CN110090882B - 一种用于成形大直径薄壁封底结构的立式对轮旋压装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于成形大直径薄壁封底结构的立式对轮旋压装置，为了解决现有的有模旋压设备模具成本高、通用性差和制造周期长的问题，本发明采用立式结构，内外旋轮座架共用两条水平导轨；导轨固定在立式旋压机基座上，旋轮座架的水平运动由液压缸控制；主轴电机和通用芯轴并列安装在旋压机底座上，内外旋轮座架上均安装有垂直导轨，内外旋轮的支臂安装于垂直导轨上，由液压缸控制其运动；旋轮角度的控制由与旋轮支臂连接的摆臂和液压缸实现；尾顶安装在外部机架上；坯料通过螺栓固定在通用芯轴上，与芯轴保持同步旋转，尾顶顶紧坯料。本发明用于大型封底构件旋压成形。

Description

一种用于成形大直径薄壁封底结构的立式对轮旋压装置

技术领域

本发明涉及对轮旋压装置技术领域，特别是涉及一种用于成形大直径薄壁封底结构的立式对轮旋压装置。

背景技术

旋压成形工艺以其模具简单、工艺灵活、适应性广等优点在薄壁封底结构成形方面相对于焊接、拉深具有独特优势，目前广泛用于锥形罩、球形封头、曲母线构件等产品的制造。传统旋压成形工艺大多需要旋压芯模，但是当封底结构尺寸较大时，无芯模旋压工艺以其成本低、制造周期短等优点获得广泛应用，如目前石化行业的大型封头零件大量采用无芯模一步法和两步法旋压成形。然而目前的封头旋压设备只能成形蝶形或球形封头，尺寸精度较低。针对大型锥形、多锥段复合、锥筒段复合或复杂母线薄壁封底结构，难以采用传统的封头旋压设备进行成形。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于成形大直径薄壁封底结构的立式对轮旋压装置，以解决上述现有技术存在的问题，内外轮通过基于共用水平导轨的水平运动和分别基于各垂直导轨的垂直运动相复合，实现复杂旋压轨迹精确成形，从而突破复杂大型薄壁封底结构的难题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种用于成形大直径薄壁封底结构的立式对轮旋压装置，包括底座、滑轨、主轴电机、芯轴、内旋轮机构和外旋轮机构，两条横向所述滑轨并列安装在所述底座上，所述芯轴和主轴电机通过固定板安装在所述底座上并位于两条所述滑轨之间，坯料通过螺栓固定在所述芯轴上，且所述主轴电机用于驱动所述芯轴转动；

所述内旋轮机构包括内旋轮滑座、内旋轮横向液压缸、内旋轮纵向液压缸、内旋轮支臂和内旋轮，所述内旋轮滑座安装在所述滑轨上并位于所述芯轴一侧，所述内旋轮横向液压缸位于所述内旋轮滑座外侧并用于驱动内旋轮滑座横向运动，所述内旋轮滑座内部安装有所述内旋轮纵向液压缸，且内旋轮滑座内部两侧设置有第一纵向导轨，所述内旋轮支臂安装于所述第一纵向导轨内并与所述内旋轮纵向液压缸顶部设置的滑块固定连接，所述内旋轮安装于所述内旋轮支臂的另一端并作用于所述坯料的内侧壁；

所述外旋轮机构包括外旋轮滑座、外旋轮横向液压缸、外旋轮纵向液压缸、外旋轮支臂和外旋轮，所述外旋轮滑座安装在所述滑轨上并位于所述芯轴的另一侧，所述外旋轮横向液压缸位于所述外旋轮滑座外侧并用于驱动外旋轮滑座横向运动，所述外旋轮滑座内部安装有所述外旋轮纵向液压缸，且外旋轮滑座内部两侧设置有第二纵向导轨，所述外旋轮支臂安装于所述第二纵向导轨内并与所述外旋轮纵向液压缸顶部设置的滑块固定连接，所述外旋轮安装于所述外旋轮支臂的另一端并作用于所述坯料的外侧面上；

所述坯料的顶端通过安装在外部支架上的尾顶进行顶紧。

优选的，所述内旋轮支臂上还设置有摆臂和液压缸，所述摆臂的一端与所述内旋轮支臂相接，另一端与液压缸的液压杆相接，所述内旋轮安装在所述摆臂与液压缸相连侧的末端；所述液压缸的另一端固定在所述内旋轮支臂上。

优选的，所述摆臂与内旋轮支臂之间留有用于容纳所述芯轴通过的空间。

优选的，所述外旋轮支臂上还设置有摆臂和液压缸，所述摆臂的一端与所述外旋轮支臂相接，另一端与液压缸的液压杆相接，所述外旋轮安装在所述摆臂与液压缸相连侧的末端；所述液压缸的另一端固定在所述外旋轮支臂上。

优选的，所述外部支架包括四根立柱、顶板和底板，所述底板穿过所述底座两侧并固定于底面上，四根所述立柱固定安装于所述底板的四个角上，立柱顶端安装所述顶板，所述顶板的中心区域安装所述尾顶。

本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

1、本发明中的对轮旋压装置，采用立式结构，与卧式结构相比，立式结构占地面积小；芯模和坯料的自重不易造成主轴偏载，提高了主轴的刚度。

2、本发明的内旋轮和外旋轮各由两个独立的液压缸控制，在高精度的液压缸和操作系统的控制下，能够在工作平面内准确的到达任意位置，因此可以完成复杂的曲母线件的旋压成形。在成形不同壁厚的工件时，只需调整旋轮的运动轨迹，设备适用性强。

3、本发明的内旋轮摆臂和内旋轮支臂采用分叉结构，旋压芯轴可从两臂之间穿过，保证设备体积最小，降低空间成本；通过高精度液压缸控制旋轮的角度，保证可以按照最优成形角与坯料相接处，减小设备压力，降低结构强度的要求。适宜的成形角也有利于提高旋压成形的质量，提高成形尺寸精度。

4、本发明采用了无芯模对轮旋压结构，节约了芯模的生产成本，缩短了旋压的生产周期，提高了生产效率。由于没有芯模的限制，本发明适用于一定范围内各种形状尺寸的薄壁封底结构件成形，尤其是较大的薄壁锥形件，满足柔性生产制造的要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中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些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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是本发明立式对轮旋压机设备示意图；

图2是本发明中内旋轮及外旋轮机构示意图；

图3是本发明内旋轮支臂摆臂装配示意图；

图4是本发明外旋轮支臂摆臂装配示意图；

图5是本发明外部支架装配示意图；

图6a、6b和6c分别为外部支架的其他剖切角度显示；

其中，1内旋轮横向液压缸；2内旋轮纵向液压缸；3液压杆；4内旋轮滑座；5坯料；6尾顶；7芯轴；8主轴电机；9底座；10滑轨；11外旋轮横向液压缸；12外旋轮滑座；13液压杆；14外旋轮纵向液压缸；15内旋轮支臂；16液压缸；17液压杆；18内旋轮摆臂；19内旋轮；20外旋轮；21液压杆；22液压缸；23外旋轮支臂；24外旋轮摆臂；25第一纵向导轨；26第二纵向导轨；27滑块；28滑块；29外部支架。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于成形大直径薄壁封底结构的立式对轮旋压装置，以解决上述现有技术存在的问题，内外轮通过基于共用水平导轨的水平运动和分别基于各垂直导轨的垂直运动相复合，实现复杂旋压轨迹精确成形，从而突破复杂大型薄壁封底结构的难题。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1-6，其中，图1是本发明立式对轮旋压机设备示意图；图2是本发明中内旋轮及外旋轮机构示意图；图3是本发明内旋轮支臂摆臂装配示意图；图4是本发明外旋轮支臂摆臂装配示意图；图5是本发明外部支架装配示意图；图6a、6b和6c分别为外部支架的其他剖切角度显示。

如图1-6所示，本发明提供一种用于成形大直径薄壁封底结构的立式对轮旋压装置，主要包括内旋轮横向液压缸1、内旋轮纵向液压缸2、液压杆3、内旋轮滑座4、外旋轮横向液压缸11、外旋轮纵向液压缸14、液压杆13、外旋轮滑座12、主轴电机8、芯轴7、尾顶6、坯料5、滑轨10、底座9、内旋轮机构和外旋轮机构。

本发明采用立式结构，两条横向的滑轨10并列安装在底座9上；通用的芯轴7固定安装在底座9，位于两条横向滑轨10之间；内旋轮滑座4和外旋轮滑座12安装在横向滑轨10上，分列在芯轴7两侧，由独立的两个内旋轮横向液压缸1和外旋轮横向液压缸11控制其横向运动；内旋轮滑座4和外旋轮滑座12内部安装有第一纵向导轨25和第二纵向导轨26，内旋轮支臂15安装于第一纵向导轨25上，由内旋轮纵向液压缸2控制其运动，外旋轮支臂23安装于第二纵向导轨26上，由外旋轮纵向液压缸14控制其运动，进而实现旋轮在平面内的复合运动。

进一步地，内旋轮19的角度通过内旋轮摆臂18控制，内旋轮摆臂18一端与内旋轮支臂15相接，一端与液压杆17相接，通过液压杆17的伸缩来调节内旋轮摆臂18角度，实现旋轮不同角度的定位；外旋轮20的角度通过外旋轮摆臂24控制，外旋轮摆臂24一端与外旋轮支臂23相接，一端与液压杆21相接，通过液压杆21的伸缩来调节外旋轮摆臂24的角度。尾顶6安装在外部支架29上；坯料5通过螺栓固定在芯轴7上，与芯轴7保持同步旋转，尾顶6顶紧坯料5。

具体地，结合图3，内旋轮支臂15整体机构呈分叉结构，底部与滑块27连接，保证其能够在第一纵向导轨25上滑动；两臂端部和中部分别与内旋轮摆臂18和液压缸16相接。内旋轮摆臂18整体在平面中呈分叉结构，一头端部分翘起，上部有可安装内旋轮19的旋轮座；分叉端端部和摆臂中部分别与内旋轮支臂15和液压杆17相接；内旋轮支臂15和内旋轮摆臂18之间留有足够空间容纳芯轴7通过。

结合图4，外旋轮支臂23和摆臂24均为梁状结构，外旋轮支臂23尾端与滑块28连接，保证结构能在第二纵向导轨26上滑动；外旋轮支臂23和外旋轮摆臂24采用铰接的方法连接；外旋轮摆臂24顶部有外旋轮座安装外旋轮20；外旋轮支臂23和外旋轮摆臂24的非连接端分别与液压缸22和液压杆21相连，用于角度的控制。

内旋轮19和外旋轮20各由两个独立的液压缸控制，在高精度的液压缸和操作系统的控制下，能够在工作平面内准确的到达任意位置，因此可以完成复杂的曲母线件的旋压成形。在成形不同壁厚的工件时，只需调整旋轮的运动轨迹，设备适用性强。

进一步地，结合图5，外部支架29由四根立柱、顶板和底板组成，底板穿过底座9，与地面固定对外部支架29进行固定；四根立柱位于四个角，起到支撑作用，同时划定工作区；顶板中心区域安装着尾顶6，用于顶紧坯料5。

外部支架29的结构也不局限于上述结构，可以转换成其他可以支撑并固定尾顶6的结构，具体见图6。

本发明为解决现有的有模旋压设备在大型薄壁封底件成形方面存在的模具成本高、通用性差和生产效率低等问题，进而提供一种用于成形不同尺寸薄壁封底件的对轮旋压设备。内外旋轮机构横向运动共用滑轨10，内外旋轮在各自纵向滑轨上径向运动，两个横向导轨安装在纵向导轨上，实现复合运动。

旋轮的角度的控制采用液压缸调节，实现自动对准法线；同时采用芯轴7和尾顶6在底部固定坯料，主轴电机8驱动芯轴7转动，内外旋轮从底部往口部按照设定的多道次旋压轨迹运动，实现大型封底构件的成形。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种用于成形大直径薄壁封底结构的对轮旋压装置，其特征在于：包括底座、滑轨、主轴电机、芯轴、内旋轮机构和外旋轮机构，所述滑轨为两条横向滑轨，两条横向滑轨并列安装在所述底座上，所述芯轴和主轴电机通过固定板安装在所述底座上并位于两条横向滑轨之间，坯料通过螺栓固定在所述芯轴上，且所述主轴电机用于驱动所述芯轴转动；

所述内旋轮机构包括内旋轮滑座、内旋轮横向液压缸、内旋轮纵向液压缸、内旋轮支臂和内旋轮，所述内旋轮滑座安装在所述滑轨上并位于所述芯轴一侧，所述内旋轮横向液压缸位于所述内旋轮滑座外侧并用于驱动内旋轮滑座横向运动，所述内旋轮滑座内部安装有所述内旋轮纵向液压缸，且内旋轮滑座内部两侧设置有第一纵向导轨，所述内旋轮支臂安装于所述第一纵向导轨内并与所述内旋轮纵向液压缸顶部设置的滑块固定连接，所述内旋轮安装于所述内旋轮支臂的另一端并作用于所述坯料的内侧壁；

所述外旋轮机构包括外旋轮滑座、外旋轮横向液压缸、外旋轮纵向液压缸、外旋轮支臂和外旋轮，所述外旋轮滑座安装在所述滑轨上并位于所述芯轴的另一侧，所述外旋轮横向液压缸位于所述外旋轮滑座外侧并用于驱动外旋轮滑座横向运动，所述外旋轮滑座内部安装有所述外旋轮纵向液压缸，且外旋轮滑座内部两侧设置有第二纵向导轨，所述外旋轮支臂安装于所述第二纵向导轨内并与所述外旋轮纵向液压缸顶部设置的滑块固定连接，所述外旋轮安装于所述外旋轮支臂的另一端并作用于所述坯料的外侧面上；

所述坯料的顶端通过安装在外部支架上的尾顶进行顶紧；

所述内旋轮支臂上还设置有摆臂和液压缸，所述摆臂的一端与所述内旋轮支臂相接，另一端与液压缸的液压杆相接，所述内旋轮安装在所述摆臂与液压缸相连侧的末端；所述液压缸的另一端固定在所述内旋轮支臂上，内旋轮摆臂和内旋轮支臂采用分叉结构；所述外旋轮支臂上还设置有摆臂和液压缸，所述摆臂的一端与所述外旋轮支臂相接，另一端与液压缸的液压杆相接，所述外旋轮安装在所述摆臂与液压缸相连侧的末端；所述液压缸的另一端固定在所述外旋轮支臂上。

2.根据权利要求1所述的用于成形大直径薄壁封底结构的对轮旋压装置，其特征在于：所述摆臂与内旋轮支臂之间留有用于容纳所述芯轴通过的空间。

3.根据权利要求1所述的用于成形大直径薄壁封底结构的对轮旋压装置，其特征在于：所述外部支架包括四根立柱、顶板和底板，所述底板穿过所述底座两侧并固定于底面上，四根所述立柱固定安装于所述底板的四个角上，立柱顶端安装所述顶板，所述顶板的中心区域安装所述尾顶。

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