一種向外翻制直邊孔的裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種向外翻制直邊孔的裝置，屬于板料或者管件局部成形技術領域。向外翻孔裝置包括可拆換倒角砂輪、旋轉主軸、翻孔偏心輪和開口鉆頭，可拆換倒角砂輪固定于主軸上，旋轉主軸上端裝夾于鉆床或者數(shù)控機床的夾頭上；翻孔偏心輪固定于旋轉主軸上，通過內部的斜向滑道和底部凹槽實現(xiàn)與主軸的相對運動和鎖緊，該部件外觀分為錐形段和圓柱段，配合作用實現(xiàn)預翻孔和整形；與現(xiàn)有技術相比，本實用新型一次性完成開口、倒角、翻孔和整形四個工序，提高了整體加工效率；翻孔依靠偏心輪的偏心旋轉運動實現(xiàn)，主軸只需實現(xiàn)旋轉和上下運動，顯著降低翻孔工具的運動難度。
【專利說明】
一種向外翻制直邊孔的裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及板料或者管件局部成形技術領域，具體涉及一種向外翻制直邊孔的裝置，能夠同時實現(xiàn)板料或管類零件的預制孔和直邊向外翻孔。
【背景技術】
[0002]翻制直邊孔是一種傳統(tǒng)的鈑金成形工藝，但是以往的翻孔工藝存在模具結構復雜和尺寸較大，并且很難實現(xiàn)在具有復雜封閉曲面結構上向外翻孔，此外還存在預制孔和翻孔工序需要分開進行等諸多問題。
[0003]中國發(fā)明專利200720090374.2公開了一種T形管翻孔用旋轉刀具，結構簡單且生產(chǎn)效率較高，可以翻制需要向外翻孔的金屬類管件。但是裝置翻孔的自動化程度較低，并且由于翻孔裝置的具體結構限制，向上翻孔的速度受到嚴格制約，孔內壁的光潔度相對較差。中國發(fā)明專利201510167803.0開發(fā)出開孔擴孔一體化的漸進成形翻孔工具，該工具能夠實現(xiàn)開孔和翻邊一體化，完成快速精確化的板材向內翻孔，但是該裝置往往只適用于向內翻孔，另外對于以管材為代表的圓弧等復雜曲面上的翻孔，需要成形設備配備相應的周向和軸向立體協(xié)同運動才能實現(xiàn)。而對于相對尺寸較小的曲面上的向外翻制直邊孔的問題，需要設計相應的新型外翻孔裝置。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的是克服傳統(tǒng)工藝技術中的不足之處，提供一種向外翻制直邊孔的裝置，解決以往工藝很難在曲面向外成形孔型結構的問題，最終得到壁厚均勻、圓度精度高的翻孔零件。
[0005]本實用新型的目的可以通過以下技術方案來實現(xiàn):
[0006]—向外翻制直邊孔的裝置，該裝置包括可拆卸倒角砂輪、旋轉主軸、翻孔偏心輪和開口鉆頭;所述可拆卸倒角砂輪固定于主軸的臺階部分，可以視情況進行更換;所述翻孔偏心輪固定在旋轉主軸的下端，能夠實現(xiàn)與旋轉主軸的相對運動，旋轉主軸上端與鉆床或者數(shù)控機床的主軸連接;所述開口鉆頭固定在翻孔偏心輪的底部，采用螺釘連接，實現(xiàn)預先鉆孔。
[0007]所述旋轉主軸為臺階軸，且沿其軸向下部的相對兩側分別設置突起的斜向滑塊(斜面朝上)，保證翻孔偏心輪的運動和固定。所述倒角砂輪卡扣在旋轉主軸的臺階部分，軸向運動受到限制，容易實現(xiàn)對孔邊的打磨作用。
[0008]所述的翻孔偏心輪為分體結構，沿其軸線所在平面分成兩部分，兩個部分之間采用螺釘連接。
[0009]所述的翻孔偏心輪內部開設空腔，空腔的上部設有斜向滑道(斜面朝下)，該斜向滑道與旋轉主軸上的斜向滑塊相配合，保證翻孔偏心輪的運動和固定，同時用于和旋轉主軸配合實現(xiàn)徑向偏移加工豎直孔。
[0010]所述翻孔偏心輪的內腔底部及翻孔偏心輪的軸向位置設有方形凹槽，用于與旋轉主軸的底端實現(xiàn)過渡配合，在旋轉主軸的軸向力作用下支撐開口鉆頭實現(xiàn)鉆孔。
[0011]所述開口鉆頭軸向中心位置設有突出的定位鉆頭，確定鉆孔中心位置后由設于開口鉆頭邊緣圓周的切削齒進行孔加工。
[0012]本實用新型上述翻孔裝置能夠同時實現(xiàn)基面為平面的板料或者基面為曲面的管類零件的直邊向外翻孔成形。所述直邊向外翻孔的工藝，包括如下步驟:
[0013]I)根據(jù)預制孔的直徑大小選用尺寸合適的錐形倒角砂輪，并將其固定在旋轉主軸的臺階處；
[0014]2)根據(jù)翻孔的高度以及初始預制孔的尺寸，制作相應大小的翻孔偏心輪，考慮坯料的壁厚和孔的高度確定翻孔偏心輪的豎直段和錐形段長度以及錐形角大小，將制作好的翻孔偏心輪裝配到主軸的相應位置;具體裝配過程:將旋轉主軸的底端放置在翻孔偏心輪的方形凹槽中，然后將翻孔偏心輪的兩個部分采用螺釘鎖緊固定；
[0015]3)根據(jù)翻孔的直徑大小和高度確定預制孔的直徑，制作相應尺寸的開口鉆頭，并用螺釘將其固定在偏心輪底部；
[0016]4)啟動裝夾有該翻孔裝置的鉆床或者數(shù)控機床，將開口鉆突出的定位鉆對準預開口中心位置，沿裝置的軸線方向向下運動完成預制孔鉆削；
[0017]5)裝置繼續(xù)向下移動，待翻孔偏心輪全部通過開孔區(qū)域后，緩慢向下移動完成孔上側邊倒角；
[0018]6)停止裝置的自轉和向下移動，調轉其旋轉方向，沿軸線向上運動使翻孔偏心輪上側錐形段面接觸工件，在軸向力和斜向滑道的共同作用下，翻孔偏心輪偏離原有中心，孔邊緣材料在錐形段碾壓作用下逐漸翹起；
[0019]7)保持裝置向上運動，待翻孔偏心輪豎直段與孔側壁接觸后，停止軸向運動，大約2?3秒完成整形工步；
[0020]8)裝置繼續(xù)向上運動，直至翻孔裝置完全脫離坯料，停止機床，取下已翻孔工件。[0021 ]與現(xiàn)有技術和方法相比，本實用新型具有以下優(yōu)點:
[0022](I)本實用新型在旋轉主軸的臺階部分安裝有錐形倒角砂輪，在預先鉆制孔的前提，可以對待翻邊孔的外邊緣進行打毛刺和倒斜角，實驗證明該倒角對后續(xù)翻孔有重大意義，可以有效避免因外部邊緣應變量明顯大于內部邊緣應變量而造成的翻孔邊緣沿周向開裂的缺陷。
[0023](2)本實用新型中所設計的翻孔偏心輪為主要的工作部件，其內部開有斜向滑道，底部留有方形凹槽，在與旋轉主軸相應的斜向滑塊配合作用下，可以實現(xiàn)該部件鎖緊在中心線處和偏離中心線兩種極限位置的轉化，即可以實現(xiàn)鉆孔時翻孔偏心輪軸線處于旋轉中心帶動開口鉆頭開制孔洞，而翻孔過程中翻孔偏心輪借助反向旋轉和成形件軸向上的限制作用實現(xiàn)偏心旋轉運動，該過程完全依靠工具的自動完成，不需要人為的干預和控制。
[0024](3)本實用新型針對不同的翻孔直徑、高度和壁厚設計相應尺寸的工具，可以同時實現(xiàn)平面和圓弧等復雜曲面上的向外翻孔，工件軸向尺寸較小，可以實現(xiàn)管材等工件的向外翻孔。
【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型直邊翻孔工具的結構和工藝流程示意圖；其中:(a)為開口鉆頭預制孔工步；(b)為工具軸向向下進給工步；(C)為坯料外邊緣倒角工步；(d)為工具錐形段向外翻孔工步；(e)為工具圓柱段對翻孔校形工步。
[0026]圖2為本實用新型中翻孔偏心輪的具體結構尺寸圖；其中(a)為板型坯料翻孔計算示意圖；(b)為內部斜向滑道三角形邊長與角度對應關系。
[0027]圖3為本實用新型翻孔偏心輪內部結構示意圖；其中(a)為翻孔工具半剖主視圖；(b)為工具俯視圖；(C)為斜向滑塊正視圖；(d)為斜向滑塊左視圖。
[0028]圖4為實施例2直邊翻孔工藝流程示意圖；其中:(a)為開口鉆頭預制孔工步；(b)為工具軸向向下進給工步；(C)為坯料外邊緣倒角工步；(d)為工具錐形段向外翻孔工步；(e)為工具圓柱段對翻孔校形工步。
[0029]圖中:1-倒角砂輪;2-旋轉主軸;3-翻孔偏心輪;4-開口鉆頭;5-固定卡具;6_待翻孔坯料(或已翻孔工件)；7_內部斜向滑道;8-底部方形凹槽;9-斜向滑塊。
【具體實施方式】
[0030]以下結合附圖和具體實施例對本實用新型進行【具體實施方式】詳細說明。各實施例以本項發(fā)明技術為前提，給出了詳細的實施方式和具體的操作流程，但本實用新型的保護范圍不僅僅局限于以下的實施例。
[0031]如圖1所示，本實用新型提供一種新型直邊向外翻孔的工具，與鉆床或者數(shù)控機床主軸連接，該工具包括以下四個主要部分:錐形倒角砂輪1、旋轉主軸2、翻孔偏心輪3和開口鉆頭4。錐形倒角砂輪I安裝于旋轉主軸2臺階肩部，可視具體的成形孔尺寸和磨損情況選擇更換;所述旋轉主軸2為本裝置的旋轉中心軸，其上端裝夾于鉆床或者數(shù)控機床的夾頭上；所述翻孔偏心輪3為本裝置的核心部件，其固定于旋轉主軸2的下端，翻孔偏心輪3通過其內部的內部斜向滑道7和底部方形凹槽8以及外部沉頭螺釘固定于旋轉主軸2的底部，旋轉主軸相應部位具有圖3中所示的斜向滑塊9，與內部斜向滑道7相互配合能夠滑動，實現(xiàn)偏心輪的偏心運動。該翻孔偏心輪3外觀分為錐形段和圓柱段，配合作用實現(xiàn)預翻孔和整形;開口鉆頭4通過緊固螺釘固定在翻孔偏心輪3底部，可以實現(xiàn)翻孔的預制開口。
[0032]翻孔工藝為:利用裝置上的開口鉆頭4進行預制孔加工；利用工具上的倒角砂輪I進行預制孔的外邊緣倒角；利用翻孔偏心輪3與旋轉主軸2的相對運動，借助離心力和內部斜向滑道7以及軸向力的作用實現(xiàn)偏心運動，整個裝置在旋轉同時向上運動實現(xiàn)翻孔和矯形。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明一次性完成開口、倒角、翻孔和整形四個工序，提高了整體加工效率;翻孔依靠偏心輪的偏心旋轉運動實現(xiàn)，主軸只需實現(xiàn)旋轉和上下運動，顯著降低翻孔工具的運動難度。
[0033]實施例1:
[0034]本實施例為在平面坯料上向外翻制直邊孔，如圖1所示，應用上述直邊向外翻孔的工具加工翻孔工藝包括以下步驟:
[0035]I)選用尺寸合適的錐形倒角砂輪I，應用螺釘將其固定在旋轉主軸2的臺階處；
[0036]2)根據(jù)翻孔的高度以及試樣壁厚，確定翻孔偏心輪的直徑、豎直段(圓柱段)和錐形段長度以及錐形角大小，制作相應大小的翻孔偏心輪3，并將偏心輪的內部斜向滑道與旋轉主軸內的斜向滑塊配合好，用螺釘固定，完成翻孔偏心輪的裝配；
[0037]3)根據(jù)步驟2計算得到的預制孔直徑尺寸，制作相應尺寸的開口鉆頭4，并用螺釘將其固定在翻孔偏心輪底部，如圖3所示；
[0038]根據(jù)翻孔幾何關系得出預制孔直徑do、翻孔內直徑Do、翻孔高度h、翻孔處內圓角r、坯料壁厚t之間的關系滿足公式:
[0039]do = Do+0.43t+0.86r-2h
[0040]而偏心距(翻孔過程中工具旋轉后，翻孔偏心輪軸線偏離旋轉主軸線的距離)b滿足關系式:
[0041]b = 0.5(Do~do)
[0042]根據(jù)翻孔偏心輪內部斜向滑道長度I和傾斜角Θ之間的幾何關系可知:
[0043]I =b/cos0
[0044]即可以依次確定預制孔直徑do、偏心距b和斜向滑道長度1(圖2)。
[0045]4)應用尺寸合理的固定卡具5將待翻孔還料6固定在工作臺上；
[0046]5)啟動裝夾有該翻孔工具的鉆床或者數(shù)控機床，將開口鉆頭4中心突出的定位鉆對準預開口中心位置，沿裝置的軸線方向向下運動完成預制孔鉆削；
[0047]6)裝置繼續(xù)向下移動，待翻孔偏心輪全部通過開孔區(qū)域后，緩慢向下進給完成孔上側邊倒角，并在此位置保持2?3秒，確保倒角表面光滑度；
[0048]7)停止裝置的自轉和向下移動，調轉其旋轉方向，沿軸線向上運動使翻孔偏心輪3上側錐形段緩慢接觸工件，在軸向力和翻孔偏心輪3內部斜向滑道的共同作用下，翻孔偏心輪3自動偏離原有中心，孔邊緣材料在錐形段碾壓作用下逐漸翻起；
[0049]8)保持裝置緩慢向上運動，待翻孔偏心輪3豎直段與孔側壁接觸后，停止軸向運動，保持大約2?3秒完成翻孔內壁整形工步，確?？變缺诒砻鎺缀纬叽绾捅砻娲植诙?；
[0050]9)裝置繼續(xù)向上運動，直至翻孔裝置完全脫離坯料6，停止機床轉動和軸向運動，松開固定卡具5，取下已翻孔工件6。
[0051]采用本實施例工藝獲得的翻制孔，工具外表面與孔內壁為瞬時的線接觸狀態(tài)，有效降低接觸摩擦力和成形難度，因此翻孔內壁質量好;工具與變形體之間為旋轉的滑動摩擦，有效提高內壁光滑度，很好的改善傳統(tǒng)沖頭翻孔工藝中孔內表面被劃傷、光滑度差的缺陷;翻孔工具具有圓柱校形段，能夠充分保證翻孔的內徑和孔壁高度等關鍵結構、尺寸。
[0052]實施例2:
[0053]本實施例為空間曲面坯料上向外翻制直邊孔，其結構和工藝流程示意圖如圖4所不O
[0054]與實施例1不同之處在于:
[0055]不同點1:變形體的基體為曲面管材結構。
[0056]不同點2:在變形基面為曲面的坯料上加工預制孔定位相對較難。
[0057]不同點3:翻孔過程中，坯料孔壁與翻孔裝置接觸狀態(tài)不同。
[0058]不同點4:倒角砂輪與曲面坯料預制孔邊緣接觸狀態(tài)不同。
[0059]采用本實施例獲得的翻制孔，在保證翻孔內壁表面光滑度和尺寸精度的同時，通過工具的旋轉運動，可以有效改善曲面上翻孔側壁高度不一致而造成的孔邊緣高低不平的缺陷。
【主權項】
1.一種向外翻制直邊孔的裝置，其特征在于:該裝置包括可拆卸倒角砂輪(I)、旋轉主軸(2)、翻孔偏心輪(3)和開口鉆頭(4);所述可拆卸倒角砂輪(I)固定于旋轉主軸的臺階部分，視其磨損情況能夠進行更換;所述翻孔偏心輪(3)固定在旋轉主軸的下端，能夠實現(xiàn)與旋轉主軸的相對運動，旋轉主軸(2)上端與鉆床或者數(shù)控機床的主軸連接;所述開口鉆頭(4)固定在翻孔偏心輪(3)的底部，采用螺釘連接，實現(xiàn)預先鉆孔。2.根據(jù)權利要求1所述的向外翻制直邊孔的裝置，其特征在于:該裝置能夠同時實現(xiàn)基面為平面的板料或者基面為曲面的管類零件的直邊向外翻孔成形。3.根據(jù)權利要求1所述的向外翻制直邊孔的裝置，其特征在于:所述旋轉主軸(2)為臺階軸，且沿其軸向下部的相對兩側分別設置突起的斜向滑塊。4.根據(jù)權利要求3所述的向外翻制直邊孔的裝置，其特征在于:所述倒角砂輪(I)卡扣在旋轉主軸(2)的臺階部分，軸向運動受到限制，實現(xiàn)對孔邊的打磨倒角。5.根據(jù)權利要求3所述的向外翻制直邊孔的裝置，其特征在于:所述翻孔偏心輪(3)為分體結構，沿其軸線所在平面分成兩部分，兩個部分之間采用螺釘連接。6.根據(jù)權利要求5所述的向外翻制直邊孔的裝置，其特征在于:所述翻孔偏心輪(3)內部開設空腔，空腔的上部設有斜向滑道(7)，該斜向滑道與旋轉主軸(2)上的斜向滑塊相配合，保證翻孔偏心輪的運動和固定，同時實現(xiàn)徑向偏移加工豎直孔。7.根據(jù)權利要求6所述的向外翻制直邊孔的裝置，其特征在于:所述翻孔偏心輪(3)的內腔底部及翻孔偏心輪的軸向位置設有方形凹槽(8)，用于與旋轉主軸(2)的底端實現(xiàn)過渡配合，在旋轉主軸(2)的軸向力作用下支撐開口鉆頭(4)實現(xiàn)鉆孔。8.根據(jù)權利要求1所述的向外翻制直邊孔的裝置，其特征在于:所述開口鉆頭(4)軸向中心位置設有突出的定位鉆頭，確定鉆孔中心位置后由設于開口鉆頭(4)邊緣的圓周切削齒進行孔加工。
【文檔編號】B23P23/04GK205651060SQ201620211509
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年3月17日 公開號201620211509.5, CN 201620211509, CN 205651060 U, CN 205651060U, CN-U-205651060, CN201620211509, CN201620211509.5, CN205651060 U, CN205651060U
【發(fā)明人】徐勇, 陳大勇, 張士宏, 馬彥
【申請人】中國科學院金屬研究所