專利名稱：圓柱斜截管展開曲線氧割機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于板金工展開下料加工技術(shù)，特別是用于工廠在制作圓柱管彎頭和圓柱等徑三通管時，氧割組成它們的各斜截管的展開曲線。
在板金工展開下料加工技術(shù)中，遇到最多的是圓柱管彎頭和圓柱等徑三通管中各圓柱斜截管的展開，而傳統(tǒng)的展開下料加工工藝是用在紙板上畫平面展開圖的方法，把展開圖畫在被制作的鋼板上；或是將展開圖放樣做成11的樣板，然后用樣板在鋼板上畫線，再手工沿曲線氧割下來，這種傳統(tǒng)的展開畫線加工工藝有如下一些缺陷和不足a、作曲線要找點，而找點的計算十分麻煩、費時費工；b、由于找點數(shù)量有限，以及用曲線板依次將點連接成曲線，致使曲線精度不高，卷板成管后焊縫寬窄不均勻，不美觀；c、放樣制樣板浪費人力、時間及樣板材料；d、手工氧割曲線，勞動強度大，并且不可能準確地沿曲線氧割下來，使本身精度不高的曲線再一次失真。
本發(fā)明的目的是為了克服傳統(tǒng)的展開畫線加工工藝以上缺陷和不足而設(shè)計的一種產(chǎn)品，它能在已知圓柱管彎頭或圓柱等徑三通管中各組成斜截管的獨立參數(shù)(如


圖1及圖2中的管徑φ，傾角θ)的前提下，按照其展開曲線的數(shù)學函數(shù)規(guī)律直接連續(xù)或分段連續(xù)(
圖1中斜截管連續(xù)，圖2中斜截管分段連續(xù))氧割出展開曲線，同時它還能氧割出一平面內(nèi)兩個相互垂直方向上(沿展開方向及與展開方向垂直的方向，亦即圖3中的S方向和H方向)的直線，也可取下割具而換用畫針畫線。
為了達到以上目的而構(gòu)思形成的本發(fā)明的傳動系統(tǒng)圖如圖3，當其用手柄驅(qū)動驅(qū)動軸〔9〕時，固定在驅(qū)動軸〔9〕上的驅(qū)動輪〔13〕在導軌〔8〕上沿被割鋼板〔14〕的圓周展開方向(S方向)滾動，帶動整個機架沿此方向移動，同時固定在驅(qū)動軸〔9〕上的變速主動輪〔11〕帶動變速從動輪〔7〕及轉(zhuǎn)臂〔5〕轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)臂〔5〕上固定有一銷軸〔4〕，銷軸〔4〕伸入割具軸〔2〕尾部的導槽內(nèi)，使轉(zhuǎn)臂〔5〕的轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)變?yōu)楦罹咻S〔2〕及固定在其上的割具〔1〕在H方向的移動，割具〔1〕在H方向上的移動和整個機架在S方向上的移動便合成了所需要的展開曲線－－余弦曲線。其數(shù)學關(guān)系推導如下a、根據(jù)
圖1(根據(jù)圖2的推導與根據(jù)
圖1的推導是一致的，只是圖2的圓柱等徑三通管中的每一組成斜截管的相貫線是由兩段曲線組成的)推導出任意直徑φ(φ＝2R)任意傾角θ(θ為相貫面與制作管橫截面間的夾角)的圓柱斜截管展開后hX與SX的關(guān)系，即hX＝f(SX)關(guān)系式。
如
圖1所示hX＝(R－RcosαX)tgθ——(1)tgθ＝ (hmax)/(2R) ——(2)SX＝αX·R——(3)
將(2)、(3)式代入(1)式有hX＝ (hmax)/2 〔1－COS( 1/(R) )·SX〕式中αX——任意轉(zhuǎn)角(弧度)hX——任意轉(zhuǎn)角αX處所對應(yīng)的升程(mm)R——圓柱斜截管半徑(mm)，因有板厚因素，取R＝R內(nèi)＋(R外－R內(nèi))×0.4R內(nèi)——圓柱斜截管內(nèi)半徑(mm)R外——圓柱斜截管外半徑(mm)θ——圓柱斜截管傾角(度)hmax——最大升程(mm)SX——起點到任意轉(zhuǎn)角αX處所對應(yīng)的展開弧長(mm)b、為了氧割出hX＝ (hmax)/2 〔1－COS( 1/(R) )·SX〕曲線，用傳動系統(tǒng)圖如圖3所示的圓柱斜截管展開曲線氧割機來實現(xiàn)，其割具(或畫針)軌跡的數(shù)學關(guān)系式H＝f′(S)推導如下如圖3所示H＝Rb－RbCOSα2＝Rb(1－COSα2)——(4)α2＝ (α1)/(K) ——(5)α1＝ (S)/(Rc) ——(6)將(6)式代入(5)式有α2＝ (S)/(KRc) ——(7)將(7)式代入(4)式有H＝Rb〔1－COS( 1/(KRc) )·S〕——(8)式中α1——驅(qū)動輪轉(zhuǎn)角(弧度)
H——與驅(qū)動輪轉(zhuǎn)角α1對應(yīng)的割具軌跡升程(mm)Rb——可調(diào)轉(zhuǎn)臂半徑(mm)α2——與驅(qū)動輪轉(zhuǎn)角α1對應(yīng)的轉(zhuǎn)臂轉(zhuǎn)角(弧度)K——無級變速機構(gòu)傳動比(無量綱)；K＝ (Ra)/(r)Ra——變速從動輪作用半徑(mm)r——變速主動輪作用半徑(mm)Rc——驅(qū)動輪作用半徑(mm)S——起點到驅(qū)動輪轉(zhuǎn)角為α1時，驅(qū)動輪沿展開方向所走的距離；在氧割曲線時S與(3)式中的SX是一個量。
由(8)式可見，使用時只要調(diào)節(jié)參數(shù)Rb＝ (hmax)/2 ，K＝ (R)/(Rc) ，并用驅(qū)動軸帶動驅(qū)動輪在導軌上沿展開方向上作純滾動時，割具軌跡H＝Rb〔1－COS( 1/(KRc) )·S〕就與所需要的圓柱斜截管展開曲線hX＝ (hmax)/2 〔1－COS( 1/(R) )·SX〕完全一致了。
c、本實施例設(shè)計參數(shù)Rc＝50(mm)Rb＝(20～200)(mm)連續(xù)可調(diào)K＝( 3/5 ～4)連續(xù)可調(diào)d、討論因Rb＝ (hmax)/2 所以有hmax＝2Rb＝2×(20～200)＝(40～400)(mm)，也即可氧割圓柱斜截管hmax的范圍。
因為K＝ (R)/(Rc) ＝ (R)/50 所以有φ＝2R＝2×50K＝2×50×( 3/5 ～4)＝(60～400)(mm)，也即可氧割展開前圓柱斜截管直徑φ的范圍。
θ＝tg－1 (hmax)/(φ) ＝tg－1( 40/400 ～ 400/60 )＝6°～81°，也即能氧割圓柱斜截管的傾角范圍。
針對傳統(tǒng)的圓柱斜截管展開畫線加工工藝的缺陷和不足，圓柱斜截管展開曲線氧割機有如下優(yōu)點a、不找點、不畫線、不制樣板，因而克服了找點計算的繁瑣工作，節(jié)約了時間，提高了勞動生產(chǎn)率，節(jié)約了樣板材料。
b、由于使用了導軌，而且是按照數(shù)學規(guī)律連續(xù)氧割，因而曲線精度大大提高，卷板成管后焊縫小，節(jié)約了焊條和用電(因找點連線下料及手工氧割曲線，曲線精度極低，卷板成管后大都要在某些局部焊縫寬處貼一塊輔助板才能焊接，這樣焊縫增多增大，而焊機功率又很大，大都在(10～50)KW范圍內(nèi)，多用幾分鐘就會浪費很多電)；而且焊縫均勻、美觀。
c、因避免了手工氧割曲線，因而減輕了操作者的勞動強度(因手工氧割曲線，人的精力要高度集中)；又因氧割速度比手工氧割快，因而節(jié)約了氧割燃料。(因手工氧割時，操作者中途可能有短暫的休息，而短暫的休息，操作者并未關(guān)掉割槍)d、為不會找點計算的工人解除了煩惱。
附圖的圖面說明如下
圖1為圓柱管彎頭中的組成斜截管及其展開圖；圖2為圓柱等徑三通管中的組成斜截管及其展開圖；圖3為圓柱斜截管展開曲線氧割機的傳動系統(tǒng)圖；圖4是根據(jù)圖3所示的傳動系統(tǒng)圖設(shè)計出的圓柱斜截管展開曲線氧割機的結(jié)構(gòu)示意圖。
1、割具、2、割具軸、3、銷軸鎖緊螺母、4、銷軸、5、轉(zhuǎn)臂、6、最大升程hmax(或θ)標尺、7、變速從動輪、8、導軌、9、驅(qū)動軸、10、彈簧、11、變速主動輪、12、圓管直徑φ標尺、13、驅(qū)動輪、14、被割鋼板、15、展開長S標尺、16、導軌高度調(diào)節(jié)螺釘、17、被割鋼板鎖緊螺釘、18、變速螺桿鎖緊螺釘。
松開銷軸鎖緊螺母〔3〕，用銷軸〔4〕在轉(zhuǎn)臂〔5〕的長孔內(nèi)移動來實現(xiàn)調(diào)節(jié)Rb，當調(diào)節(jié)好Rb后，利用銷軸鎖緊螺母〔3〕把銷軸〔4〕鎖死在轉(zhuǎn)臂〔5〕上。
松開變速螺桿鎖緊螺釘〔18〕，轉(zhuǎn)動手柄，使裝在空心驅(qū)動軸〔9〕內(nèi)的螺桿相對驅(qū)動軸〔9〕轉(zhuǎn)動，從而帶動固定在變速主動輪〔11〕上的螺母移動，實現(xiàn)調(diào)節(jié)變速比K值，調(diào)好后鎖緊變速螺桿鎖緊螺釘〔18〕，從而把手柄和變速螺桿固定在驅(qū)動軸〔9〕上。
如圖4所示的結(jié)構(gòu)示意圖，其主機和導軌作成分離的，主機外形尺寸為560×420×230mm3，重量為14Kg，導軌外形尺寸為1400×410×70mm3，重量為5Kg。使用時將導軌〔8〕沿展開方向放在被割鋼板〔14〕上，并定好位，旋緊被割鋼板鎖緊螺釘〔17〕，然后放上主機，根據(jù)被割管徑φ在φ標尺〔12〕上調(diào)好K值，根據(jù)最大升程hmax(即傾角θ)在hmax標尺〔6〕上調(diào)好Rb值，再轉(zhuǎn)動固定在驅(qū)動軸〔9〕上的手柄，使驅(qū)動輪〔13〕在導軌〔8〕上作純滾動，帶動主機沿展開方向移動，驅(qū)動軸〔9〕同時帶動變速主動輪〔11〕旋轉(zhuǎn)，固定在驅(qū)動軸〔9〕上的變速主動輪〔11〕帶動變速從動輪〔7〕旋轉(zhuǎn)，從而帶動轉(zhuǎn)臂〔5〕旋轉(zhuǎn)，固定在轉(zhuǎn)臂〔5〕上的銷軸〔4〕帶動割具軸〔2〕及固定在其上的割具〔1〕沿升程方向移動，割具(或畫針)〔1〕在升程方向的移動和主機在展開方向上的移動兩個運動的合成便氧割出了所需要的圓柱斜截管的展開曲線。圓管彎頭中的組成斜截管的展開曲線(如
圖1)可在一次調(diào)節(jié)參數(shù)的情況下連續(xù)割出，圓柱等徑三通管中的組成斜截管的展開曲線(如圖2)要根據(jù)各段曲線的hmax值在兩次調(diào)節(jié)參數(shù)的情況下分段連續(xù)割出。
權(quán)利要求1.一種由割具軸[2]、銷軸[4]、轉(zhuǎn)臂[5]構(gòu)成余弦機構(gòu)來實現(xiàn)任意轉(zhuǎn)角所對應(yīng)的升程值，而原點到任一轉(zhuǎn)角處所對應(yīng)的展開弧長由驅(qū)動輪[13]的位移來實現(xiàn)的圓柱斜截管展開曲線氧割機，其特征是根據(jù)圓柱斜截管的獨立參數(shù)-管徑Φ和最大升程hmax(或斜截傾角θ)按照展開曲線的數(shù)學規(guī)律hx=h (hmax)/2 [1-COS( 1/(R) )·Sx]連續(xù)割制出圓柱斜截管的展開曲線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的圓柱斜截管展開曲線氧割機其特征是由變速主動輪〔11〕和變速從動輪〔7〕構(gòu)成的無級變速機構(gòu)來實現(xiàn)氧割多種管徑的展開曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的圓柱斜截管展開曲線氧割機其特征是轉(zhuǎn)臂〔5〕的作用半徑Rb做成連續(xù)可調(diào)來實現(xiàn)氧割多種斜截傾角(也即多種最大升程hmax)的圓柱斜截管的展開曲線。
4.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的圓柱斜截管展開曲線氧割機其特征是裝有三把刻度標尺。a、標尺〔12〕為圓柱斜截管直徑φ標尺，根據(jù)標尺〔12〕可把圓柱斜截管展開曲線氧割機調(diào)到需要的管徑φ值。b、標尺〔6〕為圓柱斜截管最大升程hmax標尺，根據(jù)標尺〔6〕可把圓柱斜截管展開曲線氧割機調(diào)到所需要的最大升程hmax值。c、標尺〔15〕為圓柱斜截管展開長度S標尺，在氧割時，它可指示出已經(jīng)氧割過的展開長度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的圓柱斜截管展開曲線氧割機其特征是松開彈簧〔10〕可脫開變速傳動系統(tǒng)來氧割沿展開方向上的直線、懸空驅(qū)動輪〔13〕來氧割與展開方向垂直的直線。
6.根據(jù)權(quán)利要求1規(guī)定的圓柱斜截管展開曲線氧割機其特征是變速主動輪〔11〕與驅(qū)動輪〔13〕固裝在一個驅(qū)動軸〔9〕上，以便把升程值(hX)與展開長(SX)相互聯(lián)系起來，而且轉(zhuǎn)動手柄直接驅(qū)動驅(qū)動軸〔9〕及固裝在其上的驅(qū)動輪〔13〕以便保證驅(qū)動輪〔13〕在導軌〔8〕上作純滾動。
專利摘要圓柱斜截管展開曲線氧割機主要是為圓柱管彎頭和圓柱等徑三通管中各組成斜截管展開下料加工所使用，它可根據(jù)需要的圓柱斜截管獨立參數(shù)——管徑Φ和最大升程h
文檔編號F23D14/42GK2038197SQ8821902
公開日1989年5月24日 申請日期1988年11月22日 優(yōu)先權(quán)日1988年11月22日
發(fā)明者王鵬, 劉明光 申請人:四川省農(nóng)業(yè)機械研究所