改进的无靠模缩口系统及其在工件缩口加工中的应用的制作方法

本发明属于工件成型加工设备，特别是指改进的无靠模缩口系统及其在工件缩口加工中的应用。

背景技术：

缩口工艺是一种将预先拉伸成形的方形、圆形坯料及管件，通过缩口模具将其口部缩小的的一种成形工艺。缩口工艺所加工产品的范围比较广泛，主要包括金属容器封头、子弹壳、炮弹壳、钢制气瓶、自行车车架立管、自行车坐垫鞍管、钢管拉拔等。

对于有些金属容器封头要求嵌入式环焊制作，然而目前市场上有靠模的缩口设备存在如下技术缺陷：一是不能加工多种规格工件(需要根据工件尺寸做相应规格的模具)；二是缩口质量较差且成品率低；三是加工效率低下。

目前市场主要有类别的缩口设备：

一、有靠模缩口设备的主要结构包括：液压缸顶轮机构、液压缸夹紧机构、成形模具、动力机构。其工作原理是将拉伸成形的工件置于成形模具上方，液压缸夹紧机构伸出夹紧坯件，液压缸顶轮机构顶出挤压工件使其变形，再由动力机构提供转矩带动模具转动，来完成工件全周的缩口加工。上述现有技术存在的问题表现在一是一套模具只能加工单一尺寸规格(外形尺寸)的工件，因模具造价高昂造成加工成本居高不下；二是夹紧机构采用液压缸，成本较高，结构复杂；三是动力装置采用电机、减速机，结构复杂、占用空间大、转速不可调。

二、无靠模缩口设备的主要结构包括：工作平台、液压缸夹紧装置、主动压轮、从动压轮、横向和纵向轨道、压紧液压缸、转动伺服电机、移动伺服电机及可编程控制系统。其工作原理是将工件置于工作平台，并让其位于主动压轮与从动压轮之间，液压缸夹紧装置夹紧工件并限制其上下移动，压紧液压缸顶出压紧工件使其变形，再由操作人员根据工件外形尺寸编制对应程序，控制转动伺服电机带动工作平台转动，移动伺服电机带动从动压轮和主动压轮进行纵向、横向移动，来完成工件全周的缩口加工。上述现有技术存在的主要问题一是转动控制伺服电机和移动控制伺服电机需要程序控制，配合度较差，工件转动连贯性较低，缩口过程中容易在圆角处使坯件产生纵向变形，影响缩口加工成型后的产品质量，进而影响金属容器的密封效果。二是动力装置和直线移动装置由伺服电机控制，完成动作需要对应坯件尺寸编制程序，操作不方便，加工效率较低；三是工件在工作平台上容易产生横向及纵向位移；四是夹紧机构采用液压缸，成本较高，结构复杂。

现有市场上缩口设备多为用于圆拱形封头工件缩口加工的有靠模设备。动力源执行元件为电机、减速机，结构复杂、占用空间大、转速不可调、设备造价高。

申请人检索到的相关专利文献如下：

申请号为201410685758.3的发明专利申请中公开了一种缩口装置，主要解决圆拱形封头类零件的缩口加工，其技术方案为有靠模设备，包括主轴、滑座、多个滑座、环形弹簧、楔形芯轴、用于压紧工件的顶压件以及缩口工作的滚轮。该现有技术存在问题一是根据零件规格需要做特定的滑块，加工不同规格及异型工件成本较高；二是工件置于楔形芯轴之上，由上部的顶压件压紧工件，同时工件随楔形芯轴向下移动，楔形芯轴撑开三个滑块，三个滑块接触工件侧面内壁，滚轮对工件实行全周滚压。工件向下移动没有限位，同批次工件限位台位置不一致，导致工件缩口部的平行度不易保证。

申请号为201710182589.5的发明专利申请中公开了一种嵌入式风缸封头的生产装置。该发明同样为解决圆拱形封头类零件的缩口工作，该设备为一条流水线，包括冲压、封头削边、封头缩口等。其中封头缩口的技术方案为：将封头放置于定位圆盘上，气缸加紧设备推动活塞杆加紧待缩口的封头，此时气缸加紧设备的立柱头与封头的圆弧顶外壁相切，滚动体与封头直边相切，缩口滚动体随着封头一起旋转，实现全周缩口。该技术方案存在的技术缺陷为一是采用气缸夹紧工件，设备复杂、造价较高；二是工件侧面内壁与定位圆盘不接触，滚压过程中工件易变形；三是根据工件规格需要做对应尺寸的定位圆盘，加工造价高。

就申请人了解的范围而言，现行的国标或行业技术规范中对于缩口加工设备、加工工艺及加工成型后的产品性能指标未进行规范或约束，因采用缩口工艺加工后的工件主要用于制作箱体类产品，其最终产品主要通过焊接工艺实现，焊接中对于缩口类工件限位台与其底面的平行度有较高要求并且零件缩口后应无明显变形，否则将使产品密封性和美观度受到影响，基于上述原因，保证加工后工件缩口部位平行度并使其无明显变形，满足上述工件的缩口加工要求不仅是缩口加工设备的设计难点，而且也是该类设备的主要研发方向之一。

随着城市的基础建设和房地产行业的迅速发展以及矿山开采需求的日益增加，为自卸车提供了前所未有的发展空间，而自卸车配套部件液压油箱的市场需求也逐渐增大。传统液压油箱封头与箱体采用嵌入式缝焊工艺，该工艺存在存在以下问题：一是目前没有可靠的无损检测方法，焊接质量只能靠工艺试样和破坏性试验检查；二是其搭接接头处的抗拉强度和疲劳强度较低；三是缝焊设备功率大，设备投资大、维修困难，大功率焊机对电网产生较大负荷。采用嵌入式环焊(co2气体保护焊)则能解决以上焊接工艺的不足。如采用嵌入式环焊，则需要一种能批量生产、成品率高、缩口质量好、适用不同尺寸规格工件的缩口设备。现有的缩口设备并不能满足其生产需求。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种改进的无靠模缩口系统及其在工件缩口加工中的应用，采用本发明中改进的无靠模缩口系统完成工件的缩口加工能够保证加工后工件缩口部位平行度并使其无明显变形。

本发明的整体技术构思是：

改进的无靠模缩口系统，包括由动力源驱动转动的主动轮，从动轮同轴向平行间隔设置于主动轮一侧且通过从动轮顶出机构控制其与主动轮的间距，主动轮轮缘及从动轮轮缘分别与缩口加工后的工件口部外形适配，工作平台平行间隔设置于主动轮及从动轮的一侧，旋转机构使工作平台沿主动轮径向的同一平面转动，旋转机构选用曲柄滑块机构，工作平台底部设有高度调整装置，夹持机构的两端分别设置于工作平台的上下两侧且动作执行端对工件型腔形成夹持，工作平台上表面设有与待加工工件外形适配的定位机构。

改进的无靠模缩口系统在工件缩口加工中的应用。

本发明的具体技术构思还有：

曲柄滑块机构作为铰链四杆机构的演化形式，是由若干刚性构件(回转副、移动副)联结而成的一种机构。是由曲柄(或曲轴、偏心轮)、连杆滑块通过移动副和转动副组成的机构。常用于将曲柄的回转运动变换为滑块的往复直线运动；或者将滑块的往复直线运动转换为曲柄的回转运动。

本发明中的旋转机构所采用的曲柄柄滑块机构优选采用如下方式，包括一底部设有纵向高度调整装置的安装座，短摇臂一端与安装座的转轴转动装配并以其为圆心转动，短摇臂的另一端与长摇臂的一端同轴转动配合，长摇臂的另一端位于工作平台的底部并与其转动配合。

高度调整装置更为优选的技术实现方式是，安装座的转轴为滑动轴，滑动轴的上部分别与安装座的轴孔及短摇臂的一端转动装配，位于安装座下方滑动轴为通过螺纹配接的分段式结构。

为便于主动轮与动力源的装配，便于保证主动轮的稳定性，同时提高动力源传动的可靠性及布局的合理性，优选的技术方案是，所述的动力源采用液压马达，动力源的动力输出端依次通过联轴器、主轴连接主动轮。为保证主轴传动及运行的稳定，主轴两端可以采用滚动轴承作为支撑。

为便于实现直线驱动装置与从动轮之间的动力传递，优选的技术实现方式是，从动轮顶出机构包括沿主动轮径向设置的直线驱动装置，直线驱动装置的动力输出端与从动轮支架固定并驱动其沿直线往复运动，从动轮的轮轴与从动轮支架转动配合。

为进一步保证直线驱动装置与从动轮之间的动力导向传递，更为优选的技术实现方式是，从动轮顶出机构中包括滑套及与之滑动装配的传动轴，传动轴的两端分别与直线驱动装置的动力输出端及从动轮支架固定装配。

直线传动机构可以选用多种现有技术实现方式，其中包括但不局限于采用液压缸、直线电机，平行四边形机构、丝杠进给机构等。为便于对直线驱动装置的动力进行调整控制，优选的技术方案是直线驱动装置选用液压缸。

为保证直线驱动装置输出动力的有效传递，保证从动轮及主动轮对工件形成有效挤压以完成缩口加工，更为优选的技术实现方式是，从动轮顶出机构中包括导向块，导向块内端沿直线驱动装置动力输出端的运动轨迹设置且与其导向配合。

为进一步提高主动轮与从动轮在加工时的动力传递，保证其同轴向平行设置的稳定性，优选的技术方案是，从动轮顶出机构中还包括一传动轮，传动轮与从动轮同轴固定装配，传动轮的轮缘与主动轮上方的主轴外侧适配。

夹持机构的主要作用是配合工作平台对工件形成夹持，为便于对不同工件形成有效夹持，优选的技术实现方式是，夹持机构包括前端与旋转机构装配的支架，设置于支架后端的偏心轮，设置于支架上的夹紧臂，夹紧臂由偏心轮驱动并围绕支架上的支点转动，夹紧臂的前端对工件形成夹持。该结构设计巧妙利用了杠杆原理对夹紧臂进行驱动以形成与工件的有效夹持。

为增加夹持的牢固度，优选的结构设计是，夹紧臂的前端装配有与工件型腔适配的夹持板。可以显而易见的是，增加夹持板与工件的接触面可以形成较好的夹持效果，而夹持板的外形与工件型腔适配则更进一步提高了工件的定位效果。

为增加夹持臂与不同工件的适配度，并提高与工件之间的作用力，优选的技术实现方式是，夹持板通过丝杠进给装置与夹紧臂前端配接。

定位机构的主要作用是配合夹紧臂对工件形成稳定且有效的夹持，保证其在随工作台行走时不产生水平及竖直方向的移动，进而保证工件缩口部的平行度。优选的结构方式是，定位机构选用与工件外形适配、均布于工作平台上表面且等高的限位块。

为进一步保证工作平台在行进及旋转时位于同一平面，保证工作平台及加工过程中工件的稳定性，优选的技术实现方式是，还包括一平台保持机构，包括间隔设置工作平台行进轨迹上且对其上下表面进行限位的压轮。可以显而易见的是，压轮可以选用常见的滚动轴承或转轮，并不脱离本发明的实质。

为提高与不同高度设置的工作平台的适配性，优选的技术实现方式是，所述的压轮通过压轮架与面板配接，压轮架及压轮连接处设有调整二者间距的调整装置。上述调整装置可以较为方便地通过多种机械构造实现，其中包括但不局限于采用长孔及及与之适配的螺栓、齿轮齿条机构、平行四边形机构等，均不脱离本发明的技术实质。

为调整进一步调整压轮的伸出长度，提高与工作平台的配合可靠性，更为优选的技术实现方式是，所述的压轮的轮轴与压轮架转动装配，压轮架与面板上沿纵向开设的长孔固定。

改进的无靠模缩口系统在工件缩口加工中的应用，包括如下工艺步骤：

a、根据工件缩口要求及拉伸成形的工件尺寸，通过调整安装座的高度以控制工作平台高度，保证主动轮及从动轮相对于工件所对应的加工工位；

b、将工件的口部置于主动压轮和从动压轮之间，推动工作平台使工件置于限位块内；

c、调整夹持机构的动作执行端贴合于工件型腔内，并在工作平台及限位块的作用下对工件形成夹持定位；

d、启动主动轮及从动轮顶出机构，根据工件变形情况调整从动轮定出机构的顶力至合适数值，根据工件转速调整主动轮转速；

e、工件旋转至缩口加工完成。

优选的技术实现方式是，在步骤a、b之间还包括一步骤a1，即根据工作平台高度调整平台保持机构中压轮的伸出长度及上下位置，使工作平台在运行过程中位于两压轮之间。

申请人需要说明的是：

本发明中的动力源、安装座、滑动轴、面板、压轮架、联轴器、主轴、滑套、从动轮支架可以根据结构及布局的需要装配于基础框架上，其布置方式的调整属于本领域普通技术人员的应知应会内容，并不脱离本发明的技术实质。

在本发明的描述中，术语“底部”、“上”、“下”、“上部”、“下方”、“内端”、“外侧”、“后端”、“前端”、“上表面”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于简化描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明所取得的实质性特点和显著的技术进步在于：

1、本发明中的旋转机构采用曲柄滑块机构作为主要结构，利用工作平台作为滑块，短摇臂作为曲柄，长摇臂作为连杆。由主动轮带动工作平台移动并旋转，再由工作平台带动长摇臂，长摇臂带动短摇臂旋转开始实现辅助旋转功能。其主要优点一是面接触低副，压强小，便于润滑，磨损轻，寿命长，传递动力大；二是低副易于加工，可获得较高精度，成本低；三是杆可以做长，可做实现远距离的操纵控制，可利用连杆实现较复杂的运动规律和运动轨迹。四是工件在加工转动过程中连贯性好，不易产生形变。

2、夹紧机构中利用偏心轮及杠杆的力放大原理实现工件夹紧。机构结构简单，操作方便，夹紧迅速。

3、动力源采用液压马达，所具备的技术优势一是在传递相同功率的情况下，液压传动装置的体积小、重量轻、惯性下、结构紧凑、布局灵活。二是速度、扭矩、功率均可无极调速，动作响应快，能迅速换向和变速，调速范围宽，动作快速性好，控制、调节比较简单，操纵比较方便、省力，便于与电气控制相配合。三是元件自润滑性好，易实现过载保护与保压，安全可靠；元件易于实现系列化、标准化、通用化。四是液压传动可靠性较好。五是液压动力执行元件成本较低，设备造价更低。

4、导向块、限位块以及平台保持机构的结构设计，所具有的技术优势一是导向块在起限位作用的同时，保证从动轮与主动轮处于稳定的平衡状态；二是限位块保证了工件在加工过程中处于同一平面，配合夹持臂有效满足了工件的纵向及横向稳定；三是平台保持机构避免了由于安装误差和间隙造成的平台摆动现象，有效实现了工作平台在加工过程中处于同一平面内。

附图说明

图1是本发明中改进的无靠模缩口系统的立体图。

图2是本发明中旋转机构及夹持机构的工作状态示意图。

图3是本发明中主动轮、从动轮及平台保持机构的结构示意图。

图4是本发明中的主动轮、被动轮与工件的配合示意图。

附图中的附图标记如下：

1、动力源；2、固定支架；3、机架；4、联轴器；5、主轴；6、滚动轴承；7、轴套；8、主动轮；9、直线驱动装置；10、滑套；11、传动轴；12、从动轮支架；13、传动轮；14、从动轮；15、导向块；16、安装座；17、滑动轴；18、短摇臂；19、长摇臂；20、工作平台；21、限位块；22、基座；23、支架；24、偏心轮；25、夹持臂；26、丝杠进给装置；27、夹持板；28、面板；29、压轮架；30、压轮。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步描述，但不应理解为对本发明的限定，本发明的保护范围以权利要求记载的内容为准，任何依据说明书所做出的等效技术手段替换，均不脱离本发明的保护范围。

本实施例中改进的无靠模缩口系统如图示，包括由动力源1驱动转动的主动轮8，动力源设置于机架3上部的固定支架2上，从动轮14同轴向平行间隔设置于主动轮8一侧且通过从动轮顶出机构控制其与主动轮8的间距，主动轮8轮缘及从动轮14轮缘分别与缩口加工后的工件口部外形适配，工作平台20平行间隔设置于主动轮8及从动轮14的一侧，旋转机构使工作平台20沿主动轮8径向的同一平面转动，旋转机构选用曲柄滑块机构，工作平台20底部设有高度调整装置，夹持机构的两端分别设置于工作平台20的上下两侧且动作执行端对工件型腔形成夹持，工作平台20上表面设有与待加工工件外形适配的定位机构。

曲柄柄滑块机构采用如下结构，包括一底部设有纵向高度调整装置的安装座16，短摇臂18一端与安装座16的转轴转动装配并以其为圆心转动，短摇臂18的另一端与长摇臂19的一端同轴转动配合，长摇臂19的另一端位于工作平台20的底部并与其转动配合。

高度调整装置结构是，安装座16的转轴为滑动轴17，滑动轴17的上部分别与安装座16的轴孔及短摇臂18的一端转动装配，滑动轴17的下端与基座22固定装配，位于安装座16下方滑动轴17为通过螺纹配接的分段式结构。

动力源1采用液压马达，动力源1的动力输出端依次通过联轴器4、主轴5连接主动轮8。主轴5两端通过滚动轴承6与轴套7的内腔转动装配。轴套7外侧与机架3固定。

从动轮顶出机构包括沿主动轮14径向设置的直线驱动装置9，直线驱动装置9的动力输出端与设于机架3上的从动轮支架12固定并驱动其沿直线往复运动，从动轮14的轮轴与从动轮支架12转动配合。

从动轮顶出机构中包括滑套10及与之滑动装配的传动轴11，滑套10外端与机架3固定，传动轴11的两端分别与直线驱动装置9的动力输出端及从动轮支架12固定装配。

直线驱动装置9选用液压缸。

从动轮顶出机构中包括导向块15，导向块5内端沿直线驱动装置9动力输出端的运动轨迹设置且与其导向配合。

从动轮顶出机构中还包括一传动轮13，传动轮13与从动轮14同轴固定装配，传动轮13的轮缘与主动轮8上方的主轴5外侧适配。

夹持机构包括前端与旋转机构装配的支架23，设置于支架23后端的偏心轮24，设置于支架23上的夹紧臂25，夹紧臂25由偏心轮24驱动并围绕支架23上的支点转动，夹紧臂25的前端对工件形成夹持。

夹紧臂25的前端装配有与工件型腔适配的夹持板27。夹持板27通过丝杠进给装置26与夹紧臂25前端配接。

定位机构选用与工件外形适配、均布于工作平台20上表面且等高的4个限位块21。

还包括一平台保持机构，包括间隔设置工作平台20行进轨迹上且对其上下表面进行限位的压轮30。压轮30选用常见的滚动轴承。

所述的压轮30通过压轮架29与面板28配接，压轮架29及压轮30连接处设有调整二者间距的调整装置。

所述的压轮30的轮轴与压轮架29转动装配，压轮架29与面板28上沿纵向开设的长孔固定。

改进的无靠模缩口系统在工件缩口加工中的应用，包括如下工艺步骤：

a、根据工件缩口要求及拉伸成形的工件尺寸，通过调整安装座16的高度以控制工作平台20高度，保证主动轮8及从动轮14相对于工件所对应的加工工位；

b、将工件的口部置于主动压轮8和从动压轮14之间，推动工作平台20使工件置于限位块21内；

c、调整夹持机构的动作执行端贴合于工件型腔内，并在工作平台20及限位块21的作用下对工件形成夹持定位；

d、启动主动轮8及从动轮顶出机构，根据工件变形情况调整从动轮定出机构的顶力至合适数值，根据工件转速调整主动轮8转速；

e、工件旋转至缩口加工完成。

优选的技术实现方式是，在步骤a、b之间还包括一步骤a1，即根据工作平台20高度调整平台保持机构中压轮30的伸出长度及上下位置，使工作平台20在运行过程中位于两压轮30之间。

其余内容如前述。