CN113263095B - 一种大型薄壁矩形波纹管多道次对轮旋压机 - Google Patents

Abstract

一种大型薄壁矩形波纹管多道次对轮旋压机，包括地面上连接的薄壁矩形筒体夹紧装置，薄壁矩形筒体夹紧装置和外旋轮组及其驱动装置、内旋轮组及其驱动装置配合实现对薄壁矩形筒体夹紧及加工，薄壁矩形筒体夹紧装置、外旋轮组及其驱动装置和内旋轮组及其驱动装置和集成配电箱电连接；本发明通过设计多组旋轮，合理分配每个道次加工量，进而减小加工变形力，提高矩形波纹管的加工质量。

Description

一种大型薄壁矩形波纹管多道次对轮旋压机

技术领域

本发明属于薄壁金属筒体塑性成形技术领域，具体涉及一种大型薄壁矩形波纹管多道次对轮旋压机。

背景技术

大型薄壁矩形波纹管是一种具有横向波纹的管壳零部件，常用于设计压力不大于0.05MPa的低压管道，产品内部可以耐温1200℃，介质多为热空气，可吸收多向的位移，广泛应用于电力、冶金、石化等行业。

液压胀形工艺是波纹管的最常用成形方法，利用在管坯中的液体压力，使管坯在限制环中胀形，直到沿环向出现屈服，然后再压缩管坯到所需的长度。小直径波纹管多采用这种方法，但是对于大直径的波纹管来说，管坯容积大，管坯内液体压力难以控制，使得波纹管成形精度较低，所以大直径波纹管成形不采用这种方法。

机械胀形工艺是大口径波纹管传统高效的成形方法，由锥形芯轴推动多个扇形凸模的方法，进行单波连续成形，每个波纹尽管可以进行周向旋转多次胀形来提高波纹管波纹的圆度，但是仍然会存在圆度上的缺陷，从而影响金属波纹管的使用性能。特别是矩形波纹管加工过程中，工件无法进行周向旋转，这种缺陷更加明显。

对于2000mm以上的大型薄壁矩形波纹管，使用机械胀形工艺对其进行加工后，会产生以下缺点：波纹管波高、波距一不致；圆角底部圆弧起皱；圆角波高达不到设计要求，使得加工出来的波纹管不能满足使用要求。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种大型薄壁矩形波纹管多道次对轮旋压机，通过设计多组旋轮，合理分配每个道次加工量，进而减小加工变形力，提高矩形波纹管的加工质量。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种大型薄壁矩形波纹管多道次对轮旋压机，包括地面15上连接的薄壁矩形筒体夹紧装置1，薄壁矩形筒体夹紧装置1和外旋轮组及其驱动装置5、内旋轮组及其驱动装置13配合实现对薄壁矩形筒体夹紧及加工，薄壁矩形筒体夹紧装置1、外旋轮组及其驱动装置5和内旋轮组及其驱动装置13和集成配电箱6电连接。

所述的薄壁矩形筒体夹紧装置1包括下支承2、竖直移动装置4和上支承3；下支承2包括下电动缸组底座30，下电动缸组底座30上固定有第一下电动缸组26、第二下电动缸组27、第三下电动缸组28，其中，薄壁矩形筒体长度方向每边布置4-6个第一下电动缸组26，宽度方向每边布置2-4个第三下电动缸组28，4个过渡圆角处各布置1个第二下电动缸组27。

所述的竖直移动装置4包括底座4-1，底座4-1固定在地面15上，底座4-1和过孔导电滑环29定子固定连接，底座4-1和丝杠4-2、导柱4-7下端连接，丝杠4-2上装有螺母4-3，螺母4-3连接在螺母座4-4上，螺母座4-4上固定有连接板4-6，连接板4-6上装有导套4-5，导套4-5和导柱4-7配合；导柱4-7上端装有电机固定板4-8，电机固定板4-8上固定有第一伺服电机4-9，第一伺服电机4-9主轴和丝杠4-2上端连接；连接板4-6上连接有竖直移动装置连接架16，竖直移动装置连接架16和上支承3连接。

所述的上支承3包括竖直移动装置连接架16连接的径向伸缩机构，径向伸缩机构通过上电动缸组连接板和上电动缸组连接，实现上电动缸组的径向内缩和径向外伸运动；上电动缸组电动缸的布置和下电动缸组的电动缸布置一致，在下电动缸组对薄壁矩形筒体进行定位后，上电动缸组会由竖直移动装置带动竖直向下运动到指定位置，随后各电动缸做轴向伸出运动，配合下电动缸组，实现对薄壁矩形筒体的压紧。

所述的外旋轮组及其驱动装置5包括外齿轮导轨31及其上安装的外周向驱动装置、外径向驱动装置及外旋轮组；

所述的外周向驱动装置包括多个外滑台，每个外滑台上安装一个第二伺服电机，第二伺服电机主轴和外齿轮42连接，外齿轮42和外齿轮导轨31啮合；第二伺服电机转动带动外齿轮42转动，外齿轮42与外齿轮导轨31啮合做周向运动，进而带动外滑台及其上的外旋轮组做周向运动；

所述的外径向驱动装置包括多个第三伺服电机，每个第三伺服电机和滚珠丝杠模组的丝杠连接，第三伺服电机转动带动滚珠丝杠模组做径向运动，从而实现外旋轮组的径向运动，即实现薄壁矩形筒体波纹成形。

所述的外旋轮组包括3-5个外旋轮，外旋轮固定在外旋轮轴11-14上，外旋轮轴11-4下端通过轴承安装在外旋轮组底座11-1上，外旋轮由第一套筒11-8进行轴向定位；外旋轮轴11-4上端通过轴承安装在第一固定板11-2上，第一固定板11-2与外旋轮组底座11-1连接在一起；第一固定板11-2上安装有第一电机支架11-3，第一电机支架11-3上安装的第四伺服电机11-12和外旋轮轴11-14连接。

所述第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机由盘式导电滑环提供加工过程所需的电能；盘式导电滑环由定子和转子组成，定子固定在地面上；第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机接入转子部分。

所述的内旋轮组及其驱动装置13包括内齿轮导轨36及其上安装的内周向驱动装置、内径向驱动装置及内旋轮组；

所述的内周向驱动装置包括多个内滑台，每个内滑台上安装一个第五伺服电机，第五伺服电机主轴和内齿轮43连接，内齿轮43和内齿轮导轨36啮合；第五伺服电机转动带动内齿轮43转动，内齿轮43与内齿轮导轨36啮合做周向运动，进而带动内滑台及其上的内旋轮组做周向运动。

所述的内径向驱动装置包括多个第六伺服电机，每个第六伺服电机和一个滚珠丝杠模组上的丝杠连接，第六伺服电机转动带动滚珠丝杠模组做径向运动，从而实现内旋轮组的径向运动，即实现薄壁矩形筒体波纹成形。

所述的内旋轮组包括2-4个内旋轮，内旋轮固定在内旋轮轴12-14上，内旋轮轴12-14下端通过轴承安装在内旋轮组底座12-1上，内旋轮由套筒进行轴向定位；内旋轮轴12-14上端通过轴承安装在第二固定板12-2上，第二固定板12-2与内旋轮组底座12-1连接在一起；第二固定板12-2上安装有第二电机支架12-3，第二电机支架12-3上安装的第七伺服电机12-12和内旋轮轴12-14连接。

所述的第五伺服电机、第六伺服电机、第七伺服电机由过孔导电滑环提供加工过程所需的电能，过孔导电滑环由定子和转子组成，定子固定在竖直移动装置底板上；第五伺服电机、第六伺服电机、第七伺服电机接入转子部分。

所述的集成配电箱6为第一伺服电机4-9和下支承2、上支承3中的电动缸提供电能。

利用一种大型薄壁矩形波纹管多道次对轮旋压机的工艺，包括以下步骤：

步骤一：薄壁矩形筒体毛坯进行吊装，由下电动缸组进行定位；定位完成后，下电动缸组将薄壁矩形筒体抬升到指定高度；

步骤二：径向伸缩机构带动上电动缸组径向外伸，随后竖直移动装置4带动上电动缸组下降到指定高度；上电动缸组各电动缸做伸出运动，配合下电动缸组实现对薄壁矩形筒体毛坯的压紧；

步骤三：第一道次内外旋轮组处于加工初始位置，分别在第三伺服电机、第六伺服电机的驱动下，由滚珠丝杠模组带动，向薄壁矩形筒体毛坯做径向压入；同时，内外旋轮组均由第四伺服电机、第七伺服电机带动做旋转运动；

步骤四：由于第一道次的旋轮组径向压入，薄壁矩形筒体毛坯上下两端材料向中间流动，两端瞬间脱离电动缸组的夹紧；电动缸内置传感器，根据薄壁矩形筒体毛坯变形，快速响应，并以恒定压力继续压紧薄壁矩形筒体毛坯；后续旋压产生的轴向变形同样都由电动缸位移实现补偿，同时电动缸保持恒定压力；

步骤五：第一道次内外旋轮组由第二伺服电机、第五伺服电机带动，分别沿着内、外齿轮导轨做周向运动，实现第一道次波纹周向连续成型；此时，第二、三道次旋轮组同样也绕内、外齿轮导轨做周向运动，但没有做径向压入运动；

步骤六：第二道次旋轮组周向运动到加工初始位置，分别在第三伺服电机、第六伺服电机的带动下，由滚珠丝杠模组带动，向薄壁矩形筒体做径向压入运动；随后，分别绕着内、外齿轮导轨做周向运动；在第一道次波纹成型的基础上实现第二道次波纹周向连续成型，第二道次旋轮组径向压入量比第一道旋轮组大，同时第二道次旋轮形状也更加接近最终要成型的波纹形状；

步骤七：第三道次旋轮组的运动同步骤六，在第二道次波纹成型的基础上实现第三道次波纹的周向连续成型；同样，第三道次波纹径向压入量达到最大，径向压入量为最终成型波纹的波高；同时，第三道次旋轮形状和成型波纹形状一致；

步骤八：第一道次旋轮组周向运动一周到达加工初始位置后，滚珠丝杠模组带动第一道次旋轮组径向撤出；同时，第四伺服电机、第七伺服电机不再驱动第一道次旋轮组进行旋转运动，第一道次旋轮组仍然沿着齿轮导轨进行周向运动；

步骤九：随后第二道次旋轮组周向运动一周到达加工初始位置后，运动同步骤八；

步骤十：第三道次旋轮组周向运动一周到达加工初始位置后，仍然保持原来运动状态，持续绕着矩形波纹管再做1-3周的周向运动；当第三道次旋轮组完成最后一周的周向运动到达初始加工位置后，所做运动同步骤八；

步骤十一：第一、二、三道次旋轮组周向运动到加工前所在位置后，依次停止周向运动，薄壁矩形波纹管成品加工完成；

步骤十二：上电动缸组回缩，上电动缸组由竖直移动装置抬升到指定高度，并由径向伸缩机构带动内缩；

步骤十三：薄壁矩形波纹管成品吊升，搬离对轮旋压机。

本发明的有益效果为：本发明通过设计三对内外旋轮组，分别实现矩形波纹管第一、二、三道次的多道次加工，在合理的分配三个道次中对应的三对内外旋轮组的加工量的基础上，内外旋轮在加工过程中分别由第四伺服电机和第七伺服电机带动旋转，促进薄壁矩形筒体材料流动，极大程度上减小每个道次的加工变形力，进而克服了大型薄壁矩形波纹管由于加工变形力过大而引起的加工缺陷；同时，由于三对内外旋轮组的旋轮尺寸和形状逐步接近最终需要加工的波纹尺寸和形状，加工过程并不需要更换旋轮，就可以加工出最终要求的波纹。所以本发明在克服大型薄壁矩形波纹管加工缺陷的基础上，又保证了较高的加工效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为薄壁矩形筒体夹紧装置示意图。

图3为竖直移动装置示意图。

图4为外旋轮组及其驱动装置示意图。

图5为内旋轮组及其驱动装置示意图。

图6为第一道次旋轮组示意图。

图7为第一道次旋轮组剖视图。

图8为盘式滑环与地面相对位置示意图。

图9为图8的截面示意图。

图10为过孔导电滑环为内旋轮组各电机供电示意图。

图11为薄壁矩形筒体正确定位夹紧示意图。

图12为薄壁矩形筒体44示意图。

图13为加工成形的薄壁矩形波纹管45示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

参照图1，一种大型薄壁矩形波纹管多道次对轮旋压机，包括地面15上连接的薄壁矩形筒体夹紧装置1，薄壁矩形筒体夹紧装置1和外旋轮组及其驱动装置5、内旋轮组及其驱动装置13配合实现对薄壁矩形筒体夹紧及加工，薄壁矩形筒体夹紧装置1、外旋轮组及其驱动装置5和内旋轮组及其驱动装置13和集成配电箱6电连接。

参照图2，所述的薄壁矩形筒体夹紧装置1包括下支承2、竖直移动装置4和上支承3；下支承2包括下电动缸组底座30，下电动缸组底座30上固定有第一下电动缸组26、第二下电动缸组27、第三下电动缸组28，薄壁矩形筒体加工过程中，沿周向每个位置的变形量都不一样，为了更好支承矩形薄壁筒体，下电工缸组底座30上共布置第一下电动缸组26、第二下电动缸组27、第三下电动缸组28共计20个；其中，薄壁矩形筒体长度方向每边布置5个第一下电动缸组26，宽度方向每边布置3个第三下电动缸组28，4个过渡圆角处各布置1个第二下电动缸组27；第一下电动缸组26、第二下电动缸组27、第三下电动缸组28在加工前先对薄壁矩形筒体进行定位和支承。

参照图2、图3、图8，所述的竖直移动装置4包括底座4-1，底座4-1固定在地面15上，底座4-1和过孔导电滑环29定子固定连接，底座4-1和丝杠4-2、导柱4-7下端连接，丝杠4-2上装有螺母4-3，螺母4-3连接在螺母座4-4上，螺母座4-4上固定有连接板4-6，连接板4-6上装有导套4-5，导套4-5和导柱4-7配合；导柱4-7上端装有电机固定板4-8，电机固定板4-8上固定有第一伺服电机4-9，第一伺服电机4-9主轴和丝杠4-2上端连接；第一伺服电机4-9旋转带动丝杠4-2转动，进而由螺母座4-4带动连接板4-6竖直移动；导柱4-7、导套4-5配合保证连接板4-6的准确导向，连接板4-6上连接有竖直移动装置连接架16，竖直移动装置连接架16和上支承3连接，由此实现上支承3整体的竖直移动。

参照图2，所述的上支承3包括固定在竖直移动装置连接架16上的第一径向伸缩机构17、第二径向伸缩机构18、第三径向伸缩机构19，第一径向伸缩机构17、第二径向伸缩机构18、第三径向伸缩机构19通过第一上电动缸组连接板20、第二上电动缸组连接板21、第三上电动缸组连接板22与第一上电动缸组23、第二上电动缸组24、第三上电动缸组25连接；通过第一径向伸缩机构17、第二径向伸缩机构18、第三径向伸缩机构19的内缩和外伸实现第一上电动缸组23、第二上电动缸组24、第三上电动缸组25的径向内缩和径向外伸运动；第一上电动缸组23、第二上电动缸组24、第三上电动缸组25的布置和第一下电动缸组26、第二下电动缸组27、第三下电动缸组28布置一致；在第一下电动缸组26、第二下电动缸组27、第三下电动缸组28对薄壁矩形筒体进行定位后，第一上电动缸组23、第二上电动缸组24、第三上电动缸组25会由竖直移动装置4带动，竖直向下运动到指定位置，随后第一上电动缸组23、第二上电动缸组24、第三上电动缸组25做轴向伸出运动，配合第一下电动缸组26、第二下电动缸组27、第三下电动缸组28，实现对薄壁矩形筒体的压紧。

参照图4，所述的外旋轮组及其驱动装置5包括外齿轮导轨31及其上安装的外周向驱动装置、外径向驱动装置及外旋轮组；

参照图1、图4，所述的外周向驱动装置包括第一外滑台33a、第二外滑台33b、第三外滑台33c，第一外滑台33a、第二外滑台33b、第三外滑台33c上分别安装第二伺服电机一32a、第二伺服电机二32b、第二伺服电机三32c，第二伺服电机一32a、第二伺服电机二32b、第二伺服电机三32c主轴和外齿轮42连接，外齿轮42和外齿轮导轨31啮合；第二伺服电机一32a、第二伺服电机二32b、第二伺服电机三32c转动带动外齿轮42转动，外齿轮42与外齿轮导轨31啮合做周向运动，进而带动第一外滑台33a、第二外滑台33b、第三外滑台33c及其上的第一外旋轮组11、第二外旋轮组9、第三外旋轮组7做周向运动。

参照图4，所述的外径向驱动装置包括第三伺服电机一35a、第三伺服电机二35b、第三伺服电机三35c，第三伺服电机一35a、第三伺服电机二35b、第三伺服电机三35c和第一滚珠丝杠模组34a、第二滚珠丝杠模组34b、第三滚珠丝杠模组34c上的丝杠连接；第三伺服电机一35a、第三伺服电机二35b、第三伺服电机三35c转动分别带动第一滚珠丝杠模组34a、第二滚珠丝杠模组34b、第三滚珠丝杠模组34c做径向运动，从而实现第一外旋轮组11、第二外旋轮组9、第三外旋轮组7的径向运动，即实现薄壁矩形筒体波纹成形。

参照图6、图7，所述的第一外旋轮组11、第二外旋轮组9、第三外旋轮组7均包括两个外旋轮一11-7和两个外旋轮二11-9，两个外旋轮一11-7和两个外旋轮二11-9固定在外旋轮轴11-14上，一个外旋轮一11-7、一个外旋轮二11-9之间由第一套筒11-8进行轴向定位；外旋轮轴11-14下端通过第一圆柱滚子轴承11-6、第一推力轴承11-5安装在外旋轮组底座11-1上，上端通过轴承安装在第一固定板11-2上，并通过第二套筒11-13进行轴向定位，第一固定板11-2通过第一螺栓11-11、第一螺母11-10与外旋轮组底座11-1连接在一起；第一固定板11-2上安装有第一电机支架11-3，第一电机支架11-3上安装的第四伺服电机11-12和外旋轮轴11-14连接；工作时第四伺服电机11-12带动外旋轮轴11-14旋转，外旋轮轴11-14进而带动外旋轮一11-7、外旋轮二11-9旋转。

参照图4、图8、图9，所述的第二伺服电机一32a、第二伺服电机二32b、第二伺服电机三32c、第三伺服电机一35a、第三伺服电机二35b、第三伺服电机三35c、第四伺服电机11-12由盘式导电滑环14提供加工过程所需的电能，盘式导电滑环14由定子和转子组成，定子固定在地面15上，第二伺服电机一32a、第二伺服电机二32b、第二伺服电机三32c、第三伺服电机一35a、第三伺服电机二35b、第三伺服电机三35c、第四伺服电机11-12接入转子部分，保证外旋轮组及其驱动装置沿着外齿轮导轨做周向运动时，线路不发生缠绕。

参照图5，所述的内旋轮组及其驱动装置13包括内齿轮导轨36及其上安装的内周向驱动装置、内径向驱动装置及内旋轮组；

参照图5，所述的内周向驱动装置包括第一内滑台38a、第二内滑台38b、第三内滑台38c，第一内滑台38a、第二内滑台38b、第三内滑台38c上安装第五伺服电机一37a、第五伺服电机二37b、第五伺服电机三37c，第五伺服电机一37a、第五伺服电机二37b、第五伺服电机三37c主轴和内齿轮43连接，内齿轮43和内齿轮导轨36啮合；第五伺服电机一37a、第五伺服电机二37b、第五伺服电机三37c转动带动内齿轮43转动，内齿轮43与内齿轮导轨36啮合做周向运动，进而带动第一内滑台38a、第二内滑台38b、第三内滑台38c及其上的第一内旋轮组12、第二内旋轮组10、第三内旋轮组8做周向运动。

参照图5，所述的内径向驱动装置包括第六伺服电机一40a、第六伺服电机二40b、第六伺服电机三40c，第六伺服电机一40a、第六伺服电机二40b、第六伺服电机三40c和第四滚珠丝杠模组39a、第五滚珠丝杠模组39b、第六滚珠丝杠模组39c上的丝杠连接，第六伺服电机一40a、第六伺服电机二40b、第六伺服电机三40c转动带动第四滚珠丝杠模组39a、第五滚珠丝杠模组39b、第六滚珠丝杠模组39c做径向运动，从而实现第一内旋轮组12、第二内旋轮组10、第三内旋轮组8的径向运动，即实现薄壁矩形筒体波纹成形。

参照图6、图7，所述的第一内旋轮组12、第二内旋轮组10、第三内旋轮组8均包括3个内旋轮，即一个内旋轮一12-7和两个内旋轮二12-9，内旋轮一12-7、内旋轮二12-9固定在内旋轮轴12-14上，并由第三套筒12-8进行轴向定位；内旋轮轴12-14下端通过第二圆柱滚子轴承12-6，第二推力轴承12-5安装在内旋轮组底座12-1上，上端通过轴承安装在第二固定板12-2上，并通过第四套筒12-13进行轴向定位；第二固定板12-2通过第二螺栓12-11、第二螺母12-10与内旋轮组底座12-1连接在一起；第二固定板12-2上安装有第二电机支架12-3，第二电机支架12-3上安装的第七伺服电机12-12和内旋轮轴12-14连接；工作时第七伺服电机12-12带动内旋轮轴12-14旋转，内旋轮轴12-14进而带动内旋轮一12-7、内旋轮二12-9旋转。

参照图10，所述的第五伺服电机一37a、第五伺服电机二37b、第五伺服电机三37c、第六伺服电机一40a、第六伺服电机二40b、第六伺服电机三40c、第七伺服电机12-12由过孔导电滑环29提供加工过程所需电能；过孔导电滑环29由定子和转子组成，定子固定在竖直移动装置底板4-1上；第五伺服电机一37a、第五伺服电机二37b、第五伺服电机三37c、第六伺服电机一40a、第六伺服电机二40b、第六伺服电机三40c、第七伺服电机12-12接入转子部分，可以避免内旋轮组及其驱动装置沿着内齿轮导轨做周向运动时，线路发生缠绕。

参照图4、图5，本实施例中第一外旋轮组7、第二外旋轮组9、第三外旋轮组11有4个外旋轮，而第一内旋轮组8、第二内旋轮组10、第三内旋轮组12有3个内旋轮，旋轮个数主要是取决于最终成型的波纹形状和数量；同时，第一外旋轮组7、第二外旋轮组9、第三外旋轮组11中的外端两个外旋轮二11-9在成型时在径向对薄壁矩形筒体还起到一定的支撑作用，可以提高成型精度；当所要加工的波纹形状和数量产生变化时，可以对旋轮组进行调整，以适应不同的加工要求。

参照图1、图2，所述的集成配电箱6为第一伺服电机4-9和下支承2、上支承3中的电动缸提供电能。

利用一种大型薄壁矩形波纹管多道次对轮旋压机的工艺，包括以下步骤：

步骤一：参照图2，薄壁矩形筒体毛坯进行吊装，由第一下电动缸组26、第二下电动缸组27、第三下电动缸组28进行定位，定位完成后，第一下电动缸组26、第二下电动缸组27、第三下电动缸组28将薄壁矩形筒体毛坯44抬升到指定高度；

步骤二：参照图2、图11，第一径向伸缩机构17、第二径向伸缩机构18、第三径向伸缩机构19带动第一上电动缸组23、第二上电动缸组24、第三上电动缸组25径向外伸，随后竖直移动装置4带动第一上电动缸组23、第二上电动缸组24、第三上电动缸组25下降到指定高度；第一上电动缸组23、第二上电动缸组24、第三上电动缸组25做伸出运动，配合第一下电动缸组26、第二下电动缸组27、第三下电动缸组28实现对薄壁矩形筒体毛坯44的压紧；

步骤三：参照图4、图5、图11、图12，第一道次内第一外旋轮组11、第一内旋轮组12处于加工初始位置，分别在第三伺服电机一35a、第六伺服电机一40a的驱动下，由第一滚珠丝杠模组34a、第四滚珠丝杠模组39a带动，向薄壁矩形筒体毛坯44做径向压入；同时，第一外旋轮组11、第一内旋轮组12均由第四伺服电机11-12、第七伺服电机12-12带动做旋转运动,旋轮旋转在矩形波纹管成型过程中可以促进材料流动，减少变形力；

步骤四：由于第一道次的旋轮组径向压入，薄壁矩形筒体毛坯44上下两端材料向中间流动，两端瞬间脱离电动缸组的夹紧；电动缸内置传感器，根据薄壁矩形筒体毛坯44变形，快速响应，并以恒定压力继续压紧薄壁矩形筒体毛坯44；后续旋压产生的轴向变形同样都由电动缸位移实现补偿，同时电动缸保持恒定压力；

步骤五:参照图4、图5、图11，第一道次内第一外旋轮组11、第一内旋轮组12由第二伺服电机一32a、第五伺服电机一37a带动，分别沿着外齿轮导轨31、内齿轮导轨36做周向运动，实现第一道次波纹周向连续成型；此时，第二、三道次第三外旋轮组7、第三内旋轮组8、第二外旋轮组9、第二内旋轮组10同样也绕外齿轮导轨31、内齿轮导轨36做周向运动，但还没有做径向压入运动；

步骤六：参照图4、图5、图11，第二道次第二外旋轮组9、第二内旋轮组10周向运动到加工初始位置，分别在第三伺服电机二35b、第六伺服电机二40b的带动下，由第二滚珠丝杠模组34b、第五滚珠丝杠模组39b带动，向薄壁矩形筒体毛坯44做径向压入运动；随后，分别绕着外齿轮导轨31、内齿轮导轨36做周向运动；在第一道次波纹成型的基础上实现第二道次波纹周向连续成型；第二道次旋轮组径向压入量比第一道旋轮组大，同时第二道次旋轮形状也更加接近最终要成型的波纹形状；

步骤七：第三道次旋轮组的运动同步骤六，在第二道次波纹成型的基础上实现第三道次波纹的周向连续成型；同样，第三道次波纹径向压入量达到最大，径向压入量为最终成型波纹的波高；同时，第三道次旋轮形状和成型波纹形状一致；

步骤八：第一道次旋轮组周向运动一周到达加工初始位置后，滚珠丝杠模组带动第一道次旋轮组径向撤出；同时，第四伺服电机11-12、第七伺服电机12-12不再驱动第一道次旋轮组进行旋转运动，但为了后续两道次加工可以继续进行，第一道次旋轮组仍然沿着齿轮导轨进行周向运动；

步骤九：随后第二道次旋轮组周向运动一周到达加工初始位置后，运动同步骤八；

步骤十：第三道次旋轮组周向运动一周到达加工初始位置后，仍然保持原来运动状态，持续绕着矩形波纹管再做1-3周的周向运动，保证波纹加工质量；当第三道次旋轮组完成最后一周的周向运动到达初始加工位置后，所做运动同步骤八；

步骤十一：第一、二、三道次旋轮组周向运动到加工前所在位置后，依次停止周向运动；至此，薄壁矩形波纹管成品45加工完成，如图13所示；

步骤十二：上电动缸组回缩，释放对薄壁矩形波纹管成品45的夹紧；同时，上电动缸组由竖直移动装置抬升到指定高度，并由径向伸缩机构带动内缩，为薄壁矩形波纹管成品45的吊升提供空间；

步骤十三：薄壁矩形波纹管成品45吊升，搬离对轮旋压机；

步骤十四：对薄壁矩形波纹管成品45成型质量进行检测；

步骤十五：下一个薄壁矩形波纹管毛坯44的加工依照步骤一至步骤十四进行。

Claims (8)

1.一种大型薄壁矩形波纹管多道次对轮旋压机，其特征在于：包括地面（15）上连接的薄壁矩形筒体夹紧装置（1），薄壁矩形筒体夹紧装置（1）和外旋轮组及其驱动装置（5）、内旋轮组及其驱动装置（13）配合实现对薄壁矩形筒体夹紧及加工，薄壁矩形筒体夹紧装置（1）、外旋轮组及其驱动装置（5）和内旋轮组及其驱动装置（13）和集成配电箱（6）电连接；

所述的薄壁矩形筒体夹紧装置（1）包括下支承（2）、竖直移动装置（4）和上支承（3）；下支承（2）包括下电动缸组底座（30），下电动缸组底座（30）上固定有第一下电动缸组（26）、第二下电动缸组（27）、第三下电动缸组（28），其中，薄壁矩形筒体长度方向每边布置4-6个第一下电动缸组（26），宽度方向每边布置2-4个第三下电动缸组（28），4个过渡圆角处各布置1个第二下电动缸组（27）；

所述的外旋轮组及其驱动装置（5）包括外齿轮导轨（31）及其上安装的外周向驱动装置、外径向驱动装置及外旋轮组；

所述的外周向驱动装置包括多个外滑台，每个外滑台上安装一个第二伺服电机，第二伺服电机主轴和外齿轮（42）连接，外齿轮（42）和外齿轮导轨（31）啮合；第二伺服电机转动带动外齿轮（42）转动，外齿轮（42）与外齿轮导轨（31）啮合做周向运动，进而带动外滑台及其上的外旋轮组做周向运动；

所述的外径向驱动装置包括多个第三伺服电机，每个第三伺服电机和滚珠丝杠模组的丝杠连接，第三伺服电机转动带动滚珠丝杠模组做径向运动，从而实现外旋轮组的径向运动，即实现薄壁矩形筒体波纹成形；

所述的内旋轮组及其驱动装置（13）包括内齿轮导轨（36）及其上安装的内周向驱动装置、内径向驱动装置及内旋轮组；

所述的内周向驱动装置包括多个内滑台，每个内滑台上安装一个第五伺服电机，第五伺服电机主轴和内齿轮（43）连接，内齿轮（43）和内齿轮导轨（36）啮合；第五伺服电机转动带动内齿轮（43）转动，内齿轮（43）与内齿轮导轨（36）啮合做周向运动，进而带动内滑台及其上的内旋轮组做周向运动；

所述的内径向驱动装置包括多个第六伺服电机，每个第六伺服电机和一个滚珠丝杠模组上的丝杠连接，第六伺服电机转动带动滚珠丝杠模组做径向运动，从而实现内旋轮组的径向运动，即实现薄壁矩形筒体波纹成形。

2.根据权利要求1所述的一种大型薄壁矩形波纹管多道次对轮旋压机，其特征在于：所述的竖直移动装置（4）包括底座（4-1），底座（4-1）固定在地面（15）上，底座（4-1）和过孔导电滑环（29）定子固定连接，底座（4-1）和丝杠（4-2）、导柱（4-7）下端连接，丝杠（4-2）上装有螺母（4-3），螺母（4-3）连接在螺母座（4-4）上，螺母座（4-4）上固定有连接板（4-6），连接板（4-6）上装有导套（4-5），导套（4-5）和导柱（4-7）配合；导柱（4-7）上端装有电机固定板（4-8），电机固定板（4-8）上固定有第一伺服电机（4-9），第一伺服电机（4-9）主轴和丝杠（4-2）上端连接；连接板（4-6）上连接有竖直移动装置连接架（16），竖直移动装置连接架（16）和上支承（3）连接。

3.根据权利要求2所述的一种大型薄壁矩形波纹管多道次对轮旋压机，其特征在于：所述的上支承（3）包括与竖直移动装置连接架（16）连接的径向伸缩机构，径向伸缩机构通过上电动缸组连接板和上电动缸组连接，实现上电动缸组的径向内缩和径向外伸运动；上电动缸组电动缸的布置和下电动缸组的电动缸布置一致，在下电动缸组对薄壁矩形筒体进行定位后，上电动缸组会由竖直移动装置带动竖直向下运动到指定位置，随后各电动缸做轴向伸出运动，配合下电动缸组，实现对薄壁矩形筒体的压紧。

4.根据权利要求1所述的一种大型薄壁矩形波纹管多道次对轮旋压机，其特征在于：所述的外旋轮组包括3-5个外旋轮，外旋轮固定在外旋轮轴（11-14）上，外旋轮轴（11-14）下端通过轴承安装在外旋轮组底座（11-1）上，外旋轮由第一套筒（11-8）进行轴向定位；外旋轮轴（11-14）上端通过轴承安装在第一固定板（11-2）上，第一固定板（11-2）与外旋轮组底座（11-1）连接在一起；第一固定板（11-2）上安装有第一电机支架（11-3），第一电机支架（11-3）上安装的第四伺服电机（11-12）和外旋轮轴（11-14）连接。

5.根据权利要求4所述的一种大型薄壁矩形波纹管多道次对轮旋压机，其特征在于：所述的内旋轮组包括2-4个内旋轮，内旋轮固定在内旋轮轴（12-14）上，内旋轮轴（12-14）下端通过轴承安装在内旋轮组底座（12-1）上，内旋轮由套筒进行轴向定位；内旋轮轴（12-14）上端通过轴承安装在第二固定板（12-2）上，第二固定板（12-2）与内旋轮组底座（12-1）连接在一起；第二固定板（12-2）上安装有第二电机支架（12-3），第二电机支架（12-3）上安装的第七伺服电机（12-12）和内旋轮轴（12-14）连接。

6.根据权利要求5所述的一种大型薄壁矩形波纹管多道次对轮旋压机，其特征在于：所述的第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机由盘式导电滑环提供加工过程所需要电能，盘式导电滑环由定子和转子组成，定子固定地面上，第二伺服电机、第三伺服电机、第四伺服电机接入转子部分；第五伺服电机、第六伺服电机、第七伺服电机由过孔导电滑环提供加工过程所需电能，过孔导电滑环由定子和转子组成，定子固定在竖直移动装置底座上，第五伺服电机、第六伺服电机、第七伺服电机接入转子部分。

7.根据权利要求2所述的一种大型薄壁矩形波纹管多道次对轮旋压机，其特征在于：所述的集成配电箱（6）为第一伺服电机（4-9）和下支承（2）、上支承（3）中的电动缸提供电能。

8.利用权利要求3所述的一种大型薄壁矩形波纹管多道次对轮旋压机的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：薄壁矩形筒体毛坯进行吊装，由下电动缸组进行定位；定位完成后，下电动缸组将薄壁矩形筒体抬升到指定高度；

步骤二：径向伸缩机构带动上电动缸组径向外伸，随后竖直移动装置（4）带动上电动缸组下降到指定高度；上电动缸组各电动缸做伸出运动，配合下电动缸组实现对薄壁矩形筒体毛坯的压紧；

步骤三：第一道次旋轮组处于加工初始位置，分别在第三伺服电机、第六伺服电机的驱动下，由滚珠丝杠模组带动，向薄壁矩形筒体毛坯做径向压入；同时，内外旋轮组均由第四伺服电机、第七伺服电机带动做旋转运动；

步骤四：由于第一道次旋轮组径向压入，薄壁矩形筒体毛坯上下两端材料向中间流动，两端瞬间脱离电动缸组的夹紧；电动缸内置传感器，根据薄壁矩形筒体毛坯变形，快速响应，并以恒定压力继续压紧薄壁矩形筒体毛坯；后续旋压产生的轴向变形同样都由电动缸位移实现补偿，同时电动缸保持恒定压力；

步骤五：第一道次旋轮组由第二伺服电机、第五伺服电机带动，分别沿着内、外齿轮导轨做周向运动，实现第一道次波纹周向连续成型；此时，第二、三道次旋轮组同样也绕内、外齿轮导轨做周向运动，但没有做径向压入运动；

步骤六：第二道次旋轮组周向运动到加工初始位置，分别在第三伺服电机、第六伺服电机的带动下，由滚珠丝杠模组带动，向薄壁矩形筒体做径向压入运动；随后，分别绕着内、外齿轮导轨做周向运动；在第一道次波纹成型的基础上实现第二道次波纹周向连续成型，第二道次旋轮组径向压入量比第一道旋轮组大，同时第二道次旋轮形状也更加接近最终要成型的波纹形状；

步骤七：第三道次旋轮组的运动同步骤六，在第二道次波纹成型的基础上实现第三道次波纹的周向连续成型；同样，第三道次波纹径向压入量达到最大，径向压入量为最终成型波纹的波高；同时，第三道次旋轮形状和成型波纹形状一致；

步骤八：第一道次旋轮组周向运动一周到达加工初始位置后，滚珠丝杠模组带动第一道次旋轮组径向撤出；同时，第四伺服电机、第七伺服电机不再驱动第一道次旋轮组进行旋转运动，第一道次旋轮组仍然沿着齿轮导轨进行周向运动；

步骤九：随后第二道次旋轮组周向运动一周到达加工初始位置后，运动同步骤八；

步骤十：第三道次旋轮组周向运动一周到达加工初始位置后，仍然保持原来运动状态，持续绕着矩形波纹管再做1-3周的周向运动；当第三道次旋轮组完成最后一周的周向运动到达初始加工位置后，所做运动同步骤八；

步骤十一：第一、二、三道次旋轮组周向运动到加工前所在位置后，依次停止周向运动，薄壁矩形波纹管成品加工完成；

步骤十二：上电动缸组回缩，上电动缸组由竖直移动装置抬升到指定高度，并由径向伸缩机构带动内缩；

步骤十三：薄壁矩形波纹管成品吊升，搬离对轮旋压机。

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