内部延伸的效果，便于外部工件的连接强度和密封效果的提高，同时使通孔刀与工件之间的接触面不同产生的摩擦效果，便于对工件加热，节省能耗，同时便于内缩口增厚均匀度的调节。

Description

一种工件内缩口加工车床

技术领域

本实用新型涉及缩口加工技术领域，特别是一种工件内缩口加工车床。

背景技术

缩口工件在生活的应用非常广泛，随着科技的进步和发展，对各项技术的应用和技术的要求也越来越高，缩口工件在致裂装置上应用越来越多，一般的压力容器封头的缩口成型采用的方法是旋压，旋压成型易造成缩口的圆度低(即呈椭圆形)，给后期的压力容器装配带来困难。

如中国专利CN01126577.9，采用的是挤压整形方式进行缩口，适用于弹性模量大和较软材质的管材，同样只适用于对缩口端抗拉强度要求不高的缩口加工，对于较硬材质的管材，挤压整形处会存在一整圈抗拉强度小的薄弱点，无法加工承受20-150MPa压力容器的管材，整形出来的缩口端一致性差，缩口端轴向向外增厚。

中国专利CN200710185660.1是目前普遍采用的缩口加工制造压力容器的方法，通过双端旋压缩口加工成型后，进行淬火和回火保温，加工时间长，缩口端轴向向外增厚。中国专利CN201210389715.1的缩口方法是通过两个分离式的凹模缩块连续对导管进行径向冲击，两半凹模缩块通过每一次冲击使导管产生塑性变形，导管不断向模内送进，两半凹模缩块则连续冲击导管，直至完成整个缩口加工；对工人的技术水平要求高，靠经验把握缩口过程，生产出来的压力容器一致性差，缩口端轴向向外增厚。

申请号为201710359644.3公开了一种缩口加工方法及其所使用的缩口模具和应用，缩口加工方法是先通过夹具固定住管材，再通过夹具旋转管材和加热管材端部，将管材端部加热至接近或达到塑性变形后，缩口模具前部接触到管材端部后，管材端部从缩口模具前部向尾部移动，缩口模具对管材端部进行挤压成型。管材通过缩口加工方法制成压力容器。所述缩口模具是在基体上设有横向部、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。本实用新型具有加工方法简单快速，能加工出不同形状的缩口端，缩口端一致性好，缩口端轴向向外增厚或缩口端轴向向内增厚，加工方法和缩口模具能工业化应用。

但该方法在对管材或者工件进行加工过程中，所形成的缩口结构内翻边的厚度不均匀，内凹口延伸过短，影响与外部连接件之间的连接强度和密封效果。

实用新型内容

本实用新型的目的是，克服现有技术的上述不足，而提供一种便于工件内翻边均匀增厚、增强与外部连接件连接的内缩口和便于密封的工件内缩口加工车床及其加工方法。

本实用新型的技术方案是：一种工件内缩口加工方法，对加热缩口加工成型后的工件采用通孔刀进行通孔，工件相对通孔刀旋转，同时对工件加热，所述通孔刀为圆锥状弧形。

进一步，所述圆锥状为斜面，通孔刀的圆锥状上为斜面，斜面可多个面设置。

进一步，所述圆锥状为抛物线，通孔刀的圆锥状为抛物线，便于对工件进行通孔进刀。

进一步，所述圆锥状为内凹弧面，通孔刀的圆锥状为内凹弧面，便于工件内凹口向工件内延伸。

进一步，工件安装在车床上并旋转，使用时工件安装在车床上的夹具上，夹具带动工件旋转运动，通孔刀相对工件静止。

进一步，通孔刀设在车床上并旋转，使用时通孔刀旋转，同时工件也可以相对通孔刀逆向旋转，两者相对旋转便于加工效率的提高。

进一步，加热工件，旋转线速度大于2m/s，增加摩擦生热，便于对工件加热和加热温度的调节，便于能源节省，工件通孔加工完成后，对工件进行丝攻定型。

一种采用上述的加工方法的内缩口加工车床，车床包括夹具、工作台和加热装置，夹具设于工作台的一端，另一端设有内缩口模具，加热装置设于工作台的一侧，所述内缩口模具上设有所述圆锥状通孔刀，通孔刀与内缩口模具之间设有加强部。

进一步，所述内缩口模具包括模具本体、通孔部和用于挤压内翻边的缩口部，模具本体后端设有安装部，模具本体的前端设有缩口部，通孔部设于缩口部侧面，所述通孔部内设有通孔刀，通孔刀一侧设有安装孔，安装孔用于安装丝锥和牙板，内缩口模具右端设有紧固螺栓。

进一步，所述缩口部包括横向部、纵向部和圆弧部，纵向部位于横向部的上端面，圆弧部位于纵向部与横向部之间，圆弧部内设有阶梯，阶梯包括左端面、右端面和圆弧刃，圆弧刃位于左端面与右端面之间，相邻两阶梯之间为凹槽。

进一步，所述加热装置包括高频感应加热器和驱动装置，驱动装置通过支撑板设于车床上，高频感应加热器与驱动装置连接，所述高频感应加热器与空心圆管一端连接，空心圆管另一端设有圈，圈的内径大于工件的外径，空心圆管呈U型结构由铜制成，空心管内通循环冷却液。

本实用新型具有如下特点：

1、对工件进行通孔加工过程中采用不同形状的通孔刀，能有效的提高内缩口内翻边增厚的均匀度和挤压的力度，便于内缩口结构强度的提高，同时便于内凹口的形成和向工件内部延伸的效果，便于外部工件的连接强度和密封效果的提高，同时使通孔刀与工件之间的接触面不同产生的摩擦效果，便于对工件加热，节省能耗，同时便于内缩口增厚均匀度的调节。

2、通孔刀相对工件采用不同的旋转方式，便于工件与通孔刀之间产生摩擦热，便于工件内缩口的形成和均匀增厚，通孔过程中反复通孔便于工件内凹口的形成和定型。

3、内缩口模具上阶梯的设置，左端面和右端面的相互配合作用对工件端部进行刮挤和整形，有效的实现了在对工件端部进行加工时，同时对端部整形的效果，同时便于提高内翻边的效率，便于加工效率的提高。

4、高频感应加热的设置有效的提高了工件的温度上升的效率，同时空心圆管圈可多圈设置，便于提高工件的加热范围和加热速率的提高，能够有效控制加热温度，便于工件内缩口的加工效果和效率。

5、空心圆管内设有循环冷却液，当对工件进行加热升温时，能够有效的降低高温对高频感应加热器的影响，便于提高加热器的使用寿命，通知空心圆管采用铜，便于空心圆管与冷却液之间热量的传导，便于降温效果和对空心圆管的保护，防止因温度过高发生变形或者融化。

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型的详细结构作进一步描述。

附图说明

图1—为本实用新型机床结构示意图；

图2—为图1中高频感应加热器放大图示意图；

图3—为内缩口模具结构示意图；

图4—为图3中圆弧部放大示意图；

图5—为通孔刀的四种不同结构示意对比图；

1—高频感应加热器，2—安装座，3—驱动装置，4—空心圆管，5—圈，6—冲击锤，7—固定座，8—X轴，9—Y轴，10—工作台，11—工件，12—夹具，13—支撑板，14—模具本体，15—纵向部，16—圆弧部，17—横向部，18—通孔刀，19—紧固螺栓，20—安装孔，21—加强部，22—安装部，23—左端面，24—右端面，25—圆弧刃，26—凹槽。

具体实施方式

如图1-5所示，一种工件11内缩口加工车床，车床包括夹具12、工作台10和加热装置，夹具12设于工作台10的一端，另一端设有内缩口模具，加热装置设于工作台10的一侧，内缩口模具上设有圆锥状通孔刀18，通孔刀18与内缩口模具之间设有加强部21。

内缩口模具包括模具本体14、通孔部和用于挤压内翻边的缩口部，模具本体14后端设有安装部22，模具本体14的前端设有缩口部，通孔部设于缩口部侧面，通孔部内设有通孔刀18，通孔刀18前端呈圆锥形，圆锥形的设置便于对工件11通孔，同时便于缩口内凹口的形成，通孔刀18位于模具本体14的右侧，通孔刀18与模具本体14之间设有加强部21，通孔刀18一侧设有安装孔20，安装孔20用于安装丝锥和牙板，内缩口模具右端设有紧固螺栓19，紧固螺栓19用于固定丝锥或牙板；当对工件11进行通孔时，加强部21能对工件11的端部起到进一步的挤压效果，便于通孔时内凹口的形成，同时便于提高通孔刀18与模具本体14的连接强度。

缩口部包括横向部17、纵向部15和圆弧部16，纵向部15位于横向部17的上端面，圆弧部16位于纵向部15与横向部17之间，圆弧部16内设有阶梯。

阶梯包括左端面23、右端面24和圆弧刃25，圆弧刃25位于左端面23与右端面24之间，相邻两阶梯之间为凹槽26，凹槽26的深度为0.5-10mm，相邻两阶梯之间的横向距离为工件11厚度的0.05-0.5倍之间，优选地，凹槽26的深度为0.5-10mm，相邻两阶梯之间的横向距离为工件11厚度的0.05-0.5倍之间，便于工件11加工端受热后的塑性变形实现内翻边，同时便于提高内翻边的效果和效率，便于工件11加工端增厚的均匀度；优选地，左端面23坡度小于右端面24坡度，使工件11通过圆弧刃25到达右端面24时的落差更大，更加有利于内翻边的形成。

当工件11的端部处在阶梯左端面23时，工件11自转对工件11端部形成挤压，驱使加热后能塑性变形的工件11端部向工件11内部进行翻边，同时能够对工件11端部的外表面进行整形，当工件11端部通过圆弧刃25时，圆弧刃25对工件11端部起到挤压刮边进一步的提高内翻边的效果，当工件11从圆弧刃25移动到右端面24时，因圆弧刃25与右端面24之间的距离差，更进一步的使工件11端部向内进行翻边，有效的提高了内翻边增厚的效果，同时也能对工件11端部进行整形。

圆弧部16的角度为r，r角为1-100°，r角从左至右逐步增大；优选的，r角5-30°之间；当工件11相对缩口模具向右运动时，从点接触逐步向面接触转变，便于对工件11端部的内翻边和挤压增厚，点接触为工件11端部壁的外弦与横向部17和纵向部15之间的接触点，面接触为工件11端部的圆弧与圆弧部16、横向部17和纵向部15之间的面接触。

纵向部15与横向部17垂直，纵向部15的前端面与模具本体14的横向中心轴线成角度R，角度R为1-89°，优选的R为4-10°，纵向部15右端与模具本体14之间的距离为L，L用于决定工件11的内翻边厚度，L距离的大小则为管材端部受挤压缩短的距离，同时缩短的部分用于对管材端部增厚，便于提高管材端部的结构强度；当工件11与内缩口模具左端初始位置接触时还可以向工件11轴线方向运动挺进，运动的距离S以及内缩口模具纵向部15与模具本体14之间的距离L则为工件11端部的部分，缩短的部分用于观察端部的增厚。

加热装置包括高频感应加热器1和驱动装置3，驱动装置3通过支撑板13设于车床上，高频感应加热器1与驱动装置3连接，驱动装置3为气缸或者液压缸，高频感应加热器1与机床通过安装座2活动连接，高频感应加热器1与空心圆管4一端连接，空心圆管4另一端设有圈5，圈5的内径大于工件11的外径，驱动装置3用于驱动高频感应加热器1的活动，便于将圈5套入工件11加工端，便于对工件11加工端加热和加热效率的提高；高频感应加热器1的设置有效的提高了工件11的温度上升的效率，同时空心圆管4圈5可多圈5设置，便于提高工件11的加热范围和加热速率的提高，能够有效控制加热温度，便于工件11内缩口的加工效果和效率。

空心圆管4呈U型结构由铜制成，空心管内通循环冷却液，冷却液为自来水，当对工件11进行加热升温时，能够有效的降低高温对高频感应加热器1的影响，便于提高加热器的使用寿命，空心圆管4采用铜，便于空心圆管4与冷却液之间热量的传导，便于降温效果和对空心圆管4的保护，防止因温度过高发生变形或者融化。

车床上还设有冲击锤6、X轴8、Y轴9和固定座7，冲击锤6通过固定架安装于工作台10上，冲击锤6的设置可以根据需要对工件11进行锻打，便于提高工件11的结构强度，X轴8与Y轴9相互垂直并能两轴联动，两轴的上方设有固定座7，固定座7用于安装模具，同时机床的左端设有数控屏，用于控制整个车床的运行和参数的设置，便于操作方便和加工效率的提高。

对工件11内缩口加工采用以下方法进行加工，对加热缩口加工成型后的工件11采用通孔刀18进行通孔，工件11相对通孔刀18旋转，同时对工件11加热，通孔刀18为圆锥状弧形。

圆锥状为斜面，通孔刀18的圆锥状上为斜面，便于内缩口增厚均匀度的提高，同时斜面可多个面设置。

圆锥状为抛物线，通孔刀18的圆锥状为抛物线，便于对工件11进行通孔进刀，便于加工效率的提高，同时便于增强对内缩口的挤压力度，便于工件11结构强度的提高。

圆锥状为内凹弧面，通孔刀18的圆锥状为内凹弧面，便于内凹口向工件11内延伸，便于外部连接件与工件11的连接强度和密封效果的提高。

通孔刀18还可以设置成其他的结构形状，来调节工件11内凹口向工件11内部延伸的长短，以及工件11内缩口增厚的均匀度，便于提高工件11与外部连接件之间的连接强度和结构强度，便于连接密封效果的提高。

工件11安装在车床上并旋转，使用时工件11安装在车床上的夹具12上，夹具12带动工件11旋转运动，通孔刀18相对工件11静止。

通孔刀18设在车床上并旋转，使用时通孔刀18旋转，同时工件11也可以相对通孔刀18逆向旋转，两者相对旋转便于加工效率的提高。

通孔刀18与工件11相对旋转的方式多种，使旋转过程中产生摩擦热来对工件11进行加热，使加工过程中工件11的温度保持恒定，便于对工件11进行通孔的效果和内缩口增厚的均匀度。

加热工件11，旋转线速度大于2m/s，增加摩擦生热，便于对工件11加热和加热温度的调节，便于能源节省，工件11通孔加工完成后，对工件11进行丝攻定型。

当对加热缩口加工成型后的工件11进行通孔时，使通孔刀18在Y轴9方向上向工件11的轴线方向挺进，全进通孔刀18，同时工件11受夹具12旋转的带动做旋转运动，旋转线速度大于2m/s，多次反复进刀，工件11端部受通孔刀18的挤压，使端部的材料往工件11内延伸，形成内凹口，多次进刀便于内凹口的形成，同时也便于对内凹口定型，优选地，使内凹口始终位于工件11的中线轴线上，便于外部连接件的连接，同时也便于工件11加工端增厚的均匀度，便于内凹口的承受力度均匀，便于工件11使用寿命的提高。

将完成内凹口后的工件11撤出通孔刀18，然后进行攻丝，形成内螺纹或内外螺纹，或进一步的对加工部位进行切削，加工完成后待工件11冷却定型。

工件11为压力容器或管件，压力容器包括窦性气体罐、燃气管、液压罐、存储罐、压力瓶和灭火器，管件包括钢管、合金管、膨胀管和铜管。

当对钢管进行加工时，先将钢管一端通过夹具12固定，将高频感应加热器1上的圈5套在钢管加工端，采用2.2 m/s线速度旋转钢管，待钢管加工端温度达到800-1000℃，提高线速度至2.6m/s，将加工端相对移动到内缩口模具的左端起始位置，使用钢管相对内缩口模具向其尾部移动，对钢管端部实现内翻边增厚同时整形，待加工完成后，采用内缩口模具上是通孔刀18对加工端端部进行通孔，反复多次通孔使加工端内凹口形成，停止加热，然后再通过丝锥对钢管进行内螺纹加工，或通过丝锥对钢管进行内螺纹的加工，然后冷却对内凹口进行定型。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方案，但显然本实用新型并不仅限于上述实施方案。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种等效变型，这些等效变型均属于本实用新型的保护范围。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，只要其在本实用新型的技术构思范围内即可。

Claims (7)

1.一种工件内缩口加工车床，包括夹具、工作台和加热装置，夹具设于工作台的一端，另一端设有内缩口模具，加热装置设于工作台的一侧，其特征在于：所述内缩口模具上设有圆锥状通孔刀，通孔刀与内缩口模具之间设有加强部。

2.根据权利要求1所述的工件内缩口加工车床，其特征在于：所述内缩口模具包括模具本体、通孔部和用于挤压内翻边的缩口部，模具本体后端设有安装部，模具本体的前端设有缩口部，通孔部设于缩口部侧面，所述通孔部内设有通孔刀，通孔刀一侧设有安装孔，安装孔用于安装丝锥和牙板，内缩口模具右端设有紧固螺栓；缩口部包括横向部、纵向部和圆弧部，纵向部位于横向部的上端面，圆弧部位于纵向部与横向部之间，圆弧部内设有阶梯，阶梯包括左端面、右端面和圆弧刃，圆弧刃位于左端面与右端面之间，相邻两阶梯之间为凹槽。

3.根据权利要求1所述的工件内缩口加工车床，其特征在于：所述加热装置包括高频感应加热器和驱动装置，驱动装置通过支撑板设于车床上，高频感应加热器与驱动装置连接，所述高频感应加热器与空心圆管一端连接，空心圆管另一端设有圈，圈的内径大于工件的外径，空心圆管呈U型结构由铜制成，空心管内通循环冷却液。

4.根据权利要求1所述的工件内缩口加工车床，其特征在于：所述通孔刀为圆锥状弧形。

5.根据权利要求4所述的工件内缩口加工车床，其特征在于：所述圆锥状为斜面。

6.根据权利要求4所述的工件内缩口加工车床，其特征在于：所述圆锥状为抛物线。

7.根据权利要求4所述的工件内缩口加工车床，其特征在于：所述圆锥状为内凹弧面。

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