一種異型截面螺旋管的成型設(shè)備的制作方法
【專利摘要】一種異型截面螺旋管的成型設(shè)備，包括機(jī)架以及其兩端分別設(shè)有的主軸箱和管端頂緊座、中部設(shè)有的滑軌；主軸箱上安裝卡盤；滑軌上安裝可沿其往復(fù)移動(dòng)的滑板，滑板上安裝軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)、管體加熱器以及徑向壓緊機(jī)構(gòu)；徑向壓緊機(jī)構(gòu)上安裝成型輥；軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)推進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的軸向作用力作用于徑向壓緊機(jī)構(gòu)時(shí)，能夠轉(zhuǎn)化為成型輥合攏的徑向力；主軸箱、軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)、徑向壓緊機(jī)構(gòu)以及管端頂緊座依次排列，且主軸箱、成型輥中心以及管端頂緊座位于同一軸線。本實(shí)用新型提供了一種異型截面螺旋管成型的設(shè)備和方法，能夠生產(chǎn)不同截面形狀的螺旋管，解決了冷軋和熱軋螺旋管中出現(xiàn)的螺距不均和截面成型較差、截面精確度較差等問(wèn)題。設(shè)備可在現(xiàn)有機(jī)床上改造完成，投資相對(duì)較小，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
【專利說(shuō)明】一種異型截面螺旋管的成型設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及機(jī)加工領(lǐng)域，具體涉及一種異型截面螺旋管的成型設(shè)備及成型方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]螺旋管的成型技術(shù)一直是一個(gè)技術(shù)難題。專利CN2858096公布了一種采用輪滾壓成型螺旋管的設(shè)備和技術(shù)，成型的材料僅限于薄壁的不銹鋼管，由于缺少支撐輪同步推進(jìn)技術(shù)，各輪在高壓下不能同步擠壓，不適合厚壁螺旋管的精確成型，適用范圍受限。
[0003]另外專利CN100535443公布了一種全金屬螺桿泵定子采用外高壓的成型方法，由于成型壓力達(dá)到400MPa，國(guó)內(nèi)的高壓泵和密封設(shè)備都難以承受如此高的壓力，成型難度較大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的提供一種異型截面螺旋管的成型設(shè)備及成型方法，來(lái)解決現(xiàn)有螺旋管加工工藝中出現(xiàn)的螺距不均和截面成型較差、截面精確度較
差等問(wèn)題。
[0005]以下首先提供一種異型截面螺旋管的成型設(shè)備，其包括機(jī)架以及其兩端分別設(shè)有的主軸箱和管端頂緊座、中部設(shè)有的滑軌；所述的主軸箱上安裝卡盤；所述的滑軌上安裝可沿其往復(fù)移動(dòng)的滑板，所述的滑板上安裝軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)、管體加熱器以及徑向壓緊機(jī)構(gòu)；所述的徑向壓緊機(jī)構(gòu)上安裝成型輥；所述軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)推進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的軸向作用力作用于徑向壓緊機(jī)構(gòu)時(shí)，能夠轉(zhuǎn)化為成型輥合攏的徑向力；所述的主軸箱、軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)、徑向壓緊機(jī)構(gòu)以及管端頂緊座依次排列，且主軸箱、成型輥中心以及管端頂緊座位于同一軸線。
[0006]上述方案可進(jìn)一步改進(jìn)為:`[0007]所述的軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)為螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)或者液壓推進(jìn)機(jī)構(gòu)；比如若選擇螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)，其設(shè)計(jì)包括安裝在軸承座上的外筒以及其內(nèi)部通過(guò)螺紋連接的周向固定的內(nèi)筒，所述的外筒由電動(dòng)機(jī)以及減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述的內(nèi)筒與主軸箱、成型輥中心，管端頂緊座位于同一軸線，且內(nèi)筒的一端為徑向壓緊機(jī)構(gòu)提供軸向作用力。
[0008]所述的管體加熱器包括殼體以及其內(nèi)部套裝的隔熱筒，所述的殼體與隔熱筒之間安裝加熱絲，所述殼體的兩端分別設(shè)有隔熱板。所述的加熱絲可以為電阻絲或者中頻加熱線圈。
[0009]所述的徑向壓緊機(jī)構(gòu)包括支架及其四周安裝的多個(gè)導(dǎo)槽、后側(cè)圓周均布多個(gè)長(zhǎng)導(dǎo)槽的導(dǎo)板；每個(gè)導(dǎo)槽內(nèi)均安裝上楔形塊，每個(gè)長(zhǎng)導(dǎo)槽內(nèi)安裝與其滑動(dòng)配合的成輥支架，成輥支架上側(cè)固定下楔形塊、下側(cè)安裝成型輥；所述的上楔形塊的一側(cè)均固定在推板上且上楔形塊的凸形斜面與下楔形塊的凹形斜面嵌入配合；所述的推板用于承受來(lái)自于軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)的軸向作用力。
[0010]所述管端頂緊座包括固定在支架上的前導(dǎo)板，其上固定有導(dǎo)向筒；導(dǎo)向筒內(nèi)安裝能夠沿其滑動(dòng)的支桿，支桿的前端通過(guò)軸承安裝頂錐，頂錐和支架之間的支桿上安裝壓緊彈簧，支桿的后端用螺母緊固。
[0011]所述的管體加熱器安裝在軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)和徑向壓緊機(jī)構(gòu)之間，且所述管體加熱器的殼體一端與螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)的內(nèi)筒連接、另一端與徑向壓緊機(jī)構(gòu)的推板連接。
[0012]所述的減速機(jī)構(gòu)為蝸輪一蝸桿減速器，且電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與蝸輪一蝸桿減速器的蝸桿連接，所述的聯(lián)軸器上安裝扭矩采集器。
[0013]接著提供上述異型截面螺旋管的成型設(shè)備的成型方法，其特征是，包括以下步驟:
[0014](I)、制造與異型截面螺旋管截面相吻合的成型輥，將其安裝在對(duì)應(yīng)的成型輥架上；
[0015](2)、計(jì)算異型截面螺旋管的截面形狀和尺寸，選取周長(zhǎng)相近的圓管作為原料，并用車床對(duì)圓管表面加工，然后將圓管兩端分別用卡盤和管端頂緊座固定；
[0016](3)、啟動(dòng)管體加熱器對(duì)圓管加熱到成型溫度時(shí)，啟動(dòng)滑板上的電動(dòng)機(jī)，將圓管截面壓制為要求的截面；
[0017](4)、啟動(dòng)主軸箱帶動(dòng)圓管旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，滑板沿滑軌前移，將圓管成型為異型截面的螺旋管。
[0018]本發(fā)明提供了一種異型截面螺旋管成型的設(shè)備和方法，能夠生產(chǎn)不同截面形狀的螺旋管，解決了冷軋和熱軋螺旋管中出現(xiàn)的螺距不均和截面成型較差、截面精確度較差等問(wèn)題。設(shè)備可在現(xiàn)有機(jī)床上改造完成，投資相對(duì)較小，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為異型截面螺旋管成型設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖
[0020]圖2為軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0021]圖3為管體加熱器的結(jié)構(gòu)示意圖
[0022]圖4為徑向壓緊機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖
[0023]圖5為不同的螺旋管截面型狀示意圖
[0024]圖6為成型的異型截面螺旋管結(jié)構(gòu)示意圖
[0025]圖中，主軸箱1，軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)2，管體加熱器3，徑向壓緊機(jī)構(gòu)4，工件5，管端頂緊座6，滑軌7，滑板8，減速箱體21，外筒22，蝸輪23，軸承座24，軸承25，內(nèi)筒26，軸承27，蝸桿28，聯(lián)軸器29，驅(qū)動(dòng)電機(jī)210，底座211，隔熱板31，殼體32，隔熱筒33，電磁感應(yīng)加熱線圈34，推板41，上楔形塊42，導(dǎo)槽43，支架44，下楔形塊45，導(dǎo)板46，成型輥架47，成型輥48，前導(dǎo)板61,導(dǎo)向筒62,支桿63,頂錐64,壓緊彈簧65,螺母66。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1所示，一種異型截面螺旋管成型設(shè)備，設(shè)備的一端裝有含卡盤的主軸箱1，另一端裝有管端頂緊座6?；?安裝在滑軌7上，主軸箱I通過(guò)絲杠或者其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)帶動(dòng)滑板8按給定的速度前后移動(dòng)。滑板8上安裝有軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)2、管體加熱器3和徑向壓緊機(jī)構(gòu)4。工件5 (圓管)一端用主軸箱I的卡盤固定，另一端用管端頂緊座6固定。
[0027]如圖2所示，所述成型設(shè)備中的軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)2，采用螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。[0028]作為動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)電機(jī)210安裝在底座211上，并通過(guò)聯(lián)軸器29和蝸輪一蝸桿減速器的蝸桿28連接在一起。聯(lián)軸器29上安裝扭矩采集器，扭矩采集器為成熟技術(shù)，采集數(shù)據(jù)通過(guò)控制系統(tǒng)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)210的啟停。
[0029]軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)2采用螺旋傳動(dòng)，外筒22內(nèi)部加工有梯矩形內(nèi)螺紋，前端安裝減速箱體21的蝸輪23，外筒22通過(guò)軸承25安裝在軸承座24上，可轉(zhuǎn)動(dòng)而軸向固定。內(nèi)筒26外部加工矩形外螺紋，與外筒22螺紋嚙合，一端為法蘭結(jié)構(gòu)，內(nèi)筒26圓周固定，可軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)210經(jīng)過(guò)減速箱減速，帶動(dòng)安裝在軸承座24上的外筒22轉(zhuǎn)動(dòng)，外筒22的轉(zhuǎn)動(dòng)通過(guò)螺旋傳動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)筒26的進(jìn)退，以推動(dòng)推板41往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。
[0030]如圖3所示，管體加熱器3用于加熱管體和傳遞推力。采用現(xiàn)有的成熟技術(shù)電磁感應(yīng)原理將需要成型的管體加熱。它安裝在軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)2和徑向壓緊機(jī)構(gòu)4中間，將軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)2的推力傳遞給徑向壓緊機(jī)構(gòu)4的推板41。管體加熱器3由外到內(nèi)包括殼體32、電磁感應(yīng)加熱線圈34以及隔熱筒33，殼體32的兩端分別裝有隔熱板31。電磁感應(yīng)加熱線圈34外接電磁感應(yīng)加熱控制器。殼體32為兩端采用法蘭結(jié)構(gòu)的筒體，一端法蘭與軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)2的內(nèi)筒26法蘭螺栓連接，另一端法蘭與徑向壓緊機(jī)構(gòu)4的推板41螺栓連接。殼體32內(nèi)裝有隔熱保溫作用的隔熱筒33，隔熱筒33外裝有加熱管體用的電磁感應(yīng)加熱線圈34。線圈外接的電磁感應(yīng)加熱控制器為現(xiàn)有成熟技術(shù)。
[0031]軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)2的軸向推力通過(guò)殼體32傳給徑向壓緊機(jī)構(gòu)4的擋板41，進(jìn)而調(diào)節(jié)成型棍48的合攏程度。同時(shí),線圈34采用電磁感應(yīng)原理將電磁能轉(zhuǎn)化為熱能,快速加熱工件 5 至 800 ?900°C。
[0032]如圖4所示，為徑向壓緊機(jī)構(gòu)4，采用楔形原理，將軸向運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為徑向運(yùn)動(dòng)。
[0033]徑向壓緊機(jī)構(gòu)的支架44為多塊角鋼焊接而成，框架的四周安裝導(dǎo)槽43，支架44的后側(cè)為含有圓周均布四個(gè)長(zhǎng)導(dǎo)槽的導(dǎo)板46。
[0034]推板41與上楔形塊42緊固在一起，當(dāng)推板41受軸向力向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)槽43的底面限制上楔形塊42徑向運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)槽43的兩側(cè)面限制上楔形塊42擺動(dòng)，上楔形塊42僅能夠沿軸向前進(jìn)。
[0035]安裝有成型輥48的成型輥架47的側(cè)面通過(guò)螺栓連接塊和擋塊緊固在一起，安裝在導(dǎo)板46的長(zhǎng)導(dǎo)槽內(nèi)。這樣，成型輥架47的其它方向運(yùn)動(dòng)受限，只能沿長(zhǎng)導(dǎo)槽方向滑動(dòng)。成型輥架47的上面與下楔形塊45緊固在一起。
[0036]上楔形塊42的凸形斜面和下楔形塊45凹形斜面嵌入配合。當(dāng)上楔形塊42受到推板41的推力產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng)時(shí)，下楔形塊45帶動(dòng)成型輥架47沿導(dǎo)槽向?qū)О?6中心運(yùn)動(dòng)。圓周均布的成型輥48 —起向中心靠攏，產(chǎn)生需要的截面形狀。
[0037]僅通過(guò)更換成型輥48的方式就可產(chǎn)生不同的截面形狀，單臺(tái)設(shè)備可生產(chǎn)多種異性截面的螺旋管。
[0038]如圖1所示，管端頂緊座6的前導(dǎo)板61和導(dǎo)向筒62通過(guò)螺栓緊固在支架上。支桿63安裝在導(dǎo)向筒62內(nèi)并能夠沿導(dǎo)向筒62滑動(dòng)，支桿63的前端通過(guò)軸承安裝頂錐64，頂錐64和支架之間的支桿63上安裝壓緊彈簧65。支桿63的后端用螺母66緊固。由于壓緊彈簧65的壓緊作用，頂錐64 —直頂緊在管子的一端。在成型過(guò)程中，當(dāng)固定在頂錐64上的管體的長(zhǎng)度發(fā)生變化時(shí)，支桿63上的壓緊彈簧65被壓縮，支桿63后退，防止管子彎曲。
[0039]如圖5所示，為成型的異型截面螺旋管，根據(jù)生產(chǎn)需要，調(diào)換不同成型輥的形狀可以生產(chǎn)不同截面的螺旋管，如圓形、方形、菱形、三角形等。
[0040]本發(fā)明提供的異型截面螺旋管的成型方法:
[0041]1.制造成型輥48:根據(jù)需要生產(chǎn)的螺旋管截面形狀，加工相其吻合的若干個(gè)成型輥48，這些成型輥的合圍成的形狀與螺旋管截面形狀一致，將其安裝在對(duì)應(yīng)的成型輥架47上。本實(shí)施例中的成型輥48包括四個(gè)，這四個(gè)成型輥48合圍成螺旋管的截面外形。
[0042]2.選取工件5:計(jì)算螺旋管的截面形狀和尺寸選取周長(zhǎng)相近的圓管作為工件5，矯直，并用車床對(duì)圓管表面加工，使圓管的壁厚與螺旋管的壁厚相等，兩端分別用卡盤和管端頂緊座6固定。本實(shí)施例中，要求成型的螺旋管外形為長(zhǎng)圓形，兩端外圓的直徑D=46mm，直線部分E=IOmm,周長(zhǎng)為L(zhǎng)=3.14D+2E=164.5mm,壁厚為δ =8mm,長(zhǎng)度L=400mm。選取圓管的直徑C=L/3.14=52.4，取標(biāo)準(zhǔn)的熱軋無(wú)縫管d=54，δ =8.5mm, L=4000mm，加工后壁厚為8mm。
[0043]3.加熱工件5:啟動(dòng)管體加熱器3，管體加熱器采用電磁加熱原理，設(shè)備為現(xiàn)有成熟技術(shù)，對(duì)工件5加熱到要求溫度。本實(shí)施例中，加熱溫度為800?1000°C。
[0044]4.截面擠壓:啟動(dòng)滑板8上的驅(qū)動(dòng)電機(jī)210，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，成型輥架帶動(dòng)成型輥向中心移動(dòng)，將工件5圓管截面壓制為要求的截面。本實(shí)施例中，四個(gè)成型輥48向中心移動(dòng)，共同作用，將圓管壓制為需要的長(zhǎng)圓形。
[0045]5.螺旋管成型:啟動(dòng)主軸箱I帶動(dòng)圓管旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，滑板8沿滑軌7前移，將圓管成型為異型截面的螺旋管。本實(shí)施例中，螺旋管的導(dǎo)程為320mm，即卡盤旋轉(zhuǎn)一周，滑板前進(jìn)320mmo
[0046]6.矯直螺旋管:將螺旋管從成型設(shè)備上取下，用現(xiàn)用成熟技術(shù)將螺旋管矯直，使其直線度符合產(chǎn)品要求。
【權(quán)利要求】
1.一種異型截面螺旋管的成型設(shè)備，其特征在于:包括機(jī)架以及其兩端分別設(shè)有的主軸箱和管端頂緊座、中部設(shè)有的滑軌；所述的主軸箱上安裝卡盤；所述的滑軌上安裝可沿其往復(fù)移動(dòng)的滑板，所述的滑板上安裝軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)、管體加熱器以及徑向壓緊機(jī)構(gòu)；所述的徑向壓緊機(jī)構(gòu)上安裝成型輥；所述軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)推進(jìn)時(shí)產(chǎn)生的軸向作用力作用于徑向壓緊機(jī)構(gòu)時(shí)，能夠轉(zhuǎn)化為成型輥合攏的徑向力；所述的主軸箱、軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)、徑向壓緊機(jī)構(gòu)以及管端頂緊座依次排列，且主軸箱、成型輥中心以及管端頂緊座位于同一軸線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異型截面螺旋管的成型設(shè)備，其特征是:所述的軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)為螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)或者液壓推進(jìn)機(jī)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異型截面螺旋管的成型設(shè)備，其特征是:所述的管體加熱器包括殼體以及其內(nèi)部套裝的隔熱筒，所述的殼體與隔熱筒之間安裝加熱絲，所述殼體的兩端分別設(shè)有隔熱板。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的異型截面螺旋管的成型設(shè)備，其特征是:所述的加熱絲為電阻絲或者中頻加熱線圈。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的異型截面螺旋管的成型設(shè)備，其特征是:所述的螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)包括安裝在軸承座上的外筒以及其內(nèi)部通過(guò)螺紋連接的周向固定的內(nèi)筒，所述的外筒由電動(dòng)機(jī)以及減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，所述的內(nèi)筒與主軸箱、成型輥中心，管端頂緊座位于同一軸線，且內(nèi)筒的一端為徑向壓緊機(jī)構(gòu)提供軸向作用力。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的異型截面螺旋管的成型設(shè)備，其特征是:所述的徑向壓緊機(jī)構(gòu)包括支架及其四周安裝的多個(gè)導(dǎo)槽、后側(cè)圓周均布多個(gè)長(zhǎng)導(dǎo)槽的導(dǎo)板；每個(gè)導(dǎo)槽內(nèi)均安裝上楔形塊，每個(gè)長(zhǎng)導(dǎo)槽內(nèi)安裝與其滑動(dòng)配合的成型輥架，成輥支架上側(cè)固定下楔形塊、下側(cè)安裝成型輥；所述的上楔形塊的一側(cè)均固定在推板上且上楔形塊的凸形斜面與下楔形塊的凹形斜面嵌入配合；所述的推板用于承受來(lái)自于軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)的軸向作用力。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的異型截面螺旋管的成型設(shè)備，其特征是:所述的徑向壓緊機(jī)構(gòu)包括支架及其四周安裝的多個(gè)導(dǎo)槽、后側(cè)圓周均布多個(gè)長(zhǎng)導(dǎo)槽的導(dǎo)板；每個(gè)導(dǎo)槽內(nèi)均安裝上楔形塊，每個(gè)長(zhǎng)導(dǎo)槽內(nèi)安裝與其滑動(dòng)配合的成輥支架，成輥支架上側(cè)固定下楔形塊、下側(cè)安裝成型輥；所述的上楔形塊的一側(cè)均固定在推板上且上楔形塊的凸形斜面與下楔形塊的凹形斜面嵌入配合；所述的推板用于承受來(lái)自于軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)的軸向作用力。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的異型截面螺旋管的成型設(shè)備，其特征是:所述管端頂緊座包括固定在支架上的前導(dǎo)板，其上固定有導(dǎo)向筒；導(dǎo)向筒內(nèi)安裝能夠沿其滑動(dòng)的支桿，支桿的前端通過(guò)軸承安裝頂錐，頂錐和支架之間的支桿上安裝壓緊彈簧，支桿的后端用螺母緊固。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的異型截面螺旋管的成型設(shè)備，其特征是:所述的管體加熱器安裝在軸向推進(jìn)機(jī)構(gòu)和徑向壓緊機(jī)構(gòu)之間，且所述管體加熱器的殼體一端與螺旋推進(jìn)機(jī)構(gòu)的內(nèi)筒連接、另一端與徑向壓緊機(jī)構(gòu)的推板連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的異型截面螺旋管的成型設(shè)備，其特征是:所述的減速機(jī)構(gòu)為蝸輪一蝸桿減速器，且電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與蝸輪一蝸桿減速器的蝸桿連接，所述的聯(lián)軸器上安裝扭矩采集器。
【文檔編號(hào)】B21C37/15GK203459454SQ201320547793
【公開(kāi)日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月5日
【發(fā)明者】朱新忠, 林傳宏, 譚帥 申請(qǐng)人:勝利油田高原石油裝備有限責(zé)任公司