一种锥形管道内壁织构加工装置

本发明涉及锥形管道内壁加工，尤其涉及一种锥形管道内壁织构加工装置。

背景技术：

1、管道加工技术领域内，较少有能在锥形管道内壁进行织构加工的机构，由于锥形管道是一种变截面管道，需要加工机构有自适应变径的能力，普通的管道内壁加工装置不能完成加工。

2、而且为了在管道内壁加工出特定形状的织构，需要将管件准确旋转特定的角度后再进行二次加工。但是目前的管道内壁加工装置想要实现上述功能，需要数控设备进行控制或者人为操控管件旋转，但这样会导致整体加工装置成本增高或者加工效率缓慢，以及缺乏一定的安全性。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有技术中的问题，提供一种锥形管道内壁织构加工装置。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种锥形管道内壁织构加工装置，包括管件夹紧机构、复合传动机构、加工机构和管件旋转机构，其中：

4、管件夹紧机构用于完成对管件的夹紧；

5、加工机构为自适应变径加工，用于对管件内壁进行加工；

6、复合传动机构提供加工机构加工时所需要的旋转往复运动，包括旋转往复传动部分和传动分离部分；

7、加工机构、旋转往复传动部分、传动分离部分、管件旋转机构和管件夹紧机构具有联动作用，加工机构初次加工至管件尾端后通过传动分离部分停止旋转，旋转往复传动部分触发管件旋转机构运动，经由管件旋转机构与管件夹紧机构联动，带动管件旋转角度α后，加工机构再次旋转对管件进行加工，最后回到初始位置。

8、优选的，所述管件夹紧机构安装在工作台上，包括管件左夹持部分和管件右夹持部分；管件左端为小直径端，右端为大直径端；

9、管件右夹持部分包括与管件右端配合的半圆弧支撑架，半圆弧支撑架通过底座支撑安装在工作台上；半圆弧支撑架上设有与其在左右方向滑动配合的推杆，推杆与管件右端抵接配合；同时推杆连接有驱动其左右移动的推杆驱动单元；

10、管件左夹持部分包括与管件同轴设置的锥形圆环和基座圆环，基座圆环安装在固定在工作台的左立板上，锥形圆环上设有与管件左端配合的锥形槽，且锥形圆环与基座圆环之间通过连杆夹爪结构连接；

11、连杆夹爪结构包括夹爪、第一压杆、第二压杆和第一压缩弹簧；锥形圆环上圆周分布有凸出部分，凸出部分与基座圆环之间通过第一压缩弹簧连接；第一压杆一端与基座圆环转动连接，另一端与夹爪连接；第二压杆分别与第一压杆中心位置和锥形圆环凸出部分转动连接。

12、优选的，所述推杆驱动单元包括在半圆弧支撑架上设置的沿左右方向延伸的长槽，推杆连接有导向块，导向块位于长槽内；

13、底座上穿过设有前后方向延伸的丝杠，丝杠与底座转动连接，且丝杠在底座的前侧为正向螺纹段，在底座的后侧为反向螺纹段；正向螺纹段和反向螺纹段上均对称安装有丝杠螺母；两个丝杠螺母分别通过第一传动杆与导向块转动连接；底座前后方向的中心处设有连接点，连接点与第一传动杆的中心位置通过第二传动杆转动连接。

14、优选的，所述旋转往复传动部分包括固定在工作台上的右立板，以及与管件中轴线平行设置的圆柱凸轮结构、推拉杆和导向杆，以及与管件中轴线共线设置的加工轴，以及电机、导向圆环和滑块；

15、圆柱凸轮结构由圆柱以及在圆柱周面上设置的轨迹槽组成，轨迹槽包括正向螺旋轨迹槽和反向螺旋轨迹槽，正向螺旋轨迹槽和反向螺旋轨迹槽平滑连通；圆柱转动安装在左、右立板之间，且圆柱的左端连接有电机，圆柱的右端连接第一同步带轮；

16、导向杆位于圆柱凸轮结构的一侧或两侧，且导向杆与左、右立板固定连接；

17、导向圆环滑动套设在圆柱上，滑块设于轨迹槽内并与其滑动配合，且滑块上端与导向圆环转动连接；导向圆环上还设有导向孔，导向杆由导向孔穿过并与其滑动配合；

18、推拉杆位于圆柱凸轮结构的一侧，且推拉杆与右立板在左右方向上滑动连接；推拉杆的左端与导向圆环连接；

19、加工轴上安装有与其可离合旋转的第二同步带轮，第二同步带轮转动安装在右立板上，同时加工轴与第二同步带轮在轴向方向上滑动配合；

20、加工轴和推拉杆的右端通过连杆连接，第一同步带轮和第二同步带轮通过同步带连接；加工轴的左端安装加工机构。

21、优选的，所述滑块包括圆柱部和滑块部，圆柱部与圆环转动连接，滑块部下侧为轨迹槽底部配合的弧形；滑块部侧部设有滚轮，滚轮与圆柱凸轮结构的轨迹槽槽壁贴合；与滚轮连接有滚轮轴，滚轮轴由滑块部内穿过并向下伸出，且在滚轮轴伸出部位安装有毛刷。

22、优选的，所述传动分离部分包括与第二同步带轮呈同心圆设置的套筒，加工轴与套筒为键连接，实现轴向滑动配合和周向旋转配合；

23、套筒的圆周方向设有拨杆，拨杆与中第二同步带轮的凹槽可分离式相啮合，在拨杆下方装有第二压缩弹簧，杠杆的支点安装在套筒上，杠杆的左端与拨杆保持接触，杠杆的右端与加工轴右端的锥面配合；

24、当旋转往复传动部分控制加工轴向左平移，加工机构对锥形管道第一次加工完毕时，杠杆右端开始与加工轴右端的锥面相接触，随着旋转往复传动部分中推拉杆带动加工轴继续向左平移，杠杆右端不断抬高，导致杠杆左端下压拨杆，继而第二压缩弹簧压缩，实现拨杆与同步带轮的凹槽分离，套筒和加工轴停止旋转；在管件旋转机构带动管件旋转角度α后，旋转往复传动部分控制加工轴向右平移，第二压缩弹簧回弹，杠杆回归原位，拨杆重新与同步带轮的凹槽相啮合，实现同步带轮带动套筒和加工轴再旋转。

25、优选的，所述加工机构包括楔形外壳、镗削机构、联动杆、导向柱、支撑杆、导向板、连杆、圆盘和第三压缩弹簧；

26、两个楔形外壳固定连接在加工轴的最左端，两个楔形外壳之间周向交错排列着与楔形外壳滑动连接的导向柱和镗削机构；

27、右侧楔形外壳内设有圆盘，圆盘与加工轴在轴向上滑动连接，楔形外壳与圆盘之间设有第三压缩弹簧；连杆分别与对应的导向柱和圆盘转动连接；

28、导向柱顶端分别连接有向左和向右的导向板，导向板尾端与导向柱顶端转动连接，导向板首端向加工轴倾斜，支撑杆连接导向板和导向柱；

29、联动杆在导向柱和镗削机构之间依次布置；导向柱下方和镗削机构下方设有沿弦方向的通槽，联动杆两端分别与导向柱和镗削机构的通槽滑动连接，联动杆中间凸出的圆柱在楔形外壳端面上周向间隔排列的径向槽内滑动，

30、当加工机构进入管件内部时，管件内壁挤压导向板，经由导向柱和连杆的作用，推动圆盘移动进而压缩第三压缩弹簧，导向柱带动联动杆下压回缩，联动杆也使得镗削机构下压回缩，实现变径加工锥形管内壁的效果；当管件旋转机构带动管件旋转角度α后，加工机构回程对管件进行再次加工，第三压缩弹簧在回程中陆续回弹，在圆盘、连杆、导向柱和联动杆的配合作用下，实现镗削机构加工半径不断变大。

31、优选的，所述管件旋转机构包括限位口、楔形块、第四压缩弹簧、楔形柱、位移传递结构、扭簧、棘爪、棘轮、梯形止块和第五压缩弹；

32、棘轮固定套设在基座圆环外侧，管件旋转机构带动管件旋转的角度为α，棘轮上每个齿所在圆心角与α相等；

33、在棘轮下方设有与其配合的梯形止块，压梯形止块下方设有第五压缩弹簧；

34、棘轮外侧设有与其配合的棘爪，同时左立板上设有导向长孔，棘爪通过滑块与导向长孔滑动连接；

35、位移传递结构安装在左立板上，位移传递结构具有动力输入点和动力输出点；

36、棘爪与位移传递结构的动力输出点连接；棘爪与位移传递结构的动力输出点之间还设有扭簧；

37、限位口开设在左立板上，限位口内设有楔形块；楔形柱沿上下方向设于左立板上，且楔形柱与左立板在上下方向导向配合；楔形柱包括由下至上依次设置的楔形部、柱体部、滑块部和连接部，楔形部与楔形块形成斜面配合，柱体部与左立板之间设有第四压缩弹簧，滑块部与左立板形成上下方向的滑动配合，连接部与位移传递结构的动力输入点连接；

38、当传动分离部分的拨杆与第二同步带轮的凹槽分离后，旋转往复传动部分中的导向圆环开始按压楔形块，楔形块移动进而带动楔形柱上升使得第四压缩弹簧压缩，楔形柱上升通过位移传递结构推动棘爪移动，棘爪推动棘轮旋转同时下压梯形止块，压缩第五压缩弹簧，管件夹紧机构的基座圆环及夹紧管件的夹爪随着棘轮旋转，当棘轮旋转一个齿后，第五压缩弹簧回弹，梯形止块重新卡入棘轮齿间，从而控制管件旋转的角度；

39、旋转往复传动部分回程时，导向圆环与楔形块分开，第四压缩弹簧回弹，带动楔形柱向下移动，经由位移传递结构的作用，带动棘爪回到初始位置，棘爪返回过程中会挤压扭簧，到达初始位置时，扭簧反弹棘爪，实现棘爪在初始位置贴紧棘轮的目的。

40、优选的，所述位移传递结构为沿前后方向布置的剪叉式连杆，导向长孔也沿前后方向布置；

41、剪叉式连杆具有多个滑动关节，剪叉式连杆尾端的滑动关节与左立板连接，剪叉式连杆首端的滑动关节作为动力输出点；

42、剪叉式连杆靠近尾端的一个连杆向外直线延伸并在端部形成动力输入点。

43、优选的，管件旋转机构带动管件旋转的角度为45度，棘轮上每个齿所在圆心角也相应的为45度。

44、本发明的有益效果：

45、（1）本发明中管件夹紧机构通过旋转丝杠来控制丝杠螺母相向而行，经由传动杆的作用，推杆推动管件平移，经由压杆和第一压缩弹簧的作用，夹爪向内收紧从而夹紧管件外壁，实现对所需锥形管的夹紧，大大提高了装夹效率。

46、（2）本发明中旋转往复传动部分的滑块下方设有毛刷，便于在加工过程中清理圆柱凸轮结构槽内异物。

47、（3）本发明通过加工机构和复合传动机构相互配合，实现对锥形管道内壁进行织构加工，提高了加工过程中的自动化程度，减少安全风险。

48、（4）由于锥形管内壁被加工直径各不相同，因此在加工机构中加装自适应变径功能。本发明中加工机构通过导向板的作用，实现加工机构在锥形管道内加工时，镗削机构加工直径也随着导向板的变化进行调节实现同步变径，从而保证加工机构对锥形管道内壁进行精确加工。

49、（5）本发明中加工机构经传动分离部分作用停止旋转后，旋转往复传动部分与管件旋转机构联动配合，夹爪带动管件旋转角度α，直至梯形止块重新卡入棘轮齿间，提高整体加工装置中的加工效率及转动管件角度的准确性，并且减少安全风险。

50、（6）本发明通过管件夹紧机构、复合传动机构、加工机构和管件旋转机构之间的相互配合和联动作用，实现了对锥形管道内壁的织构加工，从而提升了整套工序的自动化程度。这不仅简化了操作步骤，减少了人工干预，还提升了加工精度和效率，从而节省大量的人力物力成本，增强了加工过程的安全性和稳定性。