一种环状物连续弯曲成型设备的制作方法

本发明涉及机械加工设备领域，具体涉及一种环状物零件的加工设备，特别适用于抽芯铆钉用锁环的连续弯曲成型加工。

背景技术：

机械锁紧鼓包型抽芯铆钉为一种用于航空航天等领域的高端单面安装紧固件，其锁紧机构中一个重要的零件为锁环，铆接过程中其要发生塑性变形，铆接完成后，其能起到锁紧芯杆，不让其发生松动的重要作用。如图1所示该零件外形为开有斜槽15的薄壁圆环结构。此种零件目前加工工艺为圆形棒料数车加工后铣槽或者线切割加工，数车的去材料加工工艺造成了原材料的极大浪费，在加工过程中由于刀具经常发生磨损，产品尺寸的一致性也较差，且由于数车为单件加工，效率极低。

要解决锁环数车加工效率低下、加工成本高以及产品尺寸一致性差的问题，在设计锁环加工设备时应考虑以下几个方面：1、采用不去除材料的塑性变形加工；2、能实现快速连续自动化生产；3、能保证产品加工精度及尺寸的一致性。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明创造旨在提出一种环状物连续弯曲成型设备，加工精度、自动化效率均非常高，解决了常规情况下其它方法加工精度低、加工效率低和材料浪费率高的问题。

为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：

一种环状物连续弯曲成型设备，包括送料机构和沿送料方向依次设置的整形机构、退火机构、裁切机构、滚压成型机构；所述送料机构用于对带状原材料进行输送，所述整形机构用于将连续通过的带状原材料的截面连续加工成成品需要的形状和尺寸，所述退火机构用于将带状原材料连续退火到能够进行滚压成型加工的合适状态，所述裁切机构用于按照需要的角度对带状原材料进行裁切，所述滚压成型机构用于使带状原材料经滚压成型成为环状物成品；所述滚压成型机构设有顶料机构；所述顶料机构用于将带状原材端部送入滚压成型机构的滚压成型空间内。

其中，所述送料机构包括分别设置于整形机构和裁切机构前方的送料滚轮；所述送料滚轮可以单独设置，也可以优选地成组设置。分别设置于整形机构和裁切机构前方的所述送料滚轮可以为多个或多组。

其中，所述送料机构还包括设置于整形机构后方的动力轴。

其中，所述整形机构包括上下两个半模，二者能够组成一个入口等于或大于带状原材料原截面形状尺寸、出口等于成品要求截面形状尺寸的整形通道。进一步，所述上模和/或下模可以上下活动。优选的，所述上模和/或下模通过与液压机构连接实现上下活动和定位作用，所述上模和/或下模与液压机构的液压顶杆连接。

其中，所述退火机构包括感应退火线圈。

其中，所述裁切机构包括供带状原材料通过和定位的切料模，所述切料模的出料口处设有切料刀。对于开有斜槽的环状物(锁环)来说，所述切料模的出料口和切料刀的切割线与带状原材料的运动方向设置为呈一定夹角。

其中，所述滚压成型机构包括第一滚压圆模和若干第二滚压圆模，所述第一滚压圆模能够相对于第二滚压圆模进行运动，所述第一滚压圆模和第二滚压圆模之间能够形成一条呈弧形的间隙空间，所述呈弧形的间隙空间能够与成品上的一段圆弧重合。所述第二滚压圆模优选地设置为2-5个，最优选为3个，距离最远的两个第二滚压圆模的轴心分别与第一滚压圆模的轴心的连线所成的夹角优选为45°-180°，更优选为90°-140°，还优选为120°。

其中，所述第一滚压圆模外周还同轴设有一段弧状的导向挡板。优选的，所述导向挡板所在的圆弧所对应的圆心角优选为90°-140°，还优选为120°。所述导向挡板和最末端的第二滚压圆模之间还具有能够供所述顶料机构的推顶部件进出的间距。

其中，所述第一滚压圆模还同轴设有能够沿轴往复运动的退料套筒，所述退料套筒与产品成品的垂直于轴向的截面至少有部分重叠，所述退料套筒可以与导向挡板相对固定或一体成型，也可以优选的，所述退料套筒独立设置于导向挡板和第一滚压圆模之间的环形空间(滚压成型空间)中。

其中，所述顶料机构包括顶料杆。

进一步，本发明创造的设备还设有长度控制机构，用于控制裁切机构在需要的长度位置下将带状原材料裁断。所述长度控制机构可以为红外测距等现有常规的移动长度测量装置，也可以优选的包括挡料板和设置于所述挡料板上的传感器，所述挡料板及其传感器沿送料方向设置于滚压成型机构的后方，并位于带状原材料的物料运送路线上。其中，所述挡料板和顶料杆可以共同固定于一滑动机床座上。

相对于现有技术，本发明创具有以下优势：可以同时实现带状原材料连续改制和退火加工，最终实现环状物(锁环)的连续弯曲成型加工，不仅加工精度高、尺寸一致性好，加工效率也极高，改变了以往数车车削加工效率低、尺寸一致性差和材料浪费率高的问题。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为锁环的结构示意图。

图2为本发明创造一种实施例的结构示意图。

图3为滚压成型机构部分的工作过程示意图。

图4为退料套筒部分的工作过程示意图。

附图标记说明：

1-送料滚轮；2-动力轴；3-半模；4-液压顶杆；5-感应退火线圈；6-切料模；7-切料刀；8-第一滚压圆模；9-第二滚压圆模；10-导向挡板；11-退料套筒；12-顶料杆；13-挡料板；14-滑动机床座；15斜槽。

具体实施方式

下面将参考附图来详细说明本发明创造。

本发明创造的结构如图2所示，包括送料机构和沿送料方向依次设置的整形机构、退火机构、裁切机构、滚压成型机构；所述送料机构用于对带状原材料进行输送，所述整形机构用于将连续通过的带状原材料的截面连续加工成成品需要的形状和尺寸，所述退火机构用于将带状原材料连续退火到能够进行滚压成型加工的合适状态，所述裁切机构用于按照需要的角度对带状原材料进行裁切，所述滚压成型机构用于使带状原材料经滚压成型成为环状物成品；所述滚压成型机构设有顶料机构；所述顶料机构用于将带状原材端部送入滚压成型机构的滚压成型空间内。该滚压成型空间为带状原材料在被滚压前后绕滚压轴(如下文第一滚压圆模8的轴心)外周由不规则的圆弧成型为成品的目标圆环所经历的变形过程需要占用的合理空间，例如，该滚压成型空间可以为下文导向挡板10与第一滚压圆模8之间的环形空间，且下文中第一滚压圆模8和第二滚压圆模9之间的呈弧形的间隙空间为该滚压成型空间的一部分。

其中，作为一种优选方案，所述送料机构包括分别设置于整形机构和裁切机构前方的送料滚轮1，送料滚轮1能够为带状原材料的输送提供推送力；所述送料滚轮1可以单独设置，也可以优选地成组设置，成组设置的送料滚轮1能够以上下夹持的方式对带状原材料进行定位，避免送料过程中的料带晃动，成组设置的送料滚轮1之间的距离能够以常规的方式根据带状原材料的厚度进行调整(例如调整位于料带上方的送料滚轮的高度)。分别设置于整形机构和裁切机构前方的所述送料滚轮1可以为多个或多组。

其中，作为一种优选方案，所述送料机构还包括设置于整形机构后方的动力轴2，所述动力轴2一方面能够将经整形机构修正后的带状原材料进行收卷，另一方也能够通过放卷为退火机构、裁切机构、滚压成型机构等后续机构的操作进行送料，带状原材料经过整形机构整形后，可以不通过动力轴2直接进入下一道加工工序(如退火)，也可以优选的，先行经过动力轴2收卷，再放卷后进入下一道加工工序，在先行经过动力轴2进行收卷的过程中，动力轴2能够为经过整形机构的带状原材料提供类似于牵引或拖拽作用力，减低送料机构中其他零部件的送料压力，对维持系统送料稳定性和可靠性、简化送料机构配件规格配置要求起到重要作用。

其中，作为一种优选方案，所述整形机构包括上下两个半模3(分别为上模和下模)，二者能够组成一个入口等于或大于带状原材料原截面形状尺寸(如圆形)、出口等于成品要求截面形状尺寸(如长方形)的整形通道，带状原材料自上述整形通道通过后，通过其挤压作用达到成品要求截面形状尺寸。进一步，所述上模和/或下模可以上下活动，进而通过调整整形通道的尺寸，达到调整成品截面形状尺寸的目的，实现不同规格成品的制备需要。优选的，所述上模和/或下模通过与液压机构连接实现上下活动和定位作用，所述上模和/或下模与液压机构的液压顶杆4连接，活动至目标位置后由液压顶杆4锁死。

其中，作为一种优选方案，所述退火机构包括感应退火线圈5，能够通过高频感应加热作用对带状原材料进行连续退火处理。带状原材料经过整形机构加工处理后，材料硬度会有所提高，材料内部也会有部分应力残留，退火机构能够消除残余应力并使硬度达到滚压成型所要求的硬度。

其中，作为一种优选方案，所述裁切机构包括供带状原材料通过和定位的切料模6，所述切料模6的出料口处设有切料刀7，所述切料刀7通过在其他驱动装置或驱动力的作用下对带状原材料进行冲切剪断，切料模6保证切料时带状原材料不会发生位置偏移，保证裁切精度。对于开有斜槽的环状物(锁环)来说，所述切料模6的出料口和切料刀7的切割线与带状原材料的运动方向设置为呈一定夹角，使得切断的带状原材料端面为带有目标角度的楔形面，进而在滚压成型后能够形成目标尺寸的斜槽。

其中，作为一种优选方案，所述滚压成型机构包括第一滚压圆模8和若干第二滚压圆模9，所述第一滚压圆模8能够相对于第二滚压圆模9进行运动，所述第一滚压圆模8和第二滚压圆模9之间能够形成一条呈弧形的间隙空间，所述呈弧形的间隙空间能够与成品上的一段圆弧重合，带状原材料在第一滚压圆模8和第二滚压圆模9的带动下进入该间隙空间，并在该间隙空间承受挤压变形作用，成型为成品的目标圆环结构。为了保证滚压成型精度和成型效率，所述第二滚压圆模9优选地设置为2-5个，最优选为3个，距离最远的两个第二滚压圆模9的轴心分别与第一滚压圆模8的轴心的连线所成的夹角优选地为45°-180°，更优选为90°-140°，还优选为120°。

其中，作为一种优选方案，所述第一滚压圆模8外周还同轴设有一段弧状的导向挡板10，用于在滚压成型过程中对带状原材料的弯曲变形起导向作用，使带状原材料能够顺利进入第一滚压圆模8和第二滚压圆模9之间的间隙空间进行变形。优选的，所述导向挡板10所在的圆弧所对应的圆心角优选为90°-140°，还优选为120°。所述导向挡板10和最末端的第二滚压圆模9之间还具有能够供所述顶料机构的推顶部件(如下文的顶料杆12)进出的间距。

其中，作为一种优选方案，所述第一滚压圆模8还同轴设有能够沿轴往复运动的退料套筒11，所述退料套筒11与产品成品的垂直于轴向的截面至少有部分重叠，可以在成品成型后，通过退料套筒11的推动作用使成品自第一滚压圆模8上掉落下来，所述退料套筒11可以与导向挡板10相对固定或一体成型(滚压时，退料套筒11沿轴后退至合适位置使得导向挡板10能够顺利发挥其导向作用，滚压后再由退料套筒11筒体发挥退料作用)，也可以优选的，所述退料套筒11独立设置于导向挡板10和第一滚压圆模8之间的环形空间中。

其中，作为一种优选方案，所述顶料机构包括顶料杆12，所述顶料杆12能够在推顶过程中与带状原材料的尾部接触。

进一步，本发明创造的设备还设有长度控制机构，用于控制裁切机构在需要的长度位置下将带状原材料裁断，该长度控制机构也可以视为所述裁切机构的一部分。所述长度控制机构可以为红外测距等现有常规的移动长度测量装置，也可以优选的包括挡料板13和设置于所述挡料板13上的传感器(图未示，可以为压力传感器或触发式传感器等常规传感器)，所述挡料板13及其传感器沿送料方向设置于滚压成型机构的后方，并位于带状原材料的物料运送路线上。当带状原材料沿其运送路线运动至其端部与挡料板13及其传感器接触时，传感器能够发出感应信号，并通过外部控制装置接收器感应信号，控制送料机构停止送料，并使得裁切机构能够在需要的位置裁断带状原材料。其中，所述挡料板13和顶料杆12可以共同固定于一滑动机床座14上。

本发明的一个简要的工作过程如下：首先将带状原材料一端经送料机构的送料滚轮1送入整形机构中的整形通道中，并由整形通道的出口穿出，并缠绕固定在动力轴2上，保证其转动时能够提供足够的牵引或拖拽力。然后通过液压顶杆4调整上模和/或下模的相对位置，使得整形通道的出口端达到要求的尺寸，随后将液压顶杆4锁死固定，启动送料机构(整形机构前的送料滚轮1)和动力轴2，使带状原材料通过整形通道的摩擦、挤压作用，连续改制成具有所需截面形状尺寸的带材，改制后的带状原材料源源不断的缠绕在动力轴2上，完成后停机即可。在下一步工序开始前，将动力轴2上前一段未改制的带状原材料(若有)减掉。将改制后的带状原材料依次穿过退火机构、裁切机构，直至达到滚压成型机构中(图3)，滚压成型机构中初始位置时第一滚压圆模8和第二滚压圆模9分别位于带状原材料的上方和下方。当带状原材料端部接触到挡料板13及其传感器时，送料机构(退火机构前的送料滚轮1)停止送料，第一滚压圆模8向下移动，将带状原材料压紧在第二滚压圆模9上，此时裁切机构的切料刀7将带状原材料裁断，顶料机构的顶料杆12同时移动，将压弯后带状原材料翘起的一端顶入导向挡板10内的滚压成型空间内，随后第一滚压圆模8和第二滚压圆模9开始旋转，使得被切断的带状原材料被滚压弯曲，最终成型为环状物成品。然后第一滚压圆模8和第二滚压圆模9停止旋转，第一滚压圆模8回到初始位置，退料套筒11开始动作(图4)，将加工好的成品从第一滚压圆模8上推出，调入成品盒中，退料套筒11复位。然后送料机构(退火机构前的送料滚轮1)继续送料，将带状原材料继续送入滚压成型机构中，开始下一个加工循环。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。