薄壁短U彎管自動(dòng)成型機(jī)的彎管機(jī)構(gòu)的制作方法

本實(shí)用新型涉及自動(dòng)化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種薄壁短U彎管自動(dòng)成型機(jī)上用于彎制U彎的彎管機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和工業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，經(jīng)彎曲加工的管材在工業(yè)中的需求逐漸增加，彎管質(zhì)量的好壞，將直接影響到這些行業(yè)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)合理性、安全性和可靠性。帶焊環(huán)的薄壁短U彎管是熱交換器的重要組成部分，在換熱器、空調(diào)、冰箱等設(shè)備中應(yīng)用極為廣泛。

現(xiàn)有市場(chǎng)上帶焊環(huán)的薄壁短U彎管，無(wú)論是彎管成型工藝或者套焊環(huán)工藝，基本采用手工或半自動(dòng)作業(yè)方式，在實(shí)際生產(chǎn)中存在勞動(dòng)強(qiáng)度大，效率低，成型精度差等問(wèn)題。

為了解決彎管成型工藝該方面問(wèn)題，在中國(guó)專利公開(kāi)號(hào)CN104826925A中，張家港江蘇科技大學(xué)產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院與江蘇科技大學(xué)聯(lián)合公開(kāi)了一種彎曲成型生產(chǎn)線，其生產(chǎn)線包括放卷機(jī)構(gòu)、送料矯直裝置、切斷機(jī)構(gòu)，彎曲成型設(shè)備及上料機(jī)構(gòu)，其中彎曲成型設(shè)備通過(guò)中心夾緊裝置夾緊管料、左右雙頭單獨(dú)折彎方式，雖然左右兩頭彎曲成型裝置旁設(shè)置了夾持裝置，可以對(duì)管料彎管過(guò)程中起到定位作用，但對(duì)于薄壁短U彎管成型，除了兩端部的直管段，中間部份都需要進(jìn)行彎曲變形，也意味著彎管過(guò)程中夾持定位面積受到限制，不易多點(diǎn)夾持，若采用該方案進(jìn)行薄壁短U彎管加工，管料U型弧面將發(fā)生褶皺，管料夾持點(diǎn)內(nèi)徑縮小等現(xiàn)象，影響管料流通流量、使用壽命等現(xiàn)象。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種薄壁短U彎管自動(dòng)成型機(jī)上用于彎制U彎的彎管機(jī)構(gòu)，能夠完成薄壁短U彎管的中間部分的彎管成型，并且能有效減少材料浪費(fèi)，避免管壁出現(xiàn)褶皺，保證產(chǎn)品質(zhì)量和使用壽命，還應(yīng)具有工作效率高，自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：一種薄壁短U彎管自動(dòng)成型機(jī)的彎管機(jī)構(gòu)，其特征在于：至少具有一個(gè)固定部、一個(gè)半圓模、一個(gè)活動(dòng)部以及三號(hào)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，定長(zhǎng)管材的一端夾持在固定部，另一端越過(guò)半圓模后活動(dòng)配合在活動(dòng)部，通過(guò)三號(hào)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)活動(dòng)部擺動(dòng)，使定長(zhǎng)管材的中段繞半圓模彎制成弧形段，形成薄壁短U彎管。

作為優(yōu)選，所述固定部包括一個(gè)固定在機(jī)架上的彎管固定座、一個(gè)用于安裝半圓模的彎管模板、推動(dòng)半圓模伸縮的頂針氣缸、一個(gè)由送管電機(jī)以及絲桿螺母副驅(qū)動(dòng)的送管芯桿、一個(gè)夾持定長(zhǎng)管材的彈簧夾、驅(qū)動(dòng)彈簧夾的撥叉及撥叉氣缸。

作為優(yōu)選，所述彎管固定座以及彎管模板貼緊布置，彎管模板與彎管固定座開(kāi)設(shè)有相對(duì)的弧形槽，貼緊后形成管狀的定長(zhǎng)管材的通道；所述絲桿螺母副的滑塊連接著送管芯桿，該送管芯桿的頭部制有與定長(zhǎng)管材內(nèi)孔相適應(yīng)的插頭，插頭的直徑小于送管芯桿的直徑，從而在插頭與送管芯桿的過(guò)渡處形成一個(gè)用于抵靠定長(zhǎng)管材端面的軸肩；送管芯桿從后側(cè)插入定長(zhǎng)管材的通道，定長(zhǎng)管材的通道的前側(cè)制有內(nèi)錐面，內(nèi)錐面處設(shè)有彈簧夾，所述彎管固定座的側(cè)面開(kāi)設(shè)有通槽，撥叉鉸接在通槽內(nèi)，撥叉的頭部與所述彈簧夾配合，尾部與所述撥叉氣缸的頂桿連接。

作為優(yōu)選，所述彎管模板的前端呈半圓柱形且安裝著所述半圓模，半圓模開(kāi)設(shè)有與所述定長(zhǎng)管材的通道對(duì)接的半圓槽，半圓模的后端一體成型有一向后延伸的頂針；彎管模板內(nèi)開(kāi)設(shè)有通孔，頂針穿過(guò)通孔后與所述頂針氣缸連接并受驅(qū)動(dòng)。

作為優(yōu)選，所述活動(dòng)部包括一擺動(dòng)架、至少一球頭芯桿、一球頭芯桿氣缸；所述擺動(dòng)架通過(guò)豎直擺動(dòng)軸鉸接在所述彎管模板前端的半圓柱形部位，豎直擺動(dòng)軸與所述三號(hào)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，擺動(dòng)架上固定有球頭芯桿氣缸以及導(dǎo)軌，球頭芯桿通過(guò)導(dǎo)軌滑塊副可滑動(dòng)地安裝在擺動(dòng)架上，且球頭芯桿的頭部朝著所述定長(zhǎng)管材的通道布置，球頭芯桿氣缸的頂桿驅(qū)動(dòng)球頭芯桿沿導(dǎo)軌往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

作為優(yōu)選，所述活動(dòng)部還包括一彎管輔助模該彎管輔助模固定在擺動(dòng)架上，位于球頭芯桿的頭部一側(cè)，彎管輔助模上開(kāi)設(shè)有至少一條與球頭芯桿相適應(yīng)的弧形槽。

作為優(yōu)選，所述球頭芯桿包括球頭、銷軸、推桿及芯桿，所述芯桿的左端制有內(nèi)孔，內(nèi)孔中設(shè)置有彈簧以及推桿，球頭的左端為半球體，右端為圓柱體，圓柱體插入芯桿的內(nèi)孔并通過(guò)銷軸鉸接在內(nèi)孔中，圓柱體與彈簧之間設(shè)置著所述推桿；所述送管芯桿的端部制有與球頭的半球體相適應(yīng)的球形凹面。

作為優(yōu)選，所述球頭的圓柱體右上角制有弧形切面，圓柱體中部設(shè)有用于鉸接的環(huán)形孔。

作為優(yōu)選，所述環(huán)形孔的孔壁由二分之一圓形的一號(hào)圓弧段、一號(hào)直線段、四分之一圓形的二號(hào)圓弧段、二號(hào)直線段、四分之一圓形的三號(hào)圓弧段以及三號(hào)直線段依次連接的回路構(gòu)成，一號(hào)圓弧段、二號(hào)圓弧段以及三號(hào)圓弧段半徑相等。

作為優(yōu)選，所述芯桿的左端開(kāi)設(shè)有用于鉸接的銷孔，芯桿左端面的下側(cè)制有直角切口，芯桿的中部套設(shè)有一用于抵靠并緩沖定長(zhǎng)管材的橡皮圈。

本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型依靠送管芯桿端部的定位夾持與管料定位，通過(guò)彈簧夾活動(dòng)形成內(nèi)外圓周方向定位夾持，保證管料加緊受力均勻，避免徑向發(fā)生變形；通過(guò)擺動(dòng)架擺動(dòng)帶動(dòng)球頭芯桿實(shí)現(xiàn)管料彎管，球頭芯桿包括一端為半球形、一端為設(shè)有環(huán)形槽圓柱形及內(nèi)置設(shè)有彈簧的芯桿，其中依靠芯桿實(shí)現(xiàn)短U彎管內(nèi)弧成型，依靠球頭實(shí)現(xiàn)短U彎管外弧成型，保證短U彎管弧面無(wú)褶皺，管料流通流量大、使用壽命長(zhǎng)；通過(guò)頂針氣缸與半圓模組合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)彎管后的薄壁短U彎管直接頂出彎管機(jī)構(gòu)，推進(jìn)到后續(xù)的機(jī)構(gòu)內(nèi)，無(wú)需采用附加的傳送+喂料裝置或工業(yè)機(jī)器人等銜接部件，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)設(shè)備結(jié)構(gòu)，降低了用戶設(shè)備成本。

附圖說(shuō)明

圖1是一種薄壁短U彎管自動(dòng)成型機(jī)的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖之一。

圖3是本實(shí)用新型的立體結(jié)構(gòu)示意圖之二。

圖4是本實(shí)用新型的主視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4-1是活動(dòng)部的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本實(shí)用新型的彎管示意圖之一。

圖6是本實(shí)用新型的彎管示意圖之一。

圖7.1為本實(shí)用新型的剖視結(jié)構(gòu)示意圖之一(球頭伸出)。

圖7.2為本實(shí)用新型的剖視結(jié)構(gòu)示意圖之二(球頭縮進(jìn))。

圖8為球頭的放大結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9.1為芯桿的剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9.2為圖9.1的局部放大示意圖。

圖10為本實(shí)用新型工作狀態(tài)一的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖11為本實(shí)用新型工作狀態(tài)二的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖12為本實(shí)用新型工作狀態(tài)三的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖13為環(huán)形孔的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施例。

圖1所示為一種帶焊環(huán)的薄壁短U彎管自動(dòng)成型機(jī)，包括：一個(gè)具有管材矯直機(jī)A1和夾持機(jī)構(gòu)A2的送料總成，通過(guò)夾持機(jī)構(gòu)夾持管材并向前送料；一個(gè)具有刀具機(jī)構(gòu)A3以及切管芯桿機(jī)構(gòu)A4的切管總成，通過(guò)刀具機(jī)構(gòu)配合切管芯桿機(jī)構(gòu)動(dòng)作，將管材的切割為定長(zhǎng)管材；一具有直線振動(dòng)送料器A5和一個(gè)間歇送料器A7的傳料總成，將定長(zhǎng)管材逐個(gè)送往彎管機(jī)構(gòu)；一彎管機(jī)構(gòu)A9，將定長(zhǎng)管材彎制成U形；一圓周轉(zhuǎn)位總成A6，將彎成U形的管材周轉(zhuǎn)到整形總成A8和套焊環(huán)A10總成。

如圖2到圖6所示，本實(shí)用新型提供的彎管機(jī)構(gòu)，至少具有一個(gè)固定部、一個(gè)半圓模A9.6、一個(gè)活動(dòng)部以及三號(hào)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)A9.11(采用電機(jī))。定長(zhǎng)管材A14.1一端夾持在固定部，另一端越過(guò)半圓模A9.6后活動(dòng)配合在活動(dòng)部，通過(guò)三號(hào)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)活動(dòng)部擺動(dòng)，使定長(zhǎng)管材的中段繞半圓模彎制成弧形段，形成薄壁短U彎管。

如圖2到圖4以及圖5、圖6所示，所述固定部包括一個(gè)固定在機(jī)架上的彎管固定座A9.17、一個(gè)用于安裝半圓模A9.6的彎管模板A9.12、推動(dòng)半圓模伸縮的頂針氣缸A9.18、一個(gè)由送管電機(jī)A9.8以及絲桿螺母副驅(qū)動(dòng)的送管芯桿A9.19、一個(gè)夾持定長(zhǎng)管材的彈簧夾A9.16、驅(qū)動(dòng)彈簧夾的撥叉A9.15及撥叉氣缸A9.2。所述頂針氣缸A9.18安裝在固定立板A9.26上，固定立板A9.26固定在機(jī)架A9.23上，固定立板上還固定有導(dǎo)向套A9.20，頂針氣缸的頂桿與滑動(dòng)桿A9.21連接，滑動(dòng)桿A9.21的前端穿過(guò)導(dǎo)向套以及固定立板A9.26之后與連接塊A9.1連接。 所述絲桿螺母副包括安裝在機(jī)架上的絲桿A9.9、與絲桿A9.9配合的螺母、與螺母連接的滑塊A9.22、引導(dǎo)滑塊的導(dǎo)軌A9.25，所述滑塊與送管芯桿A9.19的尾端連接。

所述彎管固定座A9.17以及彎管模板A9.12貼緊布置，彎管固定座與彎管模板分別制有弧形槽從而貼緊后形成定長(zhǎng)管材A14.1的通道A9.14(該通道的頂部制有開(kāi)口與間歇送料器的底部對(duì)接)。所述絲桿螺母副的滑塊A9.22連接著送管芯桿A9.19，如圖5、圖6所示，該送管芯桿A9.19的頭部制有與定長(zhǎng)管材內(nèi)孔相適應(yīng)的插頭A9.19.1，插頭的直徑小于送管芯桿的直徑從而在插頭A9.19.1與送管芯桿A9.19的過(guò)渡處形成一個(gè)用于抵靠定長(zhǎng)管材A14.1端面的軸肩。送管芯桿從后側(cè)插入定長(zhǎng)管材的通道A9.14。定長(zhǎng)管材A14.1掉落到通道A9.14之后，送管芯桿A9.19在絲桿螺母副的帶動(dòng)下向前推，插頭插入到定長(zhǎng)管材內(nèi)，推動(dòng)管材向前運(yùn)動(dòng)并進(jìn)入彈簧夾A9.16，當(dāng)定長(zhǎng)管材的尾部以及插頭到達(dá)彈簧夾前端的夾持部位時(shí)停止。

定長(zhǎng)管材的通道的前側(cè)制有內(nèi)錐面A9.24，內(nèi)錐面處設(shè)有彈簧夾A9.16，所述彎管固定座的側(cè)面開(kāi)設(shè)有通槽，撥叉A9.15鉸接在通槽內(nèi)，撥叉的頭部與所述彈簧夾配合，尾部與所述撥叉氣缸A9.2的頂桿連接。撥叉氣缸A9.2動(dòng)作時(shí)撥叉A9.15撥動(dòng)彈簧夾向前運(yùn)動(dòng)，由于內(nèi)錐面的作用，彈簧夾會(huì)縮緊，從而將定長(zhǎng)管材夾緊在送管芯桿前端的插頭上。

所述彎管模板A9.12的前端呈半圓柱形且安裝著所述半圓模A9.6，半圓模A9.6開(kāi)設(shè)有與所述定長(zhǎng)管材A14.1的通道A9.14對(duì)接的半圓槽，該半圓槽從半圓模A9.6的一側(cè)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)半圓模A9.6的前側(cè)后，一直延伸到半圓模A9.6的另一側(cè)，半圓模A9.6的后端一體成型有一向后延伸的頂針A9.10。彎管模板A9.12內(nèi)開(kāi)設(shè)有通孔，頂針A9.10穿過(guò)通孔后與所述連接塊A9.1連接，從而與 連接塊A9.1一起受頂針氣缸A9.18驅(qū)動(dòng)。

如圖2到圖4-1所示，所述活動(dòng)部包括一擺動(dòng)架A9.3、至少一球頭芯桿A9.4、一球頭芯桿氣缸A9.13。所述擺動(dòng)架A9.3通過(guò)豎直擺動(dòng)軸A9.7鉸接在所述彎管模板A9.12前端的半圓柱形部位(一般是在半圓柱形部位的軸線位置)，豎直擺動(dòng)軸A9.7與所述三號(hào)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)A9.11連接。擺動(dòng)架A9.3上固定有球頭芯桿氣缸A9.13以及導(dǎo)軌A9.29，球頭芯桿A9.4通過(guò)滑塊A9.30安裝在導(dǎo)軌A9.29上且球頭芯桿A9.4的頭部朝著所述定長(zhǎng)管材的通道A9.14布置，球頭芯桿氣缸A9.13的頂桿通過(guò)連接架A9.28與滑塊A9.30連接，從而驅(qū)動(dòng)球頭芯桿A9.4沿導(dǎo)軌A9.29往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

所述活動(dòng)部還包括一彎管輔助模A9.27，該彎管輔助模A9.27固定在擺動(dòng)架A9.3上，位于球頭芯桿A9.4的頭部一側(cè)，彎管輔助模A9.27上開(kāi)設(shè)有至少一條與球頭芯桿A9.4相適應(yīng)的弧形槽A9.27.1。彎管時(shí)，球頭芯桿插入到定長(zhǎng)管材內(nèi)，定位著定長(zhǎng)管材的內(nèi)壁，彎管輔助模A9.27上的弧形槽A9.27.1定位著定長(zhǎng)管材的外壁，輔助球頭芯桿完成彎管。

如圖7.1到圖13所示，所述球頭芯桿包括球頭1、銷軸2及芯桿3，所述芯桿的左端制有內(nèi)孔35，內(nèi)孔中設(shè)置有彈簧31，球頭的左端為半球體11，右端為圓柱體12，圓柱體12插入芯桿的內(nèi)孔并通過(guò)銷軸2鉸接在內(nèi)孔中。所述送管芯桿A9.19的端部制有與球頭1的半球體11相適應(yīng)的球形凹面。

進(jìn)一步地，為了避免出現(xiàn)圓柱體12被彈簧左端鉤掛以及避免球頭1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)圓柱體受到彈簧影響，本實(shí)用新型還在所述圓柱體12與彈簧31之間設(shè)置有一圓柱狀的推桿34。該推桿可滑動(dòng)地插入到內(nèi)孔35中，推桿的直徑大于彈簧的外徑，推桿的右端抵靠在彈簧左端，推桿的左端抵靠在圓柱體的右端面，使得球頭在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，圓柱體與推桿直徑為面接觸，保證運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。

所述球頭的圓柱體右上角制有弧形切面14，圓柱體中部設(shè)有用于鉸接的環(huán)形孔13。所述環(huán)形孔13的孔壁由二分之一圓形的一號(hào)圓弧段C1、一號(hào)直線段L1、四分之一圓形的二號(hào)圓弧段C2、二號(hào)直線段L2、四分之一圓形的三號(hào)圓弧段C3以及三號(hào)直線段L3依次連接的回路構(gòu)成，一號(hào)圓弧段C1、二號(hào)圓弧段C2以及三號(hào)圓弧段C3半徑相等。

所述芯桿3的左端開(kāi)設(shè)有用于鉸接的銷孔32，芯桿左端面的下側(cè)制有直角切口33。直角切口的外切面33.1從芯桿左端面的軸線處一直切到芯桿底部，芯桿的內(nèi)切面33.2從內(nèi)孔左端的內(nèi)壁切出，并與外切面33.1相交形成直角，芯桿3的中部套設(shè)有一用于抵靠并緩沖定長(zhǎng)管材A14.1的橡皮圈A9.4.1。送管芯桿將定長(zhǎng)管材推到彈簧夾部位后，球頭芯桿先伸進(jìn)定長(zhǎng)管材，此過(guò)程中橡皮圈會(huì)壓緊銅管，保證定長(zhǎng)管材與送管芯桿的軸肩接觸(送管過(guò)程有慣性，送管芯桿送到位時(shí)，定長(zhǎng)管材與軸肩不一定接觸，或者定長(zhǎng)管材略有長(zhǎng)短不一，橡皮圈均可以適應(yīng))，撥叉再撥動(dòng)彈簧夾將定長(zhǎng)管材鎖緊，然后再?gòu)澒堋?/p>

如圖7.1以及圖12所示，當(dāng)球頭1的軸向及側(cè)向均不受力作用時(shí)，球頭1球心與芯桿3的左端部端面設(shè)有伸縮距離L(約1.1～1.5mm)，此時(shí)銷軸2與環(huán)形槽14中的圓形的圓弧C2配合；

如圖7.2以及圖10所示，當(dāng)芯桿插入銅管4開(kāi)始沿模具5進(jìn)行彎管時(shí)，球頭1僅軸線方向受力作用時(shí)，彈簧31軸向壓縮，球頭1與芯桿3發(fā)生滑動(dòng)壓縮伸縮距離L，直到銷軸2與環(huán)形槽14中的圓形的圓弧C1配合；

如圖11所示，當(dāng)球頭1僅側(cè)面受力作用時(shí)，彈簧31徑向受到約束產(chǎn)生撓度，球頭1利用弧形切面以及直角切口與芯桿3發(fā)生偏擺，此時(shí)銷軸2與環(huán)形槽14中的圓形的圓弧C3配合。

本實(shí)用新型的工作原理是：

1)定長(zhǎng)管材A14.1進(jìn)入彎管機(jī)構(gòu)后，送管電機(jī)A9.8以及絲桿螺母副驅(qū)動(dòng)送管芯桿A9.19的前端插入到定長(zhǎng)管材A14.1后端的管口內(nèi)，并向前推動(dòng)定長(zhǎng)管材進(jìn)入彈簧夾A9.16，定長(zhǎng)管材的前端水平伸出彈簧夾；

2)球頭芯桿氣缸A9.13推動(dòng)球頭芯桿A9.4伸出并插入到定長(zhǎng)管材前端的管口內(nèi)；

3)撥叉氣缸A9.2帶動(dòng)撥叉A9.15，撥動(dòng)彈簧夾向前運(yùn)動(dòng)，使彈簧夾的前端受錐面A9.24的擠壓而收縮，將定長(zhǎng)管材的后端夾持在送管芯桿A9.19前端的插頭A9.19.1上；

4)擺動(dòng)架A9.3在三號(hào)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)A9.11的帶動(dòng)下擺動(dòng)180度，球頭芯桿A9.4配合半圓模A9.6將定長(zhǎng)管材A14.1的中間段彎制成弧形；

5)待自動(dòng)成型機(jī)的圓周轉(zhuǎn)位總成驅(qū)動(dòng)夾具運(yùn)動(dòng)到彎制好的定長(zhǎng)管材前方后，頂針氣缸A9.18推動(dòng)頂針，半圓模A9.6將彎制好的定長(zhǎng)管材推入夾具；

6)擺動(dòng)架A9.3、撥叉A9.15、送管芯桿A9.19和頂針復(fù)位，等待下一次彎管。

上述工作過(guò)程中，各電機(jī)以及氣缸均在工控機(jī)或PLC控制系統(tǒng)下完成。

最后，需要注意的是，以上列舉的僅是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例。顯然，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例，還可以有很多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實(shí)用新型公開(kāi)的內(nèi)容中直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。