数控机械胀波机及其波纹管成型方法
数控机械胀波机及其波纹管成型方法
【技术领域】
[0001]本发明属于机械领域，具体为一种波纹管加工设备及其制造波纹管的成型方法。
【背景技术】
[0002]波纹管是膨胀节的主要元件，膨胀节属于特种许可设备，生产膨胀节的企业必须领取中华人民共和国特种设备制造许可证(压力管道元件)，规格波纹管必须采用液压方式，为此国内几乎90%以上的企业采用液压方式；不承压的波纹管一般采用滚压方式。用胀型方式成型波纹管在国内也是刚刚才开始。
[0003]而在国外，膨胀节企业普遍采用胀型方式，有机械胀型和数控机电一体化胀型，但无论哪一种胀型方式，设备普遍比较复杂。
[0004]液压方式一般采用外径定位，随着波纹管壁厚的不同得到不同的内径，使之与接管的配合间隙有大有小，有时需要对接管进行加工才能完成配合，使波纹管与接管的搭接焊道(关键焊道)质量得不到保证。而国外常采用的胀型方式属于内径定位，需要多少内径(或外径)可以自由的控制，即能成型任意口径的波纹管，从而保证波纹管与接管的间隙处于合适的数值，有效地保证了波纹管和接管的搭接焊道的质量。
【发明内容】
[0005]本发明的技术目的是针对现有技术中存在的缺点，提供一种结构简易的数控机械胀波机，降低加工波纹管的成本。
[0006]为实现上述技术目的，本发明的提供的技术方案为:
[0007]一种数控机械胀波机，设有模片成型机构、动力机构及控制系统，所述模片成型机构包括一横向设置的圆形胀形内模板，所述圆形胀形内膜板由若干个扇形的模片单元构成，加工时，待加工的管坯套在胀形内模板的外围。
[0008]所述模片成型机构在胀形内模板的上方设有模片压板，在胀形内模板的下方设有模片垫板，胀形内模板卡固在模片压板和模片垫板之间。
[0009]所述胀形内模板的中心线上设有一竖向的锥形加载压头，所述模片单元的内侧一端与锥形加载压头的锥壁接触，并通过滑块与加载压头活动连接；所述加载压头对应每个扇形模片单元的滑块各设有一滑槽，各滑槽呈辐射状均布在加载压头的锥壁面上；滑块卡在对应的滑槽内，在加载压头上行或下行过程中，带动模片单元外扩或退缩；
[0010]所述动力机构包括控制所述加载压头上行或下行的直行驱动机构、控制胀形内模板旋转的转动驱动机构以及控制管坯上下移动的升降机构，动力机构与所述控制系统连接。
[0011]本发明数控机械胀波机运行时，将管坯套在胀形内模板的外侧，通过直行驱动机构的控制加载压头上下移动，使各扇形模片单元向外扩张或退缩，完成对管坯的胀形加工。同时，通过转动驱动机构旋转胀形内模板，改变其与管坯的相对位置角度，修正首次胀形中形成的凸起或加工不到位的地方，使波形规整。在使用中，本发明通过更换不同规格的模片单元及相关附件，就可成型出各种内径的膨胀节波纹管。
[0012]加工圆形波纹管时，所述模片单元的外缘侧面设置为圆弧形。如加工其它形状的波纹管，模片单元的外缘形状可做对应调整。
[0013]进一步的，所述扇形模片单元的两条侧径与圆弧形外缘的连接部位加工成圆弧形角或倒角。
[0014]作为优选，所述滑槽采用“T”形滑槽，即在锥形加载压头的横截面上，所述滑槽设计呈“T”形，所述滑块卡设在滑槽内的部位为与滑槽适配的“T”形。
[0015]所述滑块可通过连接件与模片单元连接，或与模片单元一体成型。各模片单元的滑块也可组装为一个相互之间活动连接的整体，安装时，在滑块上依次安装上模片单元即可。
[0016]作为优选，所述直行驱动机构、转动驱动机构采用气缸或油缸，其动作输出轴即为活塞杆。所述升降机构优选采用升降丝杠。
[0017]进一步的，所述加载压头可在其下方设有调整加载压头高度的高度调整机构，如垫片、垫圈等。由于加载压头为锥形(包括锥台)，其不同高度的横截面尺寸不同，改变直行驱动机构的单次行程结束时加载压头与模板的相对位置，即改变了最终成型的波形直径。
[0018]进一步的的技术方案还包括:
[0019]本发明设有一圆柱形的公共底座，所述公共底座沿其圆周设有齿圈，所述转动驱动机构通过与所述齿圈相啮合的齿板控制公共底座旋转及其转动角度；所述模片成型机构安装在公共底座上方，随公共底座的转动而转动。
[0020]本发明设有一工作台板，所述工作台板与所述升降机构连接；管坯套在胀形内模板外后，竖向放置在工作台板上，随工作台板升降而上下移动，改变其与胀形内模板的相对高度位置，定位其胀形位置。
[0021]所述模片成型机构固定安装在一座撑上，所述座撑安装在所述直行驱动机构上，直行驱动机构则安装在所述公共底座上，直行驱动机构的动作输出轴通过座撑中心的通孔与加载压头连接，控制加载压头的上行或下行。
[0022]所述公共底座整体或局部位于所述工作台板的下方，工作台板中部设有直径小于管坯直径的通孔，容公共底座或公共底座与模片成型机构之间的机构通过。
[0023]一种用于上述数控机械胀波机的波纹管成型方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0024](一)鼓胀；
[0025]将待胀形的管坯套在胀形内模板外侧面上，定位管坯在竖向方向上的胀波起始位置，运行系统，如锥形加载压头的大头在上，小头在下，加载压头下行；如加载压头大头在下，小头在上，则控制加载压头上行；
[0026]在加载压头锥面的推动作用下，胀形内膜板的各模片单元向外运动，将套在其外的管坯向外挤胀，各模片单元向外扩张后，模片单元之间产生间隙距离，未与模片单元接触的管坯部位挤胀不到位，留有凸起或凹陷；
[0027]同时，在运行系统前，应根据需加工的波形直径尺寸设置直行驱动机构的行程，或调整加载压头的高度，在直行驱动机构行至下行或上行行程的终点位置时，胀形内模板刚好挤胀出需加工的波形直径；
[0028](二)退模；
[0029]运行直行驱动机构，控制加载压头复位上行或下行，模片单元在滑块的带动下退缩复位；
[0030](三)旋转模片；
[0031]启动转动驱动机构，控制胀形内模板转过一定角度，进入步骤(四)；
[0032]本步骤中，胀形内模板的旋转角度应使模片单元扩张后，管坯挤胀不到位的部位与模片单元外缘充分接触；
[0033](四)再次鼓胀；
[0034]运行直行驱动机构，使加载压头下行或上行，使模片单元向外再次向外扩张，消除管坯上未挤胀到位的凸起或凹陷；
[0035](五)退模；
[0036]运行直行驱动机构，控制加载压头复位，模片在滑块的带动下退缩复位，进入步骤(六)，或回到步骤(三)直至管坯波形胀形达标；
[0037](六)升降管坯，定位管坯高度，鼓胀下一个波形。
[0038]在步骤(五)中，根据转动驱动机构的类型，在一个波纹管的加工过程中，胀形内模板可以一直单向旋转，也可以旋转后复位，再加工下一个波形。
[0039]本发明的有益效果:
[0040]I)管坯自动升降，定位精准；设置控制胀模转动的转动驱动机构，通过对管坯不同位置的多次胀形，消除胀形过程中波形的缺陷，提高产品质量；
[0041]2)模片与加载压头连接机构设计简洁，安装方便且工作效果好；
[0042]3)机器整体结构生产制造成本低，且安装使用方便，提高了工作效率。
【附图说明】
[0043]图1为胀形内模板与未胀形管坯的横截面示意图；
[0044]图2为胀形内模板鼓胀后和首次胀形管坯的横截面示意图；
[0045]图3为旋转角度的胀形内模板与管坯的横截面示意图；
[0046]图4为旋转后鼓胀的胀形内模板和加工成型的管件横截面示意图；
[0047]图5退缩的胀形内模板和成型管件的横截面示意图；
[0048]图6为模片单元和滑块的结构示意图；
[0049]图7为本发明一实施例的整体结构示意图；
[0050]图8为成型后的波纹管纵向截面示意图。
[0051]上图中，1-基座，2-导向筒，3-升降丝杠，4-工作台板，5-管还，6-座撑，7-胀形内模板，7-1与滑块一体的模片单元，7-2圆弧形角或倒角，7-3模片单元，7-4滑块，8-加载压头，9-模片压板，10-模片垫板，11-调节垫圈，12-加载油缸，12-1活塞杆，13-公共底座，14-旋转油缸，15-齿圈齿条机构，16-链轮链条机构。
【具体实施方式】
[0052]为了阐明本发明的技术方案及技术效果，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
[0053]一种数控机械胀波机，如图1至图7所示，设有模片成型机构、动力机构及机电控制系统，所述模片成型机构包括一横向设置的圆形胀形内模板7，所述圆形胀形内膜板7由十二个水平的扇形模片单元7-3组成，加工时，待加工的管坯5套在胀形内模板7的外围。
[0054]所述模片成型机构在胀形内模板7的上方设有模片压板9，在胀形内模板7的下方设有模片垫板10,胀形内模板7位于模片压板7和模片垫板10之间,上下方向不能移动。
[0055]所述胀形内模板7的中心线上设有一竖向的锥形加载压头8 (具体来说，为锥台形)，所述模片单元7-3的内侧一端与锥形加载压头8的锥壁接触，并通过滑块7-4与加载压头8活动连接。所述加载压头8对应每个扇形模片单元的滑块各设有一滑槽，十二条滑槽呈辐射状均布在加载压头8的锥壁面上，滑块7-4卡在对应的滑槽内。所述模片单元7-3的外缘侧面呈圆弧形，如图7所示，其加工出的成型管件如图8所示。
[0056]所述扇形模片单元7-3的两条侧径与圆弧形外缘的连接部位加工成圆弧形角或倒角7-2。
[0057]如图1至图6所示，所述滑槽采用了一种“T”形滑槽，“T”形滑槽的头部朝向加载压头8的中轴线方向，所述滑块7-4卡在滑槽内的部位为与滑槽适配的“T”形，如图6所示，使滑块能够在滑槽内相对滑动，并带动模片单元向内退缩。
[0058]所述滑块7-4可通过连接件与模片单元7-3连接，或设置为如图1所示的与滑块一体的模片单元7-1。
[0059]所述动力机构包括加载油缸12、旋转油缸14以及若干升降丝杠3等驱动机构。
[0060]如图1所示，所述升降丝杠3包括埋入基座I内的导向筒2以及位于基座I之上的丝杠杠体，各升降丝杠3的顶部设有工作台板4，管坯5套在胀形内模板7外后，竖向放置在工作台板4上。各升降丝杠通过链轮链条机构16连接，统一驱动旋转动作，保持一致，管坯5随着工作台板4的升降而上下移动。
[0061]所述胀形内模板7及模片压板9、模片垫板10 —起固定安装在一座撑上6，而座撑6安装在加载油缸6的上部， 加载油缸6则安装在所述公共底座13的上部，加载油缸12的活塞杆12-1通过座撑中心的通孔与加载压头8连接，驱动加载压头8上行或下行。所述加载压头8的下方设有调整垫圈11，通过增加或减少垫圈可调整加载压头8本体与模板的相对高度。
[0062]所述公共底座13位于所述工作台板4的下方，工作台板4中部设有通孔，从纵向方向上看，公共底座13及安装在公共底座13之上的各机构都位于该通孔中，如图7所示，该通孔的直径小于管坯5直径，以使管坯5套在胀形内模板7上后，不至于从通孔中掉落。
[0063]所述公共底座13呈圆柱形，沿其圆周设有齿圈，所述旋转油缸14通过齿圈齿条机构15控制公共底座13的旋转动作，从而带动胀形内模板7转动。
[0064]本发明机电控系统由可编程序控制器(PLC)、触摸屏、变频器及相关电气元件组成，设置手动控制和自动控制两种工作模式，并设置了 “手-自”转换开关用于切换控制模式。在自动控制模式下，操作人员根据机器上控制各步骤的按钮分步操作，在“鼓胀”步骤中，可设置开关位置与模片单元胀出高度直接关联的鼓波限位开关，通过手动调整鼓波限位开关的位置，达到调整波高的目的。在自动控制模式下，机器按照预设的流程步骤顺序工作，如有问题需要处理，可将“手-自”开关拨到手动位置，手动处理完之后再拨回自动位置，或者停止机器运行。
[0065]自动控制中，用户在运行机器前可将所成波纹管的有关参数(波纹管直径、成形模厚、波高、波距、壁厚、波数、直边长度及工艺直边长度等)以及机器相关动作参数在触摸屏显示画面中进行配方设定，也可根据相关历史保存记录进行设置。根据相应波纹管的有关参数，PLC将根据如下相关公式计算出相应的数据值:
[0066]a.理论单波展开长:L1=2X波高+0.571 X波距-2X壁厚
[0067]b.修正后单波展开长:L2=L1 土单波展开修正值
[0068]c.管坯高度:L3=波数X L2+2 X (直边长度+工艺直边长度)
[0069]d.起波位置:L=丝杆定长-(波数-1) XL2-0.5XL2_(直边长度+工艺直边长度)+0.5 X模片厚度。
[0070]上述数控机械胀波机用于波纹管成型的具体步骤如下:
[0071](一)鼓胀；
[0072]根据欲需加工的波形直径尺寸设置加载油缸13的行程，或调整加载压头8的高度，在加载压头8运行到下行行程的末端位置时(锥形加载压头8的大头在上，小头在下)，使胀形内模板7刚好挤胀出需加工的波形直径。
[0073]将焊好的管坯5套在胀形内模板7外侧面上，利用升降丝杠3定位管坯5在竖向方向上的胀波起始位置，运行系统，在PLC程序控制下，油泵输出高压油进入加载油缸12腔体，推动加载油缸的活塞杆带动加载压头8下行，如图7所示。在加载压头8锥面的推动作用下，胀形内膜板7的各模片单元向外运动，将套在其外的管坯5向外挤胀，各模片单元向外扩张后，模片单元之间产生间隙距离，对应该间隙的管坯部位未与模片单元接触，挤胀不到位，如图2所示，使管坯5的波形产生向内的凸起。
[0074](二)退模；
[0075]运行加载油缸12，控制加载压头8复位，模片单元在滑块的带动下退缩复位；
[0076](三)旋转模片；
[0077]启动旋转油缸14，控制公共底座13转动，从而带动胀形内模板7转过一定角度，之后进入步骤(四)；
[0078]本步骤中，胀形内模板7的旋转角度应使模片单元扩张后，管坯挤胀不到位的部位与模片单元外缘充分接触，如图3所示。
[0079](四)再次鼓胀；
[0080]运行加载油缸12，使加载压头8下行，使模片单元向外再次向外扩张，消除管坯上未挤胀到位的凸起，如图4所示。
[0081](五)退模；
[0082]运行加载油缸12，控制加载压头8复位，模片单元在滑块的带动下亦退缩复位；运行旋转油缸14,使胀形内模片7旋转角度复位。
[0083]之后进入步骤(六)，或回到步骤(三)对管胚波形进行多次胀形，直至管坯胀形达标。
[0084](六)升降管坯5，管坯5沿轴向移动一个单波展开长，按照如上步骤鼓胀下一个波形，直至加工出目标波形数。
[0085]本实施例与加工相同规格波纹管的现有设备相比，具有显著的优越性，如:
[0086]I)设备投入少。
[0087]例如:现有设备成型DN4000波纹管需要2000吨的液压设备，至少投入120万人民币，采用本发明只需投入约50万的成本即可；
[0088]2)模具投入少。
[0089]例如:成型DN4000，5波的波纹管，液压方式模具投入30万以上，而采用本发明的机械胀型模具投入约5万元左右，成本低至现有模具的1/6左右；
[0090]3)人工成本大幅降低，劳动生产率显著提高。
[0091 ] 国内常用设备成型DN4000，5波波纹管需要40分钟左右，成型工人至少4人，工装的安装时间4-6小时，安装工装的工人至少4人，即需要19-27个工时。而本发明的机械胀型模片的安装时间只要10分钟左右，安装工人I人即可，成型大约15分钟就能完成，成型工人需要2人，大概0.5个工时即可，人工成本大大降低。
[0092] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进。本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种数控机械胀波机，设有模片成型机构、动力机构及控制系统，所述模片成型机构包括一横向设置的圆形胀形内模板，所述圆形胀形内膜板由若干个扇形的模片单元构成，待加工的管坯套在胀形内模板的外围，其特征在于: 所述模片成型机构包括胀形内模板上方的模片压板和胀形内模板下方的模片垫板，胀形内模板卡固在模片压板和模片垫板之间； 所述胀形内模板的中心线上设有一竖向的锥形加载压头，所述模片单元的内侧一端与锥形加载压头的锥壁接触，并通过滑块与加载压头活动连接；所述加载压头对应每个扇形模片单元的滑块各设有一滑槽，各滑槽呈辐射状均布在加载压头的锥壁面上；滑块卡在对应的滑槽内，在加载压头上行或下行过程中，带动模片单元外扩或退缩； 所述动力机构包括控制所述加载压头上行或下行的直行驱动机构、控制胀形内模板旋转的转动驱动机构以及控制管坯上下移动的升降机构，所述动力机构与控制系统连接。2.根据权利要求1所述的一种数控机械胀波机，其特征在于: 所述模片单元外缘的纵向截面呈圆弧形。3.根据权利要求1所述的一种数控机械胀波机，其特征在于: 所述扇形模片单元的两条侧径与圆弧形外缘的连接部位为圆弧形角或倒角。4.根据权利要求1所述的一种数控机械胀波机，其特征在于: 在锥形加载压头的横截面上，所述滑槽呈“T”形，所述滑块卡设在滑槽内的部位为与滑槽适配的“T”形。5.根据权利要求1所述的一种数控机械胀波机，其特征在于: 所述滑块通过连接件与模片单元连接，或与模片单元一体成型。6.根据权利要求1所述的一种数控机械胀波机，其特征在于: 所述直行驱动机构、转动驱动机构采用气缸或油缸，所述升降机构采用升降丝杠。7.根据权利要求1所述的一种数控机械胀波机，其特征在于: 所述加载压头的下方设有调整加载压头高度的高度调整机构。8.根据权利要求1-7中任一权项所述的一种数控机械胀波机，其特征在于: 设有一圆柱形的公共底座，所述公共底座沿其圆周设有齿圈，所述转动驱动机构通过与所述齿圈相啮合的齿板控制公共底座旋转及其转动角度；所述模片成型机构安装在公共底座的上方，随公共底座的转动而转动。9.根据权利要求8所述的一种数控机械胀波机，其特征在于: 设有一工作台板，工作台板与所述升降机构连接；管坯套在胀形内模板外后，竖向放置在工作台板上，随工作台板升降而上下移动； 所述模片成型机构固定安装在一座撑上，所述座撑安装在所述直行驱动机构上，直行驱动机构则安装在所述公共底座上，直行驱动机构的动作输出轴通过座撑中心的通孔与加载压头连接； 所述公共底座整体或局部位于所述工作台板的下方，工作台板中部设有直径小于管坯直径的通孔，容公共底座或公共底座与模片成型机构之间的机构通过。10.一种用于如权利要求1-7中任一权项所述数控机械胀波机的波纹管成型方法，其特征在于，包括以下步骤: (一)鼓胀; 将待胀形的管坯套在胀形内模板外侧面上，定位管坯在竖向方向上的胀波起始位置，运行系统，如锥形加载压头的大头在上，小头在下，加载压头下行；如加载压头大头在下，小头在上，则控制加载压头上行； 在加载压头锥面的作用下，胀形内膜板的各模片单元向外运动，将套在其外的管坯向外挤胀，各模片单元向外扩张后，模片单元之间产生间隙距离，未与模片单元接触的管坯部位挤胀不到位，留有凸起或凹陷； 在运行系统前，应根据需加工的波形直径尺寸设置直行驱动机构的行程，或调整加载压头的高度，在直行驱动机构下行或上行至行程的终点位置时，使胀形内模板正好挤胀出需加工的波形直径； (二)退模； 运行直行驱动机构，控制加载压头上行或下行复位，模片在滑块的带动下退缩复位； (三)旋转模片； 启动转动驱动机构，控制胀形内模板转过一定角度，进入步骤(四)； 本步骤中，胀形内模板的旋转角度应使模片单元扩张后，管坯挤胀不到位的部位与模片单兀外缘充分接触； (四)再次鼓胀； 运行直行驱动机构，使加载压头下行或上行，使模片单元向外再次向外扩张，消除管坯上未挤胀到位的凸起或凹陷； (五)退模； 运行直行驱动机构，控制加载压头复位，模片在滑块的带动下退缩复位，进入步骤(六)，或回到步骤(三)直至管坯波形胀形达标； (六)升降管坯，定位管坯高度，鼓胀下一个波形。
【专利摘要】本发明公开了一种数控机械胀波机及其波纹管成型方法，所述数控机械胀波机设有模片成型机构、动力机构及控制系统等。所述模片成型机构包括一横向设置的圆形胀形内模板，由若干个扇形的模片单元构成，待加工的管坯套在胀形内模板的外围，胀形内模板的中心线上设有一竖向的锥形加载压头，在动力机构的作用下，锥形加载压头上行或下行，利用其斜面将各模片单元向外挤出，使套在其外的波纹管挤胀出波形，同时通过旋转模片进行多次挤胀动作，可修正波形的缺陷，制作出波形规整、质量好的波纹管。本发明具有结构简洁、加工制造成本低及安装使用方便的优点。
【IPC分类】B21D39/08
【公开号】CN104889271
【申请号】CN201410073147
【发明人】秦春娟
【申请人】秦春娟
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月3日
【技术领域】
[0001]本发明属于机械领域，具体为一种波纹管加工设备及其制造波纹管的成型方法。
【背景技术】
[0002]波纹管是膨胀节的主要元件，膨胀节属于特种许可设备，生产膨胀节的企业必须领取中华人民共和国特种设备制造许可证(压力管道元件)，规格波纹管必须采用液压方式，为此国内几乎90%以上的企业采用液压方式；不承压的波纹管一般采用滚压方式。用胀型方式成型波纹管在国内也是刚刚才开始。
[0003]而在国外，膨胀节企业普遍采用胀型方式，有机械胀型和数控机电一体化胀型，但无论哪一种胀型方式，设备普遍比较复杂。
[0004]液压方式一般采用外径定位，随着波纹管壁厚的不同得到不同的内径，使之与接管的配合间隙有大有小，有时需要对接管进行加工才能完成配合，使波纹管与接管的搭接焊道(关键焊道)质量得不到保证。而国外常采用的胀型方式属于内径定位，需要多少内径(或外径)可以自由的控制，即能成型任意口径的波纹管，从而保证波纹管与接管的间隙处于合适的数值，有效地保证了波纹管和接管的搭接焊道的质量。
【发明内容】
[0005]本发明的技术目的是针对现有技术中存在的缺点，提供一种结构简易的数控机械胀波机，降低加工波纹管的成本。
[0006]为实现上述技术目的，本发明的提供的技术方案为:
[0007]一种数控机械胀波机，设有模片成型机构、动力机构及控制系统，所述模片成型机构包括一横向设置的圆形胀形内模板，所述圆形胀形内膜板由若干个扇形的模片单元构成，加工时，待加工的管坯套在胀形内模板的外围。
[0008]所述模片成型机构在胀形内模板的上方设有模片压板，在胀形内模板的下方设有模片垫板，胀形内模板卡固在模片压板和模片垫板之间。
[0009]所述胀形内模板的中心线上设有一竖向的锥形加载压头，所述模片单元的内侧一端与锥形加载压头的锥壁接触，并通过滑块与加载压头活动连接；所述加载压头对应每个扇形模片单元的滑块各设有一滑槽，各滑槽呈辐射状均布在加载压头的锥壁面上；滑块卡在对应的滑槽内，在加载压头上行或下行过程中，带动模片单元外扩或退缩；
[0010]所述动力机构包括控制所述加载压头上行或下行的直行驱动机构、控制胀形内模板旋转的转动驱动机构以及控制管坯上下移动的升降机构，动力机构与所述控制系统连接。
[0011]本发明数控机械胀波机运行时，将管坯套在胀形内模板的外侧，通过直行驱动机构的控制加载压头上下移动，使各扇形模片单元向外扩张或退缩，完成对管坯的胀形加工。同时，通过转动驱动机构旋转胀形内模板，改变其与管坯的相对位置角度，修正首次胀形中形成的凸起或加工不到位的地方，使波形规整。在使用中，本发明通过更换不同规格的模片单元及相关附件，就可成型出各种内径的膨胀节波纹管。
[0012]加工圆形波纹管时，所述模片单元的外缘侧面设置为圆弧形。如加工其它形状的波纹管，模片单元的外缘形状可做对应调整。
[0013]进一步的，所述扇形模片单元的两条侧径与圆弧形外缘的连接部位加工成圆弧形角或倒角。
[0014]作为优选，所述滑槽采用“T”形滑槽，即在锥形加载压头的横截面上，所述滑槽设计呈“T”形，所述滑块卡设在滑槽内的部位为与滑槽适配的“T”形。
[0015]所述滑块可通过连接件与模片单元连接，或与模片单元一体成型。各模片单元的滑块也可组装为一个相互之间活动连接的整体，安装时，在滑块上依次安装上模片单元即可。
[0016]作为优选，所述直行驱动机构、转动驱动机构采用气缸或油缸，其动作输出轴即为活塞杆。所述升降机构优选采用升降丝杠。
[0017]进一步的，所述加载压头可在其下方设有调整加载压头高度的高度调整机构，如垫片、垫圈等。由于加载压头为锥形(包括锥台)，其不同高度的横截面尺寸不同，改变直行驱动机构的单次行程结束时加载压头与模板的相对位置，即改变了最终成型的波形直径。
[0018]进一步的的技术方案还包括:
[0019]本发明设有一圆柱形的公共底座，所述公共底座沿其圆周设有齿圈，所述转动驱动机构通过与所述齿圈相啮合的齿板控制公共底座旋转及其转动角度；所述模片成型机构安装在公共底座上方，随公共底座的转动而转动。
[0020]本发明设有一工作台板，所述工作台板与所述升降机构连接；管坯套在胀形内模板外后，竖向放置在工作台板上，随工作台板升降而上下移动，改变其与胀形内模板的相对高度位置，定位其胀形位置。
[0021]所述模片成型机构固定安装在一座撑上，所述座撑安装在所述直行驱动机构上，直行驱动机构则安装在所述公共底座上，直行驱动机构的动作输出轴通过座撑中心的通孔与加载压头连接，控制加载压头的上行或下行。
[0022]所述公共底座整体或局部位于所述工作台板的下方，工作台板中部设有直径小于管坯直径的通孔，容公共底座或公共底座与模片成型机构之间的机构通过。
[0023]一种用于上述数控机械胀波机的波纹管成型方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0024](一)鼓胀；
[0025]将待胀形的管坯套在胀形内模板外侧面上，定位管坯在竖向方向上的胀波起始位置，运行系统，如锥形加载压头的大头在上，小头在下，加载压头下行；如加载压头大头在下，小头在上，则控制加载压头上行；
[0026]在加载压头锥面的推动作用下，胀形内膜板的各模片单元向外运动，将套在其外的管坯向外挤胀，各模片单元向外扩张后，模片单元之间产生间隙距离，未与模片单元接触的管坯部位挤胀不到位，留有凸起或凹陷；
[0027]同时，在运行系统前，应根据需加工的波形直径尺寸设置直行驱动机构的行程，或调整加载压头的高度，在直行驱动机构行至下行或上行行程的终点位置时，胀形内模板刚好挤胀出需加工的波形直径；
[0028](二)退模；
[0029]运行直行驱动机构，控制加载压头复位上行或下行，模片单元在滑块的带动下退缩复位；
[0030](三)旋转模片；
[0031]启动转动驱动机构，控制胀形内模板转过一定角度，进入步骤(四)；
[0032]本步骤中，胀形内模板的旋转角度应使模片单元扩张后，管坯挤胀不到位的部位与模片单元外缘充分接触；
[0033](四)再次鼓胀；
[0034]运行直行驱动机构，使加载压头下行或上行，使模片单元向外再次向外扩张，消除管坯上未挤胀到位的凸起或凹陷；
[0035](五)退模；
[0036]运行直行驱动机构，控制加载压头复位，模片在滑块的带动下退缩复位，进入步骤(六)，或回到步骤(三)直至管坯波形胀形达标；
[0037](六)升降管坯，定位管坯高度，鼓胀下一个波形。
[0038]在步骤(五)中，根据转动驱动机构的类型，在一个波纹管的加工过程中，胀形内模板可以一直单向旋转，也可以旋转后复位，再加工下一个波形。
[0039]本发明的有益效果:
[0040]I)管坯自动升降，定位精准；设置控制胀模转动的转动驱动机构，通过对管坯不同位置的多次胀形，消除胀形过程中波形的缺陷，提高产品质量；
[0041]2)模片与加载压头连接机构设计简洁，安装方便且工作效果好；
[0042]3)机器整体结构生产制造成本低，且安装使用方便，提高了工作效率。
【附图说明】
[0043]图1为胀形内模板与未胀形管坯的横截面示意图；
[0044]图2为胀形内模板鼓胀后和首次胀形管坯的横截面示意图；
[0045]图3为旋转角度的胀形内模板与管坯的横截面示意图；
[0046]图4为旋转后鼓胀的胀形内模板和加工成型的管件横截面示意图；
[0047]图5退缩的胀形内模板和成型管件的横截面示意图；
[0048]图6为模片单元和滑块的结构示意图；
[0049]图7为本发明一实施例的整体结构示意图；
[0050]图8为成型后的波纹管纵向截面示意图。
[0051]上图中，1-基座，2-导向筒，3-升降丝杠，4-工作台板，5-管还，6-座撑，7-胀形内模板，7-1与滑块一体的模片单元，7-2圆弧形角或倒角，7-3模片单元，7-4滑块，8-加载压头，9-模片压板，10-模片垫板，11-调节垫圈，12-加载油缸，12-1活塞杆，13-公共底座，14-旋转油缸，15-齿圈齿条机构，16-链轮链条机构。
【具体实施方式】
[0052]为了阐明本发明的技术方案及技术效果，下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的介绍。
[0053]一种数控机械胀波机，如图1至图7所示，设有模片成型机构、动力机构及机电控制系统，所述模片成型机构包括一横向设置的圆形胀形内模板7，所述圆形胀形内膜板7由十二个水平的扇形模片单元7-3组成，加工时，待加工的管坯5套在胀形内模板7的外围。
[0054]所述模片成型机构在胀形内模板7的上方设有模片压板9，在胀形内模板7的下方设有模片垫板10,胀形内模板7位于模片压板7和模片垫板10之间,上下方向不能移动。
[0055]所述胀形内模板7的中心线上设有一竖向的锥形加载压头8 (具体来说，为锥台形)，所述模片单元7-3的内侧一端与锥形加载压头8的锥壁接触，并通过滑块7-4与加载压头8活动连接。所述加载压头8对应每个扇形模片单元的滑块各设有一滑槽，十二条滑槽呈辐射状均布在加载压头8的锥壁面上，滑块7-4卡在对应的滑槽内。所述模片单元7-3的外缘侧面呈圆弧形，如图7所示，其加工出的成型管件如图8所示。
[0056]所述扇形模片单元7-3的两条侧径与圆弧形外缘的连接部位加工成圆弧形角或倒角7-2。
[0057]如图1至图6所示，所述滑槽采用了一种“T”形滑槽，“T”形滑槽的头部朝向加载压头8的中轴线方向，所述滑块7-4卡在滑槽内的部位为与滑槽适配的“T”形，如图6所示，使滑块能够在滑槽内相对滑动，并带动模片单元向内退缩。
[0058]所述滑块7-4可通过连接件与模片单元7-3连接，或设置为如图1所示的与滑块一体的模片单元7-1。
[0059]所述动力机构包括加载油缸12、旋转油缸14以及若干升降丝杠3等驱动机构。
[0060]如图1所示，所述升降丝杠3包括埋入基座I内的导向筒2以及位于基座I之上的丝杠杠体，各升降丝杠3的顶部设有工作台板4，管坯5套在胀形内模板7外后，竖向放置在工作台板4上。各升降丝杠通过链轮链条机构16连接，统一驱动旋转动作，保持一致，管坯5随着工作台板4的升降而上下移动。
[0061]所述胀形内模板7及模片压板9、模片垫板10 —起固定安装在一座撑上6，而座撑6安装在加载油缸6的上部， 加载油缸6则安装在所述公共底座13的上部，加载油缸12的活塞杆12-1通过座撑中心的通孔与加载压头8连接，驱动加载压头8上行或下行。所述加载压头8的下方设有调整垫圈11，通过增加或减少垫圈可调整加载压头8本体与模板的相对高度。
[0062]所述公共底座13位于所述工作台板4的下方，工作台板4中部设有通孔，从纵向方向上看，公共底座13及安装在公共底座13之上的各机构都位于该通孔中，如图7所示，该通孔的直径小于管坯5直径，以使管坯5套在胀形内模板7上后，不至于从通孔中掉落。
[0063]所述公共底座13呈圆柱形，沿其圆周设有齿圈，所述旋转油缸14通过齿圈齿条机构15控制公共底座13的旋转动作，从而带动胀形内模板7转动。
[0064]本发明机电控系统由可编程序控制器(PLC)、触摸屏、变频器及相关电气元件组成，设置手动控制和自动控制两种工作模式，并设置了 “手-自”转换开关用于切换控制模式。在自动控制模式下，操作人员根据机器上控制各步骤的按钮分步操作，在“鼓胀”步骤中，可设置开关位置与模片单元胀出高度直接关联的鼓波限位开关，通过手动调整鼓波限位开关的位置，达到调整波高的目的。在自动控制模式下，机器按照预设的流程步骤顺序工作，如有问题需要处理，可将“手-自”开关拨到手动位置，手动处理完之后再拨回自动位置，或者停止机器运行。
[0065]自动控制中，用户在运行机器前可将所成波纹管的有关参数(波纹管直径、成形模厚、波高、波距、壁厚、波数、直边长度及工艺直边长度等)以及机器相关动作参数在触摸屏显示画面中进行配方设定，也可根据相关历史保存记录进行设置。根据相应波纹管的有关参数，PLC将根据如下相关公式计算出相应的数据值:
[0066]a.理论单波展开长:L1=2X波高+0.571 X波距-2X壁厚
[0067]b.修正后单波展开长:L2=L1 土单波展开修正值
[0068]c.管坯高度:L3=波数X L2+2 X (直边长度+工艺直边长度)
[0069]d.起波位置:L=丝杆定长-(波数-1) XL2-0.5XL2_(直边长度+工艺直边长度)+0.5 X模片厚度。
[0070]上述数控机械胀波机用于波纹管成型的具体步骤如下:
[0071](一)鼓胀；
[0072]根据欲需加工的波形直径尺寸设置加载油缸13的行程，或调整加载压头8的高度，在加载压头8运行到下行行程的末端位置时(锥形加载压头8的大头在上，小头在下)，使胀形内模板7刚好挤胀出需加工的波形直径。
[0073]将焊好的管坯5套在胀形内模板7外侧面上，利用升降丝杠3定位管坯5在竖向方向上的胀波起始位置，运行系统，在PLC程序控制下，油泵输出高压油进入加载油缸12腔体，推动加载油缸的活塞杆带动加载压头8下行，如图7所示。在加载压头8锥面的推动作用下，胀形内膜板7的各模片单元向外运动，将套在其外的管坯5向外挤胀，各模片单元向外扩张后，模片单元之间产生间隙距离，对应该间隙的管坯部位未与模片单元接触，挤胀不到位，如图2所示，使管坯5的波形产生向内的凸起。
[0074](二)退模；
[0075]运行加载油缸12，控制加载压头8复位，模片单元在滑块的带动下退缩复位；
[0076](三)旋转模片；
[0077]启动旋转油缸14，控制公共底座13转动，从而带动胀形内模板7转过一定角度，之后进入步骤(四)；
[0078]本步骤中，胀形内模板7的旋转角度应使模片单元扩张后，管坯挤胀不到位的部位与模片单元外缘充分接触，如图3所示。
[0079](四)再次鼓胀；
[0080]运行加载油缸12，使加载压头8下行，使模片单元向外再次向外扩张，消除管坯上未挤胀到位的凸起，如图4所示。
[0081](五)退模；
[0082]运行加载油缸12，控制加载压头8复位，模片单元在滑块的带动下亦退缩复位；运行旋转油缸14,使胀形内模片7旋转角度复位。
[0083]之后进入步骤(六)，或回到步骤(三)对管胚波形进行多次胀形，直至管坯胀形达标。
[0084](六)升降管坯5，管坯5沿轴向移动一个单波展开长，按照如上步骤鼓胀下一个波形，直至加工出目标波形数。
[0085]本实施例与加工相同规格波纹管的现有设备相比，具有显著的优越性，如:
[0086]I)设备投入少。
[0087]例如:现有设备成型DN4000波纹管需要2000吨的液压设备，至少投入120万人民币，采用本发明只需投入约50万的成本即可；
[0088]2)模具投入少。
[0089]例如:成型DN4000，5波的波纹管，液压方式模具投入30万以上，而采用本发明的机械胀型模具投入约5万元左右，成本低至现有模具的1/6左右；
[0090]3)人工成本大幅降低，劳动生产率显著提高。
[0091 ] 国内常用设备成型DN4000，5波波纹管需要40分钟左右，成型工人至少4人，工装的安装时间4-6小时，安装工装的工人至少4人，即需要19-27个工时。而本发明的机械胀型模片的安装时间只要10分钟左右，安装工人I人即可，成型大约15分钟就能完成，成型工人需要2人，大概0.5个工时即可，人工成本大大降低。
[0092] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进。本发明要求保护范围由所附的权利要求书、说明书及其等效物界定。
【主权项】
1.一种数控机械胀波机，设有模片成型机构、动力机构及控制系统，所述模片成型机构包括一横向设置的圆形胀形内模板，所述圆形胀形内膜板由若干个扇形的模片单元构成，待加工的管坯套在胀形内模板的外围，其特征在于: 所述模片成型机构包括胀形内模板上方的模片压板和胀形内模板下方的模片垫板，胀形内模板卡固在模片压板和模片垫板之间； 所述胀形内模板的中心线上设有一竖向的锥形加载压头，所述模片单元的内侧一端与锥形加载压头的锥壁接触，并通过滑块与加载压头活动连接；所述加载压头对应每个扇形模片单元的滑块各设有一滑槽，各滑槽呈辐射状均布在加载压头的锥壁面上；滑块卡在对应的滑槽内，在加载压头上行或下行过程中，带动模片单元外扩或退缩； 所述动力机构包括控制所述加载压头上行或下行的直行驱动机构、控制胀形内模板旋转的转动驱动机构以及控制管坯上下移动的升降机构，所述动力机构与控制系统连接。2.根据权利要求1所述的一种数控机械胀波机，其特征在于: 所述模片单元外缘的纵向截面呈圆弧形。3.根据权利要求1所述的一种数控机械胀波机，其特征在于: 所述扇形模片单元的两条侧径与圆弧形外缘的连接部位为圆弧形角或倒角。4.根据权利要求1所述的一种数控机械胀波机，其特征在于: 在锥形加载压头的横截面上，所述滑槽呈“T”形，所述滑块卡设在滑槽内的部位为与滑槽适配的“T”形。5.根据权利要求1所述的一种数控机械胀波机，其特征在于: 所述滑块通过连接件与模片单元连接，或与模片单元一体成型。6.根据权利要求1所述的一种数控机械胀波机，其特征在于: 所述直行驱动机构、转动驱动机构采用气缸或油缸，所述升降机构采用升降丝杠。7.根据权利要求1所述的一种数控机械胀波机，其特征在于: 所述加载压头的下方设有调整加载压头高度的高度调整机构。8.根据权利要求1-7中任一权项所述的一种数控机械胀波机，其特征在于: 设有一圆柱形的公共底座，所述公共底座沿其圆周设有齿圈，所述转动驱动机构通过与所述齿圈相啮合的齿板控制公共底座旋转及其转动角度；所述模片成型机构安装在公共底座的上方，随公共底座的转动而转动。9.根据权利要求8所述的一种数控机械胀波机，其特征在于: 设有一工作台板，工作台板与所述升降机构连接；管坯套在胀形内模板外后，竖向放置在工作台板上，随工作台板升降而上下移动； 所述模片成型机构固定安装在一座撑上，所述座撑安装在所述直行驱动机构上，直行驱动机构则安装在所述公共底座上，直行驱动机构的动作输出轴通过座撑中心的通孔与加载压头连接； 所述公共底座整体或局部位于所述工作台板的下方，工作台板中部设有直径小于管坯直径的通孔，容公共底座或公共底座与模片成型机构之间的机构通过。10.一种用于如权利要求1-7中任一权项所述数控机械胀波机的波纹管成型方法，其特征在于，包括以下步骤: (一)鼓胀; 将待胀形的管坯套在胀形内模板外侧面上，定位管坯在竖向方向上的胀波起始位置，运行系统，如锥形加载压头的大头在上，小头在下，加载压头下行；如加载压头大头在下，小头在上，则控制加载压头上行； 在加载压头锥面的作用下，胀形内膜板的各模片单元向外运动，将套在其外的管坯向外挤胀，各模片单元向外扩张后，模片单元之间产生间隙距离，未与模片单元接触的管坯部位挤胀不到位，留有凸起或凹陷； 在运行系统前，应根据需加工的波形直径尺寸设置直行驱动机构的行程，或调整加载压头的高度，在直行驱动机构下行或上行至行程的终点位置时，使胀形内模板正好挤胀出需加工的波形直径； (二)退模； 运行直行驱动机构，控制加载压头上行或下行复位，模片在滑块的带动下退缩复位； (三)旋转模片； 启动转动驱动机构，控制胀形内模板转过一定角度，进入步骤(四)； 本步骤中，胀形内模板的旋转角度应使模片单元扩张后，管坯挤胀不到位的部位与模片单兀外缘充分接触； (四)再次鼓胀； 运行直行驱动机构，使加载压头下行或上行，使模片单元向外再次向外扩张，消除管坯上未挤胀到位的凸起或凹陷； (五)退模； 运行直行驱动机构，控制加载压头复位，模片在滑块的带动下退缩复位，进入步骤(六)，或回到步骤(三)直至管坯波形胀形达标； (六)升降管坯，定位管坯高度，鼓胀下一个波形。
【专利摘要】本发明公开了一种数控机械胀波机及其波纹管成型方法，所述数控机械胀波机设有模片成型机构、动力机构及控制系统等。所述模片成型机构包括一横向设置的圆形胀形内模板，由若干个扇形的模片单元构成，待加工的管坯套在胀形内模板的外围，胀形内模板的中心线上设有一竖向的锥形加载压头，在动力机构的作用下，锥形加载压头上行或下行，利用其斜面将各模片单元向外挤出，使套在其外的波纹管挤胀出波形，同时通过旋转模片进行多次挤胀动作，可修正波形的缺陷，制作出波形规整、质量好的波纹管。本发明具有结构简洁、加工制造成本低及安装使用方便的优点。
【IPC分类】B21D39/08
【公开号】CN104889271
【申请号】CN201410073147
【发明人】秦春娟
【申请人】秦春娟
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年3月3日
最新回复(0)