CN111516275B - 一种无扩口导管连接件挤压成型设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无扩口导管连接件挤压成型设备。包括机柜、液压系统、夹紧机构、拉伸机构、操作面板、工作平台；液压系统为夹紧机构和拉伸机构提供动力；拉伸机构包括拉伸驱动机构和胀形机构，胀形机构包括中心位于同一轴线上的转接头、砧模、半阴模和拉杆组件；砧模具有顺序设置的四级直径的圆柱形型腔结构；半阴模为两个半圆环结合构成的对称结构并可拆卸安装于夹紧机构的夹紧臂内，两半圆环结合时在结合部形成合模间隙。本发明设备能有效的降低作业员的劳动强度，对于同一理论规格的不同工件个体的的尺寸差异，能够自适应的夹紧，能实现直接的闭环的挤压力控制，进而改进生产产品的品质，解决模具更换麻烦、需要很多工具拆装的问题。

Description

一种无扩口导管连接件挤压成型设备

技术领域

本发明属于机械设计制造技术领域，尤其属于挤压成型加工机械设计制造技术领域，特别涉及一种无扩口导管连接件挤压成型设备。

背景技术

现有技术中，导管连接件的联接通常通过将具有一定体积的可压缩弹性材料，如聚氨酯材料，密闭在加工空间内，通过对其进行挤压到不可压缩阶段后，通过聚氨酯的变形将导管局部挤压以产生塑性变形，将塑性变形挤压到套在导管上导套的内环槽内，使导管和导套紧密连接。

上述方法广泛用于对无扩口导管进行塑性加工联接，中国专利文献CN 208930714U中就采用了这个加工方法。在该方法的具体实现上，存在明显缺陷：其一，夹钳机构在操作中需要人工手动操作机械合模，然后通过气缸带动自动锁模，这就给作业人员带来了很大的工作负荷，该结构仅仅实现了合模后的自动锁模；其二，该合模锁模方式中其上下夹钳依靠其上下配合面来唯一确定合模位置，因此上下夹钳的位置便始终相同，而实际上，同一理论规格的不同的工件个体均会存在结构尺寸上的差异，其外径有大有小，这会导致一些加工上的问题，例如干涉模具影响合模并造成产品被夹伤，或者夹不紧，使工件和位于夹钳内的半夹模内型腔存有间隙，起不到支撑作用，使得在加工中，工件组合中的管套在聚氨酯的内胀力作用下挤压变形而不合格；其三，在对聚氨酯挤压以实现导管联接加工过程中，对挤压力控制是开放的，实际上不同的工件个体总会存在结构尺寸上的差异，聚氨酯材料是使用一定次数需要更换，因此每个更换上去的个体存在结构尺寸上以及密度上的差异，这说明针对每次具体的加工导管工件，其压缩量和需要挤压的运动行程皆有所不同，通常的方法是使用液压系统的压力作为控制量来实现对这种差异的补偿，通过在液压系统的油路上设置压力传感器反馈到系统来实现，其缺陷在于仍然未能直接测量到实际施加于聚氨酯上挤压力，其控制不够直接和精确。

发明内容

本发明根据现有技术的不足公开了一种无扩口导管连接件挤压成型设备。本发明的目的是提供一种：可以自动合模、减轻作业员工作负荷，提高安全性；可以自适应同规格工件组合个体结构尺寸差异，提高导管加工质量；可以在加工时对挤压力实现闭环控制，自适应工件个体结构差异；性能和安全性更好的成型设备。

本发明通过以下技术方案实现：

无扩口导管连接挤压成型设备，包括机柜、液压系统、夹紧机构、拉伸机构、操作面板、工作平台；其特征在于：液压系统为夹紧机构和拉伸机构的驱动油缸提供动力；拉伸机构包括拉伸驱动机构和胀形机构，拉伸驱动机构为胀形机构提供动力，胀形机构包括中心位于同一轴线上的转接头、砧模、半阴模和拉杆组件，其中：

转接头一端与拉伸驱动机构驱动联接；

砧模通过砧模座可拆卸固定于工作平台，砧模具有顺序设置的四级直径的圆柱形型腔结构；一级直径的型腔与转接头匹配用于容纳并限位转接头在型腔的移动，二级直径的型腔用于穿过拉杆组件的拉杆并与拉杆滑动间隙配合，三级直径的型腔与拉杆组件的衬垫联接固定，四级直径的型腔与管套外径匹配用于固定导管连接件；

半阴模为两个半圆环结合构成的对称结构，两个半圆环分别可拆卸安装固定于夹紧机构的夹紧臂半孔内，用于在夹紧机构的驱动下闭合对导管连接件进行夹紧固定；两个半圆环之间的结合面均为平面，该平面的最大径向半径小于半阴模的半径，当两半圆环结合夹紧固定导管连接件时在结合部形成合模间隙；半阴模与砧模结合端设置与管套外径匹配的半阴模型腔，半阴模轴向还设置与导管外径匹配实现夹紧固定的夹紧段。

所述拉杆组件包括：拉杆、衬垫、两个开口环、聚氨酯套管和端帽，拉杆一端与转接头驱动联接，拉杆另一端设置端帽，第一开口环、聚氨酯套管、第二开口环在衬垫与端帽之间限位套装。

所述合模间隙为0.1～0.2mm。

所述夹紧机构包括相同结构的两个夹紧臂，每个夹紧臂设置有半孔用于固定半阴模；两个夹紧臂由同一夹紧油缸驱动构成等臂曲柄连杆机构驱动实现开闭。

所述等臂曲柄连杆机构包括夹紧油缸、安装挂架、肘接头、连杆、安装座、夹紧臂；所述夹紧油缸安装固定于安装挂架上，安装挂架固定于工作平台下；所述肘接头一端与夹紧油缸的活塞轴固定连接，另一端设置有轴孔；所述安装座固定于工作平台下，安装座侧面设置有轴孔；每个夹紧臂设置两组轴孔，两组轴孔与半孔成三角形布置；每个夹紧臂中部轴孔与安装座的轴孔铰接，下部轴孔通过连杆与同一肘接头固定联接构成等臂曲柄连杆机构。

所述拉伸驱动机构包括与胀形机构位于同一轴线、依次联接的拉伸油缸、转接杆、拉压力传感器、铰接机构和导向机构；铰接机构包括铰接头、插销、铰接杆，铰接头一端与拉压力传感器连接固定；导向机构包括固定于工作平台的导轨和铰接滑块，铰接滑块沿导轨轴线方向滑动、一端与铰接机构的铰接头铰接、另一端通过转接头与拉杆组件的拉杆联接。

所述夹紧机构和拉伸机构不限于油缸驱动，还可以采用气缸、电机直线运动输出动力装置实现驱动。

由一对对称匹配的半阴模的构成的半阴模型腔与砧模的四级直径的型腔构成一个完整的型腔，该型腔对导管连接件实现定位、夹紧、和挤压时的支撑。

所述拉伸驱动机构的铰接机构包括：活动插销，铰接头和铰接杆一端通过一活动插销铰接，铰接杆另一端和铰接滑块通过另一插销铰接，两个插销均为可拆卸插拔结构。

所述导向机构设置一组或二组，二组导向机构相对于拉伸机构轴线对称安装于工作平台。

本发明解决了现有技术及实现方案中存在的以下技术问题：解决了现有装置在置放导管工件组合后，需要人工搬动夹钳手动合模工作负荷大的问题；解决了现有技术及实现方案夹钳及其半夹模不能自适应同规格工件组合个体结构尺寸差异的问题；解决了现有技术及实现方案挤压力控制不够精确的缺陷；解决了模具更换麻烦、需要很多工具拆装的问题。

与现有技术比较，本发明有益性是：本发明设备能有效的降低作业员的劳动强度，对于同一理论规格的不同工件个体的的尺寸差异，能够自适应的夹紧，能实现直接的闭环的挤压力控制，进而改进生产产品的品质，解决模具更换麻烦、需要很多工具拆装的问题。

附图说明

图1是本发明设备整机系统示意图；

图2是拉伸机构和夹紧机构连接位置关系结构示意图；

图3是夹紧臂、半阴模、砧模座、砧模连接位置关系局部示意图；

图4是机柜结构示意图；

图5是拉伸机构的结构平面结构示意图；

图6是拉伸机构的结构剖面结构示意图；

图7是拉伸机构的安装支架结构示意图；

图8是铰接机构结构示意图；

图9是导向机构结构示意图；

图10是胀形机构结构示意图；

图11是加工工件组合结构平面示意图；

图12是拉杆组件结构剖面示意图；

图13是夹紧机构紧合状态结构示意图；

图14是夹紧机构开合状态结构示意图；

图15是夹紧机构的三维结构示意图；

图16是半阴模及其型腔结构示意图；

图17是半阴模合模及其合模间隙设置示意图；

图18是砧模及其型腔位置示意图；

图19是砧模的剖切结构示意图。

图中：

1是机柜，11是电控箱，2是液压系统，3是夹紧机构，31是夹紧油缸，32是安装挂架，33是肘接头，34是连杆，35是销轴，36是油嘴，37是安装座，38是夹紧臂；

4是拉伸机构，41是拉伸油缸，42是安装支架，43A是转接杆，43是拉压力传感器，44是铰接机构，441是铰接头，442是插销，443是铰接杆，45是导向机构，451是铰接滑块，452是直线导轨，46是胀形机构，461是转接头，462是砧模，462a是砧模型腔，462b是柱形空腔，463是半阴模，463a是半阴模左型腔，463b是半阴模右型腔，464是拉杆组件，4641是拉杆，4642是衬垫，4643是开口环，4644是聚氨酯套管，4645是端帽，465是工件组合，4651是管套，4652是导管，4653是环形沟槽，47是砧模座；5是操作面板，6是工作平台，X是合模间隙。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进一步说明，具体实施方式是对本发明原理的进一步说明，不以任何方式限制本发明，与本发明相同或类似技术均没有超出本发明保护的范围。

结合附图。

本发明设备包括机柜1、液压系统2、夹紧机构3、拉伸机构4、操作面板5、工作平台6。

机柜1的框架内部还设置有电控箱11和液压系统2；电控箱11和液压系统2均通过螺钉或螺栓固定于机柜1框架内；需要时，电控箱11和液压系统2均可在维护时从机柜1框架内取出。

拉伸机构4设置于工作平台6上，夹紧机构3与拉伸机构4配合作业部分设置于工作平台6上，夹紧机构3驱动部分与液压系统2配合设置于工作平台6下的机柜框架内。

拉伸机构4沿其轴线方向平行地安装于工作平台6的上表面，操作面板5安装于工作平台6的上，操作面板5上设置有触摸屏和物理控制按钮，夹紧机构3的轴线和和拉伸机构4的轴线在同一平面互相垂直。

夹紧机构3包括夹紧油缸31、安装挂架32、肘接头33、连杆34、销轴35、油嘴36、安装座37、夹紧臂38。夹紧油缸31安装于固定于安装挂架32的水平支撑板上，安装挂架32设置有两个与水平支撑板垂直的竖直立板，竖直立板的顶端又设置了水平的固定板，安装挂架32的固定板与工作平台6下表面连接固定，肘接头33一端与夹紧油缸31的活塞轴固定连接，另一端设置有轴孔，安装座37固定于工作平台6下表面，在安装座37侧面设置有轴孔，与此对应夹紧臂38中部位置设置有轴孔，而在其中一端还设置有另一轴孔，在另一端设置有半孔，夹紧臂38中部轴孔和安装座37的轴孔通过销轴35铰接，连杆34的两端均设置有轴孔，其中一端轴孔和夹紧臂38下端的轴孔通过销轴35铰接，另一端轴孔和肘接头33的轴孔通过销轴35铰接。

为解决人工搬动夹钳手动合模工作负荷大的问题及自适应同规格工件组合个体结构尺寸差异的问题，本发明无扩口导管连接件挤压成型设备通过夹紧机构3使用液压动力合模的工作方式如图13、图14、图15所示，该夹紧机构3安装于工作平台6上如图2，其工作特点是夹紧臂38可以在绕销轴35的轴线转动，其工作过程是当作业员将工件组合465放置于砧模462的内砧模型腔462a定位后，按下控制面板5的相应控制按钮或者触摸屏的控制按钮，电控系统控制夹紧油缸31活塞向上运动，通过与之刚性连接的肘接头33及铰接的连杆34对夹紧臂38施加力矩，使夹紧臂38绕销轴35转动，实现成对配置的夹紧臂38和安装于其半孔内的半阴模463自动合拢，合拢半阴模463内半阴模左型腔463a和半阴模右型腔463b遇到工件组合465中管套4651外径轮廓实体的阻挡时，产生反作用力与夹紧机构3的夹紧力相平衡，并间接的与系统控制的夹紧油缸31的推力平衡，此时半阴模463和工件组合465维持在夹紧平衡状态，因成对配置的夹紧臂38和半阴模463两半处于同轴状态，并在半阴模463结合面预留特意设置的合模间隙X，所以此夹紧平衡状态的位置不受工件组合465结构尺寸的影响，能在合模间隙X所在范围内自适应工件组合465结构尺寸的差异，使半阴模463始终能够夹紧工件组合465。

拉伸机构4包括拉伸油缸41、安装支架42、转接杆43A、拉压力传感器43、铰接机构44、导向机构45、胀形机构46；拉伸油缸41沿自身轴线呈水平方向安装于安装支架42的垂直安装端面上；安装支架42共设置有两个相互垂直的安装端面，分别为水平安装端面和垂直安装端面；安装支架42安装于的工作平台6的上表面；转接杆43A的一端与拉伸油缸41的活塞轴连接固定，另一端与与拉压力传感器43的一端连接固定；铰接机构44包括铰接头441、插销442、铰接杆443；铰接机构44的铰接头441一端与拉压力传感器43的连接固定；铰接机构44的另一端与导向机构45的铰接孔端相连；导向机构45包括直线导轨452和铰接滑块451，铰接滑块451安装于直线导轨452上且能沿直线导轨452轴线方向滑动而起到导向作用；直线导轨452安装固定在工作平台6上；砧模座47安装固定于工作平台6上；胀形机构46包括转接头461、砧模462、半阴模463、拉杆组件464、工件组合465；转接头461为中部设置有法兰端面的同轴空心结构，一端设置有外螺纹，一端设置有内螺纹，砧模462为一环状零件，一端设置一空腔，空腔内空间大于转接头461有内螺纹一端的凸台，另一端设置一法兰，中间还设置有容纳工件的砧模型腔462a，转接头461外螺纹一端与铰接滑块451固定连接，内螺纹的一端的凸出部位于砧模462一端的空腔内，砧模462固定安装于砧模座47上，胀形机构46的半阴模463安装固定于夹紧臂38的半孔内，半阴模463成对称配置，设置有一接近但小于半个端面法兰用于安装到夹紧臂38上，还设置有接近但小于半个的型腔，当两个半阴模463按同轴配合成一个圆时，其中间始终留有一条微小的缝隙，这个微小的缝隙即合模间隙X是在合模夹紧工件时自适应工件尺寸误差的关键；拉杆组件464包括拉杆4641、衬垫4642、开口环4643、聚氨酯套管4644，拉杆4641的一端设置有螺纹，另一端设置有一端帽，拉杆4641穿过设置在衬垫4642、开口环4643、聚氨酯套管4644等的轴孔后，连接固定于转接头461设置有内螺纹的一端。

为解决挤压力控制不够精确的缺陷，本成型机中的拉伸机构4采用了直接在拉伸油缸41活塞轴出力端之后，在拉杆之前设置拉压力传感器43的方式，直接检测聚氨酯套管4644所受到的挤压力，利用该输出信号实现对聚氨酯套管4644挤压力的闭环控制，使该挤压力更加精确和迅速的得到控制。其工作特点是来自于拉伸油缸41活塞轴的出力，通过中间各零件的传递后作用在拉杆组件464中的拉杆4641上，拉杆4641可在衬垫4642的导向孔中沿轴向滑动，通过拉杆4641一端的端帽和开口环4643对密闭于工件组合46中导管4652的管内腔里的聚氨酯套管4644施加压力，达到使聚氨酯套管4644产生变形，并挤压导管4652管壁进入管套4651内壁沟槽空间内的目的。其工作过程是当夹紧机构3工作，将工件组合465夹紧达到液压系统系统设定的液压压力后，控制系统控制拉伸油缸41动作出力，通过与之依次相连接的转接杆43A、拉压力传感器43、铰接机构44、导向机构45后传递至胀形机构46中的拉杆组件464中的拉杆4641上，其中铰接机构起到补偿零件加工和安装误差导致的拉伸油缸41和砧模座47及拉杆组件464不同轴的问题，避免卡死或过快磨损、零件变形等，导向机构45起到辅助拉杆4641轴向运动时的导向，避免小规格拉杆仅仅靠自身和拉杆组件464中衬垫的导向作用易折断的问题。其中，安装支架42、砧模座47、直线导轨452均固定于工作平台上表面上而保持固定不动，因此在工作过程中，拉伸油缸41的缸体因固定在安装支架42而保持固定不动，砧模462因固定于砧模座47上也保持固定不动，半阴模463在夹紧机构3夹紧臂38的作用下也保持固定，因拉杆组件464中的衬垫4642一个端面受砧模型腔462a的根部的柱形空腔462b内的台阶阻挡，在拉伸油缸41的活塞回拉时不能向拉伸油缸41所在的方向运动，紧靠衬垫4642的后开口环4643也不能向此方向运动，此时拉伸油缸41的活塞带动转接杆43A、拉压力传感器43、铰接机构44、铰接滑块451、转接头461、拉杆4641、前开口环4643等一同运动，可变形压缩的聚氨酯套管4644便在拉杆4641端帽和紧靠其台阶面的开口环4643的挤压作用下，向拉伸油缸41的活塞运动方向压缩变形，在导管的密闭空间中产生内胀压力，因管套4651的内孔圆柱面设置有环形沟槽4653，径向外形环面一部分置于砧模462的砧模型腔462a内，另一部分置于两个半阴模463的半阴模左型腔463a和半阴模右型腔463b构成的半阴模型腔内，砧模462和半阴模463的型腔便实现对管套4651的支撑，阻止管套4651变形，而聚氨酯套管4644变形并挤压位于管套4651的环形沟槽4653处的导管4652使导管管壁变形陷入环形沟槽4653，达到无扩口导管4652和管套4651连接的加工目的。

Claims (9)

1.一种无扩口导管连接挤压成型设备，包括机柜、液压系统、夹紧机构、拉伸机构、操作面板、工作平台；其特征在于：液压系统为夹紧机构和拉伸机构的驱动油缸提供动力；拉伸机构包括拉伸驱动机构和胀形机构，拉伸驱动机构为胀形机构提供动力；

胀形机构包括中心位于同一轴线上的转接头、砧模、半阴模和拉杆组件，其中：转接头一端与拉伸驱动机构驱动联接；砧模通过砧模座可拆卸固定于工作平台，砧模具有顺序设置的四级直径的圆柱形型腔结构；一级直径的型腔与转接头匹配用于容纳并限位转接头在型腔的移动，二级直径的型腔用于穿过拉杆组件的拉杆并与拉杆滑动间隙配合，三级直径的型腔与拉杆组件的衬垫联接固定，四级直径的型腔与管套外径匹配用于固定导管连接件；半阴模为两个半圆环结合构成的对称结构，两个半圆环分别可拆卸安装固定于夹紧机构的夹紧臂半孔内，用于在夹紧机构的驱动下闭合对导管连接件进行夹紧固定；两个半圆环之间的结合面均为平面，该平面的最大径向半径小于半阴模的半径，当两半圆环结合夹紧固定导管连接件时在结合部形成合模间隙；半阴模与砧模结合端设置与管套外径匹配的半阴模型腔，半阴模轴向还设置与导管外径匹配实现夹紧固定的夹紧段；

拉伸驱动机构包括与胀形机构位于同一轴线、依次联接的拉伸油缸、转接杆、拉压力传感器、铰接机构和导向机构；铰接机构包括铰接头、插销、铰接杆，铰接头一端与拉压力传感器连接固定；导向机构包括固定于工作平台的导轨和铰接滑块，铰接滑块沿导轨轴线方向滑动、一端与铰接机构的铰接头铰接、另一端通过转接头与拉杆组件的拉杆联接。

2.根据权利要求1所述的无扩口导管连接挤压成型设备，其特征在于：所述拉杆组件包括：拉杆、衬垫、两个开口环、聚氨酯套管和端帽，拉杆一端与转接头驱动联接，拉杆另一端设置端帽，第一开口环、聚氨酯套管、第二开口环在衬垫与端帽之间限位套装。

3.根据权利要求1所述的无扩口导管连接挤压成型设备，其特征在于：所述合模间隙为0.1～0.2mm。

4.根据权利要求1或2或3所述的无扩口导管连接挤压成型设备，其特征在于：所述夹紧机构包括相同结构的两个夹紧臂，每个夹紧臂设置有半孔用于固定半阴模；两个夹紧臂由同一夹紧油缸驱动构成等臂曲柄连杆机构驱动实现开闭。

5.根据权利要求4所述的无扩口导管连接挤压成型设备，其特征在于：所述等臂曲柄连杆机构包括夹紧油缸、安装挂架、肘接头、连杆、安装座、夹紧臂；所述夹紧油缸安装固定于安装挂架上，安装挂架固定于工作平台下；所述肘接头一端与夹紧油缸的活塞轴固定连接，另一端设置有轴孔；所述安装座固定于工作平台下，安装座侧面设置有轴孔；每个夹紧臂设置两组轴孔，两组轴孔与半孔成三角形布置；每个夹紧臂中部轴孔与安装座的轴孔铰接，下部轴孔通过连杆与同一肘接头固定联接构成等臂曲柄连杆机构。

6.根据权利要求5所述的无扩口导管连接挤压成型设备，其特征在于：所述夹紧机构和拉伸机构不限于油缸驱动，还可以采用气缸、电机直线运动输出动力装置实现驱动。

7.根据权利要求5所述的无扩口导管连接挤压成型设备，其特征在于：由一对对称匹配的半阴模的构成的半阴模型腔与砧模的第四级直径的型腔构成一个完整的型腔，该完整型腔与加工工件组合的外形匹配实现定位、夹紧和挤压时的支撑。

8.根据权利要求5所述的无扩口导管连接挤压成型设备，其特征在于：所述拉伸驱动机构的铰接机构包括：活动插销，铰接头和铰接杆一端通过一活动插销铰接，铰接杆另一端和铰接滑块通过另一插销铰接，两个插销均为可拆卸插拔结构。

9.根据权利要求5所述的无扩口导管连接挤压成型设备，其特征在于：所述导向机构设置一组或二组，二组导向机构相对于拉伸机构轴线对称安装于工作平台。

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