專利名稱：快速更換皮爾格模具及其與機架心軸的組件的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于冷成形金屬的設備，具體涉及用于減小管件例如用于制造核動力工廠燃料棒的鋯合金管的橫截面的皮爾格設備。
皮爾格模機是一種成形設備，用于軸向延伸和減小一種可塑管件的直徑。一對具有圍繞其周面一部分的錐形槽的相對的輥子或模具支承在管件上，而管件支撐在一個心軸上。模具減小外徑同時心軸防止管件在輥子模具的力的作用下被壓壞并限定管件的內(nèi)徑。模具以一種循環(huán)方式工作以逐漸增大地冷卻加工管件。對每一行程，管件沿其縱軸行進并轉(zhuǎn)動。
皮爾格成形用于加工精密管件，例如用于包覆核燃料的鋯合金管件。機器工作以每分鐘約250個工作和返回行程循環(huán)。
通常，模具為環(huán)形并且熱裝在一個軸或心軸上，此軸或心軸在兩端支承并由齒輪驅(qū)動而協(xié)同轉(zhuǎn)動。典型地，環(huán)形模具設有一個鍵槽，與軸或心軸上的一個鍵配合，用于使相對的一對模具同步。
更換這樣一種常規(guī)皮爾格模具需要使用起重機從皮爾格機上拆除幾百磅重的模具和心軸。使用的模具必須隨著加熱以在一個新的模具可以熱裝在其位置上之前從軸上拆下模具。這會花費大量時間，通常平均在3個小時以上。
于是需要通過使用一種帶有馬蹄形開口的模具減小皮爾格模具的更換時間，它可以橫向滑上和滑出心軸。模具通過軸向夾緊件在心軸上固定到位。此步驟避免了需要將模具熱裝在心軸上并從皮爾格機鞍座上拆除心軸，導致了大大減小所需的時間。但是，心軸和模具以每分鐘250或更大的循環(huán)往復工作產(chǎn)生的力很難使模具保持在心軸上。
本發(fā)明是為了快速更換皮爾格模具組件，其中模具具有一個環(huán)形本體，環(huán)形本體帶有一中心通孔和一個在其中帶有一周向延伸的模具槽的周面。一個和從所述通孔通過所述周面伸過所述環(huán)形本體并在所述通孔處對著一小于180°的第一周向角。圓柱形心軸具有一帶有小橫截面尺寸的部分，以通過使所述開口與所述小橫截面尺寸的部分對齊而使所述模具與所述心軸同軸配合。模具在所述心軸上移動到一個固定位置，模具中的所述開口脫離與所述心軸的所述小橫截面尺寸的部分對齊，鎖緊裝置保持所述模具處于所述心軸上的所述固定位置中。
由于此組件，模具可以快速而容易地安裝在心軸上或從其上拆下而不需要熱裝或膨脹。這樣，模具可以安裝在心軸上而同時后者保持在皮爾格機中。它還克服了當小于180°的開口使模具在其滑到心軸上通過與心軸上的小橫截面尺寸對齊到達一個由心軸固定的位置上后模具保持在心軸上的問題。
最好，心軸上小尺寸部分是一個橫向平面部分。這可以使模具轉(zhuǎn)動到固定位置。
所述鎖緊裝置包括一個在所述模具和所述心軸之一中的鍵槽以及一個固定在所述模具和所述心軸中另一個的鍵，鍵容裝在所述鍵槽中以防止所述模具在所述心軸上轉(zhuǎn)動。最好，鍵槽形成在模具中而所述模具具有一第一側(cè)面并且所述鍵槽沿所述通孔從所述第一側(cè)面軸向延伸，而且所述鍵固定在所述心軸上。鎖緊裝置還包括一個止擋裝置，止擋裝置安裝在所述心軸上并支承在所述模具的所述第二側(cè)面上，而所述鍵槽與所述鍵配合。在本發(fā)明公開的實施例中，所述固定在所述心軸上的鍵與所述平面部分軸向重迭并且當所述模具經(jīng)過所述平面部分時周向背離所述模具。在此情況中，模具具有一個在所述第一側(cè)面中容裝所述鍵的凹槽，用于在所述心軸上轉(zhuǎn)動所述模具，以使所述鍵槽與所述鍵對齊而使所述鍵槽與所述鍵軸向配合。
所述環(huán)形本體中的所述通孔在所述周面處對著一個小于所述第一周向角的第二周向角。最好，所述開口在所述周面處寬于在所述通孔處。這樣在安裝過程中提供了一個導向角用于使模具與心軸上的平面部分配合。
除了其與心軸的組件外本發(fā)明還針對上述的模具。
下面結(jié)合附圖可以從對優(yōu)選實施例的描述中充分理解本發(fā)明，其中

圖1是本發(fā)明皮爾格模具的一立體圖。
圖2是圖1模具的一平面圖。
圖3是沿圖2中3-3線所做的模具的一個剖視圖。
圖4是本發(fā)明一心軸的視圖。
圖5是通過圖4中5-5線所做的心軸的一剖視圖并示出處于用于安裝在心軸上的位置中的模具。
圖6是本發(fā)明一皮爾格模具組件的立體圖。
參見圖1-3，本發(fā)明的皮爾格模具1具有一環(huán)形本體3，本體3帶有一中心通孔5。環(huán)形本體3的周面7具有一個周向延伸的半圓形錐形模槽9。環(huán)形本體3還具有一個從通孔5通過周面7伸過環(huán)形本體延伸的開口11。此開口11在通孔5對著一第一周向角α1而在周面對著第二周向角α2。很明顯角度α1要小于180°。第二周向角α2最好小于第一周向角α1。但是，可以從圖2中所見，開口11如在周面7處所測得的d2寬于如在通孔5處所示的距離d1。此優(yōu)選布局的原因?qū)⒔Y(jié)合皮爾格模具1在心軸上的安裝而討論。
皮爾格模具1具有一個鍵槽13，鍵槽13從通孔5徑向向外并沿通孔從一第一側(cè)面15軸向延伸。環(huán)形本體3的第一側(cè)面15和第二側(cè)面17都具有環(huán)形凹槽19，這樣可以減少模具的整體重量并提供一個把手箍。另外，第一側(cè)面15具有一個從開口11向鍵槽13延伸的槽21，其目的以下詳述。
參見圖4和5，其上要安裝皮爾格模具1的心軸23是一個圓柱形軸，它具有多個軸向間隔開的表面，包括軸承面25，當心軸安裝在一皮爾格機中時軸承面與以27表示的軸承配合。模具1在這些軸承面25之間安裝在心軸上。根據(jù)本發(fā)明，心軸23的一部分29具有較小的橫截面尺寸，在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中此部分29是一個橫貫心軸的平面。一個橢圓形鍵槽31與平面部分29周向隔開并縱向定位在心軸上。一個鍵33具有一對半圓形突緣35，螺釘37穿過突緣35將鍵33安裝在鍵槽31中。一個可拆卸的止擋螺釘39與鍵33軸向間隔開并在心軸表面之上延伸。由于在此優(yōu)選布局中在心軸上軸承面25之間可獲得的軸向空間有限，從圖4中可見鍵33與平面部分29軸向交迭。
從圖5和6中可見，通過使開口11與平面部分29對齊并橫向滑動模具直到其與心軸同軸而使皮爾格模具1安裝在心軸23上。在通孔5處開口d1的寬度(見圖2)選擇成可以在心軸最寬的尺寸平面29處提供間隙?，F(xiàn)在就可以看出為什么第二周向角α2最好選擇成小于在通孔5處的第一周向角α1，但是開口在周面d2處寬于在通孔d1處。通過使d2大于d1，開口具有導引其位于心軸上的導向角。這可以例如使角度α2等于α1而實現(xiàn)。但是，還需要提供足夠的周面7以容納所需長度的模具槽9。當然可以通過使d2等于d2而加大模具槽。但是，這樣不會提供在將模具導引到心軸上有用的導向角。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，開口11由一個角α3限定，其中開口11的側(cè)面41和43平行限定角度α3的半徑但與其偏置一個X的間隔。在所示的本發(fā)明的具體實施例中，角度α3是60°而間距X是1英寸，但也可以使用其他的角度和偏置量。
一旦皮爾格模具1與心軸23同軸，它向一固定位置移動。由此固定位置意味著模具轉(zhuǎn)動和/或軸向移動，這樣開口11脫離與平面部分29的配合。
如上所述，由于心軸上軸承表面25之間軸向有限的空間，鍵與平面部分29軸向交迭。但是，模具1的第一側(cè)面15中的槽21提供用于使模具在心軸上轉(zhuǎn)動的間隙，直到鍵槽13與鍵33對齊。然后模具在鍵33上軸向推動并且安裝止擋螺釘37以阻止模具脫離鍵槽13。這樣，可以看出模具1中的鍵槽13、心軸上的鍵33以及止擋螺釘37提供一個鎖緊裝置45，用于將模具安裝到固定位置中(見圖6)。模具1以及其要安裝到其上的心軸23形成皮爾格模具組件47。
模具1的拆除與其安裝一樣簡單。止擋螺釘39去除后，模具軸向滑動以使鍵槽13與鍵33脫離，然后模具轉(zhuǎn)動以使開口11與心軸上的平面部分29對齊，這樣，最后通過使開口拉過由平面部分29形成的心軸的小直徑部分而拆下模具。根據(jù)本發(fā)明取下磨損的模具并更換一個新模具同常規(guī)皮爾格模具所需的3個多小時相比只需要約10分鐘。節(jié)省時間的一個重要原因在于可以更換模具而不用從皮爾格機鞍座上取下心軸并不需要加熱模具。
盡管詳細描述了本發(fā)明的具體實施例，本領域的普通技術(shù)人員可以理解在公開文本的整個范圍內(nèi)可進行許多修改和變化。因此，公開的具體實施例只是示例性的而不是限定本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍只由權(quán)利要求及其等價物限定。
權(quán)利要求
1．一種皮爾格模具組件，包括一個模具，具有一個環(huán)形本體，環(huán)形本體帶有一中心通孔、一個在其中帶有一周向延伸的模具槽的周面、以及一個從所述通孔通過所述周面伸過所述環(huán)形本體并在所述通孔處對著一少于180°的第一周向角的開口；以及一圓柱形心軸，具有一帶有小橫截面尺寸的部分，以通過使所述開口與所述小橫截面尺寸的部分對齊而使所述模具與所述心軸同軸配合，并可以在所述心軸上移動到一個固定位置，其中所述模具中的所述開口脫離與所述心軸的所述小橫截面尺寸的部分對齊，并且心軸具有一個保持所述模具處于所述心軸上的所述固定位置中的鎖緊裝置。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述環(huán)形本體中的所述通孔在所述周面處對著一個小于所述第一周向角的第二周向角。
3．根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述開口在所述周面處寬于在所述通孔處。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述心軸中的所述小橫截面尺寸的部分包括一個貫穿所述心軸所述部分的平面部分。
5．根據(jù)權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于，所述鎖緊裝置包括一個在所述模具和所述心軸之一中的鍵槽以及一個固定在所述模具和所述心軸中另一個的鍵，鍵容裝在所述鍵槽中以防止所述模具在所述心軸上轉(zhuǎn)動。
6．根據(jù)權(quán)利要求5所述的組件，其特征在于，所述模具具有一第一側(cè)面并且所述鍵槽沿所述通孔從所述第一側(cè)面軸向延伸，而且所述鍵固定在所述心軸上。
7．根據(jù)權(quán)利要求6所述的組件，其特征在于，所述模具具有一與所述第一側(cè)面相對的第二側(cè)面，并且所述鎖緊裝置還包括一個止擋裝置，止擋裝置安裝在所述心軸上并支承在所述模具的所述第二側(cè)面上，而所述鍵槽與所述鍵配合。
8．根據(jù)權(quán)利要求6所述的組件，其特征在于，所述固定在所述心軸上的鍵與所述平面部分軸向交迭并且當所述模具經(jīng)過所述平面部分時周向背離所述模具，而且所述模具具有一個在所述第一側(cè)面中容裝所述鍵的凹槽，用于在所述心軸上轉(zhuǎn)動所述模具，以使所述鍵槽與所述鍵對齊而使所述鍵槽與所述鍵軸向配合。
9．一種皮爾格模具，包括一個環(huán)形本體，環(huán)形本體帶有一中心通孔、一個在其中帶有一周向延伸的模具槽的周面、以及一個從所述通孔通過所述周面伸過所述環(huán)形本體并在所述通孔處對著一少于180°的第一周向角的開口。
10．根據(jù)權(quán)利要求9所述的皮爾格模具，其特征在于，所述環(huán)形本體中的所述開口在所述周面處對著一個小于所述第一周向角的第二周向角。
11．根據(jù)權(quán)利要求10所述的皮爾格模具，其特征在于，所述開口在所述周面處寬于在所述通孔處。
12．根據(jù)權(quán)利要求9所述的皮爾格模具，其特征在于，所述環(huán)形本體具有一第一側(cè)面以及一個從所述第一側(cè)面開始并軸向沿所述通孔延伸的鍵槽。
13．根據(jù)權(quán)利要求12所述的皮爾格模具，其特征在于，所述環(huán)形本體具有一個在所述第一側(cè)面中從所述開口向所述鍵槽周向延伸圍繞所述通孔的凹槽。
14．根據(jù)權(quán)利要求13所述的皮爾格模具，其特征在于，所述環(huán)形本體中的所述開口在所述周面處對著一個小于所述第一周向角的第二周向角。
15．根據(jù)權(quán)利要求14所述的皮爾格模具，其特征在于，所述開口在所述周面處寬于在所述通孔處。
全文摘要
一種皮爾格模具組件(47),其中模具(1)具有一個環(huán)形本體(3),本體帶有一個從中心通孔(5)向周面(7)延伸的開口(11)。開口(11)在通孔(5)處對著一個小于180°的周向角。圓柱形心軸(23)最好具有由一個平面部分(29)形成的小橫截面尺寸的部分。模具(1)定位成使開口(11)與平面部分(29)對齊,滑動與心軸(23)同軸配合,轉(zhuǎn)動到一個開口(11)不再與心軸(23)上的平面部分(29)對齊的位置中,然后被軸向推動與一個位于心軸上的鍵槽(13)中的鍵(33)配合,鍵槽從模具(1)的一個側(cè)面軸向延伸。一個止擋螺釘(39)旋入心軸(23)中鄰近模具(1)的另一個側(cè)面而將模具鎖緊到位。
文檔編號B21B21/02GK1314830SQ99810141
公開日2001年9月26日 申請日期1999年6月24日 優(yōu)先權(quán)日1998年7月7日
發(fā)明者基思·R·塞克拉, 阿伯特·B·卡迪, 詹姆斯·E·布茲卡克 申請人:西屋電氣有限責任公司