一种旋压机床的旋轮系统及其应用方法与流程

本发明涉及塑性成形技术领域，具体而言，涉及一种旋压机床的旋轮系统及其应用方法。

背景技术：

随着航天技术和压力容器的快速发展，封头等尺寸越来越大，性能要求越来越高，材料选择越来越多样化。在旋压过程中，旋压机床尺寸和旋压载荷越来越大，所以导致旋轮系统越来越大，也越来越重。

在一个工件的旋压过程中，往往伴随着需要更换旋轮系统；这个时候如何能够快速地进行旋轮系统的更换，是一个非常重要的事情；也关系到旋压过程中旋压效率的高低，甚至在热旋时，还涉及到能耗的多少等。

比如，中南大学3350旋压机床在旋压3350封头时，整个旋轮架及旋轮系统重达约1吨；在旋压3350封头过程中，需要将旋轮系统进行180°换向，或者更换旋轮。如果将其整体拆下来，换向后重新再装配上去，不仅对人员和专用吊装工具有较高的要求，还需要花费较多的时间来完成更换。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种旋压机床的旋轮系统及其应用方法，该旋轮系统不需要吊装设备即可实现旋轮换向，换向和更换旋轮时无需取下旋轮系统，可减少安装时间，节省人力，提高旋压效率。

为了实现上述目的，本发明提供了一种旋压机床的旋轮系统，该旋轮系统包括：

上旋轮臂，上旋轮臂的上端与旋压机床的刀架连接，上旋轮臂的下端设有一沉孔，沉孔的侧壁上开设有转动连接结构安装孔和偏心轴安装孔；

下旋轮臂，下旋轮臂的上端设有凸台，凸台伸入沉孔内，凸台上设有转动连接结构安装槽和偏心轴插入孔，下旋轮臂上可拆卸地安装有旋轮；

转动连接结构，转动连接结构设置在转动连接结构安装孔和转动连接结构安装槽内，将凸台可转动地安装在沉孔内；

偏心轴，偏心轴穿设于偏心轴安装孔和偏心轴插入孔内，将凸台固定安装在沉孔内。

进一步地，偏心轴包括法兰部、大轴段和小轴段，法兰部上沿周向均布设置有多个螺钉安装孔，法兰部的中部设有一内六角沉孔，大轴段的一端与法兰部相连接，大轴段的另一端与小轴段相连接，大轴段的直径大于小轴段的直径，大轴段和小轴段的轴心不共线。

进一步地，大轴段穿设在偏心轴安装孔内，小轴段插设在偏心轴插入孔内，凸台的顶面与沉孔的顶面之间留有间隙；旋转偏心轴时，能使下旋轮臂的上端轴肩与上旋轮臂的下端底面相抵接或相分离。

进一步地，沉孔的侧壁上沿周向均布设置有多个偏心轴安装孔，凸台上沿周向均布设置有多个偏心轴插入孔，偏心轴的数量为多根，多根偏心轴沿凸台周向均布设置。

进一步地，转动连接结构包括滚动体和滚动体调整结构，滚动体可滚动地设于转动连接结构安装槽内；滚动体调整结构安装于转动连接结构安装孔内，以调节滚动体的预紧力大小。

进一步地，滚动体调整结构包括顶塞、调节螺钉和调节弹簧，调节螺钉与转动连接结构安装孔螺纹连接，调节螺钉上设有一内六角槽，顶塞的一侧设有一半球形凹槽，滚动体可滚动的设置在半球形凹槽内和转动连接结构安装槽内，顶塞的另一侧设有一加脂螺纹孔，加脂螺纹孔与半球形凹槽相连通，调节弹簧的两端分别与顶塞和调节螺钉相连接。

进一步地，顶塞上设有一环形凹槽，调节螺钉上设有一沉槽，调节弹簧的一端置于环形凹槽内，调节弹簧的另一端置于沉槽内。

进一步地，转动连接结构安装槽沿凸台周向设置，沉孔的侧壁上沿周向均布设置有多个转动连接结构安装孔，转动连接结构的数量为多个，多个转动连接结构沿凸台周向均布设置。

根据本发明的另一方面，提供了一种上述的旋压机床的旋轮系统的应用方法，在对旋轮进行换向时，取下偏心轴，旋转下旋轮臂直至将旋轮旋转至合适位置，然后插入偏心轴将下旋轮臂与上旋轮臂固定连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种上述的旋压机床的旋轮系统的应用方法，在更换新的下旋轮臂时，拆下转动连接结构，拆下偏心轴，将下旋轮臂从上旋轮臂上取下，更换新的下旋轮臂，安装转动连接结构和偏心轴以将新的下旋轮臂连接在上旋轮臂的下端。

应用本发明的技术方案，通过设置上旋轮臂和下旋轮臂，设置沉孔和凸台相互配合，并通过转动连接结构将上旋轮臂和下旋轮臂可转动地连接，通过偏心轴将上旋轮臂和下旋轮臂固定连接；当需要对旋轮进行换向时，不需要使用吊装设备，只需要将偏心轴取下，使上旋轮臂和下旋轮臂之间通过转动连接结构可转动的连接，然后转动下旋轮臂至合适位置，再安装好偏心轴即可；当需要更换新的旋轮时无需拆下下旋轮臂，只需将旋轮从下旋轮臂上拆下更换新的旋轮即可。该旋轮系统不需要吊装设备即可实现旋轮的换向，换向和更换旋轮时无需取下下旋轮臂，可有效减少安装时间，节省人力，提高旋压工作效率。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

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

图1为本发明实施例的旋轮系统的总装结构示意图。

图2为沿图1中a-a面的剖视示意图。

图3为图2中i处的局部放大图。

图4为沿图1中b-b面的剖视示意图。

图5为沿图1中c-c面的剖视示意图。

图6为本发明实施例的旋轮系统中上旋轮臂的结构示意图。

图7为沿图6中d-d面的剖视示意图。

图8为图7中ii处的局部放大图。

图9为沿图6中e-e面的剖视示意图。

图10为沿图6中f-f面的剖视示意图。

图11为本发明实施例的旋轮系统中下旋轮臂的结构示意图。

图12为沿图11中g-g面的剖视示意图。

图13为图11的侧视结构示意图。

图14为本发明实施例的旋轮系统中转动连接结构的结构示意图。

图15为本发明实施例的旋轮系统中调节螺钉的主视结构示意图。

图16为图15的左视结构示意图。

图17为图15的右视结构示意图。

图18为本发明实施例的旋轮系统中顶塞的剖视结构示意图。

图19为本发明实施例的旋轮系统中偏心轴的剖视结构示意图。

图20为本发明实施例的旋轮系统中偏心轴的右视结构示意图。

图21为本发明实施例的旋轮系统中旋轮换向前的结构示意图。

图22为本发明实施例的旋轮系统中旋轮换向后的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、上旋轮臂；2、下旋轮臂；3、转动连接结构；4、偏心轴；5、旋轮；11、沉孔；12、转动连接结构安装孔；13、偏心轴安装孔；14、下端底面；21、凸台；22、上端轴肩；31、滚动体；32、滚动体调整结构；41、法兰部；42、大轴段；43、小轴段；211、转动连接结构安装槽；212、偏心轴插入孔；321、顶塞；322、调节螺钉；323、调节弹簧；411、螺钉安装孔；412、内六角沉孔；3211、半球形凹槽；3212、加脂螺纹孔；3213、环形凹槽；3221、内六角槽；3222、沉槽。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样，“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于直接的连接，而是可以通过其他中间连接件间接的连接。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

参见图1至图22，一种本发明实施例的旋压机床的旋轮系统，该旋轮系统主要包括上旋轮臂1、下旋轮臂2、转动连接结构3、偏心轴4和旋轮5。其中，上旋轮臂1的上端与旋压机床的刀架(图中未示出)通过螺栓连接，一般处于固定状态，不轻易更换拆卸；在上旋轮臂1的下端设置有一个沉孔11，该沉孔11的侧壁上开设有转动连接结构安装孔12和偏心轴安装孔13；在下旋轮臂2的上端设置有一个凸台21，该凸台21伸入沉孔11内，在凸台21上设置有分别与转动连接结构安装孔12和偏心轴安装孔13相匹配的转动连接结构安装槽211和偏心轴插入孔212；旋轮5可拆卸地安装在下旋轮臂2的下端；转动连接结构3设置在转动连接结构安装孔12和转动连接结构安装槽211内，将凸台21可转动地安装在沉孔11内；偏心轴4穿设于偏心轴安装孔13和偏心轴插入孔212内，将凸台21固定安装在沉孔11内。

上述的旋压机床的旋轮系统，通过设置上旋轮臂1和下旋轮臂2，设置沉孔11和凸台21相互配合，并通过转动连接结构3将上旋轮臂1和下旋轮臂2可转动地连接，通过偏心轴4将上旋轮臂1和下旋轮臂2固定连接；当需要对旋轮5进行换向时，不需要使用吊装设备，只需要将偏心轴4取下，使上旋轮臂1和下旋轮臂2之间通过转动连接结构3可转动的连接，然后转动下旋轮臂2至合适位置，再安装好偏心轴4即可；当需要更换新的旋轮5时无需拆下下旋轮臂2，只需将旋轮5从下旋轮臂2上拆下更换新的旋轮5即可。该旋轮系统不需要吊装设备即可实现旋轮5的换向，换向和更换旋轮5时无需取下下旋轮臂2，可有效减少安装时间，节省人力，提高旋压工作效率。

具体来说，参见图19和图20，在本实施例中，偏心轴4包括法兰部41、大轴段42和小轴段43。其中，法兰部41上沿其周向均布设置有多个螺钉安装孔411，在上旋轮臂1的下端开设有与该螺钉安装孔411对应的螺纹孔，通过螺钉可将偏心轴4固定安装在上旋轮臂1的下端；在法兰部41的中部设置有一个内六角沉孔412，可以利用内六角扳手伸入该内六角沉孔412内转动偏心轴4；大轴段42的一端与法兰部41相连接，大轴段42的另一端与小轴段43相连接，大轴段42的直径大于小轴段43的直径，并且小轴段43相对于大轴段42有偏心，即大轴段42和小轴段43的轴心不共线。

进一步地，参见图2和图4，大轴段42穿设在偏心轴安装孔13内，小轴段43插设在偏心轴插入孔212内；凸台21的顶面与沉孔11的顶面之间留有间隙；旋转偏心轴4时，能使下旋轮臂2的上端轴肩22与上旋轮臂1的下端底面14相抵接或相分离。如此设置，在旋转偏心轴4时，可以将下旋轮臂2向上移动，进而使下旋轮臂2的上端轴肩22与上旋轮臂1的下端底面14实现端面接触，使得上旋轮臂1和下旋轮臂2共同受力，工作时轴向力通过轴肩和偏心轴4来承受载荷；反向旋转偏心轴4时，可使下旋轮臂2的上端轴肩22与上旋轮臂1的下端底面14之间分离，此时通过转动连接结构3承受下旋轮臂2的重量，可将偏心轴4拆下。通过上述的偏心轴4的结构设置，可利用偏心轴4的旋转实现上旋轮臂1和下旋轮臂2的松紧，通过上端轴肩22与下端底面14相抵接或相分离，来实现旋压过程中力的传递。

具体地，参见图2和图4，在本实施例中，在沉孔11的侧壁上沿其周向均布设置有两个偏心轴安装孔13(如图4中，可看做两个偏心轴安装孔13相连通)，在凸台21上沿其周向均布设置有两个偏心轴插入孔212，偏心轴4的数量为两根，两根偏心轴4沿凸台21周向均布设置，穿设在对应的偏心轴安装孔13内和偏心轴插入孔212内。如此设置，可使上旋轮臂1和下旋轮臂2之间受力更加平衡，连接更加稳定。

具体来说，参见图3和图14，在本实施例中，转动连接结构3包括滚动体31和滚动体调整结构32。其中，滚动体31可滚动地设置在转动连接结构安装槽211内；滚动体调整结构32安装于转动连接结构安装孔12内，用以调节滚动体31的预紧力大小。上旋轮臂1通过该滚动体31与下旋轮臂2可转动的连接，利用滚动体31的滚动，可实现旋轮5的换向，利用滚动摩擦换向更加节省人力。该滚动体31具体可采用钢球。

进一步地，参见图3和图14，在本实施例中，滚动体调整结构32包括顶塞321、调节螺钉322和调节弹簧323。其中，调节螺钉322与转动连接结构安装孔12螺纹连接，在调节螺钉322上设置有一个内六角槽3221，在顶塞321的一侧设置有一个半球形凹槽3211，滚动体31可滚动地设置在该半球形凹槽3211内和转动连接结构安装槽211内，顶塞321的另一侧设置有一个加脂螺纹孔3212，该加脂螺纹孔3212与半球形凹槽3211相连通，调节弹簧323的两端分别与顶塞321和调节螺钉322相连接。这样设置，使滚动体31滚动设置在半球形凹槽3211内和转动连接结构安装槽211内，实现上旋轮臂1和下旋轮臂2的转动连接；通过加脂螺纹孔3212一方面可向滚动体31加注润滑脂，以减小滚动体31与半球形凹槽3211和转动连接结构安装槽211之间的摩擦力，另一方面可方便对顶塞321进行拆卸；通过在调节螺钉322上设置内六角槽3221，方便对滚动体31的预紧力进行调节；当需要调节滚动体31的预紧力大小时，只需使用六角扳手转动调节螺钉322，以调节调节弹簧323作用于顶塞321上的作用力即可。如此，通过旋转调节螺钉322可以调节滚动体31的预紧力的大小，从而实现滚动体31在连接上旋轮臂1和下旋轮臂2时呈现一个柔性状态，同时也可以给调节螺钉322施加一个预紧力来实现调节螺钉322的防松。

进一步地，参见图17和图18，在本实施例中，在顶塞321上靠近调节螺钉322的一侧还设置有一个环形凹槽3213，在调节螺钉322上靠近顶塞321的一侧还设置有一个沉槽3222，调节弹簧323的一端置于环形凹槽3213内，调节弹簧323的另一端置于该沉槽3222内。通过上述的沉槽3222和环形凹槽3213分别对调节弹簧323的两端进行周向和轴向固定，提高了顶塞321、调节螺钉322和调节弹簧323之间连接和力传递的稳定性。

具体来说，参见图5和图10，在本实施例中，转动连接结构安装槽211沿凸台21周向设置，沉孔11的侧壁上沿周向均布设置有四个转动连接结构安装孔12，转动连接结构3的数量为四个，四个转动连接结构3沿凸台21周向均布设置。这样设置，可以提高上旋轮臂1和下旋轮臂2之间的转动连接的稳定性和可靠性。具体地，转动连接结构安装槽211设置在偏心轴插入孔212的上方，转动连接结构安装孔12设置在偏心轴安装孔13的上方。

需要说明的是，本发明的旋轮系统的整个设计过程中需要注意不同间隙大小的配合。其中，上旋轮臂1的沉孔11顶面和下旋轮臂2的凸台21顶面之间的间隙要大于偏心轴4的偏心距离；下旋轮臂2中旋轮安装孔至轴肩的距离公差要小于偏心轴4的偏心距离；滚动体31与转动连接结构安装槽211(滚道)之间的间隙应该大于偏心轴4的偏心距离，而小于上旋轮臂1的沉孔11顶面和下旋轮臂2的凸台21顶面之间的间隙。

本发明的旋轮系统进行更换时，主要分为以下三种情况：

第一种情况为旋轮5换向，其步骤为：

第一步：用内六角扳手拧开左右的偏心轴4上的螺钉，然后再用内六角扳手旋转偏心轴4，转松后拔出偏心轴4，这个时候下旋轮臂2中的转动连接结构安装槽211和滚动体31接触，由滚动体31承受下旋轮臂2的重量，手动转动下旋轮臂2，直至下旋轮臂2及旋轮5完成换向；

第二步：在完成下旋轮臂2换向后，插入左右两边的偏心轴4，然后分别旋转偏心轴4直至下旋轮臂2的上端轴肩22与上旋轮臂1的下端底面14紧密贴合抵接，并且偏心轴4旋转不动，这个时候滚动体31和转动连接结构安装槽211脱离接触，拧紧偏心轴4的法兰部41上的安装螺钉(可根据需要可以选择安装螺钉数量，但是必须均布安装)，完成旋轮换向并固定。在这种状态下，旋轮5在工作时，主要承受载荷部分为上旋轮臂1的下端底面14和下旋轮臂2的上端轴肩22，其次是偏心轴4承受一定的载荷。旋轮5换向前后的示意图分别如图21和图22所示。

第二种情况为更换新的旋轮5，其步骤为：

第一步：拆下下旋轮臂2中的旋轮5附近的螺母，取出旋轮5；

第二步：装入新的旋轮5并拧紧轴向固定螺母，完成旋轮5的更换。

第三种情况为更换新的下旋轮臂2，其步骤为：

第一步：用内六角扳手拧开滚动体调整结构32中的调节螺钉322，随后取出调节螺钉322和调节弹簧323，接着取出顶塞321和滚动体31；

第二步：用内六角扳手拧开左右偏心轴4上的螺钉，然后再将内六角扳手伸入内六角沉孔412中旋转偏心轴4，转松后拔出偏心轴4，随后取出下旋轮臂2；

第三步：将新的下旋轮臂2的凸台21插入上旋轮臂1的沉孔11中，随后将偏心轴4插入，接着将滚动体31及滚动体调整结构32安装好，具体步骤为首先将滚动体31塞进上旋轮臂1的相应孔中，接着装入顶塞321，并打黄油，随后安装调节弹簧323，拧入调节螺钉322，调整调节螺钉322的松紧，至下旋轮臂2可以转动不卡滞，最后将偏心轴4安装固定好。

总体而言，本发明的旋轮系统，充分考虑了旋压机床的旋轮架和旋轮系统的结构特点，以及旋轮系统在整个旋压过程中的受载情况，将旋轮系统中的旋轮架拆分为上旋轮臂1和下旋轮臂2，其中上旋轮臂1一直固定于旋压机床的刀架上，下旋轮臂2上可拆卸地安装旋轮5，下旋轮臂2与上旋轮臂1之间通过凸台21与沉孔11配合，并通过转动连接结构3和偏心轴4进行连接；旋轮5换向时，可利用上旋轮臂1和下旋轮臂2之间的滚动体31来实现下旋轮臂2的滚动旋转，从而实现旋轮5的换向；通过旋转偏心轴4可实现上旋轮臂1和下旋轮臂2的松紧调节，通过上端轴肩22与下端底面14相抵接或相分离来实现旋压过程中的力传递。该旋轮系统不需要吊装设备即可实现旋轮5的换向，换向和更换旋轮5时无需取下下旋轮臂2，有效地减少了设备的安装时间，节省了人力，提高了旋压效率。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。