CN101251036B - 制作s型金属蜂窝的装置 - Google Patents
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Abstract
一种制作S型金属蜂窝的装置，包括固定柱(1)和两组能够相互逐段闭合形成型模的成形段(5)，在固定柱(1)的顶端设有两根同轴的固定杆(4)，其特征在于：每组所述的成形段(5)至少由三段组成，每段之间用销柱铰接成链式结构，该成形段(5)可由直线或曲率较小的曲线逐渐变形为曲率较大的曲线，两组所述的成形段(5)闭合形成截面为圆形、长圆形或椭圆形的型模。由于采用上述技术方案，其卷制过程中，金属叠片固定杆(即S型中心)是静止的，既使内芯料片略长一点，在转动过程中，分段闭合的型模会把瓦楞齿形拉直，使多余部分齿形拉直变成平片，贴合在蜂窝内芯周边，而S型中心齿形一直静止不动所以不会变形，提高了成型质量和成品率。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于发动机排放催化转化器金属蜂窝的的卷制装置。
背景技术
随着排放法规的日益严格，对尾气催化转化器用金属蜂窝也提出了更高的技术要求。金属载体一般由蜂窝状内芯9与外壳10组成(参见图1和图2)。我国目前生产的金属载体基本是螺旋型蜂窝结构(参见图1)，这是国外70年代的产品，由于其抗热蠕变和抗热变形能力较差、耐久性差，在国外已大量为S型的蜂窝结构(参见图2)所取代。S型结构以其可靠的耐久性能，较好的形成紊流作用成为金属载体基本结构。
专利CN1078101C公开了一种S型金属蜂窝的卷制装置和方法。将蜂窝内芯叠片(即金属瓦楞片和金属平片叠合)置于一转绕装置中，然后由至少二个弧形模段，分别绕转轴转动，而其转向与转绕装置转向相反，闭合而形成一个与制成的蜂窝体外形相同的型模。
该装置与方法的不足，是对内芯片的材料轧制要求很高。蜂窝内芯片是采用铁铬铝材料，厚度为0.02-0.1，分别做成瓦楞片和平片，然后裁成规定的长度，瓦楞片与平片相间叠加，卷制而成。国产的铁铬铝材料，与国外的铁铬铝材料相比，其材质组分相同是可以做到的，但轧制水平相差甚远。国产的铁铬铝材料由于生产厂家规模较小，采用的轧制、退火设备条件限制，其轧制的厚度公差及材料硬度，一致性远不及进口材料。国产的内芯材料由于轧制厚度、硬度的差异，在轧制瓦楞片后其差异会被放大，往往二片厚度相差不到0.01的内芯材料，经轧制成瓦楞片后齿高竟相差0.1，差异放大了10倍。但国产的内芯材料价格便宜，不到国外材料的1/3，而内芯材料在金属载体制造成本中占很大的比重。由于国产的材料，厚度和硬度离散性较大，较厚或较硬的内芯材料片经轧制成瓦楞片后，齿形高度就比较薄或较软的内芯材料轧成的齿高，尽管两者相差不大，仅几丝或超过十丝，在大规模生产的情况下，很难一一检测。而蜂窝状内芯通常是由数千甚至数十万只孔(即齿形)组成，累计相差就大了。
上述装置与方法，同等长度的平片和瓦楞片叠加后，如果采用成型齿高的内芯材料(如材料太厚或太硬)，由于中间卷绕装置在转，而外边两个弧形模段强行闭合而形成规定尺寸的型模，导致蜂窝内芯齿形强行变形。成了废品；如果采用成形齿低的内芯材料(如材料太薄或太软)，蜂窝内芯较松散，也成了废品。
因此上述装置与方法，很难使用国产的内芯材料。
发明内容
本发明的目的是提供一种适用于国产铁铬铝薄片的S型金属蜂窝的制造装置，以解决现有技术对制作金属蜂窝的铁铬铝薄片轧制要求高和生产成本高的问题。
本发明的技术方案是：包括固定柱1和两组能够相互逐段闭合形成型模的成形段5，在固定柱1的顶端设有两根同轴的固定杆4。每组所述的成形段5至少由三段组成，每段之间用销柱铰接成链式结构，该成形段5可由直线或曲率较小的曲线逐渐变形为曲率较大的曲线，两组所述的成形段5闭合形成截面为圆形、长圆形或椭圆形的型模，所述的固定柱1的截面形状与该型模的形状相对应；在所述的成形段5的外侧装有型模锁定装置，以驱动成形段5的各段逐渐弯曲成为闭合的型模。
将一叠金属瓦楞片与平板片叠加体放置于一个型模打开的静止的用于固定金属叠片的装置的固定杆上，此固定杆可以是两根相距一定距离的金属杆，也可以是一个具有叉形结构的装置。然后固定有成型段的内盘与固定有弧型凹槽导轨的外盘同时绕同方向旋转。外盘的转动速度略快于内盘的转动速度。驱动杆外侧轴承逐个进入弧型凹槽导轨的凹槽内，由于凹槽与固定柱之间的距离是设定好的，迫使型模的各弧段逐段闭合并锁定。同时金属叠片在型模的逐段闭合中，折弯变形形成与闭合后型模内径相同的S型蜂窝内芯。此金属蜂窝内芯具有两个转折点，瓦楞片与平板片叠加的铁铬铝薄片围绕这两个转折点呈放射型分布形成S型金属蜂窝内芯。
由于采用上述技术方案，其卷制过程中，金属叠片固定柱(即S型中心)是静止的，既使内芯料片略长一点，在转动过程中，分段闭合的型模会把瓦楞齿形拉直，使多余部分齿形拉直变成平片，贴合在蜂窝内芯周边，而S型中心齿形一直静止不动所以不会变形，提高了成型质量和成品率。
本发明夹持内芯片的金属杆或叉形结构的固定柱不动，依靠弧形模段的旋转与逐段闭合来完成卷制过程。这样做的好处是，内芯片夹持在金属杆或叉形结构部分受到较少的作用力，不会象现有技术那样由于其金属杆或叉形结构在旋转力量完全作用于蜂窝内芯的转折部分，造成转折部分的瓦楞片被拉平使孔道变形或堵塞。
附图说明
图1是现有的螺旋型金属蜂窝；
图2是S型金属蜂窝；
图3是本发明成型圆形金属蜂窝装置实施例的结构示意图；
图4～图7是上一实施例成型过程的示意图；
图8是本发明成型椭圆形金属蜂窝装置实施例的结构示意图；
图9～图15是图8所示实施例的成型过程的示意图。
附图标记说明：1、固定柱，2、内盘，3、外盘，4、固定杆，5、成形段，6、驱动杆，7、轴承，8、弹簧，9、金属蜂窝内芯，10、外壳，11、金属瓦楞片与平板片的叠合体，12、弧形凹槽导轨，13、成形段的固定段，14、销柱，15、螺栓。
具体实施方式
如图3～图7所示，本发明该实施例包括圆柱形固定柱1和两组能够相互逐渐闭合形成型模的成形段5，在固定柱1的顶端设有两根同轴的固定杆4。每组所述的成形段5由五段组成，每段之间用销柱14铰接成为链式结构。
在成形段5的外侧连接有型模锁定装置，该型模锁定装置的实施例之一的结构为：在每段该成形段5外侧连接一径向的驱动杆6的内端，该驱动杆6的外端装有轴承7，在各个相邻驱动杆6之间连接有弹簧8。所述的固定柱1装设于一内盘2的轴心孔内，在内盘2的外沿设有外盘3。在两组五段成形段5的同一端的一段为固定段13，该固定段13的一端与所述的内盘2连接，该固定段13与固定柱1相邻的一端与该固定柱1的周面相吻合。所述的每一组驱动杆6最边缘的一根与固定段13的一边之间也连接有弹簧8。在外盘3的端面设有以所述的固定柱1的轴心为圆心的圆弧形凹槽导轨12，所述的驱动杆6外端的轴承7伸入该圆弧形凹槽导轨12内。
两个弧形凹槽导轨12均用螺栓15固定安装在外盘3上(参见图3)，并随盘3同步转动，轴承7在弧形凹槽导轨12的凹槽内运动。为了清楚显示轴承7的运动轨迹，各附图中对弧形凹槽导轨12做了剖面处理(如图3所示，其它附图省略了该剖面)。
所述的固定柱1可以轴向往复移动，其截面形状和尺寸分别与所述的成形段5闭合后形成的截面形状和尺寸相同，并与所需卷制的蜂窝内芯9外形尺寸相符合。在所述的固定柱1的另一端装有轴向移动驱动装置(未图示)，如气缸、液缸或曲柄滑块机构。
在卷制蜂窝内芯9时，其固定柱1是静止不转动的，但可以在气缸或液缸(即轴向往复移动驱动装置)的作用下，做顶出和复位运动，用于把卷制好的蜂窝内芯9推入外壳10内。在固定柱1上有二条金属杆4，也可以是一个具有叉形结构的装置，金属蜂窝内芯的堆叠的瓦楞片和平片11插入其中。内盘2和外盘3可以通过自动驱动装置的驱动而转动，自动驱动装置采用常规的动力装置和传动机构，通过微电脑或PLC控制其工作过程，其转速可根据内芯材料长度不同而进行调节。两组成形段5分别随着内盘2转动，成形段5各段之间的的弹簧8主要用于复位。
该实施例的工作过程如下：
如图4所示：将金属叠片11放入固定柱1中，内盘2和外盘3开始转动。
如图5所示：弧型段5的第一段已分别使内芯料片11变形。
如图6所示：弧型段5各段逐段在其后部轴承7和导轨12作用下逐段闭合，使内芯料片11进一步变形为S型。
如图7所示：弧型模段5各段逐段闭合成型，内芯料片11成型为S型蜂窝内芯9。
随后，内盘2和外盘3停止转动，在气缸或液缸的作用下将固定柱1顶出，把成型好的蜂窝内芯9顶入外壳10，成为图2所示的金属蜂窝成品。
当蜂窝内芯9压入外壳10后，固定柱1回位，内盘2、外盘3继续转动，弧型段5在弹簧8的作用下复位至初始状态。
参见图8～图15，所述的固定柱1的截面为椭圆(或其他长圆形)，所述的两个固定段13与所述的内盘2连接的一端对应于所述的固定柱1顶端椭圆的两个长轴的顶端，该固定段13与固定柱1相邻的一端与该固定柱1的周面相吻合(只有在如图8所示的初始位置，或如图11所示的位置，两者才能吻合)。每根所述的驱动杆6至成型段5内端面之间的长度与所述的椭圆或其他长圆形的外周面至弧形凹槽导轨12之间的距离相对应，当各个驱动杆6被弧形凹槽导轨12撑开后，使得所述的成形段5封闭为与所述的固定柱1的截面形状相同的椭圆或其他长圆形(如图15所示)。
从图8～图15可以看出该实施例成型金属蜂窝的全过程：
图8是初始位置，金属瓦楞片与平板片的叠合体11置于固定柱1的两个固定杆4之间，两个固定段13面对中心的一端(内端面)与固定柱1的周面相互吻合；随着内盘2的转动，两个固定段13的内端面与固定柱1分开(参见图9的A处)；经过半周后两个固定段13的内端面与固定柱1重新吻合(参见图11的B处)同时内盘2停止转动；外盘3继续转动，外盘3上的弧形凹槽导轨12开始驱动驱动杆6(参见图12～图14)，各个驱动杆6逐渐分开，并带动各段的成形段5逐渐弯曲，最后封闭形成蜂窝内芯9(参见图15)，完成整个成型过程。
最后把成型好的蜂窝内芯9顶入外壳10内，其过程与上一实施例相同，不再赘述。
Claims (5)
1.一种制作S型金属蜂窝的装置，包括固定柱(1)和两组能够相互逐段闭合形成型模的成形段(5)，在固定柱(1)的顶端设有两根同轴的固定杆(4)，其特征在于：每组所述的成形段(5)至少由三段组成，每段之间用销柱铰接成链式结构，该成形段(5)由直线或曲率较小的曲线逐渐变形为曲率较大的曲线，两组所述的成形段(5)闭合形成截面为圆形或椭圆形的型模，所述的固定柱(1)的截面形状与该型模的形状相对应；在所述的成形段(5)的外侧装有型模锁定装置，以驱动成形段(5)的各段逐渐弯曲成为闭合的型模。
2.根据权利要求1所述的制作S型金属蜂窝的装置，其特征在于：所述的型模锁定装置为：在每段该成形段(5)外侧各连接一径向的驱动杆(6)的内端，该驱动杆(6)的外端装有轴承(7)；在各个相邻驱动杆(6)之间连接有弹簧(8)；所述的固定柱(1)装设于一内盘(2)的轴心孔内，在内盘(2)的外沿设有外盘(3)；在两组所述的成形段(5)的同一端的固定段(13)的一端与所述的内盘(2)连接；每一组所述的驱动杆(6)最边缘的一根与该固定段(13)的一边之间也连接有弹簧(8)；在外盘(3)的端面固定有以所述的固定柱(1)的轴心为圆心的弧形凹槽导轨(12)，所述的驱动杆(6)外端的轴承(7)伸入该弧形凹槽导轨(12)内；在所述的内盘(2)和外盘(3)装有转动驱动装置。
3.根据权利要求2所述的制作S型金属蜂窝的装置，其特征在于：所述的固定柱(1)的截面为椭圆，两个所述的固定段(13)与所述的内盘(2)连接的一端位于所述的固定柱(1)的两个长轴的顶端，该固定段(13)与固定柱(1)相邻的一端与该固定柱(1)的周面相吻合；每根所述的驱动杆(6)至成形段(5)内端面之间的长度与所述的椭圆的外周面至弧形凹槽导轨(12)之间的距离相对应，当各个驱动杆(6)被弧形凹槽导轨(12)撑开后，使得所述的成形段(5)封闭为与所述的固定柱(1)的截面形状相同的椭圆。
4.根据权利要求2所述的制作S型金属蜂窝的装置，其特征在于：所述的固定柱(1)的截面为圆形，每根所述的驱动杆(6)至成形段(5)内端的长度相等。
5.根据权利要求1～4任何一项所述的制作S型金属蜂窝的装置，其特征在于：在所述的固定柱(1)的另一端装有轴向往复移动驱动装置。
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