一种高精度低成本等壁厚单螺杆泵空心转子成型设备及工艺的制作方法

本发明涉及单螺杆泵部件生产技术领域，尤其涉及一种高精度低成本等壁厚单螺杆泵空心转子成型设备及工艺。

背景技术：

在单螺杆泵中，空心转子相比实心转子具有重量轻、省材料、易安装等优点。一般同规格的单螺杆泵空心转子比实心转子轻50％-80％，由于转子在定子腔体内做偏心转动，空心转子能够减明显小震动，降低启动扭矩，可以使单螺杆泵延长使用寿命。

由于单螺杆泵的转子需要和定子型腔产生过盈配合，改过盈配合量需要在一个合适的范围内，因而对空心转子的导程精度、偏心量和截面尺寸精度都有较高的要求。这就对等壁厚空心转子的成型设备工艺具有较高的要求，工艺要求高则极大的增加了生产成本，为此，本发明提出一种高精度低成本等壁厚单螺杆泵空心转子成型设备来解决上述问题。

技术实现要素：

(一)发明目的

为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种高精度低成本等壁厚单螺杆泵空心转子成型设备，原材料来源广泛价格低，设备要求简单，工艺环节少，能够极大减少单螺杆泵等壁厚空心转子的加工成本。

(二)技术方案

本发明提供了一种高精度低成本等壁厚单螺杆泵空心转子成型设备,包括成型模具、压力机构、无缝钢管以及送料机构，所述成型模具包括上模具以及下模具，所述压力机构上侧安装有下滑座以及上滑座，且上滑座位于下滑座上侧，所述下模具与上模具分别固定在下滑座与上滑座互相靠近的一端，所述送料机构的一侧固定有沿其横向长度方向设置的齿条，送料机构上端滑动连接有夹持机构，夹持机构的底座上端固定有第二伺服电机，第二伺服电机的输出轴端部固定有齿轮，齿轮与齿条啮合传动，夹持机构的一侧转动连接有用于夹持无缝钢管的夹爪，且无缝钢管的另一端位于上模具与下模具之间，所述夹持机构的上端固定有第一伺服电机，夹持机构的输出轴端部连接有同步带轮，同步带轮通过同步带与夹爪同步传动连接。

优选的，所述上模具与下模具互相靠近的一侧均加工有型腔曲面。

优选的，所述上模具与下模具合模后的型腔进口端形成一个直径为d1的圆形，所述上模具与下模具合模后的出口端型腔形成一个直径为d2的圆形，且所述d1大于d2，所述d1通过特殊的平滑的型腔曲面连接到d2。

优选的，所述直径为d1的圆形与直径为d2的圆形不同心。

优选的，所述模具型腔和部分分型面或者全部分型面相交处有一个特定大小范围的倒角r1；

所述上模具与下模具可由一块或多块模具构成；

所述上模具与下模具合模后在出口端一侧形成一段与单螺杆泵转子相同的螺旋状的型腔，其型腔和部分分型面或者全部分型面相交处可设置倒角。

优选的，所述第一伺服电机和第二伺服电机均采用数控系统或plc控制且可联动，且数控系统或plc控制还控制压力机构的下滑座和上滑座的张合。

一种使用上述设备的单螺杆泵空心转子成型工艺，包括以下步骤：

s1、选用无缝钢管作为空心转子的毛坯材料，并通过车削或抛光使无缝钢管表面光滑；

s2、将无缝钢管一端装夹在夹持机构上，另一端放入成型模具型腔内，此时压力机构带动上模具与下模具分离；

s3、数控系统控制第二伺服电机和第一伺服电机，驱动送料机构前进和夹持机构旋转运动，使无缝钢管前进一小段距离并旋转一个角度，无缝钢管前进的距离和旋转的角度使其在模具内的部分始终尽量沿上模具和下模具的型腔运动；

s4、无缝钢管运动停止后，数控系统发出指令使第二伺服电机使能失效，第二伺服电机失去保持力矩，能使夹持机构在送料机构上的运动不受约束；

s5、数控系统控制压力机构上侧的下滑座和上滑座相向运动，带动上模具和下模具合模，模具在合模的过程中逐渐将直的无缝钢管压制成螺旋形状，由于压制过程中无缝钢管的直径d1逐渐压缩至螺旋管直径d2，使无缝管金属产生径向塑性变形，该塑性变形过程会让金属产生金属记忆并克服弹性变形，使空心转子的截面直径和导程达到一个较高的精度；

s6、由于无缝钢管的塑性变形过程会产生一定的轴向力并使模具外的无缝钢管产生轴向上的轻微运动，此时夹持机构在无缝钢管轴向方向的运动不收约束，夹持机构受该轴向力在送料机构滑上滑动，从而抵消该运动带来的不利影响；

s7、下滑座和上滑座的相对运动带动上模具和下模具合模并达到一定压力后，数控系统发出指令控制下滑座和上滑座反向运动并带动上模具和下模具分开；

s8、待上模具和下模具分开一端距离后，数控系统发出指令重复步骤s3-s7，通过该重复动作逐步将无缝钢管压缩成螺旋状的单螺杆泵空心转子。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

通过采用无缝钢管作为原材料，可降低了原材料的购入成本，通过带有特殊型腔的上模具与下模具，可以简化了制作时的工艺需求，极大减少单螺杆泵等壁厚空心转子的加工成本。

附图说明

图1为本发明提出的一种高精度低成本等壁厚单螺杆泵空心转子成型设备的主视图；

图2为本发明提出的一种高精度低成本等壁厚单螺杆泵空心转子成型设备中模具上模具与下模具的侧视图；

图3为本发明提出的一种高精度低成本等壁厚单螺杆泵空心转子成型设备中模具上模具与下模具的另一侧视图。

图中：1压力机构、2下滑座、3上滑座、4上模具、5下模具、6无缝钢管、7夹爪、8夹持机构、9第一伺服电机、10同步带、11第二伺服电机、12齿轮、13齿条、14送料机构。

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。

如图1-3所示，本发明提出的一种高精度低成本等壁厚单螺杆泵空心转子成型设备，包括成型模具、压力机构1、无缝钢管6以及送料机构14，成型模具包括上模具4以及下模具5，压力机构1上侧安装有下滑座2以及上滑座3，且上滑座3位于下滑座2上侧，下模具5与上模具4分别固定在下滑座2与上滑座3互相靠近的一端，送料机构14的一侧固定有沿其横向长度方向设置的齿条13，送料机构14上端滑动连接有夹持机构8，夹持机构8的底座上端固定有第二伺服电机11，第二伺服电机11的输出轴端部固定有齿轮12，齿轮12与齿条13啮合传动，夹持机构8的一侧转动连接有用于夹持无缝钢管6的夹爪7，且无缝钢管6的另一端位于上模具4与下模具5之间，夹持机构8的上端固定有第一伺服电机9，夹持机构8的输出轴端部连接有同步带轮，同步带轮通过同步带10与夹爪7同步传动连接。

在一个可选的实施例中，上模具4与下模具5互相靠近的一侧均加工有型腔曲面。

在一个可选的实施例中，上模具4与下模具5合模后的型腔进口端形成一个直径为d1的圆形，上模具4与下模具5合模后的出口端型腔形成一个直径为d2的圆形，且d1大于d2，d1通过特殊的平滑的型腔曲面连接到d2。

在一个可选的实施例中，直径为d1的圆形与直径为d2的圆形不同心。

在一个可选的实施例中，模具型腔和部分分型面或者全部分型面相交处有一个特定大小范围的倒角r1；

上模具4与下模具5可由一块或多块模具构成；

上模具4与下模具5合模后在出口端一侧形成一段与单螺杆泵转子相同的螺旋状的型腔，其型腔和部分分型面或者全部分型面相交处可设置倒角。

在一个可选的实施例中，第一伺服电机9和第二伺服电机11均采用数控系统或plc控制且可联动，且数控系统或plc控制还控制压力机构1的下滑座2和上滑座3的张合。

一种使用上述设备的单螺杆泵空心转子成型工艺，包括以下步骤：

s1、选用无缝钢管6作为空心转子的毛坯材料，并通过车削或抛光使无缝钢管6抛光使其表面光滑；

s2、将无缝钢管6一端装夹在夹持机构8上，另一端放入成型模具型腔内，此时压力机构1带动上模具4与下模具5分离；

s3、数控系统控制第二伺服电机11和第一伺服电机9，驱动送料机构14前进和夹持机构8旋转运动，使无缝钢管6前进一小段距离并旋转一个角度，无缝钢管6前进的距离和旋转的角度使其在模具内的部分始终尽量沿上模具4和下模具5的型腔运动；

s4、无缝钢管6运动停止后，数控系统发出指令使第二伺服电机11使能失效，第二伺服电机11失去保持力矩，能使夹持机构8在送料机构14上的运动不受约束；

s5、数控系统控制压力机构1上侧的下滑座2和上滑座3相向运动，带动上模具4和下模具5合模，模具在合模的过程中逐渐将直的无缝钢管6压制成螺旋形状，由于压制过程中无缝钢管6的直径d1逐渐压缩至螺旋管直径d2，使无缝管金属产生径向塑性变形，该塑性变形过程会让金属产生金属记忆并克服弹性变形，使空心转子的截面直径和导程达到一个较高的精度；

s6、由于无缝钢管6的塑性变形过程会产生一定的轴向力并使模具外的无缝钢管6产生轴向上的轻微运动，此时夹持机构8在无缝钢管6轴向方向的运动不收约束，夹持机构8受该轴向力在送料机构14滑上滑动，从而抵消该运动带来的不利影响；

s7、下滑座2和上滑座3的相对运动带动上模具4和下模具5合模并达到一定压力后，数控系统发出指令控制下滑座2和上滑座3反向运动并带动上模具4和下模具5分开；

s8、待上模具4和下模具5分开一端距离后，数控系统发出指令重复步骤s3-s7，通过该重复动作逐步将无缝钢管6压缩成螺旋状的单螺杆泵空心转子。

工作原理：由于单螺杆泵的转子需要和定子型腔产生过盈配合，改过盈配合量需要在一个合适的范围内，因而对空心转子的导程精度、偏心量和截面尺寸精度都有较高的要求。这就对等壁厚空心转子的成型设备工艺具有较高的要求，工艺要求高则极大的增加了生产成本，本实施例中，将无缝钢管6一端装夹在夹持机构8上，另一端放入成型模具型腔内，此时压力机构1带动上模具4与下模具5分离，数控系统控制第二伺服电机11和第一伺服电机9，驱动送料机构14前进和夹持机构8旋转运动，使无缝钢管6前进一小段距离并旋转一个角度，无缝钢管6前进的距离和旋转的角度使其在模具内的部分始终尽量沿上模具4和下模具5的型腔运动，无缝钢管6运动停止后，数控系统发出指令使第二伺服电机11断开时，能使夹持机构8在送料机构14上的运动不受约束，数控系统控制压力机构1上侧的下滑座2和上滑座3相向运动，带动上模具4和下模具5合模，模具在合模的过程中逐渐将直的无缝钢管6压制成螺旋形状，由于压制过程中无缝钢管6的直径d1逐渐压缩至螺旋管直径d2，使无缝管金属产生径向塑性变形，该塑性变形过程会让金属产生金属记忆并克服弹性变形，使空心转子的截面直径和导程达到一个较高的精度，由于无缝钢管6的塑性变形过程会产生一定的轴向力并使模具外的无缝钢管6产生轴向上的轻微运动，此时夹持机构8在无缝钢管6轴向方向的运动不收约束，夹持机构8受该轴向力在送料机构14滑上滑动，从而抵消该运动带来的不利影响，下滑座2和上滑座3的相对运动带动上模具4和下模具5合模并达到一定压力后，数控系统发出指令控制下滑座2和上滑座3反向运动并带动上模具4和下模具5分开，待上模具4和下模具5分开一端距离后，数控系统发出指令重复使无缝钢管6前进一小段距离并旋转一个角度以及后续动作，通过该重复动作逐步将无缝钢管6压缩成螺旋状的单螺杆泵空心转子。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。