CN113000647B - 一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作方法和设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作方法和设备。所述制作设备包括：三工序卷圆设备，所述三工序卷圆设备包括：Y形芯轴和包围在所述Y形芯轴周向的三个凹形模具，Y形芯轴作为凸模，三个凹形模具分别为：第一凹形模具、第二凹形模具和第三凹形模，第一凹形模具、第二凹形模具和第三凹形模具合模后形成封闭圆形。制作方法采用所述制作设备。本发明整体设备相对简单，模具之间干涉少，质量可靠，效率高，投资低。
Description
技术领域
本发明涉及开缝衬套领域，具体涉及一种一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作方法和设备。
背景技术
目前开缝衬套(小直径开缝筒形金属件)可供货的直径范围在4mm-120mm，材料选用301或302不锈钢带，通常情况下开缝衬套的制作工艺是：先卷圆后翻边。翻边前，开缝圆筒内外都需要专用模具夹持，工艺复杂，效率低。目前存在的问题是：
(1)卷圆后再翻边，翻边部分极易出现搭接量很少或无法搭接的现象。
(2)对于小直径(直径≦10mm)开缝圆筒，现有的翻边工具极易受到干涉，成形质量难以满足产品质量要求。
(3)即使能克服前面两点的问题，但制作工艺复杂，设备复杂，成本投入较高。
综上所述，现有技术中存在以下问题：一端翻边的小直径开缝筒形金属件质量较差或者制作工艺复杂，设备复杂，成本投入较高。
发明内容
本发明提供一种一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作方法和设备，以解决端翻边的小直径开缝筒形金属件质量较差或者制作工艺复杂，设备复杂，成本投入较高的问题。
为此，本发明提出一种一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作设备，所述制作设备包括：三工序卷圆设备，所述三工序卷圆设备包括：Y形芯轴和包围在所述Y形芯轴周向的三个凹形模具，Y形芯轴作为凸模，三个凹形模具分别为：第一凹形模具、第二凹形模具和第三凹形模，第一凹形模具、第二凹形模具和第三凹形模具合模后形成封闭圆形。
进一步的，
Y形芯轴包括：圆柱主体和连接在圆柱主体顶端的圆锥台，圆锥台的底端连接圆柱主体顶端，圆锥台的顶端的直径大于圆锥台的底端，Y形芯轴的轴向截面为Y形；
第一凹形模具、第二凹形模具和第三凹形模具的结构相同，对称设置在Y形芯轴的周围，各凹形模具均包括：基体10和设置在基体10一侧的贴合面，
所述贴合面包括：第一直面11、第二直面12、以及连接在第一直面11和第二直面12之间的弧形柱面13，其中，第一直面11和第二直面12关于弧形柱面13的轴线对称，并且第一直面11和第二直面12形成120度夹角，第一直面11的顶沿与弧形柱面13相交，第一直面11的底沿与基体10相交，第一直面11的顶沿与弧形柱面13的轴线的距离小于第一直面11的底沿弧形柱面13的轴线的距离；
各凹形模具的各直面分别与相邻各凹形模具的对应直面相贴合；
各弧形柱面13为1/3圆柱面，
三个凹形模具的弧形柱面13形成一个整圆柱面。
进一步的，各凹形模具运动采用液压油缸或气缸来驱动。
进一步的，本发明的制作设备还包括：单侧翻边轧辊6，对板料5一侧翻边。单侧翻边轧辊6设置在翻边工序，位于三工序卷圆设备的上游或上一工序；三工序卷圆设备对单侧翻边后的工件进行卷圆。
本发明还提出一种一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作方法，所述一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作方法采用先翻边再卷圆的方式，并且采用一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作设备；
所述一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作方法包括：
步骤A：开卷送料：将一定宽度的不锈钢板料开卷送料；
步骤B：板料一侧翻边：通过单侧翻边轧辊，对板料单侧翻边；
步骤C：板料切断：根据开缝圆管展开尺寸，将单侧翻边后的板料精确分割成段；或者在下一步工序的第一凹形模具运动的前期完成板料切割；
步骤D：三工序卷圆：成形过程：将切割后的板料放在Y形芯轴下方，Y形芯轴处于静止状态，第一凹形模具、第一凹形模具和第三凹形模具依次从三个不同方向Y形芯轴运动，将板料逐步弯曲，使板料贴合芯轴，形成带翻边的搭接筒形件，其中，第一凹形模具、第一凹形模具和第三凹形模具合模后形成圆形的整体凹形模具。
进一步的，所述步骤D采用的设备为：三工序卷圆设备；
所述三工序卷圆设备包括：Y形芯轴和包围在所述Y形芯轴周向的三个凹形模具，三个凹形模具分别为：第一凹形模具、第二凹形模具和第三凹形模，第一凹形模具、第二凹形模具和第三凹形模具合模后形成封闭圆形；
Y形芯轴作为凸模，材质为冷作模具钢(如Cr12mov、SKD11、DC53等)；Y形芯轴包括：圆柱主体和连接在圆柱主体顶端的圆锥台，圆锥台的底端连接圆柱主体顶端，圆锥台的顶端的直径大于圆锥台的底端，Y形芯轴的轴向截面为Y形；
第一凹形模具、第二凹形模具和第三凹形模具的材质和结构相同，可以相互替换，凹形模具的材质例如为冷作模具钢(如Cr12mov、SKD11、DC53等)；
对称设置在Y形芯轴的周围，各凹形模具均包括：基体10和设置在基体10一侧的贴合面，
所述贴合面包括：第一直面11、第二直面12、以及连接在第一直面11和第二直面12之间的弧形柱面13，其中，第一直面11和第二直面12关于弧形柱面13的轴线对称，并且第一直面11和第二直面12形成120度夹角，第一直面11的顶沿与弧形柱面13相交，第一直面11的底沿与基体10相交，第一直面11的顶沿与弧形柱面13的轴线的距离小于第一直面11的底沿弧形柱面13的轴线的距离；
各凹形模具的各直面分别与相邻各凹形模具的对应直面相贴合；
各弧形柱面13为1/3圆柱面，
三个凹形模具的弧形柱面13形成一个整圆柱面。
进一步的，第一凹形模具设置在Y形芯轴的下方，第二凹形模具和第三凹形模具分别设置在Y形芯轴的侧向，
所述步骤D具体为：
步骤D1：将切割后的板料相对芯轴轴线成不对称放置在第一凹形模具之间；切割后的板料的两端与芯轴轴线的距离不相等；
步骤D2：第一凹形模具首先向上运动，使板料变形成弯钩形或近似U形，弯钩形包括：长边、短边和连接在长边和短边之间的圆弧边；
步骤D3：第二凹形模具随后从一侧向芯轴运动，使长边贴合芯轴；
步骤D4：第三凹形模具最后从另一侧向芯轴运动，使短边贴合芯轴，形成一端翻边的开缝筒形件。
进一步的，圆弧边的长度等于弧形柱面13径向截面的长度，短边的长度小于圆弧边的长度，长边的长度大于圆弧边的长度。
进一步的，
步骤D3具体为：第二凹形模具向芯轴运动，使长边贴合芯轴后，长边的外端位于第二凹形模具之外；
步骤D4具体为：第三凹形模具向芯轴运动，使短边贴合芯轴，并且同时使长边的外端贴合芯轴，形成完整的开缝筒形件。
进一步的，第二凹形模具和第三凹形模具的运动方向分别与水平方向成60度夹角。
进一步的，所述一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作方法还包括：
步骤E：整形：三个凹形模具同时压靠片刻，完成整形；
步骤F：开模：三个凹形模具回位，通过抽芯轴或吹扫方式等取出工件。
本发明先翻边后卷圆，能够解决翻边部分极易出现搭接量很少或无法搭接的现象，还能解决小直径(直径≦10mm)开缝圆筒，翻边工具极易受到干涉，成形质量难以满足产品质量要求的问题。另外，采用本发明的设备和方法，三工序卷圆设备采用三个凹形模具和芯轴，三个凹形模具可替换，整体设备相对简单，模具之间干涉少，质量可靠，效率高，投资低。
附图说明
图1为一端翻边的开缝筒形金属件的主视结构示意图；
图2为一端翻边的开缝筒形金属件的侧视结构示意图；
图3为本发明的翻边步骤的工作原理示意图；
图4为本发明采用的芯轴的结构示意图；
图5为本发明采用的三工序卷圆设备的结构示意图；
图6为本发明中板料相对芯轴轴线成不对称放置的工作原理示意图；
图7为本发明中第一凹形模具首先向上运动的工作原理示意图；
图8为本发明中第二凹形模具向芯轴运动使长边贴合芯轴的工作原理示意图；
图9为本发明中第三凹形模具向芯轴运动使短边贴合芯轴的工作原理示意图；
图10为各凹形模具的主视方向的结构示意图。
附图标号说明：
1、第一凹形模具；2、第二凹形模具；3、第三凹形模具；4、芯轴；5、板料；6、单侧翻边轧辊；
10、基体；11、第一直面；12、第二直面；13、弧形柱面；20、运动方向；30、运动方向；45、芯轴的轴线；
51、板料的第一端；52、板料的第二端；510、短边；520、长边；521、长边的外端530、圆弧边；55、成品工件。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明。
如图1和图2所示，开缝衬套(小直径开缝筒形金属件)的尺寸(单位为mm)为：长度L：25.4，过渡长度H：1.0，过渡圆角r：0.5，喇叭口直径D：9.90，α为85度，衬套厚度δ：0.254，衬套内径d1：8.40，(圆筒处)搭接量A1：1.70，(翻边处)搭接量A2：0.50。
本发明工艺路线是：先翻边再卷圆，具体步骤：
1.开卷送料：将一定宽度的301或302不锈钢板料开卷送料。
2.如图3所示，板料5一侧翻边：通过多组(3-5组)单侧翻边轧辊6，实现板料单侧翻边。
3.板料切断：根据开缝圆管展开尺寸，将单侧翻边后的板料精确分割成段；或者在下一步工序的第一凹形模具1运动的前期完成板料切割，即落料、弯曲一个工步完成。
4.三工序卷圆；
5.整形：三个模具压靠片刻，完成整形。
6.开模：凹形模具回位，通过抽芯轴或吹扫等方式取出工件。
其中，三工序卷圆成形过程：Y形芯轴4(图4所示)处于静止状态，三个凹形模具依次运动(按照运动的先后分别为第一凹形模具1、第二凹形模具2、第三凹形模具3)，将板料5逐步弯曲，使其贴合芯轴4，形成带翻边的搭接筒形件，即成品工件55。
如图5所示，本发明提出一种一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作设备，所述制作设备包括：三工序卷圆设备，所述三工序卷圆设备包括：Y形芯轴和包围在所述Y形芯轴周向的三个凹形模具，Y形芯轴作为凸模，三个凹形模具分别为：第一凹形模具、第二凹形模具和第三凹形模，第一凹形模具、第二凹形模具和第三凹形模具合模后形成封闭圆形。
第一凹形模具、第二凹形模具和第三凹形模具的结构相同，对称设置在Y形芯轴4的周围，各凹形模具均包括：基体10和设置在基体10一侧的贴合面，贴合面为各模具的模型面，用于和芯轴4形成压制工件的模型空间；
如图10所示，所述贴合面包括：第一直面11、第二直面12、以及连接在第一直面11和第二直面12之间的弧形柱面13，其中，第一直面11和第二直面12关于弧形柱面13的轴线，即芯轴的轴线45对称，并且第一直面11和第二直面12形成120度夹角，第一直面11的顶沿与弧形柱面13相交，第一直面11的底沿与基体10相交，第一直面11的顶沿与弧形柱面13的轴线的距离小于第一直面11的底沿弧形柱面13的轴线的距离；
各凹形模具的各直面分别与相邻各凹形模具的对应直面相贴合；
各弧形柱面13为1/3圆柱面，
三个凹形模具的弧形柱面13形成一个整圆柱面。
上述三个凹形模具和Y形芯轴的结构，使得凸模和凹模相配合，并且凸模和凹模相配合压制时，不干涉翻边。
进一步的，第一凹形模具设置在Y形芯轴的下方，第二凹形模具和第三凹形模具分别设置在Y形芯轴的侧向，这样，便于各个模具独立运动，互不干涉。
进一步的，如图3所示，本发明的制作设备还包括：单侧翻边轧辊6，对板料5一侧翻边。单侧翻边轧辊6设置在翻边工序，位于三工序卷圆设备的上游或上一工序；三工序卷圆设备对单侧翻边后的工件进行卷圆。单侧翻边轧辊6数量为多组，每组包括上轧辊和下轧辊，上轧辊的一端为在径向上凸出轧辊主体的凸出端，下轧辊的同一端为从轧辊主体径向收缩的收缩端，凸出端和收缩端在同一端头进行配合压制，形成板料5的单侧翻边。
进一步的，本发明的步骤具体为：
步骤D1：将切割后的板料5相对芯轴轴线成不对称放置在第一凹形模具1之间；切割后的板料的两端与芯轴轴线的距离不相等；板料的第一端51距离芯轴轴线45的长度大于板料的第二端52芯轴轴线45的长度；(不对称放置的目的是为了使得搭接位置不处于第二凹形模具2与第二凹形模具3之间，从而使搭接位置处于第二凹形模具3受力位置，更利于搭接位置的材料成形)
步骤D2：第一凹形模1具首先向上运动，使板料变形成弯钩形或近似U形，弯钩形包括：长边520、短边510和连接在长边和短边之间的圆弧边530；
步骤D3：第二凹形模具2随后从一侧按照运动方向20向芯轴4运动，使长边520贴合芯轴；
步骤D4：第三凹形模具3最后从另一侧按照运动方向30向芯轴运动，使短边510贴合芯轴，形成一端翻边的开缝筒形件。
进一步的，圆弧边530的长度等于弧形柱面13径向截面的长度，短边510的长度小于圆弧边的长度，长边520的长度大于圆弧边的长度。
进一步的，
步骤D3具体为：第二凹形模具2向芯轴4运动，使长边520贴合芯轴后，长边的外端521位于第二凹形模具2之外；
步骤D4具体为：第三凹形模具向芯轴运动，使短边510贴合芯轴4，并且同时使长边的外端521贴合芯轴4，形成完整的开缝筒形件，即成品工件55。
进一步的，第二凹形模具和第三凹形模具的运动方向分别与水平方向成60度夹角。这样，保证第二凹形模具和第三凹形模具的受力能高效率的施加在工件上。
各凹形模具运动采用液压油缸或气缸来驱动，运动速度根据成形质量设置在50-500mm/s范围内。采用液压油缸，驱动稳定准确。采用气缸速度快，效率高。
如图6、图7、图8和图9所示，根据设备的安装情况，凹形模具可以在水平或垂直平面内运动。本发明以垂直运动为例，以第一凹形模具1向上运动，其原理同样也适用于第一凹形模具1向下运动的情况。
以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。为本发明的各组成部分在不冲突的条件下可以相互组合，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。
Claims (7)
1.一种一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作设备，其特征在于，所述制作设备包括：三工序卷圆设备，所述三工序卷圆设备包括：Y形芯轴和包围在所述Y形芯轴周向的三个凹形模具，三个凹形模具的材质为合金，Y形芯轴作为凸模，三个凹形模具分别为：第一凹形模具、第二凹形模具和第三凹形模，第一凹形模具、第二凹形模具和第三凹形模具合模后形成封闭圆形；
所述一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作方法采用先翻边再卷圆的方式，所述一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作方法包括：
步骤A：开卷送料：将一定宽度的不锈钢板料开卷送料；
步骤B：板料一侧翻边：通过单侧翻边轧辊，对板料单侧翻边；
步骤C：板料切断：根据开缝圆管展开尺寸，将单侧翻边后的板料精确分割成段；或者在下一步工序的第一凹形模具运动的前期完成板料切割；
步骤D：三工序卷圆：成形过程：将切割后的板料放在Y形芯轴下方，Y形芯轴处于静止状态，第一凹形模具、第二凹形模具和第三凹形模具依次从三个不同方向向Y形芯轴运动，将板料逐步弯曲，使板料贴合芯轴，形成带翻边的搭接筒形件，其中，第一凹形模具、第二凹形模具和第三凹形模具合模后形成圆形的整体凹形模具；
第一凹形模具设置在Y形芯轴的下方，第二凹形模具和第三凹形模具分别设置在Y形芯轴的侧向，
所述步骤D具体为：
步骤D1：将切割后的板料相对芯轴轴线成不对称形式放置在第一凹形模具之间；切割后的板料的两端与芯轴轴线的距离不相等；
步骤D2：第一凹形模具首先向上运动，使板料变形成弯钩形，弯钩形包括：长边、短边和连接在长边和短边之间的圆弧边；
步骤D3：第二凹形模具随后从一侧向芯轴运动，使长边贴合芯轴；
步骤D4：第三凹形模具最后从另一侧向芯轴运动，使短边贴合芯轴，形成一端翻边的开缝筒形件；
第二凹形模具和第三凹形模具的运动方向分别与水平方向成60度夹角。
2.如权利要求1所述的一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作设备，其特征在于，第一凹形模具、第二凹形模具和第三凹形模具的结构相同，对称设置在Y形芯轴的周围，各凹形模具均包括：基体(10)和设置在基体(10)一侧的贴合面，
所述贴合面包括：第一直面(11)、第二直面(12)、以及连接在第一直面(11)和第二直面(12)之间的弧形柱面(13)，其中，第一直面(11)和第二直面(12)关于弧形柱面(13)的轴线对称，并且第一直面(11)和第二直面(12)形成120度夹角；
各凹形模具的各直面分别与相邻各凹形模具的对应直面相贴合；
各弧形柱面(13)为1/3圆柱面，三个凹形模具的弧形柱面(13)形成一个整圆柱面。
3.如权利要求1所述的一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作设备，其特征在于，各凹形模具运动采用液压油缸或气缸来驱动。
4.如权利要求1所述的一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作设备，其特征在于，所述步骤D采用的设备为：三工序卷圆设备；
所述三工序卷圆设备包括：Y形芯轴和包围在所述Y形芯轴周向的三个凹形模具，三个凹形模具分别为：第一凹形模具、第二凹形模具和第三凹形模，第一凹形模具、第二凹形模具和第三凹形模具合模后形成封闭圆形；
Y形芯轴作为凸模，Y形芯轴包括：圆柱主体和连接在圆柱主体顶端的圆锥台，圆锥台的底端连接圆柱主体顶端，圆锥台的顶端的直径大于圆锥台的底端的直径，Y形芯轴的轴向截面为Y形；
第一凹形模具、第二凹形模具和第三凹形模具的结构相同，对称设置在Y形芯轴的周围，各凹形模具均包括：基体(10)和设置在基体(10)一侧的贴合面，所述贴合面包括：第一直面(11)、第二直面(12)、以及连接在第一直面(11)和第二直面(12)之间的弧形柱面(13)，其中，第一直面(11)和第二直面(12)关于弧形柱面(13)的轴线对称，并且第一直面(11)和第二直面(12)形成120度夹角，第一直面(11)的顶沿与弧形柱面(13)相交，第一直面(11)的底沿与基体(10)相交，第一直面(11)的顶沿与弧形柱面(13)的轴线的距离小于第一直面(11)的底沿与弧形柱面(13)的轴线的距离；
各凹形模具的各直面分别与相邻各凹形模具的对应直面相贴合；
各弧形柱面(13)为1/3圆柱面，三个凹形模具的弧形柱面(13)形成一个整圆柱面。
5.如权利要求1所述的一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作设备，其特征在于，圆弧边的长度等于弧形柱面(13)径向截面的长度，短边的长度小于圆弧边的长度，长边的长度大于圆弧边的长度。
6.如权利要求5所述的一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作设备，其特征在于，
步骤D3具体为：第二凹形模具向芯轴运动，使长边贴合芯轴后，长边的外端(521)位于第二凹形模具之外；
步骤D4具体为：第三凹形模具向芯轴运动，使短边贴合芯轴，并且同时使长边的外端贴合芯轴，形成完整的开缝筒形件。
7.如权利要求1所述的一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作设备，其特征在于，所述一端翻边的小直径开缝筒形金属件制作方法还包括：
步骤E：整形：三个凹形模具同时压靠片刻，完成整形；
步骤F：开模：三个凹形模具回位，通过抽芯轴或吹扫方式等取出工件。
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