一种用于金属塑料复合管复合工艺的装夹系统的制作方法

本发明涉及金属塑料复合管复合工艺技术领域，具体为一种用于金属塑料复合管复合工艺的装夹系统。

背景技术：

金属塑料复合管是以外层为金属管、内层为塑料管，通过一定的工艺复合成型的管材，具有金属管和非金属管的优点。在将金属管和塑料管复合粘接时，需要对塑料管进行加热熔融，以使塑料管和金属管内壁粘接。然而，塑料管先要放入金属管内部，然后需要施加压力才能使其膨胀并贴合金属管内壁，其贴合关闭后才能进行加热熔融以粘接在金属管内壁上。

技术实现要素：

针对现有技术存在的上述问题，本发明的目的是提供一种用于金属塑料复合管复合工艺的装夹系统，可以夹持并密封塑料管两端以及可以往塑料管内部施加压力，使金属管内的塑料管膨胀贴合金属管内壁，利于后续复合工艺的进行，所述装夹结构可以在三维空间内运动以使夹头的中心线和待加工的管材的中心线重合，便于夹持动作，适用金属塑料复合管复合工艺生产线，提高了复合工艺的加工效率和复合性能，夹头可更换，以适用不同管径的待加工的管材加工。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种用于金属塑料复合管复合工艺的装夹系统，包括工作台和两个间隔布置在工作台上的装夹结构，装夹结构包括装夹底座和安装在装夹底座上的夹头支架、夹头升降调节装置、夹头和液压装置，液压装置安装在夹头支架上，液压装置连接并带动夹头在水平方向移动，夹头升降调节装置连接并带动液压装置和夹头在垂直于水平方向上移动，装夹底座可滑动地安装在工作台上，两个装夹结构的两个夹头相向布置，夹头上设有柔性的胀圈，胀圈受压后接触并压紧塑料管内壁一圈，夹头上设有为胀圈提供气压的胀圈充气气管，其中一个夹头上还设有为塑料管内部提供气压的管道充气气管。

作为上述技术方案的进一步改进：

优选的，工作台包括直线型的轨道，装夹底座可沿着轨道滑动地设置在轨道上，液压装置连接并带动夹头在平行于轨道的方向移动，夹头支架可滑动地安装在装夹底座上，夹头支架的滑动方向垂直于轨道。

优选的，装夹底座上设有滑轨，所述滑轨垂直于轨道，夹头支架沿着滑轨滑动，装夹底座上还设有两个垂直于装夹底座的限位板，两个限位板分别位于滑轨的两端，夹头支架位于两个限位板之间，每个限位板上设有多个螺栓，螺栓垂直穿过限位板后接触并压紧夹头支架。

优选的，夹头升降调节装置为丝杠结构。

优选的，胀圈为第一胀圈，夹头包括支撑轴、夹具模头支架、第一胀圈、环形的内模头和环形的外模头，支撑轴一端连接液压装置、另一端安装有夹具模头支架，内模头和外模头共中心线地安装在夹具模头支架上，外模头的内径大于内模头的外径，外模头的内表面和内模头外表面之间存在供待加工的塑料管的管端插入的间隙，内模头的外表面上设有容纳第一胀圈的凹槽，所述凹槽和间隙连通，第一胀圈为橡胶材质，内部可充气，第一胀圈连通外部充气装置。

更优选的，凹槽沿着内模头的周向设置一圈，凹槽的开口端的宽度小于凹槽的底端的宽度，第一胀圈为环形。

内模头的内表面上设有充气槽，充气槽的两端分别连通凹槽和内模头的内圈空间。

优选的，胀圈为第二胀圈，夹头包括装配轴和安装在装配轴上的圆筒形的外壳和共中心线的位于外壳内的圆筒形的内筒，装配轴连接液压装置，外壳的内侧面和所述内筒的外侧面之间存在供待加工的塑料管的管端插入的第二间隙，所述内筒的侧面包括沿着其中心线方向连接的后夹头和柔性的第二胀圈，第二胀圈的远离第二间隙的一侧连通外部供气系统。

更优选的，装配轴内部具有沿其长度方向的轴向孔和与轴向孔垂直连通的径向孔，轴向孔为贯通装配轴两端的通孔，径向孔位于装配轴的一端且径向孔所在的一端位于所述内筒的内部，径向孔的一端连通轴向孔、另一端连通第二胀圈的远离第二间隙的一侧。

更优选的，夹头还包括充气螺杆和充气管，充气螺杆具有贯穿其两端的通孔，装配轴的靠近径向孔的一端内壁设有内螺纹，充气螺杆上设有和所述内螺纹配合的外螺纹，充气螺杆连接装配轴，充气螺杆位于轴向孔内的一端不超过径向孔，充气管的管径等于充气螺杆的通孔的孔径，充气管穿过充气螺杆的通孔和轴向孔。

本发明的有益效果是：可以夹持并密封塑料管两端以及可以往塑料管内部施加压力，使金属管内的塑料管膨胀贴合金属管内壁，利于后续复合工艺的进行，所述装夹结构可以在三维空间内运动以使夹头的中心线和待加工的管材的中心线重合，便于夹持动作，适用金属塑料复合管复合工艺生产线，提高了复合工艺的加工效率和复合性能，夹头可更换，以适用不同管径的待加工的管材加工。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明实施例一的夹头结构示意图；

图3为本发明实施例一的夹头的另一剖面结构示意图；

图4为本发明实施例二的夹头结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

一种用于金属塑料复合管复合工艺的装夹系统，如图1所示，包括工作台1、两个间隔布置在工作台1上的装夹结构和将两个装夹结构连接的紧固钢索3。

工作台1包括直线型的轨道。

装夹结构包括装夹底座21和安装在装夹底座21上的夹头支架22、夹头升降调节装置23、夹头24和液压装置25。装夹底座21可沿着轨道滑动地设置在轨道上。

液压装置25安装在夹头支架22上，液压装置25连接并带动夹头24在水平方向移动，夹头升降调节装置23连接并带动液压装置25和夹头24在垂直于水平方向上移动，两个装夹结构的两个夹头24相向布置。

液压装置25连接并带动夹头24在平行于轨道的方向移动，夹头支架22可滑动地安装在装夹底座21上，夹头支架22的滑动方向垂直于轨道。具体的，装夹底座21上设有滑轨，所述滑轨垂直于轨道，夹头支架22沿着滑轨滑动，装夹底座21上还设有两个垂直于装夹底座21的限位板，两个限位板分别位于滑轨的两端，夹头支架22位于两个限位板之间，每个限位板上设有多个螺栓，螺栓垂直穿过限位板后接触并压紧夹头支架22。通过调节螺栓可以调节夹头支架22在垂直于轨道方向上的位置。在垂直于轨道方向上，夹头支架22只需要进行微调以使夹头24更精准地对准加工位，因此通过螺栓调节即可满足位置调节要求，且调节方式简单准确。

夹头升降调节装置23为丝杠结构。具体的，夹头升降调节装置23带动液压装置25上升或下降，为了使液压装置25平稳地上升或下降，夹头支架22上设有导向杆，液压装置25沿着导向杆移动。

待加工的管材包括金属管和塑料管，塑料管套接在金属管内，即塑料管即为内衬塑，塑料管的两端分别伸出金属管的两端(图中未示出)，以便于装夹组件进行夹持，塑料管和金属管尚未粘接。

基于上述结构，夹头24可在三维空间内进行位置调节。待加工的管材位于两个夹头24之间，两个夹头24对塑料管的两端进行密封和往塑料管内部施加压力。需要说明的，当加工同一批管材时，只需在加工前调整一次夹头升降调节装置23和夹头支架22，使夹头24的中心线和待加工的管材的中心线重合，在加工每个待加工的管材时，只需启动液压装置25，使其带动夹头24接触或脱离塑料管。另外，液压装置25可拆卸的连接夹头24，当加工不同管径的待加工的管材时，只需更换夹头24即可。

夹头24上设有柔性的胀圈，胀圈受压后接触并压紧塑料管内壁一圈，夹头24上设有为胀圈提供气压的胀圈充气气管26，其中一个夹头24上还设有为塑料管内部提供气压的管道充气气管27。

夹头24可采用多种实施方式，现提供两个实施例进行说明。

实施例一

如图2和3所示，夹头24包括夹具模头支架241、支撑轴242、内模头244、外模头245、第一胀圈、胀圈充气气管26和管道充气气管27。

支撑轴242一端连接液压装置25、另一端安装有夹具模头支架241，且支撑轴242和夹具模头支架241的中心线重合。夹具模头支架241至少一端面和支撑轴242垂直，为安装面。支撑轴242上可设有连通其两端的通孔243。管道充气气管27的一端连通通孔243、另一端连通外部充气装置。

内模头244和外模头245均为环形，内模头244和外模头245共中心线地安装在夹具模头支架241上，内模头244或外模头245的中心线和支撑轴242重合。具体的，内模头244的一端面安装在夹具模头支架241的安装面上、另一端面悬伸，外模头245的一端面安装在夹具模头支架241的安装面上、另一端面悬伸。外模头245的内径大于内模头244的外径，即，外模头245和内模头244之间存在第一间隙c，具体的，外模头245的内表面和内模头244外表面之间存在环形的第一间隙c，第一间隙c的用途为供待加工的塑料管的管端插入。容易理解的，外模头245的内表面是指外模头245的内圈的圆周侧面，外模头245的外表面是指外模头245的外圈的圆周侧面。内模头244的相关定义相同。

内模头244的外表面上设有容纳第一胀圈的凹槽247，所述凹槽247和第一间隙c连通。凹槽247沿着内模头244的周向设置一圈，凹槽247的开口端的宽度小于凹槽247的底端的宽度。较佳的，凹槽247的横截面为梯形。

由上可知，第一间隙c的长度方向垂直于模头支架1的安装面，第一间隙c的长度等于内模头244或者外模头245的厚度，第一间隙c的宽度不小于塑料管的厚度，以便使塑料管能插入。为了便于塑料管快捷地插入第一间隙c，第一间隙c远离模头支架1的安装面的一端的横截面呈漏斗状，换句话说，在远离模头支架1的安装面的一端，第一间隙c的宽度朝着远离模头支架1的安装面的方向逐渐增大。即，第一间隙c包括连通的两部分，一部分的各处宽度相同，另一部分的各处宽度不相同。

第一胀圈为橡胶材质，呈环形，内部可充气，类似轮胎，第一胀圈连通外部充气装置。

内模头244的内表面上设有充气槽248，充气槽248的两端分别连通凹槽247和内模头244的内圈空间。胀圈充气气管26穿过充气槽248，胀圈充气气管26的两端分别连通第一胀圈和外部充气装置，给第一胀圈充气或泄气。

内模头244包括彼此连接的环形的第一内模头2441和环形的第二内模头2442，凹槽247相对于第一内模头2441和第二内模头2442的连接面对称布置。第一内模头2441的两个端面分别连接模头支架1的安装面和第二内模头2442的一个端面，第二内模头2442的另一个端面悬伸。模头支架1的安装面、第一内模头2441和第二内模头2442通过多个销249a进行定位、通过多个螺钉249b进行连接。销249a依次穿过模头支架1的安装面和第一内模头2441后进入第二内模头2442，一部分螺钉249b穿过第二内模头2442后进入第一内模头2441，一部分螺钉249b穿过模头支架1的安装面后进入第一内模头2441。穿过第二内模头2442的多个螺钉249b呈环形阵列布置，穿过模头支架1的安装面的多个螺钉249b呈环形阵列布置。

外模头245包括彼此连接的环形的第一外模头2451和环形的第二外模头2452。第一外模头2451和第二外模头2452的连接面与第一内模头2441和第二内模头2442的连接面重合。第一外模头2451的两个端面分别连接模头支架1的安装面和第二外模头2452的一个端面，第二外模头2452的另一个端面悬伸。模头支架1的安装面、第一外模头2451和第二外模头2452同样通过多个销249a进行定位、通过多个螺钉249b进行连接。销249a依次穿过模头支架1的安装面和第一外模头2451后进入第二外模头2452，螺钉249b依次穿过模头支架1的安装面和第一外模头2451后进入第二外模头2452。

第二内模头2442远离模头支架1的安装面的一端设有倒角，第二外模头2452远离模头支架1的安装面的一端设有倒角，第二内模头2442的倒角和第二外模头2452的倒角形成第一间隙c的漏斗端。

本实施例的工作过程为：待加工的管材位于两个夹头24之间，放掉第一胀圈内的充气，使第一胀圈处于不膨胀或干瘪状态，启动液压装置25，使两个夹头24相向移动至分别接触塑料管的两端，使塑料管的管端插入第一间隙c中，然后通过外部充气装置对第一胀圈进行充气，第一胀圈膨胀并压紧插入第一间隙c中的塑料管管端内壁，结合模头支架1的安装面、支撑轴242等所述夹具的其它结构，实现对塑料管的管端进行密封。当需要往塑料管内部充气体时，外部供气装置可通过支撑轴242上的通孔243连通塑料管内部，充入的气体不会通过塑料管端面的其它部位泄漏，当需要完全密封塑料管时，只需将通孔243密封即可。当加工完成，需要取下金属塑料复合管时，对第一胀圈进行放气，使其泄气塌陷或干瘪，再启动液压装置25，液压装置25带动夹头24脱离塑料管，将金属塑料复合管取出，重新插入待加工的下一个待加工的管材。

实施例二

如图4所示，夹头24包括外壳241’、内筒、外端盖246’、限位筒249’、装配轴243’、充气螺杆244’、螺栓245’和充气管247’。

外壳241’和所述内筒均为圆筒形，所述内筒共中心线的位于外壳241’内，外壳241’的内侧面和所述内筒的外侧面之间存在供待加工的塑料管的管端插入的第二间隙248’。外壳241’的一端连接外端盖246’、另一端呈开口状。

所述内筒包括两个端面和连接两个端面的侧面。所述内筒的两个端面分别为前夹头2421’和内端盖2424’，前夹头2421’较内端盖2424’更靠近外壳241’的开口端，或说内端盖2424’较前夹头2421’更靠近外端盖246’。所述内筒的侧面包括沿着其中心线方向连接的后夹头2422’和柔性的第二胀圈2423’，前夹头2421’、第二胀圈2423’、后夹头2422’和内端盖2424’依次连接。第二胀圈2423’沿着所述内筒的周向设置一圈。第二胀圈2423’的远离第二间隙248’的一侧或者说胀圈的内侧连通外部供气装置。

前夹头2421’包括一体连接的端板和钩状的前限位钩，端板为覆盖所述内筒一端面的圆板，前限位钩垂直连接端板的圆周，后夹头2422’的一端通过螺栓245’连接内端盖2424’、另一端设有钩状的后限位钩，所述前限位钩和后限位钩相向间隔设置。

限位筒249’为圆筒形。限位筒249’的外径小于所述内筒的内径，限位筒249’位于所述内筒的内部。限位筒249’的一端面接触前夹头2421’、另一端面接触内端盖2424’。限位筒249’上设有径向方向的通孔，限位筒249’上的通孔位于前限位钩和后限位钩之间。

第二胀圈2423’的一端位于前限位钩和限位筒249’之间、中部覆盖限位筒249’上的通孔、另一端位于后限位钩和限位筒249’之间。即限位筒249’上的通孔的一端连通限位筒249’内部空腔、另一端为第二胀圈2423’的一侧或内表面一侧。

基于上述结构，前限位钩和后限位钩起到限位作用。为了更好地实现限位作用，所述前限位钩和后限位钩都有向内的翻边，换句话说，前限位钩和后限位钩的横截面均为l形。相应的，第二胀圈2423’的两端均有向外的翻边，第二胀圈2423’两端的翻边可分别和前限位钩的翻边和后限位钩的翻边实现钩挂，从而实现限位。当第二胀圈2423’的内侧受到压力时，第二胀圈2423’会朝外挤出或膨胀，同时由于前限位钩和后限位钩的限位作用，第二胀圈2423’的两端不会脱出前限位钩和后限位钩。

装配轴243’位于外壳241’或所述内筒的中心线上，装配轴243’连接液压装置25。具体的，装配轴243’的一端依次穿过外端盖246’和内端盖2424’后进入限位筒249’的内腔中，装配轴243’的另一端可连接外部供气装置和充气装置。装配轴243’内部具有沿其长度方向的轴向孔2431’和与轴向孔2431’垂直连通的径向孔2432’，轴向孔2431’为贯通装配轴243’两端的通孔，径向孔2432’位于装配轴243’的一端且径向孔2432’所在的一端位于所述内筒的内部，径向孔2432’的一端连通轴向孔2431’、另一端连通所述内筒或限位筒249’的内部。径向孔2432’和限位筒249’上的通孔位于同一条直线上。

充气螺杆244’具有贯穿其两端的通孔，装配轴243’的靠近径向孔2432’的一端内壁设有内螺纹，充气螺杆244’上设有和所述内螺纹配合的外螺纹，充气螺杆244’穿过前夹头2421’后螺纹连接装配轴243’，且充气螺杆244’的通孔的两端分别连通轴向孔2431’和外壳241’的开口端，充气螺杆244’位于轴向孔2431’内的一端不超过径向孔2432’，以不阻挡径向孔2432’和轴向孔2431’的连通。

充气管247’的管径等于充气螺杆244’的通孔的孔径，充气管247’穿过充气螺杆244’的通孔和轴向孔2431’。

基于上述结构，充气管247’将轴向孔2431’分隔成两个空间，分别为充气管247’外部的轴向孔2431’部分和充气管247’内部的空间。充气管247’外部的轴向孔2431’、径向孔2432’、限位筒249’内腔、限位筒249’的通孔和第二胀圈2423’的内侧面连通；充气管247’内部和外壳241’的开口一端连通。

本实施例的工作过程如下：待加工的管材位于两个夹头24之间，放掉第二胀圈2423’的压力，使第二胀圈2423’处于不膨胀或干瘪状态，启动液压装置25，使两个夹头24相向移动至分别接触塑料管的两端，使塑料管的管端插入间隙6中，将充气管247’外部的轴向孔2431’连通外部供气装置，充气管247’内部连通充气装置。然后开启外部供气装置，使供气装置的气体依次通过充气管247’外部的轴向孔2431’、径向孔2432’、限位筒249’内腔和限位筒249’的通孔进入第二胀圈2423’的内侧，柔性的第二胀圈2423’在气压作用下膨胀并压紧插入第二间隙248’中的塑料管管端内壁，结合前夹头2421’等所述夹具的其它结构，实现对塑料管的管端进行密封。当需要往塑料管内部充气体时，开启充气装置，充入的气体通过充气管247’进入塑料管内部而不会通过塑料管端面的其它部位泄漏，当需要完全密封塑料管时，只需将充气管247’密封即可。当加工完成，需要取下金属塑料复合管时，停止供气装置的动作，第二胀圈2423’失去气压的作用而塌陷，继而失去对塑料管的密封在作用，再启动液压装置25，液压装置25带动夹头24脱离金属塑料复合管，将金属塑料复合管取出，重新插入待加工的下一个待加工的管材。

最后有必要在此说明的是：以上实施例只用于对本发明的技术方案作进一步详细地说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。