适用于剪普复合旋压成形的多自由度引导机构的制作方法

1.本实用新型属于旋压成形技术领域，具体涉及一种适用于剪普复合旋压成形的多自由度引导机构。


背景技术：

2.旋压成形工艺作为一种精度较高、单位成形力较大的成形工艺被广泛用于回转体零件的加工。目前，针对薄壁回转体工件已有的旋压成形方式包括外旋压成形和内旋压成形，外旋压成形工艺是将旋压模具作为工件内支撑，旋轮从工件外表面进行碾压产生逐点塑性成形效果，而内旋压成形工艺则相反，将旋压模具包覆工件外表面作为外支撑，旋轮从工件内表面碾压成形。无论是哪种成形方式，都是依靠模具、工件、旋轮的组合运动产生旋轮与工件接触点在工件表面的螺旋线运动，从而将成形作用覆盖整个工件。
3.在利用短芯模具旋压的过程中，需要设置引导机构对模具在轴向位移过程中进行引导，以使旋压模具与工件具有较高的同轴度，由于工件的内表面不平整、工件成形过程中模具所需轴向位移空间较大，常规的引导机构对旋压模具的引导效果不理想，容易发生未变形区和已变形区材料失稳的现象，导致工件旋压精度差、成形工件长度受限等问题。
4.因此，需要提供一种针对上述现有技术不足的改进技术方案。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是克服上述现有技术中的不足，提供一种通用性较强，能够作用于较大工件旋压的引导机构。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
7.一种适用于剪普复合旋压成形的多自由度引导机构，所述引导机构包括：
8.引导盘，对应装配有复合丝杠机构，使所述引导机构沿所述复合丝杠机构进行轴向位移和周向公转；
9.第一活塞杆，多个所述第一活塞杆沿所述引导盘的外周面均布，并沿所述引导盘的径向延伸；
10.v型支架，所述v型支架转动连接在所述第一活塞杆的末端，以在所述引导盘轴线所处的平面上进行转动；
11.橡胶履带，所述橡胶履带设置在所述v型支架上，所述橡胶履带其上带面对应抵触毛坯内壁，以沿毛坯内壁进行滑动。
12.如上所述的适用于剪普复合旋压成形的多自由度引导机构，优选，所述引导机构还包括转向机构，所述转向机构包括：
13.弧形槽，在所述v型支架的其中一端设有弧形槽；
14.第三活塞杆，所述第三活塞杆固连在所述第一活塞杆上，并沿第一活塞杆轴向伸缩，所述第三活塞杆的末端滑动装配于所述弧形槽内，并沿弧形槽所对应圆弧的径向对所述弧形槽施加挤压力。
15.如上所述的适用于剪普复合旋压成形的多自由度引导机构，优选，所述v型支架包括：
16.支撑柱，所述支撑柱的中部铰接在所述第一活塞杆上；
17.n形件，所述n形件有两个，两个所述n形件的两端均固连在支撑柱的外壁、并呈v形分布，橡胶履带通过轴承对应安装在两个所述n形件之间；
18.在所述v型支架任意一端的两个n形件之间设置滑块，所述滑块上开设有所述弧形槽。
19.如上所述的适用于剪普复合旋压成形的多自由度引导机构，优选，所述复合丝杠机构包括：
20.主动轴丝杠，螺纹装配于所述引导盘的轴心处，以通过传递旋转扭矩驱动所述引导盘产生轴向位移；
21.转盘，两个所述转盘对应设置于所述主动轴丝杠的两端，以通过传递旋转扭矩驱动所述引导盘产生周向公转；
22.从动轴丝杠，多个所述从动轴丝杠沿所述主动轴丝杠的周向均布，并与所述引导盘螺纹装配，以使所述引导盘与所述转盘同步公转；
23.所述从动轴丝杠将所述引导盘产生的轴向位移转换为自转运动。
24.如上所述的适用于剪普复合旋压成形的多自由度引导机构，优选，所述主动轴丝杠和所述从动轴丝杠均为滚珠丝杠，所述引导盘通过滚珠筒对应连接所述主动轴丝杠和所述从动轴丝杠。
25.如上所述的适用于剪普复合旋压成形的多自由度引导机构，优选，所述复合丝杠机构上还装配有与所述引导机构同步运动的碾环模芯。
26.如上所述的适用于剪普复合旋压成形的多自由度引导机构，优选，同一复合丝杠机构上的引导机构有两个，所述碾环模芯对应设置在两个所述引导机构之间。
27.如上所述的适用于剪普复合旋压成形的多自由度引导机构，优选，所述第一活塞杆为液压杆，所述第三活塞杆为气弹簧支撑杆。
28.如上所述的适用于剪普复合旋压成形的多自由度引导机构，优选，所述第三活塞杆通过连接座固连在所述第一活塞杆上。
29.有益效果：引导机构通过橡胶履带沿毛坯内表面滑动，并沿径向挤压毛坯的内壁，对所述碾环模芯与毛坯进行对心，保证毛坯与碾环模芯的同心度。
30.采用复合丝杠机构对引导机构进行驱动，通过主动丝杠和转盘进行传动，实现了引导机构与碾环模芯同步进行周向转动和轴向移动的复合运动，有效解决了成形过程中短芯模具所需轴向位移空间较大、成形工件长度受限的问题，实现了较长、较大、较复杂回转体工件的复合成形。
附图说明
31.构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：
32.图1为本实用新型所提供具体实施例中旋压设备的结构示意图；
33.图2为本实用新型所提供具体实施例中碾环模芯的结构示意图；
34.图3为本实用新型所提供具体实施例中复合丝杠机构的结构示意图；
35.图4为本实用新型所提供具体实施例中引导机构的结构示意图；
36.图5为本实用新型所提供具体实施例中弧形槽的装配示意图。
37.图中：1、机床；2、安装工位；3、装配螺栓；4、毛坯；5、旋轮；6、复合丝杠机构；7、碾环模芯；8、引导机构；9、尾顶；6-1、主动轴丝杠；6-2、转盘；6-3、从动轴丝杠；7-1、环状芯模；7-2、第二活塞杆；7-3、连接体；7-4、模芯盘；7-5、下螺栓；7-6、上螺栓；8-1、橡胶履带；8-2、轴承；8-3、支撑柱；8-4、n形件；8-5、第一活塞杆；8-6、弧形槽；8-7、第三活塞杆；8-8、滑块；8-9、引导盘。
具体实施方式
38.下面将对本实用新型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实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
39.在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“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；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
40.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
41.如图1-5所示，一种适用于剪普复合旋压成形的多自由度引导机构，引导机构8包括：引导盘8-9，对应装配有复合丝杠机构6，使引导机构8沿复合丝杠机构6进行轴向位移和周向公转；第一活塞杆8-5，多个第一活塞杆8-5沿引导盘8-9的外周面均布，并沿引导盘8-9的径向延伸；v型支架，v型支架转动连接在第一活塞杆8-5的末端，以在引导盘8-9轴线所处的平面上进行转动；橡胶履带8-1，橡胶履带8-1设置在v型支架上，橡胶履带8-1其上带面对应抵触毛坯4内壁，以沿毛坯4内壁进行滑动。通过第一活塞杆8-5对v形支架进行支撑，以对毛坯4提供径向支撑力，v型支架上设有橡胶履带8-1，在进行轴向移动的同时，通过橡胶履带8-1在毛坯4内部进行滑动，减少摩擦力，提高轴向移动的流畅度。
42.针对不同内径的毛坯或工件，只需对第一活塞杆8-5的伸缩量进行调整即可，提高了引导机构的通用性，使引导机构的适用面更广。
43.在本实用新型的另一可选实施例中，引导机构8还包括转向机构，转向机构包括：弧形槽8-6，在v型支架的其中一端设有弧形槽8-6；第三活塞杆8-7，第三活塞杆8-7固连在第一活塞杆8-5上，并沿第一活塞杆8-5轴向伸缩，第三活塞杆8-7的末端滑动装配于弧形槽8-6内，并沿弧形槽8-6所对应圆弧的径向对弧形槽8-6施加挤压力。弧形槽8-6所对应圆弧的圆心位于第三活塞杆8-7上，v型支架可通过支撑柱8-3旋转，第三活塞杆始终向弧形槽8-6施加挤压力，使第三活塞杆8-7的末端具有与弧形槽8-6顶点重合的运动趋势，使橡胶履带形成对应毛坯4内壁的柔性支撑，在毛坯4内部不平整时可进行旋转倾斜；同时，第三活塞杆
8-7末端滑动装配于弧形槽8-6，通过挤压力使弧形槽8-6顶点与第三活塞杆8-7末端相互重合的复位趋势，以带动v型支架进行复位。
44.在本实用新型的另一可选实施例中，v型支架包括：
45.支撑柱8-3，支撑柱8-3的中部铰接在第一活塞杆8-5上；第一活塞杆8-5端部设有安装套，支撑柱8-3套接在安装套内以形成转动连接。
46.n形件8-4，n形件8-4的两端固连在支撑柱8-3的外壁，两个n形件8-4呈v形分布，橡胶履带8-1通过轴承8-2对应安装在两个n形件8-4之间，橡胶履带8-1通过轴承8-2对应安装在两个n形件8-4之间；两个n形件8-4对橡胶履带8-1进行支持，使橡胶履带8-1可以在两个n形件8-4之间进行传导。
47.在v型支架任意一端的两个n形件8-4之间设置滑块8-8，滑块8-8上开设有弧形槽8-6。具体地，滑块8-8固定连接在两个n形件8-4之间。
48.在本实用新型的另一可选实施例中，复合丝杠机构6包括：主动轴丝杠6-1，螺纹装配于引导盘8-9的轴心处，以通过传递旋转扭矩驱动引导盘8-9产生轴向位移；转盘6-2，转盘6-2设置于主动轴丝杠6-1的两端，以通过传递旋转扭矩驱动引导盘8-9产生周向公转；从动轴丝杠6-3，多个从动轴丝杠6-3沿主动轴丝杠6-1的周向均布，并与引导盘8-9螺纹装配；主动轴丝杠6-1和从动轴丝杠6-3均与转盘6-2转动连接，以使引导盘8-9与转盘6-2同步公转；从动轴丝杠6-3将引导盘8-9产生的轴向位移转换为自转运动。
49.在引导机构进行轴向运动的同时，引导盘沿从动轴丝杠6-3轴向运动，从动轴丝杠6-3将引导盘轴向的运动转换自身的自转，从而保证引导盘在进行轴向移动时不会因受力产生偏载，保证引导机构与复合丝杠机构之间的同轴度。
50.在本实用新型的另一可选实施例中，主动轴丝杠6-1和从动轴丝杠6-3均为滚珠丝杠，引导盘8-9通过滚珠筒对应连接主动轴丝杠6-1和从动轴丝杠6-3。第三活塞杆8-7的下端通过安装座固连在第一活塞杆8-5上。
51.在本实用新型的另一可选实施例中，复合丝杠机构6上还装配有与引导机构8同步运动的碾环模芯7。
52.引导机构8与碾环模芯同轴安装在复合丝杠机构6上，以与碾环模芯同步运动，具体的，引导机构8和碾环模芯与复合丝杠机构的装配结构的装配结构相同；引导机构8沿径向挤压毛坯4的内壁，引导机构8用于对碾环模芯进行导向，并对碾环模芯与毛坯4进行对心。解决了短芯模具旋压过程中存在的未变形材料区和已变形材料区材料失稳的现象，使碾环模芯和旋轮5之间的材料塑性变形区均匀稳定，提高了旋压成形精度，可以提高毛坯4圆度和对中程度，消除旋压过程中的椭圆现象。
53.在一些实施例中，第一活塞杆8-5为液压杆，第三活塞杆8-7为气弹簧支撑杆。第三活塞杆8-7通过连接座固连在第一活塞杆8-5上。
54.在本实用新型的另一可选实施例中，同一复合丝杠机构6上的引导机构8有两个，碾环模芯7对应设置在两个引导机构8之间。两个引导机构8对应设置在碾环模芯的两侧，以在碾环模芯沿轴向坐往复运动时进行导向，优选，主动轴丝杠6-1和从动轴丝杠6-3均为滚珠丝杠，碾环模芯通过滚珠筒对应连接主动轴丝杠6-1和从动轴丝杠6-3。本实用新型采用滚珠丝杠控制引导机构8和碾环模芯的位移，可实现高精度数字化控制，实现了旋压模具轴向、周向、径向位移控制的集成，提高了工装的成形能力。
55.在本实用新型的另一可选实施例中，从动轴丝杠6-3可以为6个、4个、3个、2个等，并关于主动轴丝杠周向均布。引导机构8和碾环模芯与复合丝杠机构6的装配形式相同。
56.在本实用新型的另一可选实施例中，碾环模芯包括：模芯盘7-4，模芯盘7-4与主动轴丝杠6-1和从动轴丝杠6-3螺纹装配；环状芯模7-1，环状芯模7-1同心套接于模芯盘7-4的外部；第二活塞杆7-2，多个第二活塞杆7-2在模芯盘7-4的外周面上均布，并沿模芯盘7-4的径向支撑环状芯模7-1的内壁。通过第二活塞杆7-2对环状芯模提供支撑力，同时可依据旋压件尺寸大小和母线形状，分段设计不同形状的环状芯模7-1进行替换，极大提高了模具的经济效益。
57.在本实用新型的另一可选实施例中，第二活塞杆7-2和环状芯模7-1通过连接螺栓连接，第二活塞杆7-2为液压杆，第二活塞杆7-2通过泄放阀门连接液压站，并随螺栓旋紧伸张以吸入液压油，对模芯盘7-4和环状芯模7-1形成支撑。
58.在本实用新型的另一可选实施例中，连接螺栓包括连接体7-3、上螺栓7-6和下螺栓7-5，上螺栓7-6和下螺栓7-5分布设置于连接体7-3的两端，上螺栓7-6螺纹连接在环状芯模7-1的内壁；下螺栓7-5螺纹连接在第二活塞杆7-2的活塞端；
59.优选，上螺栓7-6转动连接在连接体7-3的一端，下螺栓7-5转动连接在连接体7-3的另一端。具体步骤为，使用扳手固定连接体7-3，将上半部分螺栓旋入环状芯模7-1螺纹孔内至紧固；随后将下半部分螺栓缓慢旋入第二活塞杆7-2的活塞端中，在旋合过程中，第二活塞杆7-2逐渐跟随上升，液压油被吸入液压缸内，直至旋紧停止，此时闭合泄放阀门，断开液压站，即可使第二活塞杆7-2具有支撑力，第二活塞杆7-2伸缩长度可根据需要进行调整，也可通过液压站给予第二活塞杆7-2压力，使第二活塞杆7-2支撑力可调。采用双头活动连接螺栓连接环状芯模7-1和液压伸缩机构，可解决多点位装配不同心问题，大幅提高模具和旋转轴心的同轴度和模具刚度，并使得芯模装卸方便。通过连接螺栓及液压站带动第二伸缩杆，实现了旋压模具张力可控，搭配组合式旋压芯模，可优化旋压毛坯4材料变形区的受力状态，提高旋压成形精度，尤其优化旋压件的圆度，改善旋压件同轴度问题。
60.本实用新型还提供一种适用于剪普复合旋压成形的多自由度旋压设备，包括上述任一的旋压模具；旋压设备还包括机床1，机床1上设有同于装配毛坯4的安装工位2，具体地，安装工位2设有螺孔，毛坯4通过装配螺栓3固连在安装工位2上，旋压模具的其中一端伸入毛坯4内部，并对应装配在机床1上，机床1设有对应主动轴丝杠6-1的第一驱动设备、对应转盘6-2的第二驱动设备；旋压设备还包括尾顶9，尾顶9对应顶触在旋压模具另一端的转盘6-2上，旋轮5顶触在毛坯4外表面上。
61.综上所述，本实用新型提供了适用于剪普复合旋压成形的多自由度引导机构8，利用复合丝杠机构6驱动多自由度引导机构8，使旋压模具具备轴向、径向、周向的多自由度位移能力，从而实现了可替换短芯模的组合式外旋压模具，满足强力旋压、剪切旋压、普旋等多种旋压成形工艺的通用互换性，并且优化了成形精度和成形效率，实现了直筒型和曲母线型回转体工件的高效精密成形，大大提高了旋压模具的经济效益，并实现了旋压模具的柔性制造。除此之外，引导机构8通过橡胶履带8-1沿毛坯4内表面滑动，并沿径向挤压毛坯4的内壁，对碾环模芯与毛坯4进行对心，保证毛坯4与碾环模芯的同心度。可以理解的是，以上描述仅为示例性的，本实用新型实施例对此并不进行限定。
62.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本
实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均在本实用新型待批权利要求保护范围之内。