CN110479833B - 一种用于对轮主动强力旋压设备的外旋进给装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于旋压加工技术领域，具体涉及一种用于对轮主动强力旋压设备的外旋进给装置，包括机架，所述机架上设置有外旋轮进给机构；外旋轮进给机构上设有外旋轮主动旋转机构；外旋轮主动旋转机构包括外旋轮主动旋转电机和外旋轮；外旋轮进给机构还包括外旋轮径向进给机构和外旋轮轴向进给机构；外旋轮径向进给机构、外旋轮轴向进给机构可使外旋轮在待加工筒体坯料的径向和轴向进行移动；外旋轮主动旋转电机带动外旋轮旋转。本发明解决现有芯模旋压设备芯模成本高、通用性差和制造周期长的问题，突破目前现有对轮旋压技术中外旋轮进给机构刚度差的问题，同时实现外旋轮主动旋转与工件旋转复合的加载方式以提高筒体加工质量。

Description

一种用于对轮主动强力旋压设备的外旋进给装置

技术领域

本发明属于旋压加工技术领域，具体涉及一种用于对轮主动强力旋压设备的外旋进给装置。

背景技术

对轮强力旋压由芯模旋压基础上发展而来，采用内旋轮代替了芯模，对筒坯内外表面同时加工。

对轮旋压采用一对或几对内外旋轮同时对工件的内外侧进行加工。与传统的旋压方法相比，对轮旋压用内旋轮代替了芯模，有效提高了工艺的柔性，节约了旋压模具成本，并改善了旋压件内表面质量、克服了传统旋压件内外表面变形不同的缺点，使工件质量明显上升。对轮旋压可根据工件尺寸要求调整旋轮位置，实现不同直径、壁厚筒形件的柔性加工。该工艺适于航天、军工领域大尺寸薄壁筒体制造，一经问世便受到欧美主要工业强国的关注。因对轮旋压的应用仅局限于航天等高技术领域、且该工艺与设备研发难度巨大，故目前仅美国和德国分别对其进行了深入研究与应用，为NASA(美国国家航空航天局)和ESA(欧洲航天局)供应产品。

目前国内尚无大尺寸对轮强力旋压设备的工程应用见于报告，仅有高校和研究所等科研机构进行了相关的理论研究和实验模拟。西安交通大学赵升吨教授团队设计了一种立式双旋轮的对轮旋压设备，两个外旋轮通过一根反向丝杠带动使其径向进给，轴向则通过丝杠单独驱动旋轮上下运动。南理工大学黄涌等采用阿基米德旋盘机构的定位卡盘方式研制了小型的卧式三对轮旋压实验结构，该装置外旋轮结构使用类似于经典三爪卡盘的螺旋槽定位方式，难以承受大尺寸工件强力旋压中的巨大旋压力，难以应用至高强度材料、大型件的加工。

目前对于大尺寸对轮强力旋压设备的缺点主要为：

(1)现有芯模旋压设备芯模质量大、惯性高，存在着模具成本高、通用性差和制造周期长的问题；

(2)目前现有对轮旋压技术的外旋轮进给装置大多采用悬臂结构，刚度较差，难以承受大尺寸工件强力旋压中的巨大旋压力，难以应用至高强度材料、大型件的加工；

(3)大直径薄壁筒体的高度大，筒壁扭转刚度低，若采用筒体由筒底的动力源驱动旋转的传统方式，则强力旋压的大扭矩、大旋压力易使筒壁发生屈曲变形及巨大的扭转弹性变形，造成单次强旋时壁厚减薄率受限、生产效率降低，同时筒壁的扭转弹性变形也易造成强旋时筒壁的尺寸精度无法得到保障。

发明内容

本发明提出一种用于对轮主动强力旋压设备的外旋进给装置，解决现有芯模旋压设备芯模成本高、通用性差和制造周期长的问题，突破目前现有对轮旋压技术中外旋轮进给机构刚度差的问题，同时实现外旋轮主动旋转与工件旋转复合的加载方式以提高筒体加工质量。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种用于对轮主动强力旋压设备的外旋进给装置，其特殊之处在于：

包括机架，所述机架包括底板，所述机架上设置有外旋轮进给机构；所述外旋轮进给机构上设有外旋轮主动旋转机构；所述外旋轮主动旋转机构包括外旋轮主动旋转电机和外旋轮；

所述外旋轮进给机构还包括外旋轮径向进给机构和外旋轮轴向进给机构；所述外旋轮径向进给机构可使外旋轮在待加工筒体坯料的径向进行移动；外旋轮轴向进给机构可使外旋轮在待加工筒体坯料的轴向进行移动；所述外旋轮主动旋转电机带动外旋轮旋转。

进一步地，上述外旋轮轴向进给机构包括移动横梁、立柱、第一丝杠和第一伺服电机，所述移动横梁的数量为三个，所述移动横梁与机架的底板平行，移动横梁的两端分别连接一个侧板；三个移动横梁围成一个三角形，相邻两个移动横梁的两端的侧板朝外的端面通过止口进行连接，相邻两个移动横梁的两端的侧板上端面通过拉筋板连接，移动横梁中心装有丝杠螺母，丝杠螺母与第一丝杠连接，第一丝杠垂直于移动横梁；所述第一丝杠底部固定在底板上并与第一伺服电机连接，所述第一丝杠顶部与机架固定连接；所述移动横梁上位于丝杠螺母两侧分别固定安装导套，所述导套与立柱配合，立柱垂直于移动横梁，立柱的一端固定在底板上，另一端固定在机架上。

进一步地，上述外旋轮径向进给机构包括第二伺服电机、第二丝杠、导轨、外旋轮座，所述侧板另一面装有导轨，所述导轨上装有与外旋轮座固定连接的滑块，所述第二丝杠的轴线平行或位于移动横梁所在平面，所述外旋轮座一端安装外旋轮，另一端安装有丝杠螺母并与第二丝杠连接，所述第二丝杠端部固定在止口上并与第二伺服电机连接。

进一步地，上述机架包括上梁，所述立柱顶部通过锁紧螺母与上梁连接，所述上梁顶部装有盖板；所述上梁上安装有三个氮气平衡缸，所述氮气平衡缸活塞杆端部与拉筋板连接，用于平衡外旋轮进给机构自重。

本发明的优点：

(1)通过移动横梁和侧板、止口等零部件将三组外旋轮连接成为一个三角形机架，并以伺服电机作为动力源驱动外旋轮整体机架沿筒体工件轴向运动，具有极高的稳定性和刚度，以伺服电机作为动力源单独调节每个外旋轮径向进给，调节精度高。

(2)以伺服电机作为动力源驱动每个外旋轮主动旋转，实现对轮强力旋压加工过程中旋轮主动旋转和工件转盘主动旋转复合，旋压部位的筒体材料应力状态与对轮被动旋压存在显著的差异，有利于提高筒形件壁厚的减薄率，材料加工硬化性能改善。

附图说明

图1是本发明的一种立用于对轮主动强力旋压设备的外旋进给装置的结构示意图；

图2是本发明的一种立用于对轮主动强力旋压设备的外旋进给装置的机架结构示意图；

图3是本发明的外旋轮主动旋转机构剖面图；

图4是本申请的外旋轮结构示意图；

图5是本申请的外旋轮基座结构图。

图中：11-上梁、12-氮气平衡缸、13-盖板、14-导套、15-立柱、16-底板、201-第一丝杠、202-移动横梁、203-拉筋板、204-侧板、205-第二伺服电机、206-止口、207-外旋轮、208-外旋轮基座、209-导轨、210-第二丝杠、211-第一伺服电机、212-外旋轮主动旋转电机、213-外旋轮轴。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

参见图1-图5，一种用于对轮主动强力旋压设备的外旋进给装置，包括机架，所述机架包括底板16，所述机架上设置有外旋轮进给机构。

所述底板16为一块三角星形，所述底板16上设置有立柱15安装座连接了六根相同的立柱15，所述立柱15中段装有导套14用于连接移动横梁202，所述立柱15顶部通过锁紧螺母与上梁11连接。

所述外旋轮进给机构包括三组相同的移动横梁202，所述移动横梁202中心装有丝杠螺母并与第一丝杠201连接，所述第一丝杠201底部固定在底板16上并与第一伺服电机211连接，所述第一丝杠201顶部与上梁11通过螺母连接固定，所述移动横梁202上固定安装有两个导套14，所述两个导套14分别安装在立柱15上，所述移动横梁202端部与侧板204一面连接，所述两个侧板204端部与止口206连接构成一个U形框，所述两个侧板204顶部通过拉筋板203连接，所述侧板204另一面装有导轨209，所述导轨209上装有与外旋轮座208固定连接的滑块，所述外旋轮座208一端安装外旋轮207，另一端安装有丝杠螺母并与第二丝杠210连接，所述第二丝杠210端部固定在止口206上并与第二伺服电机205连接。

所述外旋轮主动旋转机构包括外旋轮座208，所述外旋轮座208一端通过轴承固定安装有外旋轮轴213，所述外旋轮轴213与外旋轮207通过键连接，所述外旋轮轴213顶部与外旋轮主动旋转电机212连接。

所述上梁11上安装有三个氮气平衡缸12，所述氮气平衡缸12活塞杆端部与拉筋板203连接用于平衡外旋轮进给机构自重，所述上梁11顶部装有盖板13。

本发明中，三个外旋轮207呈三角星形布置，其径向运动分别由三个伺服电机通过丝杠螺母驱动，外旋轮207的轴向运动分别用三个伺服电机驱动丝杠螺母带动移动横梁202运动。外旋轮207主动旋转是在外旋轮轴213上安装了一组伺服电机和减速器。

以上所述仅为本发明的实施例，并非以此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的系统领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (2)

1.一种用于对轮主动强力旋压设备的外旋进给装置，其特征在于：

包括机架，所述机架包括底板(16)，所述机架上设置有外旋轮进给机构；所述外旋轮进给机构上设有外旋轮主动旋转机构；所述外旋轮主动旋转机构包括外旋轮主动旋转电机(212)和外旋轮(207)；

所述外旋轮进给机构还包括外旋轮径向进给机构和外旋轮轴向进给机构；所述外旋轮径向进给机构可使外旋轮(207)在待加工筒体坯料的径向进行移动；外旋轮轴向进给机构可使外旋轮(207)在待加工筒体坯料的轴向进行移动；所述外旋轮主动旋转电机(212)带动外旋轮(207)旋转；

所述外旋轮轴向进给机构包括移动横梁(202)、立柱(15)、第一丝杠(201)和第一伺服电机(211)，所述移动横梁(202)的数量为三个，所述移动横梁(202)与机架的底板平行，移动横梁(202)的两端分别连接一个侧板(204)；三个移动横梁(202)围成一个三角形，相邻两个移动横梁(202)的两端的侧板(204)朝外的端面通过止口(206)进行连接，相邻两个移动横梁(202)的两端的侧板(204)上端面通过拉筋板(203)连接，移动横梁(202)中心装有丝杠螺母，丝杠螺母与第一丝杠(201)连接，第一丝杠(201)垂直于移动横梁(202)；所述第一丝杠(201)底部固定在底板(16)上并与第一伺服电机(211)连接，所述第一丝杠(201)顶部与机架固定连接；所述移动横梁(202)上位于丝杠螺母两侧分别固定安装导套(14)，所述导套(14)与立柱(15)配合，立柱(15)垂直于移动横梁(202)，立柱(15)的一端固定在底板(16)上，另一端固定在机架上；

所述外旋轮径向进给机构包括第二伺服电机(205)、第二丝杠(210)、导轨(209)、外旋轮座(208)，所述侧板(204)一面装有导轨(209)，所述导轨(209)上装有与外旋轮座(208)固定连接的滑块，所述第二丝杠(210)的轴线平行或位于移动横梁(202)所在平面，所述外旋轮座(208)一端安装外旋轮(207)，另一端安装有丝杠螺母并与第二丝杠(210)连接，所述第二丝杠(210)端部固定在止口(206)上并与第二伺服电机(205)连接。

2.根据权利要求1所述的一种用于对轮主动强力旋压设备的外旋进给装置，其特征在于：所述机架包括上梁(11)，所述立柱(15)顶部通过锁紧螺母与上梁(11)连接，所述上梁(11)顶部装有盖板(13)；所述上梁(11)上安装有三个氮气平衡缸(12)，所述氮气平衡缸(12)活塞杆端部与拉筋板(203)连接。

Images