專利名稱：拉拔不等壁厚管的液壓自動(dòng)機(jī)床的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于B21D中的管型材料的無(wú)切削加工技術(shù)，它涉及到具體的加工設(shè)備的結(jié)構(gòu)。
管類的型材在機(jī)械工程中是常用的材料，在自行車行業(yè)中尤為重要。使用管形材料焊成的車架，要求有很高的強(qiáng)度和剛度，隨著自行車工業(yè)的發(fā)展和人們生活的需要，除了提高強(qiáng)度剛度外還要限制重量，在輕便型車是這樣，在賽車或高級(jí)賽車上尤為明顯。在采用優(yōu)質(zhì)材料、冷拔等工藝方法的基礎(chǔ)上可以減小管子的壁厚，但為了提高焊接車架整體的強(qiáng)度，在各焊口處應(yīng)使管壁加厚，這樣就出現(xiàn)了變壁厚管材的要求。世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的大廠家可以出售這樣的商品，但技術(shù)上是保守的，經(jīng)調(diào)查知國(guó)內(nèi)也曾有人研究但技術(shù)都不成熟，目前在國(guó)內(nèi)生產(chǎn)中變壁厚冷拔管的技術(shù)和設(shè)備仍為空白。另外，目前在機(jī)械制造行業(yè)中用PC微機(jī)控制的各種專用機(jī)床種類很多，人們都是用微機(jī)作多種動(dòng)作的時(shí)序控制，尤其是用在多種動(dòng)作的液壓傳動(dòng)的順序控制上，也有用作閉環(huán)控制中的測(cè)力、測(cè)速的反饋。在多種動(dòng)作的順序控制中采用微機(jī)控制能使機(jī)床大為簡(jiǎn)化，而且容易調(diào)整，能在系列產(chǎn)品的生產(chǎn)中提高機(jī)床的廣泛適應(yīng)性。經(jīng)調(diào)查知在國(guó)內(nèi)自行車行業(yè)中使用微機(jī)控制的液壓機(jī)床來(lái)生產(chǎn)變壁厚管的，也是空白。
本實(shí)用新型將提供一種全自動(dòng)液壓機(jī)床可生產(chǎn)變壁厚的冷拔焊管，以滿足自行車工業(yè)發(fā)展的需要，它應(yīng)當(dāng)能方便地達(dá)到自行車行業(yè)的要求，且能自動(dòng)控制、大批量生產(chǎn)，并有較高的生產(chǎn)率。
按如上構(gòu)思，本方案所提供的拉拔不等壁厚管的液壓自動(dòng)機(jī)床包括有管材的冷拔模和微機(jī)控制的液壓傳動(dòng)部分，它具體的特征是它由料斗及十字頭壓形部分、芯棒及送料部分、拉拔運(yùn)動(dòng)部分所組成。它的料斗(1)可按被加工毛坯的長(zhǎng)度調(diào)整，在料道(2)上有停料控制器(4)，在料斗里還有一松料桿(3)，該松料桿也是液壓傳動(dòng)的，在中間停料的C位置上設(shè)有兩瓣式的液壓十字頭壓模(5)、(6)。它的芯棒送料部分由轉(zhuǎn)位油缸(14)控制的可作90°轉(zhuǎn)位的芯棒(9)、送進(jìn)油缸(11)、及推料油缸(23)所組成，它的芯棒(9)的前端是一臺(tái)階軸的形式，其推料油缸(23)安裝于床面且位于料道停料的最低的D位置，其芯棒(9)受轉(zhuǎn)位油缸(14)的控制并與送進(jìn)油缸(11)的推桿相鉸接，在轉(zhuǎn)位油缸(14)作用下芯棒(9)可以與送進(jìn)油缸的推桿及送進(jìn)油缸(23)的運(yùn)動(dòng)方向一致，轉(zhuǎn)90°后芯棒正好與料道的D位置及推料油缸的運(yùn)動(dòng)方向一致，它的拉拔模具是由模架(16)和模具(15)組成，模具通過(guò)模架固定在機(jī)身上。它的拉拔運(yùn)動(dòng)部分由液壓卡頭(17)和拉拔油缸(18)構(gòu)成，拉拔油缸(18)固定安裝在床面上且兩者相互鉸接。油泵為齒輪油泵，它的液壓控制分配部分包括了各部動(dòng)作的各種控制閥，這些執(zhí)行控制部件均受PC微機(jī)的數(shù)字控制。
本方案料斗部分的料道(2)上的停料控制器(4)是一組由液壓油缸控制的杠桿構(gòu)成的，它的十字頭壓模(5)、(6)是呈兩瓣的形式，分別由各自的安裝在床面上的油缸(12)推進(jìn)，其左、右壓模的中部都有容納十字形管頭一個(gè)邊的型腔，合攏后左右壓模的外邊緣則是一個(gè)包容著另外一個(gè)且形成十字頭的型腔。本方案拉拔運(yùn)動(dòng)部分的液壓卡頭是由卡緊油缸(29)、前部帶有錐孔的卡頭外套(26)、帶錐度頭的彈簧卡頭(27)、及退料彈簧(28)所構(gòu)成，卡頭外套的錐孔角度為31°，而彈簧卡頭的錐度為30°，這樣不但不影響卡緊力，而且在脫開(kāi)時(shí)比較省力、方便。它的送料芯棒(9)的前端是個(gè)臺(tái)階軸，其小頭直徑為拉拔不等壁厚管厚壁部分的內(nèi)徑，即d1＝D－2δ1，d1為芯棒小頭直徑，δ1為管子厚壁部分的厚度，其芯棒部分的直徑為不等壁厚管薄壁部分的內(nèi)徑，即δ2＝D－2δ2，δ2是薄壁部分的厚度。
采用本方案能體現(xiàn)如下的優(yōu)越性①采用PC控制的全液壓自動(dòng)機(jī)床，能實(shí)現(xiàn)連續(xù)地大批量生產(chǎn)，生產(chǎn)率高；②采用了推擠和拉拔相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了變壁厚管的自動(dòng)化生產(chǎn)，能作到兩端厚中間薄的管，還可以作到按需要兩次、三次或多次改變壁厚，而且能準(zhǔn)確地滿足改變壁厚的位置要求；③采用了可轉(zhuǎn)位的芯棒可以減小芯棒運(yùn)動(dòng)的距離，減少了機(jī)床長(zhǎng)度，提高效率降低消耗；④實(shí)現(xiàn)了變壁厚管可在自行車生產(chǎn)中用普通鋼材提高強(qiáng)度來(lái)代替部分低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，按326萬(wàn)輛自行車每年消耗1萬(wàn)噸計(jì)算，用BY2普通鋼代替12Mn合金材料，每年可節(jié)約200萬(wàn)元；⑤作到在焊口處管壁加厚為采用車架無(wú)接頭氣體保護(hù)焊工藝創(chuàng)造了良好條件。
圖1料斗部分的示意圖。
圖2是料道C位置上的十字形頭壓模的示意圖。
圖3是芯棒及送料部分的示意圖。
圖4是液壓卡頭的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本方案拉拔不等壁厚管的液壓自動(dòng)機(jī)床示意圖。
圖6是圖5的俯視圖。
圖7～圖11是拉拔各工序的流程圖，其中圖7是芯棒轉(zhuǎn)位后指向拉拔模的位置圖。
圖8為芯棒將坯料推入拉拔模產(chǎn)生擠壓變形的位置圖。
圖9為坯料被液壓卡頭夾持拉拔一段后停止拉拔芯棒開(kāi)始撤回的位置圖。
圖10為芯棒撤回到指定位置后再次拉拔形成拉拔管厚壁部分的位置圖。
圖11為完成拉拔后芯棒撤出的位置圖。
圖12為本機(jī)床加工的產(chǎn)品兩端厚中間壁薄的結(jié)構(gòu)圖。
圖13為本機(jī)床加工的產(chǎn)品兩次變化壁厚的結(jié)構(gòu)圖。
圖中(1)－料斗；(2)－料道；(3)－料斗中的松料器；(B)－停料的位置；(C)－停料的中間位置，即加工十字形頭的位置；(D)－出料位置；(4)－停料控制器；(5)－十字頭壓模左；(6)－十字頭壓模右；(8)－壓好十字形頭的管坯；(9)－芯棒；(11)－送進(jìn)油缸；(12)－十字形頭壓模油缸；(14)－芯棒轉(zhuǎn)位油缸；(15)－拉拔模具；(16)－模具支架；(17)－液壓卡頭；(18)－拉拔油缸；(19)－機(jī)身；(20)－電機(jī)和油泵；(21)－液壓控制分配部分；(22)－油箱；(23)－推料油缸；(24)－電氣柜；(25)－按鈕盤；(26)－卡頭外套；(27)－彈簧卡頭；(28)－退料彈簧；(29)－卡緊油缸；(30)－不等壁厚拉拔管的產(chǎn)品；(31)－變壁厚兩次拉拔管的產(chǎn)品。
以下結(jié)合
本實(shí)施例的設(shè)備結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程本方案的芯棒設(shè)計(jì)成臺(tái)階軸的形狀，小頭的直徑d1＝D－2δ1，δ1是厚壁的厚度，芯棒的直徑d2＝D－2δ2，δ2是薄壁的厚度。芯棒小頭部分的長(zhǎng)度l＝l1＋切頭余量，l1是厚壁部分的長(zhǎng)度。拉拔模的直徑即成品管的外徑。
工作時(shí)，按管坯的長(zhǎng)度調(diào)整好料斗(1)，裝好料坯。管坯按重量下降并受松料桿(3)的作用可避免架空或堵塞，在停料器杠桿(4)作用下逐個(gè)逐步地按B、C、D的位置向下運(yùn)動(dòng)。在C位置時(shí)，料道(2)的兩壁在兩端頭部位斷開(kāi)，管子端頭露出，按節(jié)拍兩瓣的十字形壓模一齊動(dòng)作，當(dāng)左右兩壓模(5)、(6)合攏后管頭壓成十字形狀，壓模合攏后管壁產(chǎn)生變形，充滿模腔后多余的金屬產(chǎn)生軸向流動(dòng)。壓成十字形管后落到D位置，當(dāng)芯棒(9)轉(zhuǎn)回指向推料油缸(23)時(shí)，推料油缸按指定時(shí)間動(dòng)作將帶十字形頭的管坯(8)套在芯棒(9)上，芯棒轉(zhuǎn)位到與拉拔油缸(18)和拉拔模(15)方向一致，如圖7。此時(shí)送進(jìn)油缸(11)動(dòng)作，將管坯送入拉拔模(15)并頂入一段，如圖8，產(chǎn)生冷擠壓變形，在拉拔模(15)和芯棒(9)小頭的共同作用下形成管子十字形頭后邊的厚壁部分。多余的金屬沿軸向流動(dòng)。料坯在送進(jìn)油缸(11)作用下向前推入液壓卡頭(27)內(nèi)部，壓縮了卡頭內(nèi)的退料彈簧(28)，此時(shí)液壓卡頭(27)在指令下卡住十字形管頭部分十字的四個(gè)頂端，如圖9，拉拔油缸(18)開(kāi)始拉拔運(yùn)動(dòng)，送進(jìn)油缸(11)可以隨動(dòng)也可共進(jìn)，形成管子薄壁部分。薄壁部分拉拔完成后停止拉拔，送進(jìn)油缸(11)將芯棒(9)撤回，由于芯棒表面有1／10000的錐度，并且管坯要經(jīng)磷化處理，因此拔出芯棒并不困難。芯棒抽回，運(yùn)動(dòng)到指定位置即芯棒端頭與模具端面相平時(shí)拉拔油缸再次拉拔，送進(jìn)油缸可隨動(dòng)或共進(jìn)，完成管子后端厚壁的部分，如圖10。當(dāng)管子拉出模具(15)后，芯棒(9)撤回到初始位置并轉(zhuǎn)位，準(zhǔn)備下一循環(huán)，液壓卡緊油缸(29)反向進(jìn)油松開(kāi)卡頭(27)，如圖11管子在彈簧(28)作用下頂出并落下，完成一個(gè)循環(huán)。管子的十字形頭及管后端多余的長(zhǎng)度在下一工序中切掉。
本工藝過(guò)程是使用了模具和芯棒共同的作用，用芯棒直徑上的變化形成管壁薄厚的變化，在加工中途指定尺寸的位置撤回芯棒，再用芯棒的小頭形成管端的厚壁部分。按具體的要求多撤回一次芯棒就多變化壁厚一次，因此可以達(dá)到任意的壁厚變化次數(shù)的要求。
本機(jī)床采用PC微機(jī)控制，各部動(dòng)作的時(shí)間、運(yùn)動(dòng)距離可在編程上任意調(diào)整，再加之冷拔模和芯棒尺寸上可按需要調(diào)整變化，因此本機(jī)床有很廣泛的適應(yīng)性。它采用了數(shù)字控制和液壓動(dòng)力因此具有工作穩(wěn)定、準(zhǔn)確可靠的特點(diǎn)。
在本實(shí)施例中電機(jī)功率為15KW，液壓系統(tǒng)最大壓力16MPa，最大變形力13T，加工管坯最大長(zhǎng)度750mm，管壁兩端厚度1.2～1.8mm，中間厚度0.8～1.5mm，，工作頻率3件／分，機(jī)床外形尺寸3870×2040×1100mm，重量12800Kg。
權(quán)利要求1.一種拉拔不等壁厚管的液壓自動(dòng)機(jī)床，它包括有管材的冷拔模、微機(jī)控制的液壓傳動(dòng)部分，其特征是它還有料斗及十字頭壓形部分，芯棒送料部分及拉拔運(yùn)動(dòng)部分，其中它的料斗(1)的寬度可按毛壞長(zhǎng)度調(diào)整，在料道(2)上有停料控制器(4)，在料斗里還有一松料桿(3)，兩者都是液壓傳動(dòng)的，在中間停料的C位置上設(shè)有兩瓣式液壓的十字頭壓模(5)、(6)；它的芯棒送料部分由轉(zhuǎn)位油缸(14)控制的可作90°轉(zhuǎn)位的芯棒(9)、送進(jìn)油缸(11)、及推料油缸(23)所組成，它的芯棒的前端是一個(gè)臺(tái)階軸的形式，其推料油缸(23)安裝于床面且位于料道停料的最低的D位置，其芯棒受轉(zhuǎn)位油缸的控制并與送進(jìn)油缸(11)的推桿相鉸接，在轉(zhuǎn)位油缸作用下，芯棒(9)可以與送進(jìn)油缸(11)的推桿及送進(jìn)油缸的運(yùn)動(dòng)方向一致，轉(zhuǎn)位90°后芯棒正好與料道的D位置及推料油缸的運(yùn)動(dòng)方向一致；它的拉拔運(yùn)動(dòng)部分由液壓卡頭(17)和拉拔油缸(18)構(gòu)成，拉拔油缸固定安裝在床面上，拉拔油缸和液壓卡頭相互鉸接。
2.按照權(quán)利要求1所述的液壓自動(dòng)機(jī)床，其特征是它的料斗部分的料道(2)上的停料控制器(4)是由液壓油缸控制的一組杠桿構(gòu)成的，它的十字頭壓模(5)、(6)是呈兩瓣形式，分別由各自的安裝在床面上的油缸(12)推進(jìn)，其左右壓模的中部都有容納十字形管頭一個(gè)邊的型腔，合攏后左右壓模的外邊緣則是一個(gè)包容著另外一個(gè)且形成十字形頭的型腔。
3.按照權(quán)利要求1所述的液壓自動(dòng)機(jī)床，其特征是它芯棒送料部分的芯棒(9)前端是個(gè)臺(tái)階軸，其小頭部分的直徑為拉拔不等壁厚管厚壁部分的內(nèi)徑，即d1＝D－2δ1，d1為芯棒小頭部分直徑，δ1為管子厚壁部分的厚度，其芯棒部分的直徑為薄壁部分的內(nèi)徑，即d2＝D－2δ2，δ2是薄壁部分的厚度。
4.按照權(quán)利要求1所述的液壓自動(dòng)機(jī)床，其特征是它的拉拔運(yùn)動(dòng)部分的液壓卡頭(17)是由卡緊油缸(29)、帶有錐孔的卡頭外套(26)、帶錐度的彈簧卡頭(27)、及退料彈簧(28)所構(gòu)成，該卡頭外套錐孔的角度為31°，而彈簧卡頭的錐度為30°。
專利摘要本實(shí)用新型屬于管材無(wú)切削加工技術(shù)，該拉拔不等壁厚管的液壓自動(dòng)機(jī)床是由料斗及十字形壓頭、芯棒及送料、拉拔運(yùn)動(dòng)諸部分所組成。它的料斗寬度可調(diào)，在料道上有停料控制器，在中間停料位置上有一兩瓣式的十字形壓頭。芯棒由轉(zhuǎn)位油缸控制可作90°轉(zhuǎn)位把已壓頭的料坯送進(jìn)拉拔模，它的拉拔部分由相互鉸接的液壓卡頭和拉拔油缸構(gòu)成。它的液壓部分受PC微機(jī)控制。它可以拉制兩端厚中間薄的變壁厚管。
文檔編號(hào)B21C1/24GK2134242SQ9121971
公開(kāi)日1993年5月26日 申請(qǐng)日期1991年8月10日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月10日
發(fā)明者李曉琳 申請(qǐng)人:李曉琳