塑钢风道法兰加工装置及加工方法

技术领域

本发明属于风道法兰制造技术领域，尤其是涉及一种塑钢风道法兰加工装置及加工方法。

背景技术

塑钢管道的性能如刚性、弹性、耐腐蚀、抗老化性能优异，被用于通风场景中形成塑钢风道，使用寿命长，受到市场的青睐，塑钢风道常常需要连接形成连续的长通道，以满足使用场景的需求，相应地需要加工风道端部形成法兰，通过法兰将相邻风道连接固定。目前常用的塑钢风道翻边工艺是常见的是机械翻边设备，通过翻边模对风道的端部进行翻边，往往需要配合加热、旋转等方式，以便于翻边的形成，在旋转翻边加工时，通常翻边模和风道均需要旋转，并同时加热风道的翻边部位，以便于翻边的顺利进行，避免翻边时折弯部的应力过大导致管道出现裂纹，另外设置加热装置会提高翻边的成本，且需要合理控制加热的温度，温度过高或过低都不利于翻边的形成，且容易因为加热的不均不同部位产生的变形程度不同，导致翻边的弧度不一致或者端部不平整，即翻边的精度不高，翻边的形状和质量达不到要求，因此，现有的塑钢风道法兰翻边在制造方式上需要一种不需要加热，但也能够保证风道法兰翻边的精度和质量的翻边装置，降低加工的困难，提高加工的精度。

发明内容

本发明旨在提出一种塑钢风道法兰加工装置及加工方法，解决不需要加热但是仍能保证翻边精度的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

包括固定夹具、翻边部和电源系统；

所述固定夹具用于固定待翻边的风道端部，所述固定夹具内周包括对所述风道翻边的形状定型的弧形部；

所述翻边部对风道端部施加作用力形成法兰翻边，翻边部包括金属片环和线圈，金属片环设置在翻边部最外层，线圈设置在金属片环附近且不与金属片环接触；翻边部的一部分伸入待翻边的风道内，金属片环与风道同心套接，且金属片环与风道两者不接触；

所述电源系统与所述线圈电连接，所述电源系统与所述线圈通电或断电连接。

进一步地，所述塑钢风道法兰加工装置的固定夹具和翻边部轴线沿水平方向设置在加工台上。

进一步地，翻边部还包括支撑部，所述支撑部呈T形，金属片环远离支撑部竖直部的一端为固定端，固定端与支撑部的水平部外侧固定，金属片环靠近支撑部竖直部的一端为自由端，自由端与支撑部的水平部外侧存在间隙，所述线圈包括线圈一，支撑部的水平部内部设有线圈一。

进一步地，所述线圈还包括线圈二，支撑部的竖直部内部设有线圈二，线圈二布置在线圈一的外侧。

进一步地，所述固定夹具内部设有线圈三，所述电源系统与所述线圈三电连接，所述电源系统与所述线圈三通电或断电连接。

进一步地，所述金属片环由若干个金属片形成，若干个金属片的自由端形成有重叠区域或不形成重叠区域，若干个金属片的固定端为整体结构或分体结构。

进一步地，支撑部的水平部在金属片环的固定端位置处设置台阶，金属片环的固定端插设在台阶内部。

一种塑钢风道法兰加工方法，包括如下步骤：

步骤一，将风道端部通过固定夹具夹持；

步骤二，翻边部伸入待翻边的风道内，金属片环与风道同心套接，保证两者不接触；

步骤三，使电源系统与翻边部内的线圈通电后断电，线圈被施加电压，线圈产生电磁场，金属片环产生电磁感应电流，产生感应电流的金属片环受到线圈的电磁场形成的电磁力，金属片环在电磁力的作用下向外翻转，金属片环翻转时作用于风道端部，使得风道端部随着金属片环向外翻转形成法兰翻边结构，完成风道的翻边。

进一步地，还包括步骤四：使固定夹具内部的线圈三与所述电源系统通电后断电，线圈被施加电压，线圈三产生电磁场，金属片环产生电磁感应电流，产生感应电流的金属片环受到线圈三的电磁场形成的电磁力，金属片环在电磁力的作用下向内翻转，金属片环翻转恢复至水平状态。

进一步地，还包括步骤五：将翻边部退出完成翻边的风道，待下一次风道翻边。

相对于现有技术，本发明所述的塑钢风道法兰加工装置具有以下优势：

本发明的翻边装置翻边过程中不需要加热，所加工出的风道法兰精度高，翻边形成的弧度一致，法兰端面平整，且能够有效避免弯曲部位应力的集中，翻边质量高。

对于无法受电磁力作用的塑钢风道，通过套接的金属片环和塑钢风道，瞬间的电磁力作用于金属片环，并通过金属片环的变形作用于塑钢风道，能够方便的加工形成塑钢风道的法兰翻边，仅需数秒钟的通电即可在塑钢风道上施加足够的力形成翻边，成型快，操作方便，加工过程中的噪音小，对操作工人的身体健康更为友好，用电量小，加工成本低且便捷。

金属片环的设置，不仅能够在磁场作用下外翻变形作用于塑钢风道的端部形成翻边，且在磁场力的作用下，金属片环还能够内翻恢复原位，金属片环是单独的片状结构，能够重复的外翻和内翻，且产生的变形量小，能够不断的重复使用。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例一所述的圆风道法兰加工装置的侧视结构示意图；

图2为本发明实施例一所述的圆风道法兰加工装置的俯视结构示意图；

图3为本发明实施例一所述的圆风道法兰加工装置的定型辊轮的结构示意图；

图4为本发明实施例一所述的圆风道法兰加工装置的直角定型轮的结构示意图；

图5为本发明实施一例所述的圆风道法兰加工装置的钝角定型轮的结构示意图；

图6为本发明实施例二所述的塑钢风道法兰加工装置的剖视图一；

图7为本发明实施例二所述的塑钢风道法兰加工装置的剖视图二；

图8为本发明实施例二所述的塑钢风道法兰加工装置的剖视图三；

图9（a）为本发明实施例二所述的塑钢风道法兰加工装置的金属片环无重叠区域图；

图9（b）为本发明实施例二所述的塑钢风道法兰加工装置的金属片环有重叠区域图；

图10为本发明实施例二中线圈二另一固定方式的塑钢风道法兰加工装置的剖视图。

附图标记说明：

10-工件；11-快速卡盘；12-主轴减速器；13-第一伺服电机；14-直线导轨；15-导轨滑块座；16-滑动平台；17-第二伺服电机；18-齿轮圈；19-固定底辊；20-固定轴块；21-提升气缸；22-第三伺服电机；23-第三行星减速器；24-丝杆蜗轮；25-压紧丝杆；26-滑动滑块；27-滑动轧辊；28-中心固定轴；29-第一固定支架；30-机床平台；31-第二固定支架；32-旋转齿轮；33-第一滚珠丝杠；34-第四支架；35-第四行星减速器；36-第四伺服电机；37-传动轴；38-第二行星减速器；39-定型辊轮；40-第二滚珠丝杠；41-移动滑台；42-第五伺服电机；50-主固定台；61-第一成型轮；62-第二成型轮；63-轮架；64-直角定型轮；65-钝角成型轮；固定夹具-70；弧形部-701；线圈三-702；翻边部-80；金属片环-801；金属片-8011；金属片环的固定端-8012；线圈一-802；线圈二-803；支撑部-804；台阶-8041；移动块-805；风道-90。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参见附图1-5，固定组件包括工件夹持支架、快速卡盘11、主轴减速器12及第一伺服电机13，环形的工件10通过快速卡盘11固定在工件夹持支架上，所述工件夹持支架通过主轴减速器12与第一伺服电机13连接，所述第一伺服电机13通过主轴减速器12及快速卡盘11控制环形的工件10旋转移动；

所述夹持组件包括定辊子组件、动辊子组件、主固定台50及提升气缸21；

所述定辊子组件包括固定底辊19、固定轴块20、第一滚珠丝杠33、第四支架34、第四行星减速器35及第四伺服电机36，所述固定底辊19设置在固定轴块20上，所述固定轴块20设置在主固定台50上，所述第一滚珠丝杠33、第四行星减速器35、第四伺服电机36依次连接，所述第四伺服电机36通过第四行星减速器35控制第一滚珠丝杠33挤压主固定台50使主固定台50平移，所述主固定台50平移控制固定底辊19与工件10的间距，第一滚珠丝杠33、第四行星减速器35、第四伺服电机36通过第四支架34设置在主固定台50上；所述主固定台50通过导轨滑块座15设置在直线导轨14上，所述第一滚珠丝杠33控制主固定台50沿直线导轨14平移。所述导轨滑块座15上设置有锁定机构，通过锁定机构可将主固定台50锁死在直线导轨14上。

所述动辊子组件包括滑动轧辊27、滑动滑块26、压紧丝杆25、丝杆蜗轮24、第三支架、第三行星减速器23及第三伺服电机22，所述滑动轧辊27设置在滑动滑块26上，所述滑动滑块26一端通过压紧丝杆25与丝杆蜗轮24连接，丝杆蜗轮24通过第三行星减速器23与第三伺服电机22连接，第三伺服电机22通过第三行星减速器23控制丝杆蜗轮24转动并控制压紧丝杆25推动或拉动滑动滑块26并控制滑动轧辊27与固定底辊19的夹持间距，压紧丝杆25、丝杆蜗轮24、第三行星减速器23及第三伺服电机22通过第三支架设置在主固定台50上；

所述提升气缸21与所述主固定台50连接，所述提升气缸21控制所述主固定台50位移，继而控制所述主固定台50上的固定底辊19及滑动轧辊27向工件10方向移动或向远离工件10方向移动；

所述翻转组件包括齿轮圈18、旋转齿轮32、第二行星减速器38、第二伺服电机17、第一固定支架29、第二固定支架31及中心固定轴28；

所述齿轮圈18设置在机床平台30上，所述齿轮圈18的幅度至少为90°，所述主固定台50靠近工件10一端通过第一固定支架29及中心固定轴28设置在机床平台30上，所述主固定台50可绕中心固定轴28转动，所述主固定台50远离工件10一端通过第二固定支架31、旋转齿轮32与齿轮圈18连接，所述旋转齿轮32与第二行星减速器38、第二伺服电机17连接，所述第二伺服电机17通过第二行星减速器38控制旋转齿轮32沿齿轮圈18爬行并通过第二固定支架31带动主固定台50绕中心固定轴28转动，所述第二伺服电机17、第二行星减速器38通过第二固定支架31设置在主固定台50上。

所述机床平台30上设置有两个平行设置的齿轮圈18，所述两个齿轮圈18对称设置在主固定台50两侧，每个所述齿轮圈18上设置有一组旋转齿轮32、第二行星减速器38、第二伺服电机17、第一固定支架29、第二固定支架31，两个齿轮圈18上的旋转齿轮32通过传动轴37连接并同步转动。

所述还包括翻边定型组件；所述翻边定型组件包括定型辊轮39、第二滚珠丝杠40、移动滑台41、第五伺服电机42，所述第五伺服电机42与第二滚珠丝杠40连接，所述第五伺服电机42通过第二滚珠丝杠40控制定型辊轮39沿移动滑台41平移以靠近或远离工件10的翻边。

如图3所示，所述定型辊轮39包括第一成型轮61和第二成型轮62，所述第一成型轮61和第二成型轮62设置在轮架63上，所述第一成型轮61和第二成型轮62与工件10的间距相同。

如图4-5所示，所述定型辊轮39的成型轮为直角定型轮64或钝角成型轮65。

本实施例所述的圆风道法兰加工装置采用塑钢板为原材料，根据圆风道法兰工件的尺寸不同选用不同的塑钢板来定制裁剪，焊接后形成塑钢风道，将塑钢风道根据需要的长度制成圆环状的工件10，再将圆环状的工件10通过该装置延压翻边一次性制造成圆风道法兰，翻边装置翻边过程中不需要加热，所加工的风道法兰精度高，翻边形成的弧度能够满足要求，法兰端面平整，且能够有效避免弯曲部位应力的集中，翻边质量高。

且由于通过塑钢板定制裁剪，余料更少，且余料也是塑钢板，可以继续使用，因而降低了材料成本，继而降低了圆风道法兰的生产成本。

基于前述的圆风道法兰加工装置，其加工方法包括如下步骤：

a，将环形的工件10通过快速卡盘11固定在工件夹持架上；

b，提升气缸21控制主固定台50向工件10方向移动并使固定底辊19及滑动轧辊27插入工件10两侧；

c，第四伺服电机36通过第四行星减速器35控制第一滚珠丝杠33挤压主固定台50使主固定台50向工件10方向移动并控制固定底辊19与工件10的外侧的间距；

d，第三伺服电机22通过第三行星减速器23控制丝杆蜗轮24转动并控制压紧丝杆25推动滑动滑块26移动，所述滑动滑块26移动带动滑动轧辊27向工件10内侧方向移动并与固定底辊19夹持工件10；

e，第一伺服电机13通过主轴减速器12控制工件10旋转移动，所述滑动轧辊27及固定底辊19随工件10旋转移动将工件10的夹持部分挤压延伸；

f，第二伺服电机17通过第二行星减速器38控制旋转齿轮32沿齿轮圈18爬行并通过第二固定支架31带动主固定台50绕中心固定轴28转动，主固定台50绕中心固定轴28转动带动滑动轧辊27及固定底辊19转动，滑动轧辊27及固定底辊19转动带动夹持在中间的挤压延伸的工件10的夹持部分翻转；

g，所述滑动轧辊27及固定底辊19将工件10的夹持部分翻转至90°，通过提升气缸21控制主固定台50上的固定底辊19及滑动轧辊27远离工件10，完成工件10的翻边。

h，第五伺服电机42通过第二滚珠丝杠40控制定型辊轮39沿滑动平台16靠近工件10的翻边，第一伺服电机13通过主轴减速器12及快速卡盘11控制工件10旋转移动，所述定型辊轮39完成工件10翻边的定型。

i，收回快速卡盘11，取出工件10，装置恢复初始状态。

实施例二

参见图6-8，图6为本发明实施例所述的塑钢风道法兰加工装置的剖视图一，翻边前完成准备工作的状态；图7为本发明实施例所述的塑钢风道法兰加工装置的剖视图二，完成翻边的状态；图8为本发明实施例所述的塑钢风道法兰加工装置的剖视图三，完成翻边后金属片环恢复原位的状态。

具体地，塑钢风道法兰加工装置包括固定夹具70、翻边部80和电源系统；

所述固定夹具70用于固定待翻边的风道端部，所述固定夹具70内周包括对所述风道翻边的形状定型的弧形部701；

所述翻边部80实施风道90端部的翻边形成法兰，翻边部80包括金属片环801和线圈，金属片环801设置在翻边部80最外层，线圈设置在金属片环801附近且不与金属片环801接触；翻边部80伸入待翻边的风道90内，金属片环801与风道90同心套接，两者不接触；

所述电源系统与所述线圈电连接，所述电源系统与所述线圈通电或断电使得所述线圈通电或断电；

线圈通电后断电的过程中，线圈被施加的电压，电压产生磁场，金属片环801与线圈的对应部位会产生感应电流，线圈的磁场通过与感应电流作用，产生作用于金属片环801的法向作用力，该作用力为电磁力，产生的压力值很大，在垂直于金属片环801表面的作用力下金属片环801发生向外的变形，瞬间变形至与固定夹具70端面贴合；塑钢风道90虽然不会在磁场的作用下产生感应电流，但是由于塑钢风道90套设在金属片环的外部，在金属片环外翻时，同时作用于塑钢风道90，由此完成对塑钢风道90的翻边；该实施例中所提供的塑钢风道翻边装置，能够方便快捷的加工塑钢风道的法兰，翻边过程中不需要加热，所加工出的风道法兰精度高，翻边形成的弧度一致，法兰端面平整，且能够有效避免弯曲部位应力的集中，且成型快，操作方便，还能克服机械翻边时噪音大的问题。

根据塑钢风道90的管壁厚度，搭配合适的金属片环801厚度、线圈的电阻大小以及施加电压的大小，以保证金属片环801所受的磁场力大小足以使得塑钢风道的管壁外翻变形；例如，塑钢风道的管壁厚度越厚，翻边需要的力越大，则金属片环801应该搭配更厚的金属片8011，施加更大的电压或减小线圈的电阻。另外，为了避免金属片环外翻时压力过大，直接压人塑钢风道内，形成压合，还需要对施加的电压大小和线圈的电阻大小调节配合，使得金属片环外翻时既能完成对塑钢风道的翻边又不至于与塑钢风道形成压合。

所述法兰加工装置的轴线沿水平方向设置在加工台上，仅需要将风道90端部水平放入法兰加工装置，固定夹具70固定待翻边的风道90端部，可以适用于不同长度尺寸的各种风道90，不论风道的长短，仅需要将风道的端部夹持在固定夹具70中，并保证风道放置水平即可，适用性强，相对于高度方向的加工在空间上更便利且更易实施；其中，法兰加工装置的固定夹具70和翻边部80的轴线均沿水平方向装设在加工台上，固定夹具70固定在加工台上，翻边部80可移动地设置，例如，翻边部80通过导轨滑动设置在加工台上，还可设置驱动装置，驱动翻边部80沿导轨滑移，使得翻边部80伸入风道90或退出风道90；其中固定夹具70为常用的夹具类型，能够用于夹持不同直径的风道。

翻边部80还包括支撑部804，所述支撑部804呈T形，金属片环801远离支撑部804竖直部的一端为固定端，固定端与支撑部804的水平部外侧固定，金属片环801靠近支撑部804竖直部的一端为自由端，自由端与支撑部804的水平部外侧存在间隙，翻边部80的线圈包括线圈一802，支撑部804的水平部内部设有线圈一802；在翻边部80伸入风道90时，支撑部804的水平部至少有一部分伸入风道90内部，支撑部804的竖直部始终在风道90外部；水平部至少有一部分伸入风道90内部时，金属片环的固定端8012伸入风道内部，金属片环801的自由端全部伸入或部分伸入风道内部，以便于金属片环801在受磁力作用时，金属片环801翻转并作用于风道的内壁，促使风道的端部外翻形成法兰翻边。

翻边部80的线圈还包括线圈二803，支撑部804的竖直部内部设有线圈二803，线圈二803布置在线圈一802的外侧，线圈一802通断电一次，金属片环801翻转促使风道的端部形成法兰翻边后，为了进一步使得翻边效果更佳，在风道翻边形成后使得线圈二803通断电一次，在线圈二803提供的磁力作用下金属片环801进一步下压风道翻边部位，翻边后的法兰边更加平整。

在线圈二的另一固定方式中，参见附图10，线圈二803通过环形的移动块805固定在支撑部804竖直部的端面上，移动块805通过伸缩杆与支撑部804竖直部连接，在线圈一802通断电一次，金属片环801翻转促使风道的端部形成法兰翻边后，为了进一步使得翻边效果更佳，伸缩杆驱动移动块805靠近法兰的翻边部分，使得线圈二803通断电一次，由于线圈2更加贴近法兰的翻边部分，磁力作用效果更好，能够更好地提供最用力使得翻边后的法兰边平整，在翻边平整后，伸缩杆驱动移动块805复位，回到支撑部804竖直部的端面上。

所述固定夹具70内部设有线圈三702，所述电源系统与所述线圈三702电连接，线圈三702通断电一次，在线圈三702提供的磁力作用下金属片环801回转恢复至水平状态，即线圈三702使得金属片环801复位，且由于金属片环801在风道外侧，金属片环801回转的力不会作用于风道上，不影响已经完成翻边的风道。

参见图9（a）和图9（b），所述金属片环801由若干个金属片8011形成，若干个金属片8011的自由端形成有重叠区域或不形成重叠区域，若干个金属片的固定端为整体结构或分体结构；金属片的自由端的形状可以根据需要设置，金属片的自由端形成有重叠区域时，在金属片完成塑钢风道的翻边后金属片的重叠区域减少甚至消失，金属片8011均匀地压在塑钢风道上，金属片的固定端固定在支撑部804上，在金属片8011翻转时固定端不变形，金属片的固定端为整体结构或分体结构均是可行的，例如，金属片形成的金属片环的固定端8012为筒状结构整体固定在支撑部804上，也可以是，金属片8011的端部单独固定在支撑部804上，最后构成环状；金属片的自由端是独立间隔分布的，翻转后在线圈三702的作用下能够恢复原位且产生的形变可忽略，可以进行多次的翻边使用。

支撑部804的水平部在金属片环的固定端8012位置处设置台阶8041，金属片环的固定端8012插设在台阶8041内部，支撑部804的台阶8041与风道90的内壁存在一定的间隙，避免支撑部804在移动时与风道90的内壁之间产生摩擦力，发生不必要的磨损；通过设置台阶8041使金属片环801和风道之间形成稳定大小的间隙，避免金属片环801过度挤压风道内壁。

基于前述的塑钢风道法兰加工装置，其加工方法包括如下步骤：

步骤一，将风道端部通过固定夹具70夹持；

步骤二，翻边部80伸入待翻边的风道内，金属片环801与风道同心套接，保证两者不接触；

步骤三，使电源系统与翻边部80内的线圈通电后断电，线圈被施加电压，线圈产生脉冲电磁场，金属片环801产生电磁感应电流，产生感应电流的金属片环801受到线圈的电磁场形成的电磁力，金属片环801在电磁力的作用下向外翻转，金属片环801翻转时作用于风道端部，使得风道端部随着金属片环801向外翻转形成法兰翻边结构，完成风道的翻边。

步骤四：使固定夹具70内部的线圈三702与所述电源系统通电后断电，线圈被施加电压，线圈三702产生电磁场，金属片环801产生电磁感应电流，产生感应电流的金属片环801受到线圈三702的电磁场形成的电磁力，金属片环801在电磁力的作用下向内翻转，金属片环801翻转恢复至水平状态。

步骤五：将翻边部80退出完成翻边的风道，待下次风道翻边。

其中，支撑部804设置有线圈一802和线圈二803时，步骤三中的风道的翻边可分为两步，首先，使线圈一802通电，线圈一802被施加电压，线圈一802产生电磁场，金属片环801产生电磁感应电流，产生感应电流的金属片环801受到线圈的电磁场形成的电磁力，金属片环801在电磁力的作用下向外翻转，金属片环801翻转时作用于风道端部，使得风道端部随着金属片环801向外翻转形成法兰翻边结构，完成风道的翻边；然后，使线圈二803通电，在线圈二803提供的磁力作用下金属片环801进一步下压风道的翻边部分，翻边后的法兰边更加平整。

在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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创造和简化描述，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创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。