一种金属空心圆管滚压渐进成形机构

技术领域

本发明涉及一种金属空心圆管滚压渐进成形机构。

背景技术

金属波纹管是一种外型呈现规则波浪状、带有横向波纹的管类零件。它具有较高的弯曲疲劳强度和弹性稳定性，在外力作用下能产生轴向、横向和角向位移，常作为弹性元件，用于制造补偿器、柔性相连件、换热器等，广泛应用在航空航天、电力仪表、石油化工、汽车船舶等各领域。

波纹管的成形工艺有机械成形、液压成形和焊接成形等。液压胀形成形工艺相对复杂，且对波纹形状有一定限制，不太容易成形波纹高度高且波纹宽度窄的波纹管。机械胀形通常采用多个模瓣径向撑开、胀形而成，成形质量不易控制，且模瓣均针对性设计，通用性不强。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种能够地滚压成形出波纹高度高、波纹宽度窄的波纹管，且模块化程度高、通用性强、机构稳定可靠的一种金属空心圆管滚压渐进成形机构。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种金属空心圆管滚压渐进成形机构，包括滚压渐进成形模块、驱动传动模块和壳架；所述滚压渐进成形模块包括滚轮组、支撑杆和连接杆；所述驱动传动模块包括电机、联轴器、丝杠和丝杠螺母；所述壳架包括圆形底盖、筒体、圆形端盖和电机安装架；其中所述电机、电机安装架、联轴器、丝杠、丝杠螺母和圆形底盖同轴安装；

所述支撑杆均布安装在圆形底盖上，所述滚轮组安装在支撑杆的一端且位于圆形底盖的外侧；所述丝杠的一端通过联轴器与电机相连，且所述丝杠与电机之间的联轴器上还套装有电机安装架，所述电机安装架上固定安装有电机，所述丝杠的另一端与圆形底盖相连；所述丝杠螺母与丝杠啮合相连；所述连接杆的一端与支撑杆的另一端相连，所述连接杆的另一端与丝杠螺母外壁相连；所述电机安装架与圆形底盖之间安装有筒体，所述电机外围与电机安装架之间安装有圆形端盖。

所述滚轮组由第一滚轮和第二滚轮组成；所述支撑杆的一端端部开设有轴承安装孔，所述轴承安装孔内安装有深沟球轴承；且位于所述支撑杆一侧位置的深沟球轴承上安装有第一滚轮，位于所述支撑杆另一侧位置的深沟球轴承上安装有第二滚轮；且所述第二滚轮与第一滚轮通过螺钉和螺母固连；

所述轴承安装孔下方位置的支撑杆上还开设有限位平台，用以防止滚轮组与筒体接触，所述支撑杆另一端侧面安装有转接连接平台，所述支撑杆侧面开设有T形槽；所述转接连接平台上开设有轴安装通孔，所述转接连接平台通过轴安装通孔与连接杆相连；

所述连接杆的两端一体成型安装有连接杆连接平台，且所述连接杆连接平台的侧面开设有连接平台安装通孔；所述丝杠螺母的外侧安装有与连接杆根数相等且位置对应的连接块，所述连接块上开设有连接块安装孔，所述丝杠螺母中空内侧开设有丝杠螺母内螺纹，所述丝杠螺母内螺纹与丝杆啮合相连；所述连接杆一端的连接杆连接平台通过连接平台安装通孔利用销与支撑杆上转接连接平台的轴安装通孔相连，所述连接杆另一端的连接杆连接平台通过连接平台安装通孔利用销与丝杠螺母上连接块的连接块安装孔相连；通过丝杠和丝杠螺母的螺纹啮合，将电机传输给丝杠的旋转运动，转换为丝杠螺母在丝杠的滑动。

所述第一滚轮为一面为曲面，一面为平面的滚轮；所述第一滚轮上平面侧开设有轴承安装孔和深沟球轴承安装用第一环槽，所述第一滚轮上平面侧中间位置开设有螺钉安装通孔，所述螺钉安装通孔外周的第一滚轮上开设有与深沟球轴承内孔配合用的轴面，所述轴面底部的第一滚轮上开设有呈台阶状的轴肩；所述第一滚轮上曲面侧的第一滚轮曲面中间位置开设有第一凹台，且所述第一凹台与螺钉安装通孔中心位置连通；

所述第二滚轮也为一面为曲面，一面为平面的滚轮；所述第二滚轮上平面侧开设有第一滚轮上轴面配合使用的轴面安装凹台；所述第二滚轮上平面侧中间位置开设有螺母安装通孔，所述轴面安装凹台外周开设有轴承安装孔和深沟球轴承安装用第二环槽，所述第二环槽和轴面安装凹台之间开设有与第一滚轮上呈台阶状的轴肩配合使用的轴承定位凸台；所述第二滚轮上曲面侧的第二滚轮曲面中间位置开设有第二凹台，且所述第二凹台、螺母安装通孔、轴面安装凹台、第二环槽、轴承定位凸台中心位置连通。

所述第一滚轮曲面和第二滚轮曲面的曲面形状与所需滚压成形的波纹形状一致。

所述电机安装架包括四方形电机安装平台，所述四方形电机安装平台的四个角通过支撑杆与圆环形安装环相连；所述四方形电机安装平台中间位置开设有联轴器安装通孔；所述四方形电机安装平台上还开设有电机安装孔，所述电机通过螺母螺栓利用电机安装孔与四方形电机安装平台固连；所述圆环形安装环上均布安装有2个以上的筒体安装平台，所述圆环形安装环上均布开设有2个以上的圆形端盖安装让位槽，且所述筒体安装平台和圆形端盖安装让位槽间隔分布；所述筒体安装平台上开设有筒体安装孔；

所述丝杠包括一体成型的第一轴段、第一螺纹段、第二轴段；

所述圆形底盖的中心位置开设有丝杠孔，所述圆形底盖的丝杠孔内通过轴承安装有丝杠的第一轴段；所述联轴器内安装有丝杠的第二轴段；所述丝杠的第一螺纹段与丝杠螺母上的丝杠螺母内螺纹啮合相连；所述圆形底盖上还均布安装有2根以上T形导轨，所述圆形底盖上安装有T形导轨的一侧的圆周边上均布安装有6个底盖安装平台，且所述底盖安装平台分布位置为每2根T形导轨之间的圆形底盖的圆周边上；所述底盖安装平台上开设有底盖安装平台安装孔；所述圆形底盖另一侧上安装有圆形底盖固定块，所述圆形底盖固定块上开设有圆形底盖连接孔和用于圆形底盖、圆形底盖固定块固定用的紧定孔；所述支撑杆的T形槽活动安装在圆形底盖的T形导轨上；

所述筒体一端均布安装有8个组合安装平台，所述筒体另一端均布安装有6个筒体安装平台，且每2个所述的筒体安装平台之间还均布安装有支撑杆让位孔；所述圆形端盖上均匀安装有4个端盖连体平台；

所述筒体的8个组合安装平台中每间隔1个分布的4个与电机安装架的4个筒体安装平台分别通过螺栓螺母固连；所述筒体的8个组合安装平台中除去4个与电机安装架的4个筒体安装平台相连的外，其余4个所述组合安装平台与圆形端盖的4个端盖连体平台分别通过螺栓螺母固连；所述圆形底盖上的6个底盖安装平台与筒体的6个筒体安装平台分别通过螺栓螺母固连。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明提出一种基于渐进成形技术的一种金属空心圆管滚压渐进成形机构，滚轮与管材滚动接触，摩擦力小、多对滚轮组同时对管材进行滚压成形，管材受力均匀，成形质量好。

(2)滚轮的曲面形状与所需滚压成形的波纹管的波形一致，可根据波纹形状的不同单独更换滚轮，操作简单，通用性强。

(3)第一滚轮的轴肩和第二滚轮的轴承定位凸台对深沟球轴承进行轴向定位，使机构运行时精度更好，更加稳定；第一环槽和第二环槽让位于连接杆和深沟球轴承，以免影响连接杆和深沟球轴承的安装和运动，使机构更加有效、可靠。

(4)滚轮组安装在支撑杆的一端，支撑杆安装在圆形底盖的T形导轨上，通过支撑杆在圆形底盖T形导轨上的滑动将滚轮组向外推出，结构稳定可靠。同时连接杆一端相连支撑杆，另一端相连丝杠螺母，使滚轮组实现同步推出和滚压成形操作，同步性好。

(5)支撑杆上安装有限位平台，可防止滚轮组与筒体接触、干涉。

(6)本发明中丝杠的一端通过联轴器与电机相连，另一端通过轴承和圆形底盖相连，第一螺纹上安装丝杠螺母，从而将电机输出的运动传递给丝杠螺母，丝杠螺母再将运动传递给滚压胀形机构，从而实现滚压成形，传动机构稳定可靠。

本发明能够地滚压成形出波纹高度高、波纹宽度窄的波纹管或胀形管，且模块化程度高、通用性强、机构稳定可靠。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是图1中去掉筒体和圆形端盖后的放大结构示意图；

图3是图2中滚轮组的局部放大剖视图；

图4是图3中第一滚轮的放大剖视图；

图5是图3中第二滚轮的放大剖视图；

图6是图1中支撑杆的放大示意图；

图7是图6的后视图；

图8是图1中连接杆的放大示意图；

图9是图1中丝杠螺母的放大示意图；

图10是图1中丝杠的放大示意图；

图11是图1中圆形底盖的放大示意图；

图12是图11后视放大示意图；

图13是图1中电机安装架的放大示意图；

图14是图1中筒体的结构示意图。

具体实施方式

本实施例的一种金属空心圆管滚压渐进成形机构，如图1-14所示，包括滚压渐进成形模块1、驱动传动模块2和壳架3；所述滚压渐进成形模块1包括6组滚轮组11、6根支撑杆12和6根连接杆13；所述驱动传动模块2包括电机21、联轴器22、丝杠23和丝杠螺母24；所述壳架3包括圆形底盖31、筒体32、圆形端盖33和电机安装架34；其中电机21、电机安装架34、联轴器22、丝杠23、丝杠螺母24和圆形底盖31同轴安装；

所述支撑杆12均布安装在圆形底盖31上，所述滚轮组11安装在支撑杆12的一端且位于圆形底盖31的外侧；所述丝杠23的一端通过联轴器22与电机21相连，且所述丝杠23与电机21之间的联轴器22上还套装有电机安装架34，所述电机安装架34上固定安装有电机21，所述丝杠23的另一端与圆形底盖31相连；所述丝杠螺母24与丝杠23啮合相连；所述连接杆13的一端与支撑杆12的另一端相连，所述连接杆13的另一端与丝杠螺母24外壁相连；所述电机安装架34与圆形底盖31之间安装有筒体32，所述电机21外围与电机安装架34之间安装有圆形端盖33。

所述滚轮组11由第一滚轮111和第二滚轮112组成；所述支撑杆12的一端端部开设有轴承安装孔121，所述轴承安装孔121内安装有深沟球轴承113；且位于所述支撑杆12一侧位置的深沟球轴承113上安装有第一滚轮111，位于所述支撑杆12另一侧位置的深沟球轴承113上安装有第二滚轮112；且所述第二滚轮112与第一滚轮111通过螺钉114和螺母115固连；

所述轴承安装孔121下方位置的支撑杆12上还开设有限位平台122，用以防止滚轮组11与筒体32、圆形底盖31接触，所述支撑杆2另一端侧面安装有转接连接平台123，所述支撑杆12侧面开设有T形槽124；所述转接连接平台123上开设有轴安装通孔1231，所述转接连接平台123通过轴安装通孔1231与连接杆13相连；

所述连接杆13的两端一体成型安装有连接杆连接平台131，且所述连接杆连接平台131的侧面开设有连接平台安装通孔132；所述丝杠螺母24的外侧安装有与连接杆13根数相等且位置对应的连接块241，所述连接块241上开设有连接块安装孔242，所述丝杠螺母24中空内侧开设有丝杠螺母内螺纹243，所述丝杠螺母内螺纹243与丝杆23啮合相连；所述连接杆13一端的连接杆连接平台131通过连接平台安装通孔132利用销与支撑杆12上转接连接平台123的轴安装通孔1231相连，所述连接杆13另一端的连接杆连接平台131通过连接平台安装通孔132利用销与丝杠螺母24上连接块241的连接块安装孔242相连；

所述第一滚轮111为一面为曲面，一面为平面的滚轮；所述第一滚轮111上平面侧开设有轴承安装孔121和深沟球轴承113安装用第一环槽1113，所述第一滚轮111上平面侧中间位置开设有螺钉安装通孔1116，所述螺钉安装通孔1116外周的第一滚轮111上开设有与深沟球轴承113内孔配合用的轴面1111，所述轴面1111底部的第一滚轮111上开设有呈台阶状的轴肩1112；所述第一滚轮111上曲面侧的第一滚轮曲面1115中间位置开设有第一凹台1114，且所述第一凹台1114与螺钉安装通孔1116中心位置连通；

所述第二滚轮112也为一面为曲面，一面为平面的滚轮；所述第二滚轮112上平面侧开设有第一滚轮111上轴面1111配合使用的轴面安装凹台1121；所述第二滚轮112上平面侧中间位置开设有螺母安装通孔1126，所述轴面安装凹台1121外周开设有轴承安装孔121和深沟球轴承113安装用第二环槽1123，所述第二环槽1123和轴面安装凹台1121之间开设有与第一滚轮111上呈台阶状的轴肩1112配合使用的轴承定位凸台1122；所述第二滚轮112上曲面侧的第二滚轮曲面1125中间位置开设有第二凹台1124，且所述第二凹台1124、螺母安装通孔1126、轴面安装凹台1121、第二环槽1123、轴承定位凸台1122中心位置连通。

进一步，所述第一滚轮111的轴肩1112和第二滚轮112的轴承定位凸台1122对深沟球轴承113进行轴向定位。所述第一环槽1113和第二环槽1123让位于支撑杆12和深沟球轴承113，以免影响深沟球轴承113的运动。所述第一滚轮111的第一凹台1114和第二滚轮112的第二凹台1124用于安装螺钉114和螺母115，且保证螺钉114和螺母115均在第一滚轮111的第一滚轮曲面1115和第二滚轮112的第二滚轮曲面1125内，以免影响金属波纹管的滚压成形质量。

所述第一滚轮曲面1115和第二滚轮曲面1125的曲面形状与所需滚压成形的波纹形状一致。可根据波纹形状的不同而单独成对更换。

所述电机安装架34包括四方形电机安装平台342，所述四方形电机安装平台342的四个角通过支撑杆346与圆环形安装环347相连；所述四方形电机安装平台342中间位置开设有联轴器安装通孔341；所述四方形电机安装平台342上还开设有电机安装孔343，所述电机21通过螺母螺栓利用电机安装孔343与四方形电机安装平台342固连；所述圆环形安装环347上均布安装有4个筒体安装平台344，所述圆环形安装环347上均布开设有4个圆形端盖安装让位槽345，且所述筒体安装平台344和圆形端盖安装让位槽345间隔分布；所述筒体安装平台344上开设有筒体安装孔348；

所述丝杠23包括一体成型的第一轴段231、第一螺纹段232、第二轴段233；

所述圆形底盖31的中心位置开设有丝杠孔312，所述圆形底盖31的丝杠孔312内通过轴承安装有丝杠23的第一轴段231；所述联轴器22内安装有丝杠23的第二轴段233；所述丝杠23的第一螺纹段232与丝杠螺母24上的丝杠螺母内螺纹243啮合相连；所述圆形底盖31上还均布安装有6根T形导轨311，所述圆形底盖31上安装有T形导轨311的一侧的圆周边上均布安装有6个底盖安装平台313，且所述底盖安装平台313分布位置为每2根T形导轨311之间的圆形底盖31的圆周边上；所述底盖安装平台313上开设有底盖安装平台安装孔314；所述圆形底盖31另一侧上安装有圆形底盖固定块315，所述圆形底盖固定块315上开设有圆形底盖连接孔316和用于圆形底盖31、圆形底盖固定块315固定用的紧定孔317；所述支撑杆12的T形槽124活动安装在圆形底盖31的T形导轨311上；通过支撑杆12在T形导轨311上的滑动，实现滚轮组11的外向推出和向内收拢。

所述筒体32一端均布安装有8个组合安装平台321，所述筒体32另一端均布安装有6个筒体安装平台322，且每2个所述的筒体安装平台322之间还均布安装有支撑杆让位孔323；所述圆形端盖33上均匀安装有4个端盖连体平台331；

所述筒体32的8个组合安装平台321中每间隔1个分布的4个与电机安装架34的4个筒体安装平台344分别通过螺栓螺母固连；所述筒体32的8个组合安装平台321中除去4个与电机安装架34的4个筒体安装平台344相连的外，其余4个所述组合安装平台321与圆形端盖33的4个端盖连体平台331分别通过螺栓螺母固连；所述圆形底盖31上的6个底盖安装平台313与筒体32的6个筒体安装平台322分别通过螺栓螺母固连。

安装时，首先安装滚压渐进成形模块1。先将深沟球轴承113安装于支撑杆12的轴承安装孔121内，将第一滚轮111的轴面1111从支撑杆12的一侧装入深沟球轴承113的内孔中，将第二滚轮112安装于支撑杆12的另一侧，使第一滚轮111的轴面1111装入第二滚轮112的轴面安装凹台1121内；然后将螺钉114依次穿过第一滚轮111的螺钉安装通孔1116、深沟球轴承113和第二滚轮112的螺母安装通孔1126，并在第二滚轮112的第二凹台1124处拧入螺母115与螺钉114固连。然后，将6根支撑杆12的T形槽124分别安装入圆形底盖31的6个T形导轨311上，并使支撑杆12的滚轮组11位于圆形底盖31的外侧。

随后，安装驱动传动模块2，将电机21安装在电机安装架34的电机安装平台342上，并在电机安装孔343处通过螺母螺栓与电机安装架34固连。将联轴器22的一端与电机21的输出轴相连，将联轴器12的另一端与丝杠23的第二轴段233相连。接着将丝杠螺母24啮合安装在丝杠23的第一螺纹段232上，将轴承安装在圆形底盖31的丝杠安装孔312内，再将丝杠23的第一轴段231安装入圆形底盖31的丝杠安装孔312内的轴承中。再将6根连接杆13一端的连接杆连接平台131和6根支撑杆12的转接相连平台123分别通过销相连，6根连接杆13另一端的连接杆连接平台131和丝杠螺母24的6个连接块241通过销相连。

之后，安装壳架3；将筒体32安装在安装驱动传动模块2的外侧，筒体32一端的6个筒体安装平台322分别与圆形底盖31上的6个底盖安装平台313固连，筒体32的8个组合安装平台321中每间隔1个分布的4个与电机安装架34上的4个筒体安装平台344固连；再将圆形端盖33的4个端盖连体平台331与筒体32的其余4个组合安装平台321固连。

运行时，电机21启动，通过联轴器22，将电机的21旋转运动传递给丝杠23；丝杠23和丝杠螺母24螺纹啮合，从而将旋转运动转化为丝杠螺母24在丝杠23的滑动；丝杠螺母24在丝杠23上向圆形底盖31方向滑动，带动连接杆13径向打开合，从而带动支撑杆12在圆形底盖31的T形导轨311上，从而将支撑杆12顶端的滚轮组11外向推出，滚压渐进成形波纹管。成形结束，电机反转，使丝杠螺母24在丝杠23上向圆形端盖33方向滑动，带动连接杆13径向收拢，从而带动支撑杆12在圆形底盖31的T形导轨311上向内收拢，从而实现滚轮组11的向内收拢。

本实施例提出一种金属空心圆管滚压渐进成形机构，滚轮与管材滚动接触，摩擦力小、多对滚轮组同时对管材进行滚压成形，管材受力均匀，成形质量好。其次滚轮的曲面形状与所需滚压成形的波纹管的波形一致，可根据波纹形状的不同单独更换滚轮，操作简单，通用性强。第三、第一滚轮的轴肩和第二滚轮的轴承定位凸台对深沟球轴承进行轴向定位，使机构运行时精度更好，更加稳定；第一环槽和第二环槽让位于连接杆和深沟球轴承，以免影响连接杆和深沟球轴承的安装和运动，使机构更加有效、可靠。第四滚轮组安装在支撑杆的一端，支撑杆安装在圆形底盖的T形导轨上，通过支撑杆在圆形底盖T形导轨上的滑动将滚轮组向外推出，结构稳定可靠。同时连接杆一端相连支撑杆，另一端相连丝杠螺母，使滚轮组实现同步推出和滚压成形操作，同步性好。第五支撑杆上安装有限位平台，可防止滚轮组与筒体接触、干涉。本实施例中丝杠的一端通过联轴器与电机相连，另一端通过轴承和圆形底盖相连，第一螺纹上安装丝杠螺母，从而将电机输出的运动传递给丝杠螺母，丝杠螺母再将运动传递给滚压胀形机构，从而实现滚压成形，传动机构稳定可靠。综上本实施例能够地滚压成形出波纹高度高、波纹宽度窄的波纹管或胀形管，且模块化程度高、通用性强、机构稳定可靠。