一种超长管头部法兰的单端模伺服旋转的聚料工艺及装置制造方法
【专利摘要】一种超长管头部法兰的单端模伺服旋转的聚料工艺及装置，工艺先将管件坯料通过夹具带动匀速进给，同时内模具以一定转速旋转，进给到与内模具接触后，在摩擦力与离心力的作用下管件坯料温度骤升，发生塑性变形，逐渐填充满型腔完成聚料，装置包括主机身、内模及传动部分、外模部分、进给机构，进给机构通过滚珠丝杠运动副将伺服电机的旋转运动转换为直线运动，经夹具夹持管件坯料进行直线进给。伺服电机通过减速器及主轴，带动内模具以一定速度旋转，本发明能够用于成型一种超长管头部法兰的聚料过程，所成型的管件头部组织性能更好，成型过程可以由伺服电机控制。
【专利说明】一种超长管头部法兰的单端模伺服旋转的聚料工艺及装置
【技术领域】
[0001]本发明属于金属塑性成形【技术领域】，具体涉及一种超长管头部法兰的单端模伺服旋转的聚料工艺及装置。
【背景技术】
[0002]铁路货车的空气制动系统对于货车的行车安全至关重要，其制动管系的连接方式很大程度决定了制动系统的质量。在管系连接方式中，法兰连接为应用最广泛和最成熟的方案。传统的法兰连接方式是将接头体焊接在不锈钢管系两端，把法兰套在接头体上，再用螺栓紧固法兰。然而这种方式存在着很多不足之处，如焊接的质量不良容易造成裂纹和泄漏，甚至发生断裂，严重影响着行车安全。所以，一种新的一体式法兰管必然成为发展趋势，而管件头部法兰的成型工艺中，如何实现聚料是该一体式法兰管的关键技术。
【发明内容】
[0003]为了克服上述连接方式的缺点，本发明的目的在于提出一种超长管头部法兰的单端模伺服旋转的聚料工艺及装置，能够实现一体式法兰管的聚料过程。
[0004]为了实现上述目的，本发明以下列技术方案来实现:
[0005]一种超长管头部法兰的单端模伺服旋转的聚料工艺，包括以下步骤:
[0006]I)针对金属的管件坯料11，其右端由夹具13夹持住，同时以3?5mm/s的速度V沿着轴向进给，内模具29以450r/min?600r/min的转速η绕轴线匀速旋转，外模具27固定不动；
[0007]2)当管件坯料11进给到与内模具29接触时，其端部在摩擦力作用下温度骤升，同时在离心力作用下管件坯料11端部开始发生塑性变形，逐步填充型腔；
[0008]3)当管件坯料11端部不断变形，填充满型腔后即完成了聚料的过程，此时停止夹具13的进给运动和内模具29的旋转运动，该工艺完成。
[0009]实现上述工艺采用的聚料装置，包括主机身、内模及传动部分、外模部分、进给机构，进给机构通过滚珠丝杠运动副将伺服电机的旋转运动转换为直线运动，经内模及传动部分、外模部分实现聚料，进给机构安装在主机身上；
[0010]所述的主机身包括左支架4、大螺杆10、右支架17、直线导轨28、底座30，左支架4、右支架17和直线导轨28均通过内六角圆柱头螺钉与底座30连接固定，四个大螺杆10穿过左支架4和右支架17，通过两端的螺母固定；
[0011]所述的内模及传动部分包括第一伺服电机1、第一行星减速器2、电机固定板3、大套筒5、主轴挡圈6、主轴7、压块8、内模固定板9、内模具29,第一伺服电机I的输出轴和第一行星减速器2连接，并通过电机固定板3、大套筒5、主轴挡圈6与左支架4固定，主轴7的左端连接第一行星减速器2的输出轴，内模具29通过左端的圆台面固定在内模固定板9上，而内模固定板9和压块8再分别固定于主轴7的右端面；
[0012]所述的进给机构包括上固定块12、夹具13、下固定块14、第二行星减速器15、第二伺服电机16、联轴器18、小套筒19、丝杠螺母20、螺母固定块21、滑块22、滚珠丝杠23、丝杠支架24、丝杠支架挡圈25，上固定块12和下固定块14固定夹具13，而夹具13分为上下对称的两部分，用于夹持住管件坯料11向左端进给，下固定块14和两侧的滑块22相连接，能够在直线导轨28上进行滑动，第二伺服电机16输出轴接第二行星减速器15，而第二行星减速器15的输出轴再通过联轴器18带动滚珠丝杠23，滚珠丝杠23的左端由丝杠支架24支撑，右端由右支架17支撑，轴向的位置通过丝杠支架挡圈25及小套筒19进行固定，丝杠螺母20套于滚珠丝杠23上，形成滚珠丝杠运动副，丝杠螺母20右端的法兰连接在螺母固定块21的右端面上；
[0013]所述的外模部分包括外模具27和外模具支架26，外模具27分为上下对称的两部分，通过螺钉连接，外模具支架26也通过螺钉分别与底座30及外模具27连接固定。
[0014]本发明具有以下优点:
[0015]一、用于成型一种超长管头部法兰，取消了原来管件上焊接的接头体结构，改为一体式结构，从而能够保证连接质量。
[0016]二、采用单端模旋转的方法，利用摩擦力和离心力实现聚料过程，从而法兰性能提升。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本发明工艺加工前管件装夹的示意图。
[0018]图2是本发明工艺加工过程的示意图。
[0019]图3是本发明工艺完成时的示意图。
[0020]图4是本发明装置的正面剖视图。
[0021 ] 图5是图4的A-A剖视图。
[0022]图6是图4的B-B剖视图。
[0023]图7是图4的C处局部放大视图。
具体实施方案
[0024]下面结合附图对本发明做详细描述。
[0025]一种超长管头部法兰的单端模伺服旋转的聚料工艺，包括以下步骤:
[0026]I)如图1所示，针对金属的管件坯料11，其右端由夹具13夹持住，同时以3?5_/s的速度V沿着轴向进给，内模具29以450r/min?600r/min的转速η绕轴线勻速旋转,夕卜模具27固定不动；
[0027]2)如图2所示，当管件坯料11进给到与内模具29接触时，其端部在摩擦力作用下温度骤升，同时在离心力作用下管件坯料11端部发生塑性变形，逐步填充型腔；
[0028]3)如图3所示，当管件坯料11端部不断变形，填充满型腔后即完成了聚料的过程，此时停止夹具13的进给运动和内模具29的旋转运动，该工艺完成。
[0029]如图4和图5所示，实现上述工艺采用的聚料装置，包括主机身、内模及传动部分、外模部分、进给机构，进给机构通过滚珠丝杠运动副将伺服电机的旋转运动转换为直线运动，经内模及传动部分、外模部分实现聚料，进给机构安装在主机身上；
[0030]所述的主机身包括左支架4、大螺杆10、右支架17、直线导轨28、底座30，左支架4、右支架17和直线导轨28均通过内六角圆柱头螺钉与底座30连接固定，四个大螺杆10穿过左支架4和右支架17，通过两端的螺母固定。
[0031]所述的内模及传动部分包括第一伺服电机1、第一行星减速器2、电机固定板3、大套筒5、主轴挡圈6、主轴7、压块8、内模固定板9、内模具29,第一伺服电机I的输出轴和第一行星减速器2连接，并通过电机固定板3、大套筒5、主轴挡圈6及螺钉与左支架4固定，主轴7的左端连接第一行星减速器2的输出轴，内模具29通过左端的圆台面固定在内模固定板9上，而内模固定板9和压块8再分别通过螺钉固定于主轴7的右端面；
[0032]如图6所示，所述的进给机构包括上固定块12、夹具13、下固定块14、第二行星减速器15、第二伺服电机16、联轴器18、小套筒19、丝杠螺母20、螺母固定块21、滑块22、滚珠丝杠23、丝杠支架24、丝杠支架挡圈25，上固定块12和下固定块14固定夹具13，而夹具13分为上下对称的两部分，用于夹持住管件坯料11向左端进给，下固定块14和两侧的滑块22相连接，能够在直线导轨28上进行滑动，第二伺服电机16输出轴接第二行星减速器15，而第二行星减速器15的输出轴再通过联轴器18带动滚珠丝杠23，滚珠丝杠23的左端由丝杠支架24支撑，右端由右支架17支撑，轴向的位置通过丝杠支架挡圈25及小套筒19进行固定，丝杠螺母20套于滚珠丝杠23上，形成滚珠丝杠运动副，丝杠螺母20右端的法兰经螺钉连接在螺母固定块21的右端面上。
[0033]如图7所示，所述的外模部分包括外模具27和外模具支架26，外模具27分为上下对称的两部分，通过螺钉连接，外模具支架26也通过螺钉分别与底座30及外模具27连接固定。
[0034]本发明装置的工作原理为:
[0035]进给机构通过滚珠丝杠运动副将第二伺服电机16的旋转运动转换为直线运动，经夹具13夹持管件坯料11进行直线进给，第一伺服电机I通过传动使得内模具29绕轴线做旋转运动，而管件坯料11通过轴向进给，加上与内模具29端面间的摩擦力和旋转产生的离心力作用下，逐渐填充型腔，从而达到聚料的目的，具体为:
[0036]管件坯料11被夹具13夹持住，而夹具13通过螺钉连接于上固定块12和下固定块14。丝杠螺母20套在螺母固定块21内，又与滚珠丝杠23形成滚珠丝杠运动副，在第二伺服电机16的带动下，经过第二行星减速器15及联轴器18，将旋转运动传递给滚珠丝杠23，由于滚珠丝杠运动副，其旋转运动转化为直线运动，从而使得夹具13夹持着管件坯料11，沿着直线导轨向左运动，达到坯料进给的目的；
[0037]第一伺服电机I用于提供内模部分绕轴线旋转的动力，其输出轴经第一行星减速器2将运动传递给主轴，再把运动传递给内模具29。由于内模具29的旋转，管件坯料11端部在与内模具29端面的摩擦力作用下温度骤升，同时在离心力作用下管件坯料11端部发生塑性变形，逐步填充型腔，从而达到聚料的目的。
【权利要求】
1.一种超长管头部法兰的单端模伺服旋转的聚料工艺，其特征在于，包括以下步骤: 1)针对金属的管件坯料(11)，其右端由夹具(13)夹持住，同时以3?5mm/s的速度V沿着轴向进给，内模具(29)以450r/min?600r/min的转速η绕轴线匀速旋转，外模具(27)固定不动； 2)当管件坯料(11)进给到与内模具(29)接触时，其端部在摩擦力作用下温度骤升，同时在离心力作用下管件坯料(11)端部开始发生塑性变形，逐步填充型腔； 3)当管件坯料(11)端部不断变形，填充满型腔后即完成了聚料的过程，此时停止夹具(13)的进给运动和内模具(29)的旋转运动，该工艺完成。
2.实现根据权利要求1所述的一种超长管头部法兰的单端模伺服旋转的聚料工艺采用的聚料装置，其特征在于:包括主机身、内模及传动部分、外模部分、进给机构，进给机构通过滚珠丝杠运动副将伺服电机的旋转运动转换为直线运动，经内模及传动部分、外模部分实现聚料，进给机构安装在主机身上； 所述的主机身包括左支架(4)、大螺杆(10)、右支架(17)、直线导轨(28)、底座(30)，左支架(4)、右支架(17)和直线导轨(28)均通过内六角圆柱头螺钉与底座(30)连接固定，四个大螺杆(10)穿过左支架(4)和右支架(17)，通过两端的螺母固定； 所述的内模及传动部分包括第一伺服电机(I)、第一行星减速器(2)、电机固定板(3)、大套筒(5)、主轴挡圈(6)、主轴(7)、压块(8)、内模固定板(9)、内模具(29)，第一伺服电机(I)的输出轴和第一行星减速器(2)连接，并通过电机固定板(3)、大套筒(5)、主轴挡圈(6)与左支架(4)固定，主轴(7)的左端连接第一行星减速器(2)的输出轴，内模具(29)通过左端的圆台面固定在内模固定板(9)上，而内模固定板(9)和压块(8)再分别固定于主轴(7)的右端面； 所述的进给机构包括上固定块(12)、夹具(13)、下固定块(14)、第二行星减速器(15)、第二伺服电机(16)、联轴器(18)、小套筒(19)、丝杠螺母(20)、螺母固定块(21)、滑块(22)、滚珠丝杠(23)、丝杠支架(24)、丝杠支架挡圈(25)，上固定块(12)和下固定块(14)固定夹具(13)，而夹具(13)分为上下对称的两部分，用于夹持住管件坯料(11)向左端进给，下固定块(14)和两侧的滑块(22)相连接，能够在直线导轨(28)上进行滑动，第二伺服电机(16)输出轴接第二行星减速器(15)，而第二行星减速器(15)的输出轴再通过联轴器(18)带动滚珠丝杠(23)，滚珠丝杠(23)的左端由丝杠支架(24)支撑，右端由右支架(17)支撑，轴向的位置通过丝杠支架挡圈(25)及小套筒(19)进行固定，丝杠螺母(20)套于滚珠丝杠(23)上，形成滚珠丝杠运动副，丝杠螺母(20)右端的法兰连接在螺母固定块(21)的右端面上； 所述的外模部分包括外模具(27)和外模具支架(26)，外模具(27)分为上下对称的两部分，通过螺钉连接，外模具支架(26)也通过螺钉分别与底座(30)及外模具(27)连接固定。
【文档编号】B21D41/02GK104148518SQ201410319740
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月7日 优先权日:2014年7月7日
【发明者】赵升吨, 朱骏, 张琦, 陈超, 景飞, 蔡后勇 申请人:西安交通大学