一种多工位自动胀管设备的制作方法

1.本实用新型涉及圆管加工技术领域，特别涉及一种多工位自动胀管设备。


背景技术：

2.胀管是一种将金属圆管的一端进行直径胀大处理的一种工艺，以满足使用要求，是一种常见的圆管加工工艺。胀管过程中要求圆管不发生断裂，不破坏圆管的气密性，因此，在现有的金属圆管的胀管工艺中，通常需要通次多次胀管完成整个胀管工艺，通过预胀、胀管以及尺寸定型，保证较好的胀管效果，由于以上原因，现有的金属圆管胀管工艺中，通常配备有多台设备多个工位，设备占地面积大，所需要的工人多，生产效率不高。


技术实现要素：

3.本实用新型提供了一种多工位自动胀管设备，其优点是通过一台设备完成圆管胀管工艺中的多个工序，减少劳动力投入，生产节拍快，加工效率高。
4.本实用新型的上述目的是通过以下技术方案实现的，一种多工位自动胀管设备，包括床身，床身上设有两个侧板，两个侧板相互平行且间隔设置，侧板上设有旋转轴，所述旋转轴水平设置并穿过两个侧板，旋转轴连接有用于驱动旋转轴在侧板内绕自身轴线转动的旋转电机，所述旋转轴位于两个侧板之间的位置上设有工装固定板，所述工装固定板上设有胀管工装，胀管工装水平设置；
5.还包括送料机构、胀管一机构、胀管二机构、胀管三机构、顶松机构和顶出机构，上述六个机构设置在相应一个侧板上，上述六个机构的设置顺序满足：旋转轴带动工装固定板转动时，工装固定板上的胀管工装依次经过送料机构、胀管一机构、胀管二机构、胀管三机构、顶松机构和顶出机构对应的位置；
6.所述送料机构包括设置其中一个侧板外侧的料仓和滑道，滑道上设有导套与送料推杆，料仓内用于放置圆管，料仓倾斜设置，送料推杆与位于料仓最底部的一根圆管同轴，送料推杆连接有用于驱动其在滑道上移动的推料油缸，侧板上与送料推杆相对的位置设有供圆管进入胀管工装的孔；
7.所述胀管一机构用于对圆管进行预胀管，所述胀管二机构用于对圆管进行胀管，所述胀管三机构用于对圆管进行尺寸定型，所述胀管一机构、胀管二机构和胀管三机构结构相同，包括设置在其中一个侧板外侧的胀管油缸，所述胀管油缸的活塞杆伸进两个侧板之间，所述胀管油缸的活塞杆的端部设有冲头，胀管油缸工作时，带动冲头插入放置在胀管工装中的圆管；
8.所述顶松机构包括设置在其中一个侧板上的顶松油缸，顶松油缸的活塞杆上设有顶松头，顶松油缸工作时，带动顶松头推动胀管工装内的圆管；
9.所述顶出机构包括设置在其中一个侧板上的顶出油缸，顶出油缸的活塞杆上设有顶出推杆，顶出油缸工作时，带动顶出推杆将胀管工装内的圆管推出，另一侧的侧板上设有供圆管推出的出料口。
10.本实用新型进一步设置为，以旋转轴的轴线为中心线，送料机构、胀管一机构、胀管二机构、胀管三机构、顶松机构和顶出机构相邻间隔60
°
设置在侧板上，工装固定板上设有六个胀管工装，六个胀管工装同样相邻间隔60
°
设置。
11.本实用新型进一步设置为，所述旋转轴通过联轴器连接有分割器，所述分割器由旋转电机驱动，所述分割器控制旋转轴每次转动60
°
。
12.本实用新型进一步设置为，在一个侧板的内部设有定位气缸，工装固定板上设有六个定位套筒，六个定位套筒的中心点共圆且相邻间隔60
°
，定位套筒移动至定位气缸正对的位置时，定位气缸的活塞杆伸出并插入定位套筒中。
13.本实用新型进一步设置为，所述料仓的底部设置有截面为弧形的料道，圆管可从料仓中靠自身重力滚动至料道中，圆管由料道进入到两个侧板之间，侧板上还设有压料气缸和挡料气缸，压料气缸的活塞杆上设有压板，压料气缸的活塞杆伸出时，压板压紧在其中一个圆管上阻挡圆管移动，挡料气缸的活塞杆上设有挡料杆，挡料气缸的活塞杆伸出时，挡料杆阻挡圆管向料道中进料；以圆管进料移动的方向为前方，挡料气缸设置在压料气缸的前方，且挡料气缸与压料气缸在圆管进料方向上的距离等于圆管外径的1.5倍。
14.本实用新型进一步设置为，所述胀管一机构、胀管二机构和胀管三机构还包括环形油缸，所述环形油缸安装在侧板的内侧，环形油缸与胀管油缸同轴且胀管油缸的伸缩杆可伸进环形油缸的内侧，环形油缸的伸缩杆上设有卸料板，卸料板上设有供冲头穿过的孔，该孔直径小于胀管后圆管的外径。
15.本实用新型进一步设置为，胀管油缸上设有用于检测胀管油缸活塞杆位移的磁致伸缩线性位移传感器。
16.本实用新型进一步设置为，还包括五个支撑柱，五个支撑柱分别设置在胀管油缸、顶松油缸以及送料油缸另一侧侧板的内侧，胀管工装旋转至与支撑柱相对的位置时，胀管工装的一个端面与支撑柱的端面接触。
17.本实用新型进一步设置为，在出料口处设有传送带、用于支撑传送带的辊组件以及用于驱动传送带转动的出料电机，被顶出推杆推出的圆管落在传送带上并由传送带输出。
18.本实用新型进一步设置为，还包括用于提供压力油的液压系统，液压系统包括底座，在底座上设有油箱、液压电机、双联油泵、电磁阀组、水冷机组以及冷却交换器，液压电机驱动双联油泵将油箱中的液压油泵出，并经过电磁阀组控制输出，水冷机组用于对液压油进行降温，冷却交换器与水冷机组连接，用于水冷机组中冷却水与外界环境的热量交换。
19.综上所述，本实用新型的有益效果有：
20.1．本实用新型中，通过一台设备完成圆管胀管中的预胀管、胀管以及尺寸定型多个工艺步骤，同时完成自动上料、圆管顶松以及顶出等工序，减少了圆管胀管作业中的劳动力投入，提高生产效率；
21.2．原先需要由多台设备多个工人完成的圆管胀管工作，使用本实用新型中的设备只需一台设备一人操作，设备集成度高，占地面积小；
22.3．本实用新型中的胀管设备，具有六个工位，能够完成胀管工作中的多个工序，且六个工位可以同时工作，一次性同时加工多个圆管，生产节拍快，加工效率高。
附图说明
23.图1是本实用新型的整体结构示意图；
24.图2是本实用新型中展现胀管一机构、胀管二机构和胀管三机构位置关系的示意图；
25.图3是本实用新型一个端面的示意图实施例；
26.图4是图3中a-a处的剖视图；
27.图5是本实用新型液压系统的示意图；
28.图6是本实用新型液压系统的原理图；
29.图7是本实用新型控制单元的组成示意图；
30.图8是本实用新型控制单元的一侧外观示意图；
31.图9是本实用新型操作单元的外观示意图；
32.图10是本实用新型操作单元俯视；
33.图11是本实用新型实施例的动作流程图。
34.图中，1、床身；2、料仓；3、送料机构；4、胀管一机构；5、胀管二机构；6、胀管三机构；7、胀管工装组合；8、顶松机构；9、顶出机构；10、出料口；11、分割器组件；12、液压系统；13、控制单元；14、操作单元；15、底座；16、连接柱；17、侧板；18、锁紧螺母；19、轴承；20、旋转轴；21、工装固定板；22、联轴器；23、分割器；24、旋转电机；25、胀管工装；26、支撑柱；27、卸料板；28、接近开关；29、环形油缸；30、出料电机；31、传送带；32、辊组件；33、磁致伸缩线性位移传感器；34、位置识别柱；35、定位气缸；36、底座；37、冷却交换器；38、液压电机；39、油箱；40、电磁阀组；41、双联油泵；42、水冷机组；43、液压电机空开；44、交流接触器；45、开关电源；46、plc主机；47、支路空开；48、插座；49、中间继电器；50、接线端子；51、上电指示灯；52、总空开；53、触摸屏；54、按钮；55、上电旋钮；56、指示灯；57、胀管油缸；58、挡料气缸；59、压料气缸；60、推料油缸；61、冲头；62、顶松油缸；63、顶出油缸。
具体实施方式
35.下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
36.实施例：参考图1-5，一种多工位自动胀管设备，包括床身1，本设备中的床身1，床身包括底座15，是所有机构的安装基础，采用钢板焊接而成，并通过去应力处理，确保在使用中不变形。床身1上设有两个侧板17，两侧板17竖直安装在床身1上，并保证与床身1之间有着较好的连接强度，两个侧板17相互平行且间隔设置。为了保证两个侧板17之间的强度，在两个侧板17之间连接有若干个连接柱16，连接柱16与侧板17垂直，连接柱16的两端通过锁紧螺母18分别固定在两个侧板17上。
37.侧板17上设有旋转轴20，所述旋转轴20水平设置并穿过两个侧板17，旋转轴20可绕自身轴线转动，旋转轴20与侧板17的连接处设有轴承19支撑旋转轴20。
38.所述旋转轴20位于两个侧板17之间的位置上设有工装固定板21，工装固定板21与旋转轴20固定连接并跟随旋转轴20同步转动。所述工装固定板21上设有胀管工装25，胀管工装25水平设置，本实用新型中，胀管工装25选择整体式模腔，且其内腔贯穿，圆管置于其内，胀型后光滑、壁厚均匀、质量高。工装固定板21为钢板，包括有两层，胀管工装25安装在工装固定板21上，且胀管工装25的两端裸露。
39.旋转轴20连接有用于驱动旋转轴20在侧板17内绕自身轴线转动的旋转电机24，所述旋转轴20通过联轴器22连接有分割器23，所述分割器23由旋转电机24驱动，所述分割器23控制旋转轴20每次转动60
°
。分割器23选择凸轮式分割器23，旋转电机24连续工作时带动旋转轴20每次转动60
°
。在本实用新型的其他一些实施例中，旋转轴20可直接连接伺服电机，通过程序控制旋转轴20每次转动60
°
。分割器23的选型需要满足：
40.分割器23等分：6等分
41.分割器23定位精度：
±
30'
42.每工位驱动时间：≤3.4s。
43.还包括送料机构3、胀管一机构4、胀管二机构5、胀管三机构6、顶松机构8和顶出机构9，上述六个机构设置在相应一个侧板17上，本实用新型中，胀管一机构4、胀管二机构5和胀管三机构6设置在其中一个侧板17上，送料机构3、顶松机构8和顶出机构9设置另一个侧板17上。上述六个机构的设置顺序满足：旋转轴20带动工装固定板21转动时，工装固定板21上的胀管工装25依次经过送料机构3、胀管一机构4、胀管二机构5、胀管三机构6、顶松机构8和顶出机构9正对的位置。以旋转轴20的轴线为中心线，送料机构3、胀管一机构4、胀管二机构5、胀管三机构6、顶松机构8和顶出机构9相邻间隔60
°
设置在侧板17上，工装固定板21上设有六个胀管工装25，六个胀管工装25同样相邻间隔60
°
设置。
44.在其中一个工装固定板21上设有六组位置识别柱34，六组位置识别柱34共圆且相邻间隔60
°
，工装固定板21上设有六个接近开关28，该接近开关28与位置识别柱34配合，用于识别工装固定板21的位置。接近开关28与位置识别柱34的位置满足，当接近开关28与任意一组位置识别柱34对齐时，六个胀管工装25分别与送料机构3、胀管一机构4、胀管二机构5、胀管三机构6、顶松机构8和顶出机构9对齐。
45.为了确保胀管工装25移动到位，在任选一个侧板17的内部设有定位气缸35，工装固定板21上设有六个定位套筒，六个定位套筒的中心点共圆且相邻间隔60
°
，定位套筒移动至定位气缸35正对的位置时，定位气缸35的活塞杆伸出并插入定位套筒中。当工装固定板21移动到位后，定位气缸35的活塞杆伸出并插入定位套筒中，对工装固定板21进行定位，确保工装固定板21的位置准确且在胀管时不易移动，确保胀管的质量。
46.旋转电机24和分割器23通过旋转轴20和工装固定板21带动工装固定板21上的胀管工装25旋转，并依次通过送料机构3、胀管一机构4、胀管二机构5、胀管三机构6、顶松机构8和顶出机构9。
47.所述送料机构3用于将圆管送入至胀管工装25中。所述送料机构3包括设置其中一个侧板17外侧的料仓2和滑道，料仓2倾斜设置，放置在料仓2上的圆管可靠自身重力向下滚动，滑道上设有导套与送料推杆。送料推杆与位于料仓2最底部的一根圆管同轴。送料推杆连接有用于驱动其在滑道上移动的推料油缸60，侧板17上与送料推杆相对的位置设有供圆管进入胀管工装25的孔，推料油缸60动作时，带动送料推杆在滑道上移动，进而带动送料推杆将圆管推入至两个侧板17之间，并进入到胀管工装25中。
48.为了更好的对圆管进行定位，所述料仓2的底部设置有截面为弧形的料道，圆管可从料仓2中靠自身重力滚动至料道中，圆管由料道进入到两个侧板17之间，在料道中，圆管被准确定位。侧板17上还设有挡料气缸58和压料气缸59，挡料气缸58的活塞杆上设有挡料杆，挡料气缸58的活塞杆伸出时，挡料杆遮挡料仓2中的圆管阻挡圆管向料道中进料，压料
气缸59的活塞杆上设有压板，压料气缸59的活塞杆伸出时，压板压紧在其中一个圆管上阻挡圆管移动，以圆管进料移动的方向为前方，挡料气缸58设置在压料气缸59的前方，且挡料气缸58与压料气缸59在圆管进料方向上的距离等于圆管外径的1.5倍。由此设计，通过挡料气缸58与压料气缸59的配合，可以每次保证只有一个圆管进入至料道中，具体为，首先挡料气缸58伸出，挡住圆管，然后压料气缸59下压，压住圆管，此时，挡板和压板之间只有一个圆管，挡料气缸58缩回，该圆管落入到料道中；然后挡料气缸58伸出，压料气缸59缩回，圆管移动至挡板处，重复上述步骤，完成圆管的单根送料。需要说明的是，本处所说的气缸伸出或缩回，均指的是气缸中的活塞杆的动作，而非气缸本身的移动，本实施例中提及到的油缸相同。
49.为了使挡料气缸58与压料气缸59能够正确安装，挡料气缸58设置与料仓2的下方，压料气缸59设置与料仓2的上方。
50.在滑道上设有一个接近开关28，该接近开关28用于检测送料油缸的伸缩杆是否完全伸出。
51.所述胀管一机构4用于对圆管进行预胀管，所述胀管二机构5用于对圆管进行胀管，所述胀管三机构6用于对圆管进行尺寸定型，所述胀管一机构4、胀管二机构5和胀管三机构6结构相同，包括设置在其中一个侧板17外侧的胀管油缸57，所述胀管油缸57的活塞杆伸进两个侧板17之间，所述胀管油缸57的活塞杆的端部设有冲头61，胀管油缸57工作时，带动冲头61插入放置在胀管工装25中的圆管。由于胀管一机构4、胀管二机构5和胀管三机构6的目的不同，因此，这三个机构中的冲头61尺寸不同，分别用于完成圆管的预胀管、胀管以及尺寸定型，至于三个机构中的冲头61尺寸如何选择，直接取决于胀管工艺的设置，与本实用新型内容无关，在此不作赘述。
52.胀管油缸57上设有用于检测胀管油缸57活塞杆位移的磁致伸缩线性位移传感器33。
53.为了防止在冲头61缩回时将圆管带出胀管工装25，所述胀管一机构4、胀管二机构5和胀管三机构6还包括环形油缸29，所述环形油缸29安装在侧板17的内侧，环形油缸29与胀管油缸57同轴且胀管油缸57的伸缩杆可伸进环形油缸29的内侧，环形油缸29的伸缩杆上设有卸料板27，卸料板27上设有供冲头61穿过的孔，该孔直径小于胀管后圆管的外径。环形油缸29的原理与普通油缸相同，其缸体和伸缩杆为环形，胀管时，胀管油缸57的伸缩杆可从环形油缸29中穿过，冲头61可通过卸料板27上的孔。冲头61缩回之前，环形油缸29的伸缩杆带动卸料板27伸出，由于卸料板27上的孔直径小于胀管后圆管的外径，因此，圆管被卸料板27阻挡，不会跟随冲头61被拽出胀管工装25。
54.为了检测环形油缸29是否缩回到位，在环形油缸29上设有一个接近开关28，该接近开关28的位置与环形油缸29完全缩回时卸料板27的位置正对。环形油缸29完全缩回时，卸料板27移动至与该接近开关28正对的位置，接近开关28检测到信号，判断环形油缸29已经完全缩回。
55.所述顶松机构8包括设置在其中一个侧板17上的顶松油缸62，顶松油缸62的活塞杆上设有顶松头，顶松油缸62工作时，带动顶松头推动胀管工装25内的圆管，以将胀管工装25内的圆管顶松，便于将其顶出。
56.所述顶出机构9包括设置在其中一个侧板17上的顶出油缸63，顶出油缸63的活塞
杆上设有顶出推杆，顶出油缸63工作时，带动顶出推杆将胀管工装25内的圆管推出，另一侧的侧板17上设有供圆管推出的出料口10。在出料口10处设有传送带31、用于支撑传送带31的辊组件32以及用于驱动传送带31转动的出料电机30，被顶出推杆推出的圆管落在传送带31上并由传送带31输出。
57.还包括五个支撑柱26，五个支撑柱26分别设置在胀管油缸57、顶松油缸62以及推料油缸60另一侧侧板17的内侧，胀管工装25旋转至与支撑柱26相对的位置时，胀管工装25的一个端面与支撑柱26的端面接触，支撑柱26可对胀管工装25进行支撑，以防止胀管油缸57、顶松油缸62以及推料油缸60将工作固定板挤压变形。
58.还包括用于提供压力油的液压系统12，液压系统12包括底座36，在底座36上设有油箱39、液压电机38、双联油泵41、电磁阀组40、水冷机组42以及冷却交换器37，液压电机38驱动双联油泵41将油箱39中的液压油泵出，并经过电磁阀组40控制输出，水冷机组42用于对液压油进行降温，冷却交换器37与水冷机组42连接，用于水冷机组42中冷却水与外界环境的热量交换。由于本实用新型中油缸数量较多，电磁阀组40设有两组，分担对压力油流向的控制。液压系统12为所有油缸提供具有一定压力的液压油，驱动油缸动作，完成对产品胀型所需的动作。考虑噪音、油压稳定等因素，选用双联叶片泵。液压系统12的油路图如图6所示。
59.参考图7-10，还包括控制单元13和操作单元14，控制单元13用于控制各个执行元件的动作，操作单元14用于人机交互。控制单元13主要包括液压电机38空开、交流接触器44、开关电源45、plc主机46、支路空开47、插座48、中间继电器49、接线端子50、上电指示灯51以及总空开52。操作单元14主要包括触摸屏53、按钮54、上电旋钮55以及指示灯56。本设备的控制通过plc控制单元13实现，通过触摸屏53显示和设置相应参数，实现对设备动作的顺序控制。plc选用三菱fx系列，触摸屏53选用台达10寸；中间继电器49等选用欧姆龙或国产优质品牌。
60.本设备主要对管直径：φ18mm，管长度：230mm、250 mm、260 mm的圆管进行加工。
61.本设备的操作流程图如图11所示。
62.以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。