CN109926481B - 一种波纹管自动成型装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种波纹管自动成型装置及其方法，该波纹管自动成型装置，包括用于成型波纹的胀形装置，该胀形装置包括模片成型机构以及设于模片成型机构中心的锥形加载压头，模片成型机构包括由上至下层叠设置的压板、上胀形模板、夹板、下胀形模板和垫板，上胀形模板和下胀形模板均是由多个环形阵列分布的扇环的模片单元组成，模片单元的内端设有滑块，锥形加载压头的外壁上设有沿轴向设置的滑槽，滑块嵌于该滑槽内；本发明通过两个胀形模板的设计相互弥补波形断点，不需要模片旋转，机构较为简单，更为稳定，大大提高了工作效率，值得大力推广。

Description

一种波纹管自动成型装置及其方法

技术领域

本发明属于波纹管成型技术领域，具体涉及一种波纹管自动成型装置。

背景技术

金属波纹管管材的液压加工是截面为圆形、椭圆形、矩形、跑道形等环状波纹管成型的普通工艺方法。调整好模具和管坯料的相对位置以后，向管坯料内腔充压，再沿其轴向进行机械压缩，一根给长度的波纹管就很快形成了。这是液压成型的一种方法，叫做多波一次成型法。一般作弹性元件的波纹管，多采用这种加工方法。但对作为金属软管本体的波纹管来讲，该方法就不行了。因为这类波纹管要求越长越好。为此，人们创造了另一种液压成型的方法，即单波连续成型法。它能够在管坯料长度条件允许的情况下，连续成型几十、几百，甚至几千、几万个波纹。使用时，可按所需长度或所需波纹数截取。从这个意义上来讲，它可以代替多波一次成型机床。只要更换不同规格的模具，就可以生产不同规格的波纹管。可以说，单波连续成型机床是波纹管加工的多功能设备，是该生产线上的关键设备。

现有技术中的金属波纹管单波连续成型机均是在挤胀出一个断点的波形后再旋转模片一定角度再次挤胀完成完整波形的加工，这样就需要对模片以及加载油缸进行回转运动，机构较为复杂，而且这样的结构导致模片稳定性较差。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种不需要模片旋转，机构较为简单，减少回转运动所需驱动机构，而且加载油缸等机构固定结构更为稳定的波纹管自动成型装置。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种波纹管自动成型装置，包括用于成型波纹的胀形装置，该胀形装置包括模片成型机构以及设于模片成型机构中心的锥形加载压头，模片成型机构包括由上至下层叠设置的压板、上胀形模板、夹板、下胀形模板和垫板，上胀形模板和下胀形模板均是由多个环形阵列分布的扇环的模片单元组成，模片单元的内端设有滑块，锥形加载压头的外壁上设有沿轴向设置的滑槽，滑块嵌于该滑槽内。

作为本发明的进一步优化方案，所述上胀形模板和下胀形模板的模片单元数量相同，均为N，上胀形模板的模片单元与下胀形模板的模片单元交错分布，交错的角度为180°/N。

作为本发明的进一步优化方案，所述上胀形模板与下胀形模板的间距为个单波展开长。

作为本发明的进一步优化方案，所述上胀形模板的模片单元的底圆直径大于下胀形模板的模片单元的底圆直径，这样就能够保持锥形加载压头到位后使两个胀形模板的外圆等径。

作为本发明的进一步优化方案，所述滑块的横截面呈T型，滑块的内面的斜度与锥形加载压头的锥度相同。

作为本发明的进一步优化方案，所述压板、上胀形模板、夹板、下胀形模板和垫板之间通过固定螺栓贯穿连接，压板、夹板和垫板上均设有与固定螺栓配合的通孔，而上胀形模板和下胀形模板的模片单元上设有与固定螺栓配合的条形孔，该条形孔沿下胀形模板的半径设置；其原理是：固定螺栓为模片成型机构提供连接，使压板、夹板和垫板能够限制模片单元纵向的自由度，又由于条形孔的设置，因此模片单元在内外移动时不会受到固定螺栓的限制，必要的，上胀形模板和下胀形模板的条形孔对准。

作为本发明的进一步优化方案，所述模片成型机构底部安装于座撑上，锥形加载压头底部连接加载油缸的活塞杆，座撑直接安装于加载油缸的缸体的顶部，且座撑的中心设有与加载油缸的活塞杆间隙配合的通孔。通过加载油缸作为成型动力，通过加载油缸的的活塞杆连接锥形加载压头为其提供升降动力。

作为本发明的进一步优化方案，所述胀形装置的外侧设有升降台，升降台的中心设有与加载油缸间隙配合的通孔，升降台的底部连接升降机构；升降机构包括升降丝杆、套筒和驱动机构，升降台的底部设有四个升降丝杆，升降丝杆***套筒内，并与套筒螺纹连接，套筒固定安装于基座内；这四个升降丝杆上均设有同步链轮，四个升降丝杆的同步链轮通过链条连接，其中一个升降丝杆上还设有主动链轮，该主动链轮通过链条传动连接驱动机构，驱动机构包括电机，电机的输出轴上的电机链轮与主动链轮之间通过链条连接。其原理是：电机通过链传动带动升降丝杆转动，四个升降丝杆通过链条传动实现同步转动，升降丝杆转动的同时由于螺纹的作用同步上升，进而带动升降台整体上升；必要的，升降丝杆的顶端与升降台转动连接。

波纹管自动成型装置的波纹管成型方法，包括如下步骤：

步骤一，将管坯放置于升降台上，通过夹具夹紧管坯，同时使管坯与锥形加载压头同轴，然后通过升降机构带动升降台升降，使下胀形模板与管坯的起始胀波的高度一致，加载油缸带动锥形加载压头下行，推动下胀形模板的模片单元向外运动，对外部的管坯进行胀形，产生间断的波形，加载油缸带动锥形加载压头复位，与此同时下胀形模板的模片单元由于滑块与滑槽的作用复位；

步骤二，通过升降机构带动升降台上升，使管坯沿轴向移动一个单波展开长，此时下胀形模板与管坯待加工的波形高度一致，上胀形模板与下胀形模板成型的间断的波形高度一致；加载油缸带动锥形加载压头下行，推动下胀形模板和上胀形模板的模片单元向外运动，下胀形模板对外部的管坯进行胀形，再次产生一个间断的波形，上胀形模板对外部的管坯进行胀形，消除上一个产生的间断的波形的未挤胀到位的凸起形成一个完整的波形；然后加载油缸带动锥形加载压头复位，与此同时下胀形模板的模片单元由于滑块与滑槽的作用复位；

步骤三，通过升降机构带动升降台上升，使管坯沿轴向移动一个单波展开长，按照步骤二弥补间断的波形并挤胀下一个波形，直至加工出目标波形数。

本发明的有益效果在于：

1)本发明通过两个胀形模板的设计相互弥补波形断点，不需要模片旋转，机构较为简单，减少回转运动所需驱动机构而且不需要增加其他驱动机构；

2)本发明的加载油缸等机构固定结构更为稳定；

3)本发明由于取消了回转运动，现在加工一个完整波形的时间与原来仅加工一次挤胀的时间相同，大大提高了工作效率。

附图说明

图1是实施例一中本发明的整体结构示意图；

图2是图1的A处放大图；

图3是实施例一中本发明的上胀形模板的俯视图；

图4是实施例一中本发明的下胀形模板的俯视图。

图中：1胀形装置、2模片成型机构、3锥形加载压头、4压板、5上胀形模板、6夹板、7下胀形模板、8垫板、9模片单元、10滑块、 11条形孔、12座撑、13加载油缸、14升降台、15升降丝杆、16套筒、17同步链轮、18主动链轮、19管坯、100基座。

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

实施例一

如图1-4所示，一种波纹管自动成型装置，包括用于成型波纹的胀形装置1，该胀形装置1包括模片成型机构2以及设于模片成型机构2中心的锥形加载压头3，模片成型机构2包括由上至下层叠设置的压板4、上胀形模板5、夹板6、下胀形模板7和垫板8，上胀形模板5和下胀形模板7均是由多个环形阵列分布的扇环的模片单元9 组成，模片单元9的内端设有滑块10，锥形加载压头3的外壁上设有沿轴向设置的滑槽，滑块10嵌于该滑槽内；

上述，上胀形模板5和下胀形模板7的模片单元9数量相同，均为N，每个模片单元9的角度为360°/N，上胀形模板5的模片单元 9与下胀形模板7的模片单元9交错分布，交错的角度为360°/N的一半，即180°/N(需要保证的是上胀形模板5的模片单元9能够弥补由于下胀形模板7的模片单元9的张开后的间隙产生的波形断点)。

上述，上胀形模板5与下胀形模板7的间距为个单波展开长。

上述，上胀形模板5的模片单元9的底圆直径大于下胀形模板7 的模片单元9的底圆直径，这样就能够保持锥形加载压头3到位后使两个胀形模板的外圆等径(外圆与管坯19轴心距离相等)。

上述，滑块10的横截面呈T型，滑块10的内面的斜度与锥形加载压头3的锥度相同。

上述，关于模片成型机构2的连接机构是通过螺栓完成的，具体是固定螺栓贯穿压板4、上胀形模板5、夹板6、下胀形模板7和垫板8将它们连接，压板4、夹板6和垫板8上均设有与固定螺栓配合的通孔，而上胀形模板5和下胀形模板7的模片单元9上设有与固定螺栓配合的条形孔11，该条形孔11沿下胀形模板7的半径设置。其原理是：固定螺栓为模片成型机构2提供连接，使压板4、夹板6和垫板8能够限制模片单元9纵向的自由度，又由于条形孔11的设置，因此模片单元9在内外移动时不会受到固定螺栓的限制，必要的，上胀形模板5和下胀形模板7的条形孔11对准。

上述，固定螺栓的数量与上胀形模板5的模片单元9的数量一致，均匀环形阵列分布。

模片成型机构2底部安装于座撑12上，锥形加载压头3底部连接加载油缸13的活塞杆，座撑12直接安装于加载油缸13的缸体的顶部，且座撑12的中心设有与加载油缸13的活塞杆间隙配合的通孔。通过加载油缸13作为成型动力，通过加载油缸13的的活塞杆连接锥形加载压头3为其提供升降动力。

胀形装置1的外侧设有升降台14，升降台14的中心设有与加载油缸13间隙配合的通孔，升降台14的底部连接升降机构；

升降机构包括升降丝杆15、套筒16和驱动机构，升降台14的底部设有四个升降丝杆15，升降丝杆15***套筒16内，并与套筒 16螺纹连接，套筒16固定安装于基座100内；这四个升降丝杆15 上均设有同步链轮17，四个升降丝杆15的同步链轮17通过链条连接，其中一个升降丝杆15上还设有主动链轮18，该主动链轮18通过链条传动连接驱动机构，驱动机构包括电机，电机的输出轴上的电机链轮与主动链轮18之间通过链条连接。其原理是：电机通过链传动带动升降丝杆15转动，四个升降丝杆15通过链条传动实现同步转动，升降丝杆15转动的同时由于螺纹的作用同步上升，进而带动升降台14整体上升；必要的，升降丝杆15的顶端与升降台14转动连接。

上述，加载油缸13通过缸座安装于基座100上。

上述，升降台14上设有与管坯19配合的夹具，具体的，该夹具应包括与管坯19配合的设有半圆形夹口的夹块，夹块与夹具油缸的伸缩杆连接，通过夹具油缸提供动力，带动管坯19两侧的夹块运动夹紧管坯19，并且保持其与胀形装置1的同轴度；在进一步的，夹块的底部通过滑块10连接升降台14顶部的滑轨。

需要说明的是，锥形加载压头3整体呈倒圆台形。

电机为现有成熟的伺服电机设备，通过开关连接电源进行控制和供电。

加载油缸13连接液压站，加载油缸13采用现有成熟油缸设备，其机构与其油口连接关系为现有技术，在此不作赘述。

该波纹管自动成型装置的波纹管成型的具体步骤如下：

步骤一，将管坯19放置于升降台14上，通过夹具夹紧管坯19，同时使管坯19与锥形加载压头3同轴，然后通过升降机构带动升降台14升降，使下胀形模板7与管坯19的起始胀波的高度一致，加载油缸13带动锥形加载压头3下行，推动下胀形模板7的模片单元9 向外运动，对外部的管坯19进行胀形，产生间断的波形，加载油缸 13带动锥形加载压头3复位，与此同时下胀形模板7的模片单元由于滑块10与滑槽的作用复位；

步骤二，通过升降机构带动升降台14上升，使管坯19沿轴向移动一个单波展开长，此时下胀形模板7与管坯19待加工的波形高度一致，上胀形模板5与下胀形模板7成型的间断的波形高度一致；加载油缸13带动锥形加载压头3下行，推动下胀形模板7和上胀形模板5的模片单元9向外运动，下胀形模板7对外部的管坯19进行胀形，再次产生一个间断的波形，上胀形模板5对外部的管坯19进行胀形，消除上一个产生的间断的波形的未挤胀到位的凸起形成一个完整的波形；然后加载油缸13带动锥形加载压头3复位，与此同时下胀形模板7的模片单元由于滑块10与滑槽的作用复位；

步骤三，通过升降机构带动升降台14上升，使管坯19沿轴向移动一个单波展开长，按照步骤二弥补间断的波形并挤胀下一个波形，直至加工出目标波形数。

实施例二

与实施例一不同的是，加载油缸13采用可调行程油缸。能够通过调节加载油缸13的行程调节锥形加载压头3升降高度，从而调整上胀形模板5和下胀形模板7的胀形直径，以适用于各种直径尺寸的管坯19的波纹成型加工。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种波纹管自动成型装置，其特征在于：包括用于成型波纹的胀形装置，该胀形装置包括模片成型机构以及设于模片成型机构中心的锥形加载压头，模片成型机构包括由上至下层叠设置的压板、上胀形模板、夹板、下胀形模板和垫板，上胀形模板和下胀形模板均是由多个环形阵列分布的扇环的模片单元组成，模片单元的内端设有滑块，锥形加载压头的外壁上设有沿轴向设置的滑槽，滑块嵌于该滑槽内，所述上胀形模板和下胀形模板的模片单元数量相同，均为N，上胀形模板的模片单元与下胀形模板的模片单元交错分布，交错的角度为180°/N，所述上胀形模板与下胀形模板的间距为个单波展开长，所述上胀形模板的模片单元的底圆直径大于下胀形模板的模片单元的底圆直径，所述滑块的横截面呈T型，滑块的内面的斜度与锥形加载压头的锥度相同，所述压板、上胀形模板、夹板、下胀形模板和垫板之间通过固定螺栓贯穿连接，压板、夹板和垫板上均设有与固定螺栓配合的通孔，而上胀形模板和下胀形模板的模片单元上设有与固定螺栓配合的条形孔，该条形孔沿下胀形模板的半径设置，所述模片成型机构底部安装于座撑上，锥形加载压头底部连接加载油缸的活塞杆，座撑直接安装于加载油缸的缸体的顶部，且座撑的中心设有与加载油缸的活塞杆间隙配合的通孔，所述胀形装置的外侧设有升降台，升降台的中心设有与加载油缸间隙配合的通孔，升降台的底部连接升降机构；升降机构包括升降丝杆、套筒和驱动机构，升降台的底部设有四个升降丝杆，升降丝杆***套筒内，并与套筒螺纹连接，套筒固定安装于基座内；这四个升降丝杆上均设有同步链轮，四个升降丝杆的同步链轮通过链条连接，其中一个升降丝杆上还设有主动链轮，该主动链轮通过链条传动连接驱动机构，驱动机构包括电机，电机的输出轴上的电机链轮与主动链轮之间通过链条连接。

2.一种根据权利要求1所述的波纹管自动成型装置的波纹管成型方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一，将管坯放置于升降台上，通过升降机构带动升降台升降，使下胀形模板与管坯的起始胀波的高度一致，加载油缸带动锥形加载压头下行，推动下胀形模板的模片单元向外运动，对外部的管坯进行胀形，产生间断的波形，加载油缸带动锥形加载压头和模片单元复位；

步骤二，通过升降机构带动升降台上升，使管坯沿轴向移动一个单波展开长；加载油缸带动锥形加载压头下行，推动下胀形模板和上胀形模板的模片单元向外运动，下胀形模板对外部的管坯进行胀形，再次产生一个间断的波形，上胀形模板对外部的管坯进行胀形，消除上一个产生的间断的波形的未挤胀到位的凸起形成一个完整的波形；然后加载油缸带动锥形加载压头和模片单元复位；

步骤三，通过升降机构带动升降台上升，使管坯沿轴向移动一个单波展开长，按照步骤二弥补间断的波形并挤胀下一个波形，直至加工出目标波形数。

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