一种管坯推弯成形设备及其加工方法与流程

本发明涉及管道成形领域，尤其涉及一种管坯推弯成形设备及其加工方法。

背景技术：

在传统的弯管制造工艺中，常用的方案采用圆滚机逐段滚圆后再焊接在一起，这方案的焊接过程难以精确控制，焊接出来的产品常常发生变形，甚至焊接不到位而导致在使用过程中脱落；为了解决这问题，目前的技术方案是采用弯管推弯一体成形的方法，把直管推弯成弯管，目前的推弯设备大多都只能加工特定弯曲程度的弯管，通用性不高，另外加工的效率还有待提高。

技术实现要素：

本发明为解决现有的技术缺陷，提供了一种管坯推弯成形设备及其加工方法，其适用于多种弯曲程度的弯管成形过程，通用性高，加工效率高。其具体的技术方案如下：

本发明公开一种管坯推弯成形设备，包括主机架、液压站、控制箱、模具、主推液压缸、顶推液压缸，模具设于主机架上，模具包括下模以及与下模配合的上模，模具设有用于使管坯弯曲成形的成形孔道，成形孔道内设有多个可沿成形孔道移动的移动芯块，移动芯块的相对两端面分别具有凹口与凸块，凹口、凸块均沿移动芯块的移动方向设置，相邻移动芯块之间以凸块与凹口配合的形式接合；主机架上还设有两个推架，推架与主机架铰接，推架与主机架的铰接点处设有用于驱动推架转动的液压马达、用于测量推架转动角度的编码器，推架绕主机架转动的轨迹平面与移动芯块的移动方向平行；主推液压缸、顶推液压缸分别设于两推架上，主推液压缸的推杆、顶推液压缸的推杆分别与成形孔道的两端口配合；液压马达、主推液压缸、顶推液压缸均与液压站驱动连接；控制箱控制液压站。

进一步地，移动芯块呈圆柱形，凸块、凹口分别设于移动芯块的两端；移动芯块的圆周侧壁设有滚珠。

进一步地，上模及下模均设有弯曲的成形槽，成形槽呈“L”型，成形槽的转折处为弧形过渡；成形孔道由上模的成形槽与下模的成形槽相配对合成；主机架上设有用于驱动上模靠近或远离下模的上液压缸、用于驱动下模靠近或远离上模的下液压缸；上模与上液压缸的活动端连接，下模与下液压缸的活动端连接。

进一步地，成形孔道的两端部均设有管状的导向套，导向套的其中一端的圆周侧壁设有台肩，上模及下模均设有安装槽以及肩槽，导向套与安装槽配合，台肩与肩槽配合；导向套的内径与成形孔道的内径相同。

进一步地，主机架包括有下底座、下活动座、上底座、上活动座；下底座与上底座之间通过多根立柱固定连接，下活动座、上活动座均位于下底座与上底座之间；下活动座及上活动座均设有多个导孔，立柱与导孔活动配合；上液压缸设于上底座，上液压缸的活动端固定连接上活动座，下液压缸设于下底座，下液压缸的活动端固定连接下活动座；下模设于下活动座远离下液压缸的一侧，上模设于上活动座远离上液压缸的一侧。

进一步地，推架包括有摆动架，摆动架具有第一铰接位、第二铰接位，第一铰接位、第二铰接位均与下底座铰接，第一铰接位的铰接轴的一端与液压马达的输出端传动连接，铰接轴的另一端与编码器连接；摆动架上设有缸座，主推液压缸、顶推液压缸分别设于两推架的缸座上；推杆临近成形孔道的一端设有可拆卸的冲头。

进一步地，下活动座临近下底座的一侧、上活动座临近上底座的一侧均设有接近开关，接近开关与控制箱电连接。

进一步地，主推液压缸的固定端、顶推液压缸的固定端均设有用于测量各自的活动端位移距离的位移传感器，位移传感器与控制箱电联接；主推液压缸、顶推液压缸均通过输液管与液压站连接，输液管上设有压力传感器，压力传感器与控制箱电联接。

进一步地，主机架上设有人体感应器，人体感应器位于主机架上下料的一侧；主机架周围设有安全围栏，安全围栏上设有用于报警的led灯及蜂鸣器，led灯、蜂鸣器、人体感应器均与控制箱电连接。

进一步地，上述的加工设备，其加工方法包括以下步骤：

S1、往管坯外壁以及推杆的外壁涂抹润滑剂，往两端切成斜面的管坯内填充弹性介质，把管坯放到下模的成形槽的靠近主推液压缸的一端，把移动芯块放置到下模的成形槽的靠近顶推液压缸的一端，使移动芯块的带有凸块的一端朝内；使管坯的短侧临近成形槽弯曲内侧，管坯的长侧临近成形槽的弯曲外侧；启动上液压缸及下液压缸，使下模上移、上模下移，直到下模的成形槽与上模的成形槽结合成成形孔道；

S2、调整顶推液压缸及主推液压缸的角度，使顶推液压缸的推杆、主推液压缸的推杆分别对准成形孔道的两端；先启动顶推液压缸，顶推液压缸推动推杆进入成形孔道的一端内，推杆推动移动芯块移动，移动芯块的凸块顶合在弹性介质上；然后再启动主推液压缸，主推液压缸的推杆推动管坯以及填充介质，管坯被主推液压管推动并进入成形孔道的弯曲部段，管坯弯曲成形；其中，主推液压缸的推力大于顶推液压缸的推力，在主推液压缸的推动的过程中，顶推液压缸的推杆被动后退。

S3、启动上液压缸、下液压缸，使上模上移、下模下移，取出管坯，完成加工过程。

本发明的有益效果：本发明的主推液压缸的推杆推进方向角度以及顶推液压缸的推杆推进方向角度均可以调节，以适应不同弯曲程度的弯管加工过程；多个移动芯块拼接成可转弯的并且可在成形孔道内移动的推动结构，多个移动芯块可随意分离，因此可以弯折成多种弯曲度，可以加工多种弯曲程度的弯管；设备由控制箱控制其调节角度及其工作的过程，相比于手工操作，本技术方案大大提高了加工效率。

附图说明

图1为本发明实施例的整体结构示意图；

图2为本发明实施例的三维结构示意图；

图3为本发明实施例的主机架结构示意图；

图4为本发明实施例的推架结构示意图；

图5为本发明实施例的模具结构示意图；

图6为本发明实施例的移动芯块结构及相邻两移动芯块连接示意图；

图7为本发明的带安全围栏实施例的结构示意图；

图8为本发明实施例的管坯推弯过程示意图。

图中标注：主机架100，上底座101，上液压缸102，下液压缸103，下底座104，下活动座105，立柱106，上活动座107，人体感应器108，第二缺口108，推架200，竖板201，缸座202，摆动架203，第一铰接位204，第二铰接位205，套筒206，液压马达207，编码器208，固定架209，上模301，下模302，成形槽303，导向套304，台肩305，主推液压缸401，顶推液压缸402，冲头403，控制箱500，液压站600，管坯700，弹性介质701，成形孔道702，移动芯块800，凹口801，凸块802，滚珠803，安全围栏900，蜂鸣器901，led灯902。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面通过具体实施方式结合附图对本发明作进一步详细说明。请参阅附图。

本发明公开一种管坯推弯成形设备，包括主机架100、液压站600、控制箱500、模具、主推液压缸401、顶推液压缸402，模具设于主机架100上，模具可以更换，模具包括下模302以及与下模302配合的上模301，模具设有用于使管坯700弯曲成形的成形孔道702，成形孔道702内设有多个可沿成形孔道702移动的移动芯块800，移动芯块800的相对两端面分别具有凹口801与凸块802。凹口801、凸块802均沿移动芯块800的移动方向设置，相邻移动芯块800之间以凸块802与凹口801配合的形式接合，优选地，凹口801为开设在移动芯块800端面中心位置的半球状的内陷槽位，凸块802为球状，凸块802与凹口801间隙配合，这样可以使凹口801与凸块802活动配合，并且可以方便两个移动芯块800之间传递推力；主机架100上还设有两个推架200，推架200与主机架100铰接，推架200与主机架100的铰接点处设有用于驱动推架200转动的液压马达207、用于测量推架200转动角度的编码器208，推架200绕主机架100转动的轨迹平面与移动芯块800的移动方向平行；主推液压缸401、顶推液压缸402分别固定安装在两推架200上，主推液压缸401的推杆、顶推液压缸402的推杆分别与成形孔道702的两端口配合，加工不同弯曲角度的弯管需要用到不同的模具，不同模具的成形孔道702的弯曲程度不相同，需要通过控制箱500控制推架200的转动幅度，从而调节主推液压缸401的推杆、顶推液压缸402的推杆的伸缩方向，以使主推液压缸401的推杆、顶推液压缸402的推杆分别对齐成形孔道702的两个端口；顶推液压缸402的结构与主推液压缸401的结构相同，液压马达207、主推液压缸401、顶推液压缸402均与液压站600驱动连接，顶推液压缸402、主推液压缸401分别由两个相互独立的液压管提供动力，以使顶推液压缸402及主推液压缸401相互独立工作；控制箱500控制液压站600，优选地，主推液压缸401与顶推液压缸402分别由两个独立的变量泵提供动力，控制箱500独立控制两个变量油泵，主推缸、顶推缸均采用比例压力、比例位移控制，位移、速度、流量均可在控制箱500的触摸屏上设置，以适应不同材料、各种形状管件成形要求。本发明的主推液压缸401的推杆推进方向角度以及顶推液压缸402的推杆推进方向角度均可以调节，以适应不同弯曲程度的弯管加工过程；多个移动芯块800拼接成可转弯的并且可在成形孔道702内移动的推动结构，多个移动芯块800可随意分离，因此可以弯折成多种弯曲度，可以加工多种弯曲程度的弯管；设备由控制箱500控制其调节角度及其工作的过程，相比于手工操作，本技术方案大大提高了加工效率。

进一步地，移动芯块800呈圆柱形，移动芯块800的长度大概为2cm-3cm，移动芯块800的直径根据实际情况确定，不同模具选用不同直径的移动芯块800。凸块802、凹口801分别设于移动芯块800的两端；移动芯块800的圆周侧壁设有滚珠803，滚珠803可以让移动芯块800沿着成形孔道702的内壁移动。

进一步地，上模301及下模302均设有弯曲的成形槽303，成形槽303呈“L”型，成形槽303的转折处为弧形过渡；其中成形槽303的靠近主推液压缸401一端的长度长于其靠近顶推液压缸402一端的长度，这可以方便在成形槽303靠近主推液压缸401的一端放置管坯700。成形孔道702由上模301的成形槽303与下模302的成形槽303相配对合成；主机架100上设有用于驱动上模301靠近或远离下模302的上液压缸102、用于驱动下模302靠近或远离上模301的下液压缸103；上模301与上液压缸102的活动端连接，下模302与下液压缸103的活动端连接。上液压缸102与下液压缸103用同一个变量泵提供动力，由控制箱500控制变量泵工作，上液压缸102与下液压缸103同步工作。工作时，把管坯700放到下模302上，然后下模302与上模301合上，对管坯700进行加工，加工完成后，上模301与下模302分离，取出管坯700，加工过程自动化程度高。

进一步地，成形孔道702的两端部均设有管状的导向套304，导向套304的其中一端的圆周侧壁设有台肩305，上模301的成形槽303一端及下模302的成形槽303一端均设有安装槽以及肩槽，导向套304与安装槽配合，台肩305与肩槽配合；导向套304的内径与成形孔道702的内径相同。优选地，导向套304固定设置在下模302上，工作时，把管坯700放到导向套304内，导向套304的长度为3cm-5cm，在加工的时候，导向套304可以对加工管坯700起到限定作用。

进一步地，主机架100包括有三棱柱状的下底座104、三棱柱状的下活动座105、三棱柱状的上底座101、三棱柱状的上活动座107；下底座104与上底座101之间通过三根立柱106固定连接，下活动座105、上活动座107均位于下底座104与上底座101之间；下活动座105及上活动座107均设有多个导孔，立柱106与导孔活动配合，以使上活动座107以及下活动座105沿着立柱106上下移动；上液压缸102固定端固定安装在上底座101，上液压缸102的活动端固定连接上活动座107，下液压缸103固定安装在下底座104，下液压缸103的活动端固定连接下活动座105；下模302设于下活动座105远离下液压缸103的一侧，上模301设于上活动座107远离上液压缸102的一侧，上液压缸102与下液压缸103分别驱动上模301与下模302，工作过程的稳定性高。

进一步地，推架200包括有摆动架203，摆动架203具有第一铰接位204、第二铰接位205，第一铰接位204、第二铰接位205均与下底座104铰接，优选地，摆动架203的下部侧边开设有一个半框的第一缺口，第一铰接位204、第二铰接位205分别位于第一缺口的上侧与下侧，底座也开设有半框状的第二缺口108，第二缺口108的上侧壁设有贯穿的孔位，孔位内设有管状的套筒206，套筒206通过螺丝固定在孔位内。装配时，在第一铰接位204处的铰接轴的一端往下穿过套筒206后与液压马达207的输出端传动连接，液压马达207的固定端固定在套筒206的底端壁上，该铰接轴的另一端往上穿过套筒206并贯穿第一缺口的上侧壁后与编码器208连接，该铰接轴与第一缺口的上侧壁固定连接，该铰接轴与套筒206之间转动连接，编码器208通过固定架209固定在套筒206上端壁，编码器208可以感应摆动架203的转动角度，并把数据反馈给控制箱500；在第二铰接位205的铰接轴与第二缺口108的下内侧壁转动连接。摆动架203上设有缸座202，缸座202为板状，缸座202通过螺钉固定在摆动架203的上端面，缸座202上侧面设有两块竖直、相对设置的竖板201，主推液压缸401、顶推液压缸402分别穿设于两推架200的缸座202的竖板201上；摆动架203的结构简单，拆装方便。推杆临近成形孔道702的一端设有可拆卸的冲头403，可根据不同管径的管坯700加工需要而更换冲头403，适应性高。冲头403可对管坯700的端部进行推动，冲头403的施力端为阶梯状，冲头403与管坯700结合稳定性好。

进一步地，下活动座105临近下底座104的一侧、上活动座107临近上底座101的一侧均设有接近开关，接近开关与控制箱500电连接，接近开关的信号反馈给控制箱500，控制箱500从而可以获取下活动座105与上活动座107之间的位置关系，使上模301与下模302的结合过程更精确。推弯时成形时，下活动横梁托着下模302上升，上活动横梁带着上模301下降。推弯时成形后，上模301上升达400mm，下模302下沉达200mm，便于取出产品。

进一步地，主推液压缸401的固定端、顶推液压缸402的固定端均设有用于测量各自的活动端位移距离的位移传感器，位移传感器与控制箱500电联接，位移传感器可以计算出主推液压缸401、顶推液压缸402的推进距离，并把信号反馈给控制箱500，进而控制箱500可以控制主推液压缸401、顶推液压缸402的推进距离；主推液压缸401、顶推液压缸402均通过输液管与液压站600连接，输液管上设有压力传感器，压力传感器与控制箱500电联接，进而控制箱500可以控制主推液压缸401、顶推液压缸402的推进压力，自动化程度高。

进一步地，主机架100上设有人体感应器108，人体感应器108位于主机架100上、下料的一侧；主机架100周围设有安全围栏900，安全围栏900与主体的距离为10cm-15cm，安全围栏900上设有用于报警的led灯902及蜂鸣器901，led灯902、蜂鸣器901、人体感应器108均与控制箱500电连接，当有物体进入安全光栅区域，上模301、下模302、主推缸、顶推缸均停止动作，提高安全性能。

进一步地，上述的加工设备，其加工方法包括以下步骤：

S1、往管坯700外壁以及推杆的外壁涂抹润滑剂，往两端切成斜面的管坯700内填充弹性介质701，把管坯700放到下模302的成形槽303的靠近主推液压缸401的一端，把移动芯块800放置到下模302的成形槽303的靠近顶推液压缸402的一端，使移动芯块800带凸块802的一端朝内；使管坯700的短侧临近成形槽303弯曲内侧，管坯700的长侧临近成形槽303的弯曲外侧；启动上液压缸102及下液压缸103，使下模302上移、上模301下移，直到下模302的成形槽303与上模301的成形槽303结合成成形孔道702；

S2、根据不同的模具的成形孔道702的弯度情况，调整顶推液压缸402及主推液压缸401的角度，使顶推液压缸402的推杆、主推液压缸401的推杆分别对准成形孔道的两端口；先启动顶推液压缸402，顶推液压缸402推动推杆进入成形孔道702的一端内，推杆推动移动芯块800移动，移动芯块800的凸块802顶合在弹性介质701上，具体地，根据成形孔道702的弯曲程度来确定移动芯块800的使用数量，因为顶推液压缸402的推杆不能弯曲，因而不能进入成形孔道702的弯曲部段内，只能靠多个移动芯块800拼合成一个用于传递推力的组合体进入成形孔道702的弯曲部段，顶推液压缸402的推杆推动多个移动芯块800前进，顶推液压缸402的推杆在刚要进入成形孔道702的弯曲部段时，确保远离顶推液压缸402的推杆的移动芯块800刚好抵合在弹性介质701上；然后再启动主推液压缸401，主推液压缸401的推杆推动管坯700以及填充介质，管坯发生移动，管坯700被主推液压管推动并进入成形孔道702的弯曲部段，管坯700弯曲成形；主推液压缸401的推力大于顶推液压缸402的推力，在主推液压缸401的推动的过程中，顶推液压缸401的推力通过管坯700、弹性介质701、移动芯块800来传递到顶推液压缸401上，顶推液压缸402的推杆被动后退，这可以保证在管坯700移动的过程中，弹性介质701始终受力、膨胀，预防管坯700的管壁在推弯成形的过程中发生折皱变形甚至内陷变形的情况发生。

S3、启动上液压缸102、下液压缸103，使上模301上移、下模302下移，取出管坯700，完成加工过程。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换。