一种大变径薄壁管复合成形装置的制作方法

本发明涉及一种成形装置，尤其涉及一种大变径薄壁管复合成形装置。

背景技术：

管材的制造与应用在生产制造业中占据着重要的地位。钢管与圆钢等实心钢材相比，在抗弯抗扭强度相同时，重量较轻，广泛用于制造结构件和机械零件，如石油钻杆、汽车传动轴和自行车架等。钢管还是各种常规武器不可缺少的材料，枪管、炮筒等都需要钢管来制造。结构轻量化是汽车、飞机和火箭等运输工具节约燃料、减少污染物排放和提高机动性能的主要手段之一。随着“节能环保”越来越受重视，轻量化也更加广泛地应用到生产制造的方方面面，其中薄壁管的开发与应用显得愈发重要。但是，目前薄壁管特别是大变径比的薄壁管的生产制造技术还有待提高。

内高压成形是以管材作为坯料，通过管材内部施加高压液体和轴向补料把管材压入到模具型腔使其成形为所需形状的工件。按成形零件种类的种类，内高压成形主要分为三类：变径管内高压成形、弯曲管件内高压成形、多通管内高压成形。另外，旋压成形也是加工管件的一种重要方法，在其加工过程中，旋轮在回转运动中对毛坯加压，使毛坯产生局部且连续的塑性变形。目前部分发达国家已广泛采用旋压技术来成形航空航天、兵器、船舶、汽车、工程机械中各种类型的薄壁中空形状零部件。

变径管是指管件中间一处或几处的管径大于或小于两端管径。但是，市场上现有的变径管内高压成形技术难以实现大变径比成形，容易出现破裂和起皱，而且变径管内高压成形还存在密封困难、工艺复杂和报废率高等问题。而目前的旋压技术难以实现薄壁管小局部的大变形量成形，存在着局部减薄严重和成形效率低等问题。因此，随着社会对高效率、低能耗、绿色制造的日益重视，亟需提供一种可实现薄壁管大变径比加工的、生产效率高的、节约人力物力的大变径薄壁管复合成形装置。

技术实现要素：

（1）要解决的技术问题

本发明为了克服现有技术下薄壁管难以实现大变形比成形、容易出现破裂和起皱、局部减薄严重、废品率高和生产效率低的缺点，本发明要解决的技术问题是提供一种可实现薄壁管大变形比成形、成形部位减薄均匀、成形效果好、不易出现破裂和起皱、操作简便、省时省力、生产效率高的大变径薄壁管复合成形装置。

（2）技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了这样一种大变径薄壁管复合成形装置，包括有机架、第一电机、传动装置、传动轴、第一轴承座、支撑板、第一夹紧装置、第一推拉装置、连接盘、第二夹紧装置、第二推拉装置、第一连接架、第一转轴、预成形辊、第三推拉装置、第二连接架、第二转轴和整形辊，机架底部固定安装有第一电机，第一电机输出端连接有传动装置，传动装置输出端连接有传动轴，传动轴另一端固定连接有第一夹紧装置，传动轴上安装有第一轴承座，第一轴承座固定安装在支撑板上，支撑板焊接在机架上，机架顶部固定安装有第一推拉装置，第一推拉装置输出端转动式连接有连接盘，连接盘上固定连接有第二夹紧装置，第二夹紧装置与第一夹紧装置之间装夹有薄壁管，机架左侧设置有第二推拉装置，第二推拉装置输出端固定连接有第一连接架，第一连接架上转动式安装有第一转轴，第一转轴上固定安装有预成形辊，机架右侧设置有第三推拉装置，第三推拉装置输出端固定连接有第二连接架，第二连接架上转动式安装有第二转轴，第二转轴上固定安装有整形辊。

优选的，还包括有第二电机、第二轴承座、第三轴承座、第一丝杆、第一螺母、第三电机、第四轴承座、第五轴承座、第二丝杆和第二螺母，第二电机栓接在机架左侧，第二电机下方固定安装有第二轴承座，第二轴承座下方固定安装有第三轴承座，第二轴承座与第三轴承座之间安装有第一丝杆，第一丝杆上端与第二电机输出端相连，第一丝杆上配合安装有第一螺母，第一螺母与第二推拉装置固定连接，第三电机栓接在机架右侧，第三电机下方固定安装有第四轴承座，第四轴承座下方固定安装有第五轴承座，第四轴承座与第五轴承座之间安装有第二丝杆，第二丝杆上端与第三电机输出端相连，第二丝杆上配合安装有第二螺母，第二螺母与第三推拉装置固定连接。

优选的，还包括有导向板，导向板焊接在机架上，导向板上设置有导向孔，第一推拉装置穿过导向孔与连接盘相连。

优选的，传动装置为轮系传动。

优选的，第一推拉装置为气缸，第二推拉装置和第三推拉装置为电动推杆。

优选的，第一电机为减速电机，第二电机和第三电机为伺服电机。

工作原理：本发明工作时，将需加工的薄壁管装夹在第一夹紧装置和第二夹紧装置之间，控制第一电机转动，带动传动装置转动，进而带动传动轴转动，通过传动轴转动带动第一夹紧装置转动，进而带动薄壁管和第二夹紧装置转动，再控制第二推拉装置拉伸，带动第一连接架向右运动，进而带动第一转轴向右运动，通过第一转轴向右运动带动预成形辊向右接触薄壁管，预成形辊和薄壁管之间的摩擦力使预成形辊反向转动，预成形辊对薄壁管施加一定的成形压力，进行多接触点预成形，待成形完成，控制第二推拉装置收缩，带动第一连接架向左运动，进而带动第一转轴向左运动，通过第一转轴向左运动带动预成形辊向左远离薄壁管，控制第二推拉装置和第一电机停止工作；控制第一推拉装置收缩，带动连接盘向上移动，进而带动第二夹紧装置向上移动到一定位置，使薄壁管受轴向力拉伸，减小薄壁管预成形后成形面的弯曲幅度，以减小后续整形辊对薄壁管整形时的反向抗力；再控制第一电机转动，带动薄壁管转动，控制第三推拉装置拉伸，带动第二连接架向左运动，进而带动第二转轴向左运动，通过第二转轴向左运动带动整形辊向左接触薄壁管，整形辊和薄壁管之间的摩擦力使整形辊反向转动，整形辊对薄壁管施加一定的成形压力，进行整形，待成形完成，控制第三推拉装置收缩，带动第二连接架向右运动，进而带动第二转轴向右运动，通过第二转轴向右运动带动整形辊向右远离薄壁管，控制第三推拉装置和第一电机停止工作，本发明工作完成。

还包括有第二电机、第二轴承座、第三轴承座、第一丝杆、第一螺母、第三电机、第四轴承座、第五轴承座、第二丝杆和第二螺母，控制第二电机转动，带动第一丝杆转动，进而带动第一螺母移动，通过第一螺母移动带动预成形辊移动到需要加工的位置，控制第三电机转动，带动第二丝杆转动，进而带动第二螺母移动，通过第二螺母移动带动整形辊移动到需要加工的位置，这样可以使薄壁管在一次装夹过程中，加工多个需要成形的部位，达到了节省人力物力、成形效率高的效果，进一步提升了本装置的实用性和经济性。

还包括有导向板，导向板焊接在机架上，导向板上设置有导向孔，第一推拉装置穿过导向孔与连接盘相连，这样减小了第一推拉装置和第二夹紧装置在工作时的振动，增强了本装置的稳定性和精确性，提升了大变径薄壁管成形时的成形效果，降低了加工时的废品率。

传动装置为轮系传动，轮系传动的传动准确、传动效率高、结构紧凑、可靠性高，并且轮系传动的使用寿命长。

第一推拉装置为气缸，第二推拉装置和第三推拉装置为电动推杆，气缸的动作迅速、反应敏捷、工作效率高，并且气缸的结构简单、安装维护方便、无污染；电动推杆工作精度高、自锁性能好、体积小，有利于提高大变径薄壁管的成形精度。

第一电机为减速电机，第二电机和第三电机为伺服电机，减速电机成本低、可靠性高、使用寿命长，伺服电机的控制精度高、定位准确，有利于精确定位预成形辊和整形辊的工作位置。

（3）有益效果

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明与现有技术相比，克服了现有条件下大变径薄壁管成形困难、容易出现破裂和起皱、局部减薄严重、成形效率低和加工废品率高的缺点。通过将预成形装置、拉伸装置和整形装置整合在一套装置上，先通过预成形装置对需成形薄壁管进行多接触点预成形，以免造成大变径比一次成形时薄壁管局部减薄严重造成破裂，再通过拉伸装置拉伸预成形后的薄壁管，以减小整形时的反向弯曲变形，更利于大变径薄壁管的成形，再通过整形装置对拉伸后的成形位置进行精确整形，已达到成形大变径薄壁管的目的。本发明通过各部件的协调工作，达到了薄壁管大变形比成形效果好、局部减薄均匀、不易出现破裂和起皱、废品率低、生产效率高的效果，是一种操作简便、节省人力物力的大变径薄壁管成形装置，而且通过合理的装置布局使本发明结构简单，运行起来简单高效，具有很强的实用性，适合推广使用。

附图说明

为了更清楚的说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术中描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一种实施方式，对于本领域普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图。

图2为实施例2的结构示意图。

附图中的标记为：1-机架，2-第一电机，3-传动装置，4-传动轴，5-第一轴承座，6-支撑板，7-第一夹紧装置，8-第一推拉装置，9-连接盘，10-第二夹紧装置，11-薄壁管，12-第二推拉装置，13-第一连接架，14-第一转轴，15-预成形辊，16-第三推拉装置，17-第二连接架，18-第二转轴，19-整形辊，20-第二电机，21-第二轴承座，22-第三轴承座，23-第一丝杆，24-第一螺母，25-第三电机，26-第四轴承座，27-第五轴承座，28-第二丝杆，29-第二螺母，30-导向板，31-导向孔。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面对本发明具体实施方式中的技术方案进行清楚、完整的描述，以进一步阐述本发明，显然，所描述的具体实施方式仅仅是本发明的一部分实施方式，而不是全部的样式。

实施例1

一种大变径薄壁管复合成形装置，如图1所示，包括有机架1、第一电机2、传动装置3、传动轴4、第一轴承座5、支撑板6、第一夹紧装置7、第一推拉装置8、连接盘9、第二夹紧装置10、第二推拉装置12、第一连接架13、第一转轴14、预成形辊15、第三推拉装置16、第二连接架17、第二转轴18和整形辊19，机架1底部固定安装有第一电机2，第一电机2输出端连接有传动装置3，传动装置3输出端连接有传动轴4，传动轴4另一端固定连接有第一夹紧装置7，传动轴4上安装有第一轴承座5，第一轴承座5固定安装在支撑板6上，支撑板6焊接在机架1上，机架1顶部固定安装有第一推拉装置8，第一推拉装置8输出端转动式连接有连接盘9，连接盘9上固定连接有第二夹紧装置10，第二夹紧装置10与第一夹紧装置7之间装夹有薄壁管11，机架1左侧设置有第二推拉装置12，第二推拉装置12输出端固定连接有第一连接架13，第一连接架13上转动式安装有第一转轴14，第一转轴14上固定安装有预成形辊15，机架1右侧设置有第三推拉装置16，第三推拉装置16输出端固定连接有第二连接架17，第二连接架17上转动式安装有第二转轴18，第二转轴18上固定安装有整形辊19。

工作原理：本发明工作时，将需加工的薄壁管11装夹在第一夹紧装置7和第二夹紧装置10之间，控制第一电机2转动，带动传动装置3转动，进而带动传动轴4转动，通过传动轴4转动带动第一夹紧装置7转动，进而带动薄壁管11和第二夹紧装置10转动，再控制第二推拉装置12拉伸，带动第一连接架13向右运动，进而带动第一转轴14向右运动，通过第一转轴14向右运动带动预成形辊15向右接触薄壁管11，预成形辊15和薄壁管11之间的摩擦力使预成形辊15反向转动，预成形辊15对薄壁管11施加一定的成形压力，进行多接触点预成形，待成形完成，控制第二推拉装置12收缩，带动第一连接架13向左运动，进而带动第一转轴14向左运动，通过第一转轴14向左运动带动预成形辊15向左远离薄壁管11，控制第二推拉装置12和第一电机2停止工作；控制第一推拉装置8收缩，带动连接盘9向上移动，进而带动第二夹紧装置10向上移动到一定位置，使薄壁管11受轴向力拉伸，减小薄壁管11预成形后成形面的弯曲幅度，以减小后续整形辊19对薄壁管11整形时的反向抗力；再控制第一电机2转动，带动薄壁管11转动，控制第三推拉装置16拉伸，带动第二连接架17向左运动，进而带动第二转轴18向左运动，通过第二转轴18向左运动带动整形辊19向左接触薄壁管11，整形辊19和薄壁管11之间的摩擦力使整形辊19反向转动，整形辊19对薄壁管11施加一定的成形压力，进行整形，待成形完成，控制第三推拉装置16收缩，带动第二连接架17向右运动，进而带动第二转轴18向右运动，通过第二转轴18向右运动带动整形辊19向右远离薄壁管11，控制第三推拉装置16和第一电机2停止工作，本发明工作完成。

实施例2

一种大变径薄壁管复合成形装置，如图1-图2所示，包括有机架1、第一电机2、传动装置3、传动轴4、第一轴承座5、支撑板6、第一夹紧装置7、第一推拉装置8、连接盘9、第二夹紧装置10、第二推拉装置12、第一连接架13、第一转轴14、预成形辊15、第三推拉装置16、第二连接架17、第二转轴18和整形辊19，机架1底部固定安装有第一电机2，第一电机2输出端连接有传动装置3，传动装置3输出端连接有传动轴4，传动轴4另一端固定连接有第一夹紧装置7，传动轴4上安装有第一轴承座5，第一轴承座5固定安装在支撑板6上，支撑板6焊接在机架1上，机架1顶部固定安装有第一推拉装置8，第一推拉装置8输出端转动式连接有连接盘9，连接盘9上固定连接有第二夹紧装置10，第二夹紧装置10与第一夹紧装置7之间装夹有薄壁管11，机架1左侧设置有第二推拉装置12，第二推拉装置12输出端固定连接有第一连接架13，第一连接架13上转动式安装有第一转轴14，第一转轴14上固定安装有预成形辊15，机架1右侧设置有第三推拉装置16，第三推拉装置16输出端固定连接有第二连接架17，第二连接架17上转动式安装有第二转轴18，第二转轴18上固定安装有整形辊19。

还包括有第二电机20、第二轴承座21、第三轴承座22、第一丝杆23、第一螺母24、第三电机25、第四轴承座26、第五轴承座27、第二丝杆28和第二螺母29，控制第二电机20转动，带动第一丝杆23转动，进而带动第一螺母24移动，通过第一螺母24移动带动预成形辊15移动到需要加工的位置，控制第三电机25转动，带动第二丝杆28转动，进而带动第二螺母29移动，通过第二螺母29移动带动整形辊19移动到需要加工的位置，这样可以使薄壁管11在一次装夹过程中，加工多个需要成形的部位，达到了节省人力物力、成形效率高的效果，进一步提升了本装置的实用性和经济性。

还包括有导向板30，导向板30焊接在机架1上，导向板30上设置有导向孔31，第一推拉装置8穿过导向孔31与连接盘9相连，这样减小了第一推拉装置8和第二夹紧装置10在工作时的振动，增强了本装置的稳定性和精确性，提升了大变径薄壁管成形时的成形效果，降低了加工时的废品率。

传动装置3为轮系传动，轮系传动的传动准确、传动效率高、结构紧凑、可靠性高，并且轮系传动的使用寿命长。

第一推拉装置8为气缸，第二推拉装置12和第三推拉装置16为电动推杆，气缸的动作迅速、反应敏捷、工作效率高，并且气缸的结构简单、安装维护方便、无污染；电动推杆工作精度高、自锁性能好、体积小，有利于提高大变径薄壁管的成形精度。

第一电机2为减速电机，第二电机20和第三电机25为伺服电机，减速电机成本低、可靠性高、使用寿命长，伺服电机的控制精度高、定位准确，有利于精确定位预成形辊和整形辊的工作位置。

工作原理：本发明工作时，将需加工的薄壁管11装夹在第一夹紧装置7和第二夹紧装置10之间，控制第一电机2转动，带动传动装置3转动，进而带动传动轴4转动，通过传动轴4转动带动第一夹紧装置7转动，进而带动薄壁管11和第二夹紧装置10转动，再控制第二推拉装置12拉伸，带动第一连接架13向右运动，进而带动第一转轴14向右运动，通过第一转轴14向右运动带动预成形辊15向右接触薄壁管11，预成形辊15和薄壁管11之间的摩擦力使预成形辊15反向转动，预成形辊15对薄壁管11施加一定的成形压力，进行多接触点预成形，待成形完成，控制第二推拉装置12收缩，带动第一连接架13向左运动，进而带动第一转轴14向左运动，通过第一转轴14向左运动带动预成形辊15向左远离薄壁管11，控制第二推拉装置12和第一电机2停止工作；控制第一推拉装置8收缩，带动连接盘9向上移动，进而带动第二夹紧装置10向上移动到一定位置，使薄壁管11受轴向力拉伸，减小薄壁管11预成形后成形面的弯曲幅度，以减小后续整形辊19对薄壁管11整形时的反向抗力；再控制第一电机2转动，带动薄壁管11转动，控制第三推拉装置16拉伸，带动第二连接架17向左运动，进而带动第二转轴18向左运动，通过第二转轴18向左运动带动整形辊19向左接触薄壁管11，整形辊19和薄壁管11之间的摩擦力使整形辊19反向转动，整形辊19对薄壁管11施加一定的成形压力，进行整形，待成形完成，控制第三推拉装置16收缩，带动第二连接架17向右运动，进而带动第二转轴18向右运动，通过第二转轴18向右运动带动整形辊19向右远离薄壁管11，控制第三推拉装置16和第一电机2停止工作，本发明工作完成。

以上描述了本发明的主要技术特征和基本原理及相关优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性具体实施方式的细节，而且在不背离本发明的构思或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将上述具体实施方式看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照各实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。