CN109433896A - 波纹管类薄壁零件缩颈旋压数控成型设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种波纹管类薄壁零件缩颈旋压数控成型设备，包括机床、依次设置于机床上的主轴装置、旋轮装置、尾顶装置，主轴装置和尾顶装置之间设置芯模与套装在芯模外的波纹模具。其中，旋轮装置包括旋轮架和旋轮，旋轮装置与机床滑动连接；旋轮架上设置加工区域，所述芯模的一端与主轴装置中的主轴连接，波纹模具穿过旋轮架上的加工区域并与尾顶装置连接；旋轮设置于旋轮架内且可相对于芯模径向伺服进给。尾顶装置包括尾座架体和尾顶，尾座架体与机床滑动连接，尾顶安装于尾座架体上并可进行轴向进给及径向横移，波纹模具外壁均布环状凸模。其消除了波纹管传统拼焊工艺的横纵焊缝以及焊缝交叉区域容易出现焊接缺陷的质量隐患。

Description

波纹管类薄壁零件缩颈旋压数控成型设备

技术领域

本发明属于管类零件旋压设备技术领域，具体涉及一种大型、薄壁的管类零件缩颈旋压装置。

背景技术

隧道管是我国航天型号产品输送燃料的管道，其质量会直接影响着型号产品的可靠性。据了解，美国、日本等发达国家已经采用旋压工艺整体成型大直径的隧道管，整体旋压成形工艺可以有效避免传统焊接工艺的纵横焊缝对产品质量的影响，显著提高型号的产品可靠性。由于该技术涉及最先进的航天产品制造工艺，这些国家针对该项技术及相关的大型旋压设备对我国进行技术封锁，目前国内隧道管多采用传统拼焊工艺成型，与国际水平差距较大。

目前，关于隧道管类大型薄壁复杂零件的加工，国内通常采用传统的拼焊工艺获得，具体为：采用传统的铝合金平板，先压出凸筋，再卷焊成波纹管，最后将多节波纹管拼焊为隧道管。采用这种方法成形的隧道管上含有一条贯通全长的纵向焊缝和多条环向焊缝，过长的焊缝以及纵缝与环缝交错出现，会导致横纵焊缝交叉区域产生大量的焊接缺陷，并且应力腐蚀及燃料腐蚀也相当严重，密封性能难以保证，质量控制难度大，其质量隐患会直接影响着型号产品的可靠性，无法满足新型型号产品的要求。

发明内容

基于以上问题，本发明的目的在于提供波纹管类薄壁零件缩颈旋压数控成型设备，实现旋压规格以内的隧道管类产品并在航天型号研制上得到实际应用，从而填补国内相关技术的空白，提升国内航天制造技术水平。

为了实现以上目的，本发明采用的技术方案为：波纹管类薄壁零件缩颈旋压数控成型设备，包括机床、依次设置于机床上的主轴装置、旋轮装置、尾顶装置，主轴装置和尾顶装置之间设置芯模与套装在芯模外的波纹模具；其中，旋轮装置包括旋轮架和旋轮，旋轮装置与机床滑动连接并可以在主轴装置与尾顶装置之间伺服运动；旋轮架上设置加工区域，所述芯模的一端与主轴装置中的主轴连接，波纹模具穿过旋轮架上的加工区域并与尾顶装置连接；旋轮设置于旋轮架内且可相对于芯模径向伺服进给。尾顶装置包括尾座架、尾顶架和尾顶，尾座架与机床滑动连接并可相对于芯模的端部轴向靠近或远离，尾顶架滑动安装于尾座架上端并可相对于芯模径向移动，尾顶架上设置油缸，尾顶安装于油缸活塞杆的端部并在油缸的驱动下相对于芯模轴向进给，所述尾顶与芯模的端部形状适配；波纹模具外壁均布环状凸模。

本发明提供的管类零件缩颈旋压装置，其使用方法是：将待加工的薄壁金属管坯料套在波纹模具外并固定，控制尾顶机构的尾顶将芯模与波纹模具顶紧，启动主轴箱，主轴带动芯模、波纹模具、坯料周向旋转，启动旋轮并控制旋轮相对于坯料轴向进给与径向进给，在旋轮的旋压与波纹模具的限制下将坯料旋压成型。

优化的，上述管类零件缩颈旋压装置还包括设置于主轴装置与旋轮装置之间的防护罩，所述防护罩与旋轮架可拆卸连接并与旋轮架同步移动，通过防护罩阻止旋压过程中旋压处的冷却液或火化溅出，从而保护附近的工作人员；可进一步在防护罩侧面设置窗口，便于工作人员观察旋压情况。

优化的，所述波纹模具包括筒状的基模，基模一端的筒壁径向向外凸出形成环状凸模，环状凸模的端口内部设置与基模另一端筒口尺寸适配的环形凹槽，若干基模通过环形凹槽与筒口的依次插接得到波纹模具，这样可以根据需要旋压管件的长度而选择合适数量的基模拼接成适用的波纹模具。

优化的，所述旋轮包括3个主旋轮和1个副旋轮，3个主旋轮周向均匀设置于芯模外端并相对于芯模径向伺服进给，1个副轮设置于相邻两个主旋轮之间并相对于芯模径向伺服进给。

优化的，所述旋轮架底部设置丝杠螺母机构，通过电机带动丝杠螺母机构以驱动旋轮架可相对于机床实现轴向伺服运动。旋轮架上设置进给伺服油缸，伺服油缸的活塞杆可相对于芯模径向靠近或远离，旋轮设置于进给油缸活塞杆的端部；所述尾顶座上设置尾顶油缸和横移油缸，尾顶油缸的水平活塞杆可相对于芯模的端部轴向靠近或远离，尾顶座通过尾顶油缸进行驱动，尾顶架通过横移油缸进行驱动。

进一步的，所述进给油缸、尾顶油缸、横移油缸通过机床一侧的液压控制机构控制并为各执行元件提供动力，所述液压控制机构包括液压站和液压管路，液压控制机构一侧设置液压油冷却机构。

优化的，还包括冷却***，冷却***包括冷却管路和纸带过滤机，冷却管路的出口与旋压工作面对应，纸带过滤机设置于机床一端，通过冷却***将冷却液从冷却管路送至旋压工作面以对旋压工件与旋轮因摩擦而升温的部位进行冷却，通过纸带过滤机将基床上流下的冷却液进行过滤与回收。

进一步的，还包括控制机构与操作机构，所述控制机构分别对操作机构、主轴装置、旋轮装置、尾顶装置、电机、液压控制机构、液压油冷却机构、冷却***进行控制；所述操作机构包括显示屏幕、输入键盘、指示灯、电源键。

进一步的，所述旋轮架、尾座架分别通过导轨副与机床滑动连接

本发明的有益效果为：

本发明提供的波纹管类薄壁零件缩颈旋压数控成型设备，通过主轴箱、芯模、波纹模具、旋轮机构、尾顶机构实现隧道管产品的整体旋压成形，彻底消除型号产品隧道管零件的纵向焊缝，大幅度减少环向焊缝长度，使型号产品隧道管零件的焊缝长度减少90％以上，其消除了传统拼焊工艺横纵焊缝交叉区域容易出现焊接缺陷的质量隐患，有效降低产品的质量隐患，增加产品的加工效率。

附图说明

图1为本发明提供的管类零件缩颈旋压装置的示意图；

图2为实施例中旋压成型示意图；

图3为实施例中旋轮机构的横截示意图；

其中，1为机床，2为主轴装置，21为主轴，3为旋轮装置，31为旋轮架，32为旋轮，32为主旋轮，322为副旋轮，4为尾顶装置，41为尾座架，42为尾顶架，43为尾顶，5为芯模，6为波纹模具，61为基模，62为环状凸模，7为防护罩，71为窗口，8为液压控制机构，9为液压油冷却机构，10为控制机构，11为操作机构，12为纸带过滤机，13为坯体。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

实施例

如图1、2所示，本实施例提供一种波纹管类薄壁零件缩颈旋压数控成型设备，包括机床1、依次设置于机床1上的主轴装置2、旋轮32装置3、尾顶装置4，主轴装置2和尾顶装置4之间设置芯模5与套装在芯模5外的波纹模具6；其中，旋轮32装置3包括旋轮32架31和旋轮32，旋轮32装置3与机床1滑动连接并可以在主轴装置2与尾顶装置4之间伺服运动；旋轮32架31上设置加工区域，芯模5的一端与主轴装置2中的主轴21连接，波纹模具6穿过旋轮32架31上的加工区域并与尾顶装置4连接；旋轮32设置于旋轮32架31内且可相对于芯模5径向伺服进给。尾顶装置4包括尾座架41、尾顶架42和尾顶43，尾座架41与机床1滑动连接并可相对于芯模5的端部轴向靠近或远离，尾顶架42滑动安装于尾座架41上端并可相对于芯模5径向移动，尾顶架42上设置油缸，尾顶43安装于油缸活塞杆的端部并在油缸的驱动下相对于芯模5轴向进给，尾顶43与芯模5的端部形状适配；波纹模具6外壁均布环状凸模62。

还包括设置于主轴装置2与旋轮32装置3之间的防护罩7，防护罩7与旋轮32架31可拆卸连接并与旋轮32架31同步移动，防护罩7侧面设置窗口71。

如图2所示，波纹模具6包括筒状的基模61，基模61一端的筒壁径向向外凸出形成环状凸模62，环状凸模62的端口内部设置与基模61另一端筒口尺寸适配的环形凹槽，若干基模61通过环形凹槽与筒口的依次插接得到波纹模具6。

如图3所示，本实施例旋轮32包括3个主旋轮321和1个副旋轮322，3个主旋轮321周向均匀设置于芯模5外端并相对于芯模5径向伺服进给，1个副轮设置于相邻两个主旋轮321之间并相对于芯模5径向伺服进给。

具体的，旋轮32架31底部设置丝杠螺母机构，通过电机带动丝杠螺母机构以驱动旋轮32架31可相对于机床1实现轴向伺服运动。旋轮32架31上设置进给伺服油缸，伺服油缸的活塞杆可相对于芯模5径向靠近或远离，旋轮32设置于进给油缸活塞杆的端部；尾顶43座上设置尾顶43油缸和横移油缸，尾顶43油缸的水平活塞杆可相对于芯模5的端部轴向靠近或远离，尾顶43座通过尾顶43油缸进行驱动，尾顶架42通过横移油缸进行驱动。

具体的，进给油缸、尾顶43油缸、横移油缸通过机床1一侧的液压控制机构8控制并为各执行元件提供动力，液压控制机构8包括液压站和液压管路，液压控制机构8一侧设置液压油冷却机构9。

还包括冷却***，冷却***包括冷却管路和纸带过滤机12，冷却管路的出口与旋压工作面对应，纸带过滤机12设置于机床1一端。

还包括控制机构10与操作机构11，控制机构10分别对操作机构11、主轴装置2、旋轮32装置3、尾顶装置4、电机、液压控制机构8、液压油冷却机构9、冷却***进行控制；操作机构11包括显示屏幕、输入键盘、指示灯、电源键。

具体的，旋轮32架31、尾座架41分别通过导轨副与机床1滑动连接。

本实施例提供的波纹管类薄壁零件缩颈旋压数控成型设备，使用时，将坯体13套装于波纹模具6外并与主轴21通过法兰套连接即可以进行旋压。本装置可实现旋压规格以内的隧道管类产品并在航天型号研制上得到实际应用，从而填补国内相关技术的空白，提升国内航天制造技术水平，还能够应用于化工、医疗器械等民用产业大型、高精度、复杂构件隧道管类零件的加工制造实现军民技术共用。

本发明的上述实施例仅仅是为说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其他不同形式的变化和变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (10)

1.波纹管类薄壁零件缩颈旋压数控成型设备，其特征在于，包括机床、依次设置于机床上的主轴装置、旋轮装置、尾顶装置，主轴装置和尾顶装置之间设置芯模与套装在芯模外的波纹模具；其中，旋轮装置包括旋轮架和旋轮，旋轮装置与机床滑动连接并可以在主轴装置与尾顶装置之间伺服运动；旋轮架上设置加工区域，所述芯模的一端与主轴装置中的主轴连接，波纹模具穿过旋轮架上的加工区域并与尾顶装置连接；旋轮设置于旋轮架内且可相对于芯模径向伺服进给。尾顶装置包括尾座架、尾顶架和尾顶，尾座架与机床滑动连接并可相对于芯模的端部轴向靠近或远离，尾顶架滑动安装于尾座架上端并可相对于芯模径向移动，尾顶架上设置油缸，尾顶安装于油缸活塞杆的端部并在油缸的驱动下相对于芯模轴向进给，所述尾顶与芯模的端部形状适配；波纹模具外壁均布环状凸模。

2.根据权利要求1所述的波纹管类薄壁零件缩颈旋压数控成型设备，其特征在于，还包括设置于主轴装置与旋轮装置之间的防护罩，所述防护罩与旋轮架可拆卸连接并与旋轮架同步移动。

3.根据权利要求2所述的波纹管类薄壁零件缩颈旋压数控成型设备，其特征在于，所述防护罩侧面设置窗口。

4.根据权利要求1至3任一所述的波纹管类薄壁零件缩颈旋压数控成型设备，其特征在于，所述波纹模具包括筒状的基模，基模一端的筒壁径向向外凸出形成环状凸模，环状凸模的端口内部设置与基模另一端筒口尺寸适配的环形凹槽，若干基模通过环形凹槽与筒口的依次插接得到波纹模具。

5.根据权利要求1至3任一所述的波纹管类薄壁零件缩颈旋压数控成型设备，其特征在于，所述旋轮包括3个主旋轮和1个副旋轮，3个主旋轮周向均匀设置于芯模外端并相对于芯模径向伺服进给，1个副轮设置于相邻两个主旋轮之间并相对于芯模径向伺服进给。

6.根据权利要求5所述的波纹管类薄壁零件缩颈旋压数控成型设备，其特征在于，所述旋轮架底部设置丝杠螺母机构，通过电机带动丝杠螺母机构以驱动旋轮架可相对于机床实现轴向伺服运动。旋轮架上设置进给伺服油缸，伺服油缸的活塞杆可相对于芯模径向靠近或远离，旋轮设置于进给油缸活塞杆的端部；所述尾顶座上设置尾顶油缸和横移油缸，尾顶油缸的水平活塞杆可相对于芯模的端部轴向靠近或远离，尾顶座通过尾顶油缸进行驱动，尾顶架通过横移油缸进行驱动。

7.根据权利要求6所述的波纹管类薄壁零件缩颈旋压数控成型设备，其特征在于，所述进给油缸、尾顶油缸、横移油缸通过机床一侧的液压控制机构控制并为各执行元件提供动力，所述液压控制机构包括液压站和液压管路，液压控制机构一侧设置液压油冷却机构。

8.根据权利要求7任一所述的波纹管类薄壁零件缩颈旋压数控成型设备，其特征在于，还包括冷却***，冷却***包括冷却管路和纸带过滤机，冷却管路的出口与旋压工作面对应，纸带过滤机设置于机床一端。

9.根据权利要求8所述的波纹管类薄壁零件缩颈旋压数控成型设备，其特征在于，还包括控制机构与操作机构，所述控制机构分别对操作机构、主轴装置、旋轮装置、尾顶装置、电机、液压控制机构、液压油冷却机构、冷却***进行控制；所述操作机构包括显示屏幕、输入键盘、指示灯、电源键。

10.根据权利要求1所述的波纹管类薄壁零件缩颈旋压数控成型设备，其特征在于，所述旋轮架、尾座架分别通过导轨副与机床滑动连接。