一种金属管材自动旋压缩口装置的制作方法

本实用新型涉及一种金属管材缩口装置，特别是一种用于薄壁金属管材的自动旋压缩口装置。

背景技术：

专利：CN 203679064U（公告号）公开了一种热管缩管设备，包括控制系统、进料机构、伺服进给机构和模头机构。缩口过程为伺服系统推动铜管进入模头机构，模头采用旋锻击打方式对铜管逐步进行缩口。

专利：CN 205816584U（公告号）公开了一种旋压式全自动铜管缩口机，包括旋压缩口装置，直线推进机构、定尺机构、工件夹紧机构、上料装置和卸料装置。铜管从料斗推出，后端气缸将管推至定位板处实现定位，然后夹紧机构夹紧铜管，旋压装置在直线推进机构作用下靠近铜管实现缩口，再通过卸料装置实现落料。

专利CN 203679064U（公告号）采用旋转击打方式缩口，生产效率较低。

对于专利CN 205816584U（公告号）：

第一，其加工动作有1上料、2后端气缸推铜管至前端定位、3夹紧机构夹紧、4直线推进机构气缸推动旋压装置缩口、5夹紧机构松开、6卸料装置摆动落料、7卸料装置复位，依次再循环。加工单根管需要执行7次动作，且每个动作必须在前动作执行完成后再执行，加工时间比较长。

第二，采用气缸作为直线推进机构的动力源，定位精度比较差，行程固定，调节较为繁琐，很难精准调节运动速度，且由于空气具有一定的可压缩性，在负载阻力较大或变动的条件下可能出现推进不匀速，最终影响缩口的质量。

第三，对切长较短的管进行较长的缩口时，因管材准备缩口的部分需要悬空，当管材悬空部分的长度大于夹持放置段的长度时，未夹紧前，由于管的重心靠前且无支撑，在重力下将掉落而无法顺利执行后续的夹紧和缩口工序。

第四，实际表明，旋压缩口过程会产生大量的热量，如果不及时进行冷却，过高的温度会导致管材缩口表面质量粗糙，甚至在缩口过程管材出现断裂。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种更高效的缩口装置，同时在缩口表面质量、定位精度和运动匀速方面都有较高提升。并解决专利CN 205816584U设备缩短管时若重心处底部无支撑将掉落而无法顺利缩口的问题。

本实用新型的目的通过以下的技术方案实现：

一种金属管材自动旋压缩口装置，包括设置有桌面板的机架、设置在所述机架上的料斗机构、缩口机构、传送机构及控制系统，

所述的料斗机构包括料斗，所述料斗包括倾斜设置的料斗底板、通过横向导杆活动设置的料斗中间板、竖直设置于料斗底板最低端的料斗挡板、倾斜设置在所述料斗挡板顶部的L形管料放置块；

所述的缩口机构包括电主轴、直线移动机构、管材夹紧机构、升降式支撑机构、冷却装置、伺服电机为动力的丝杆驱动机构，所述的电主轴通过电主轴夹紧块固定在直线移动机构的移动部件上，所述电主轴前端设置有缩口模具，所述冷却装置固定在直线移动机构上对缩口模具进行冷却；所述的管材夹紧机构固定在桌面板上且与所述缩口模具相对设置，所述的升降式支撑机构固定在桌面板上且位于所述的管材夹紧机构和直线移动机构之间，所述丝杆驱动机构的输出端与直线移动机构的移动部件驱动连接；

所述的传送机构包括设置在桌面板底面且顶端延伸至料斗内的顶料机构、固定在桌面板上表面的Z-Y向二维移动机构、固定在所述Z-Y向二维移动机构输出端的传动杆、位置可调地平行固定在所述传动杆上且位于所述管材夹紧机构两侧的两根传送双V杆，每根传送双V杆上均间隔设置有两个顶料V槽；

所述的控制系统包括电路连接的触摸屏和PLC，所述触摸屏用于设置金属管的缩口长度和电主轴前进速度，所述PLC根据触摸屏输入的参数控制顶料机构、管材夹紧机构、升降式支撑机构、Z-Y向二维移动机构的动作及伺服电机的转动圈数和转动速度。

进一步地，所述的升降式支撑机构包括竖直设置的上顶气缸，所述上顶气缸的活塞杆顶端设置有用于支托金属管的支撑块。

进一步地，所述的Z-Y向二维移动机构包括固定在所述桌面板上的横向传动气缸、固定在所述横向传动气缸的横向传动气缸移动块上的竖向传动气缸，所述传动杆固定在所述竖向传动气缸的输出端上。

进一步地，所述的直线移动机构包括设置在所述桌面板上的导轨、与所述导轨滑动配合的移动板；所述的丝杆驱动机构包括丝杆、移动板连接块，所述移动板连接块一端与丝杆螺纹配合，另一端与移动板固定连接。

进一步地，所述的冷却装置包括冷却涡流管，所述冷却涡流管的涡流管冷风口对准所述缩口模具。

进一步地，所述的桌面板上还固定有两根倾斜一定角度的落料杆，所述落料杆的最高端相对所述的管材夹紧机构设置，最低端下方设置有位于桌面板上的落料盒。

进一步地，所述的管材夹紧机构由上至下依次包括竖置的压紧气缸、固定在所述压紧气缸活塞杆下端的上夹紧块、固定在桌面板上的下夹紧块，所述的压紧气缸通过支撑板固定在桌面板上，所述上夹紧块上设置有弧形上夹紧块凹槽，所述的下夹紧块上相对地设置有弧形的下夹紧块凹槽。

进一步地，所述桌面板上还固定设置有管材尾端对齐机构，管材尾端对齐机构包括固定在桌面板上的后支撑块、设置有长圆孔的调长杆、固定在调长杆长圆孔上的导向定位块，所述调长杆的一端固定在后支撑块上，另一端位于料斗机构的出料处。

进一步地，所述导向定位块截面呈直角梯形，其工作面沿金属管移动方向依次包括导向斜面、定位平面，所述金属管移动过程中，所述金属管的尾部接触导向斜面进行导向，最后尾部与定位平面接触实现对齐。

进一步地，所述的顶料机构包括顶料气缸、设置有两个滑块的横向距离调节导轨副、两根顶料杆，所述顶料气缸竖直固定在桌面板底面，所述横向距离调节导轨副固定在所述顶料气缸的顶料气缸移动块上，所述的两根顶料杆下端分别竖直固定在两个滑块上，上端穿过所述桌面板、料斗底板最低端且紧邻所述料斗挡板内侧面。

相比现有技术，本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型采用伺服定位系统（伺服电机+丝杠），可精确控制缩口速度，较高的定位精度，采用触摸屏+伺服系统，在触摸屏上设置加工参数，实现管材缩口段长度的快速调节。伺服系统置于旋缩机构下方，节省空间。

2.减少单根缩管时间，如：

a.执行缩口动作的同时执行出料动作，使管材置于料斗放置块上等待下次进料;

b.传送机构在落料的同时实现下一根的进料；

c.进料时，具有楔形导向块对金属管的后部进行定位，保证每次缩管的尾部长度一致；

3.前上顶气缸用于加工管材放置时重心在下夹紧块之前的情况。执行动作：前上顶气缸上顶部分顶起，执行传送动作，管材在前顶气缸和下夹紧块共同支撑下不会掉落，下压气缸下压夹紧管材，前上顶气缸向下复位，旋缩机构前进进行缩口后复位，前上顶气缸再次向上顶起，传送动作同时完成已缩口金属管的落料和下根管材的进料动作。

4.出料管位置与下夹块前端的相对位置可调节。料斗采用双中间调节板，易于调节管材前端相对下夹紧块前端距离，从而调节管材放置时的重心位置，对于缩口段长度不需要很长的管，可调节使其重心在下夹紧块上，此时不需要执行前上顶气缸动作。

5.缩口模具采用涡流管的冷风口进行冷却控温，保证缩口质量，同时避免管材缩口过程受污染需要再清洗。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图。

图2为本实用新型的主视(仅包括料斗和传送机构)示意图。

图3为图2中A-A向剖视示意图。

图4为本实用新型的缩口和传送机构的结构示意图。

图5为本实用新型的传送机构的结构示意图。

图6为本实用新型的缩口和传送机构部分零件的俯视图。

图7为本实用新型的传送双V杆结构示意图。

图8为本实用新型的导向定位块示意图。

图9为本实用新型的上、下夹紧块夹紧金属管时的结构示意图。

图10为本实用新型的缩口模具的剖面图。

图中所示：1-桌面板、2-机架、3-落料盒、13-金属管、21-顶料气缸、211-顶料气缸移动块、22-顶料杆、23-料斗底板、24-料斗中间板、25-料斗挡板、26-管料放置块、31-压紧气缸、32-上夹紧块、321-上夹紧块凹槽、33-上顶气缸、34-横向传动气缸、341-横向传动气缸移动块、35-传送双V杆、36-落料杆、37-支撑板、38-电主轴夹紧块、39-电主轴、40-冷却涡流管、401-涡流管冷风口、41-移动板、42-导轨、43-竖向传动气缸、44-传动杆、45-后支撑块、46-调长杆、47-导向定位块、471-导向斜面、472-定位平面、48-下夹紧块、481-下夹紧块凹槽、49-丝杆、50-移动板连接块、51-缩口模具、511-缩口成形段、512-缩口定径段、52-伺服电机、53-顶料V槽。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型的实用新型目的作进一步详细地描述，实施例不能在此一一赘述，但本实用新型的实施方式并不因此限定于以下实施例。

如图1所示，一种金属管材自动旋压缩口装置，包括设置有桌面板1的机架12、设置在所述机架12上的料斗机构、缩口机构、传送机构及控制系统，

所述的料斗机构包括料斗，所述料斗包括倾斜设置的料斗底板23、通过横向导杆活动设置的料斗中间板24、竖直设置于料斗底板23最低端的料斗挡板25、倾斜设置在所述料斗挡板25顶部的L形管料放置块26。

所述的缩口机构包括电主轴39、直线移动机构、管材夹紧机构、升降式支撑机构、冷却装置、伺服电机52为动力的丝杆驱动机构，所述的电主轴39通过电主轴夹紧块38固定在直线移动机构的移动部件上，所述电主轴39前端设置有缩口模具51，所述冷却装置固定在直线移动机构上对缩口模具51进行冷却；所述的管材夹紧机构固定在桌面板1上且与所述缩口模具51相对设置，所述的升降式支撑机构固定在桌面板1上且位于所述的管材夹紧机构和直线移动机构之间，所述丝杆驱动机构的输出端与直线移动机构的移动部件驱动连接。

所述的传送机构包括设置在桌面板1底面且顶端延伸至料斗内的顶料机构、固定在桌面板1上表面的Z-Y向二维移动机构、固定在所述Z-Y向二维移动机构输出端的传动杆44、位置可调地平行固定在所述传动杆44上且位于所述管材夹紧机构两侧的两根传送双V杆35，每根传送双V杆35上均间隔设置有两个顶料V槽53(见图7)；

如图3和图4所示，所述的升降式支撑机构包括竖直设置的上顶气缸33，所述上顶气缸33的活塞杆顶端设置有用于支托金属管13的支撑块。

如图1和图4所示，所述的Z-Y向二维移动机构包括固定在所述桌面板1上的横向传动气缸34、固定在所述横向传动气缸34的横向传动气缸移动块341上的竖向传动气缸43，所述传动杆44固定在所述竖向传动气缸43的输出端上。

如图1所示，所述的直线移动机构包括设置在所述桌面板1上的导轨42、与所述导轨42滑动配合的移动板41；如图4所示，所述的丝杆驱动机构包括丝杆49、移动板连接块50，所述移动板连接块50一端与丝杆49螺纹配合，另一端与移动板41固定连接。

如图1和图6所示，所述的冷却装置包括冷却涡流管40，所述冷却涡流管40的涡流管冷风口401对准所述缩口模具51。

如图1和图3所示，所述的桌面板1上还固定有两根倾斜一定角度的落料杆36，所述落料杆36的最高端相对所述的管材夹紧机构设置，最低端下方设置有位于桌面板1上的落料盒3。

如图4所示，所述的管材夹紧机构由上至下依次包括竖置的压紧气缸31、固定在所述压紧气缸31活塞杆下端的上夹紧块32、固定在桌面板1上的下夹紧块48，所述的压紧气缸31通过支撑板37固定在桌面板1上，所述上夹紧块32上设置有弧形上夹紧块凹槽321，所述的下夹紧块48上相对地设置有弧形的下夹紧块凹槽481(见图9)。

如图4和图5、图6所示，所述桌面板1上还固定设置有管材尾端对齐机构，管材尾端对齐机构包括固定在桌面板1上的后支撑块45、设置有长圆孔的调长杆46、固定在调长杆46长圆孔上的导向定位块47，所述调长杆46的一端固定在后支撑块45上，另一端位于料斗机构的出料处。

如图8所示，所述导向定位块47截面呈直角梯形，其工作面沿金属管13移动方向依次包括导向斜面471、定位平面472，所述金属管13移动过程中，所述金属管13的尾部接触导向斜面471进行导向，最后尾部与定位平面472接触实现对齐，保证每根金属管13传送至缩口位置时的尾部位置统一。

如图2和图3所示，所述的顶料机构包括顶料气缸21、设置有两个滑块的横向距离调节导轨副、两根顶料杆22，所述顶料气缸21竖直固定在桌面板1底面，所述横向距离调节导轨副固定在所述顶料气缸21的顶料气缸移动块211上，所述的两根顶料杆22下端分别竖直固定在两个滑块上，上端穿过所述桌面板1、料斗底板23最低端且紧邻所述料斗挡板25内侧面。

所述的控制系统包括电路连接的触摸屏和PLC，所述触摸屏用于设置金属管13的缩口长度和电主轴39前进速度，所述PLC根据触摸屏输入的参数控制顶料气缸21、压紧气缸31、上顶气缸33、横向传动气缸34、竖向传动气缸43的动作及伺服电机52的转动圈数和转动速度，操作时根据需要在触摸屏上设置金属管13的缩口长度和电主轴13前进速度，操作便捷。

缩口加工前，所述金属管13放置于后高前低的料斗底板23之上和两个料斗中间板24中间，料斗中间板24可根据要求左右滑动，调整传送时金属管13与下夹紧块48前端的位置关系，特别是对较短的金属管进行缩长段时，在保证能够正常传动的条件下，金属管13夹紧部分前面的悬空缩口段尽可能长。如图3所示，根据金属管的长度调节好两根顶料杆22的间距并锁紧，顶料气缸21固定于桌面板1底面，其顶料气缸移动块211带动顶料杆22实现上下移动，顶料杆22每次上移动作将料斗内的一根金属管13贴紧料斗挡板25顶起后在末端处靠重力作滑落至管料放置块26上等待后续传动至下夹紧块48的凹槽位置。

所述支撑板37固接于桌面板1上，压紧气缸31固接于支撑板37上，上夹紧块32安装于上下活动的压紧气缸31下端，向下运动时上夹紧块32和下夹紧块48的凹槽夹紧之间的金属管13，缩口模具51与金属管13同轴。如图10所示，所述缩口模具51安装在电主轴39前端，其缩口成形段511到缩口定径段512之间为圆弧过渡。缩口时缩口模具51高速旋转，电主轴39通过电主轴夹紧块38与移动板41固接，移动板41下设置导轨42，固接于桌面板1下的伺服电机52通过联轴器连接丝杠49，移动板连接块50与移动板41固接，伺服电机52驱动丝杠49转动时，移动板连接块50和移动板41前后移动。所述冷却涡流管40固接在移动板41上，涡流管冷风口401对准缩口模具51持续冷却控温，避免连续旋缩过程的缩口模具51 温度过高而导致金属管13的缩口质量变差。（涡流管是一种将空压气分离成一端出热风，一端出冷风的装置。）

所述上顶气缸33设置于下夹紧块48和导轨42之间，其上端活动件顶起时托住金属管13的底部。在下压气缸31下压夹紧金属管13后，上顶气缸33上端活动件缩回，所述缩口模具51前进对金属管13进行缩口。

图3、图5所示为传动动作的初始位置，竖向传动气缸43固定于横向传动气缸34上的横向传动气缸移动块341上左右运动，传送双V杆35通过传动杆44等连接至竖向传动气缸43的上部活动位实现上下竖直运动，传送双V杆35通过竖向和横向传动气缸的组合实现上下左右运动，两根传送双V杆35可在传动杆44上前后滑动并固定，分别置于下夹紧块48的前后两边。

上述实施例的传送动作依次为：

a) 初始位置处，竖向传动气缸43上部活动位带动传送双V杆35向上移动，传送双V杆35上的前后两个顶料V槽53分别将原来处于料斗放置块26和下夹紧块48上的金属管13同时抬起；

b) 横向传动气缸移动块341右移，带动传送双V杆35及两根金属管13向右移动，此时，前一动作在管料放置块26上方的金属管13现在移动至下夹紧块48凹槽的上方，而前一动作在下夹紧块48凹槽上方完成缩口的金属管13现在移动至落料杆36的上方；

c) 竖向传动气缸43上部活动位带动传送双V杆35向下移动，此时，前一动作在下夹紧块48凹槽上方的金属管13现在放置入下夹紧块48凹槽内，所述落料杆36上方的金属管13现在放置于倾斜的落料杆36上，后续在重力作用下金属管13滑落至落料盒3内；

d) 横向传动气缸移动块341左移，回到原先的初始位置处。

该传送过程同时实现了下一根待缩口金属管13的进料和已完成缩口金属管13的落料，提高了生产的效率。

上述实施例提供的缩口装置的循环动作为：

a) 执行前面所述的传动动作；

b) 所述压紧气缸31下压驱动上夹紧块32和下夹紧块48将金属管13夹紧；

c) 伺服电机52驱动电主轴39前进旋缩夹紧的金属管13后回退至初始位置。在电主轴39前进缩口时，上顶气缸33上端缩回；在电主轴39退回初始位置时，上顶气缸33上端上顶；执行缩口动作的同时，顶料气缸移动块211带动顶料杆22将下一根等待缩口的金属管13推送至管料放置块26上等待下次传送动作；

d) 压紧气缸31活塞杆上升松开缩口后的金属管13；

e)依次重复循环步骤a)~d)，直到完成所有金属管13的缩口作业。

该缩口装置在金属管13缩口的同时送料至管料放置块26上等待，且进料、落料同时实现，不同的动作在同一时间完成，减少了加工时间，提高了生产效率。

本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。