一种高精度热校型的制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种高精度热校型机，包括校形机主机、机座、加热炉、抱管器及送管小车，所述的机座上设有两平行的滑道、一滚珠丝杠及一油缸，滚珠丝杠和油缸的轴线均与两滑道平行，滚珠丝杠通过减速器与机座一端的电机连接；所述的校形机主机底部对应于机座的两滑道设有滑块，对应于机座上的滚珠丝杠，校形机主机底部设有螺母，校形机主机的螺母套装在机座的滚珠丝杠上，校形机主机通过两滑块置于机座的两滑道上；所述的加热炉置于机座的前方，加热炉炉口朝向校形机；所述的送管小车置于机座与加热炉之间；所述的两抱管器对称固定安装在送管小车的两侧，对应于校形机主机的锥头拉杆设置。本发明自动化程度高，提高了生产效率，降低了工人劳动强度。
【专利说明】一种高精度热校型机
【技术领域】
[0001] 本发明属于机械领域，具体涉及一种高强度高精度筒形管件的热校形设备。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着国家能源布局的调整，管道输送各种能源的数量不断提高。大口径的 钢管需求量急剧增加，且对钢管质量要求也越来越高。钢管校形机是大口径直缝埋弧焊管 生产线的关键设备之一。校形机作为提高钢管质量的一种极为关键的技术装备，越来越多 地在制管生产中得以运用。然而随着钢管材质级别的提高、钢管厚度的增加，特别是航空航 天以及军事领域对室温条件下σ b彡1700 MPa、σ α2彡1400 MPa的超高强度合金钢钢管的 扩径，常温扩径工艺已经不能满足使用要求。而且，航空航天以及军事领域对钢管的精度要 求也非常严格，常温扩径工艺更不能满足要求。目前针对此类高强度、高精度钢管主要是采 用千斤顶手动进行多次反复校正整圆或者是采用车床进行车削加工，达到所需要的圆度。
【发明内容】
[0003] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种自动化程度高、生产效率高且能降低工 人劳动强度的高精度热校型机。
[0004] 本发明采用的技术方案是：包括校形机主机、机座、加热炉、抱管器及送管小车，所 述的机座上设有两平行的滑道、滚珠丝杠及油缸，滚珠丝杠和油缸的轴线均与两滑道平行， 滚珠丝杠通过减速器与机座一端的电机连接；所述的校形机主机底部对应于机座的两滑道 设有滑块，对应于机座上的滚珠丝杠，校形机主机底部设有螺母，校形机主机的螺母套装在 机座的滚珠丝杠上，校形机主机通过滑块置于机座的两滑道上；所述的加热炉置于机座的 前方，加热炉炉口朝向校形机主机；所述的送管小车置于机座与加热炉之间； 所述的送管小车底部对应于机座上的两滑道设有滑块，送管小车通过滑块置于机座的 两滑道上；对应于机座上的油缸，送管小车底部设有拉杆，拉杆与油缸的活塞杆连接；送管 小车包括底盘、滑板、上料叉、翻板、卸料叉、卸料叉支座、卸料油缸及行走油缸，所述的底盘 的两侧分别设有导轨，所述的滑板上对应于底盘两侧的导轨设有行走轮，所述的行走油缸 一端与底盘铰接，另一端与滑板铰接；所述的滑板一端的两侧分别固定安装有一上料叉支 座，上料叉支座上安装有上料叉，上料叉上端设有V型口；所述的翻板与滑板的另一端铰 接，翻板的两侧对称安装有卸料叉支座，卸料叉支座上固定安装有卸料叉，卸料叉上端设有 V型口；所述的卸料油缸一端与翻板铰接，一端铰接在滑板上上料叉支座与翻板之间； 所述的两抱管器固定安装在机座上送管小车的两侧，对应于校形机主机的锥头拉杆设 置。
[0005] 上述的高精度热校型机中，所述的校形机主机包括机壳、锥头拉杆、连接螺母、调 整齿轮及推动齿轮，所述的锥头拉杆安装在机壳内，连接螺母安装在机壳内的锥头拉杆上， 所述的连接螺母的外壁上设有外螺纹，调整齿轮的中心孔设有内螺纹，调整齿轮安装在连 接螺母外侧，与连接螺母螺接；调整齿轮与推动齿轮啮合，推动齿轮通过支架安装在机壳 上，推动齿轮的齿轮轴上伸出机壳端安装有扳手。
[0006] 上述的高精度热校型机中，所述的齿轮轴的一端伸出机壳与棘轮扳手连接，另一 端安装有锁紧川，锁紧川通过双头拉杆安装在支架上，双头拉杆的轴线与齿轮轴的轴线垂 直，双头拉杆穿过支架端安装有扳手，扳手与支架螺接，扳手与支架之间设有平垫。
[0007] 上述的高精度热校型机中，所述的抱管器包括抱管器座、升降架、升降油缸、夹爪 油缸、双面齿条、支撑架、两连杆、左夹臂、右夹臂及两齿轮；所述的抱管器座为上端开口的 筒状结构，升降架安装在抱管器座内腔内，升降架下部与抱管器座的内腔间隙配合，上部与 抱管器座的内腔之间设有腔隙；所述的升降架为中空结构，所述的升降油缸安装在升降架 的内腔内，升降油缸的上端与升降架铰接，下端与抱管器座铰接；夹爪油缸安装在升降架的 内腔内，下端与升降架铰接，上端伸出升降架与齿条连接；所述的支撑架呈U型，固定安装 在抱管器座上，所述的两齿轮通过齿轮轴分别安在支撑架上，分别与双面齿条啮合；两齿轮 轴上分别设有传动盘，所述的左夹臂和右夹臂分别铰接在支撑架的两端，所述的两连杆一 端分别与两传动盘铰接，两连杆的另一端分别与左夹臂和右夹臂铰接，左夹臂和右夹臂的 上端分别设有夹爪。
[0008] 上述的高精度热校型机中，还包括上料架，上料架靠近送管小车设置，所述的上料 架包括机架、升降架、升降气缸、定位气缸、两平行设置的链条、多个移动叉及多个调整叉， 所述的升降架位于机架的上方，与机架铰接，所述的升降气缸的一端与升降架铰接，一端与 机架铰接；所述的升降架的两侧的两端分别设有一链轮，同侧的两端的链轮通过一链条连 接；所述的多个移动叉及多个调整叉相对应的设置在两链条上，移动叉通过移动叉座安装 在一链条上，调整叉通过调整叉座安装在另一链条上；移动叉和调整叉的上端均设有V型 口；升降架中部的两侧分别设有一定位气缸，两定位气缸轴线重合，轴线垂直于链条，活塞 杆相对设置。
[0009] 上述的高精度热校型机中，还包括理料机，所述的理料机置于加热炉背向校形机 主机侧，包括理料机机架、油缸、推头及控制装置，所述的油缸安装在理料机机架上，油缸的 活塞杆与推头连接，油缸的活塞杆朝向加热炉，油缸的轴线与校形机主机的锥头拉杆的轴 线平行。
[0010] 与现有技术相比，本发明的技术效果是： 1.本发明包括上料机、送管小车及理料机，实现了上料、卸料的机械化生产，大大提高 了高精度热校型机的机械化程度，降低了工人的劳动强度，提高了生产效率。
[0011] 2.本发明的校形机主机在锥头拉杆上设有调整齿轮，调整齿轮与推动齿轮啮合， 通过棘轮扳手带动齿轮转动，进而带动调整齿轮转动，调整齿轮在连接螺母上移动，以调整 调整螺母端面与机壳内壁之间的距离，也即锥头拉杆的行程，通过调整齿轮可以更精确的 控制锥头模具的扩胀直径。
[0012] 3.本发明的抱管器通过升降油缸及夹爪油缸实现夹爪对待扩径钢管的抱紧，不 需要人工操作，自动化程度高，大大降低了工人的劳动强度；通过升降油缸及夹爪油缸实现 夹爪对待扩径钢管的紧固时间及拆卸时间比现有的紧固技术所需的紧固时间及拆卸时间 短，提高了工作效率。
[0013] 4.本发明将楔块扩孔原理运用于高强度高精度钢管的热校形，提高了校形精度， 机械化程度高，降低了废品率。
【专利附图】
【附图说明】
[0014] 图1是本发明的主视图。
[0015] 图2是图1中A-A剖视图。
[0016] 图3是本发明的机座、上料架、送管小车及加热炉的布置结构图。
[0017] 图4是本发明的校形机主机的结构示意图。
[0018] 图5为图4中B向视图。
[0019] 图6是图5中C-C剖视图。
[0020] 图7是图6中D-D剖视图。
[0021] 图8是本发明的抱管器的主视图。
[0022] 图9是本发明的抱管器的侧视剖视图。
[0023] 图10是本发明的抱管器的俯视图。
[0024] 图11是图8中I处放大图。
[0025] 图12是本发明的送管小车的主视图。
[0026] 图13是本发明的送管小车的侧视图。
[0027] 图14是本发明的送管小车的的翻板的主视图。
[0028] 图15是图14中E-E剖视图。
[0029] 图16是本发明的上料架的主视图。
[0030] 图17是本发明的上料架的侧视图。
[0031] 图18是本发明的理料机的主视图。
[0032] 图19是本发明的理料机的俯视图。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0034] 如图1-3所示，本发明包括校形机主机1、机座2、抱管器3、上料架7、送管小车4、 加热炉5及理料机6 ;所述的机座2上设有两平行的滑道21、一滚珠丝杠22及一油缸23， 滚珠丝杠22和油缸23的轴线均与两滑道21平行，滚珠丝杠22通过机座2后端的减速器 24与电机25连接；所述的校形机主机1底部对应于机座2的两滑道21设有滑块11，对应 于机座2上的滚珠丝杠22,校形机主机1底部设有螺母22,校形机主机1的螺母12套装在 机座2的滚珠丝杠22上，校形机主机1通过两滑块11置于机座2的两滑道21上。所述的 加热炉5置于机座1的前方，加热炉5的炉口朝向校形机主机1。所述的送管小车4置于机 座1与加热炉5之间，送管小车4的底部对应于机座2上的两滑道21设有滑块，送管小车 4通过滑块置于机座2的两滑道21上；对应于机座2上的油缸23,送管小车4底部设有拉 杆4-1，拉杆4-1与油缸23的活塞杆连接。所述的抱管器3固定安装在机座2上送管小车 4的两侧，对应于校形机主机1的锥头拉杆设置。所述的上料架7靠近送管小车4设置，所 述的理料机6置于加热炉5背向校形机主机1的一侧。
[0035] 如图4、5所示，所述的校形机主机1包括机壳13、锥头拉杆14、连接螺母15、调整 齿轮16及推动齿轮17,所述的锥头拉杆14安装在机壳13内，连接螺母15安装在机壳13 内的锥头拉杆14上，所述的连接螺母15的外壁上设有外螺纹，调整齿轮16的中心孔设有 内螺纹，调整齿轮16安装在连接螺母15外侧，与连接螺母15螺接；调整齿轮16与推动齿 轮17啮合，推动齿轮17通过支架18安装在机壳13上，推动齿轮17的齿轮轴172上伸出 机壳13端安装有棘轮扳手173。
[0036] 如图6、7所示，所述支架18上设有垂直于齿轮轴172的两耳板181，两耳板181上 设有齿轮轴安装孔，齿轮轴172通过两齿轮轴安装孔安装在支架18上，齿轮轴172 -端伸 出机壳13与棘轮扳手173连接，另一端安装有锁紧川174,锁紧川174通过双头拉杆171安 装在支架18上，双头拉杆171的轴线与齿轮轴172的轴线垂直，双头拉杆171穿过支架18 端安装有扳手176,扳手176与支架18之间的双头拉杆171上设有平垫175。
[0037] 如图8-10所示，本发明的抱管器3包括抱管器座31、升降架32、升降油缸33、夹爪 油缸34、双面齿条310、支撑架36、两连杆35、左夹臂37、右夹臂39及两齿轮313 ;所述的抱 管器座31为上端开口的筒状结构，升降架32安装在抱管器座31的内腔内，升降架32下部 与抱管器座31的内腔间隙配合，上部与抱管器座31的内腔之间设有腔隙312。所述的升降 架2为中空结构，所述的升降油缸33安装在升降架32的内腔内，升降油缸33的上端与升 降架32铰接，下端与抱管器座31铰接。所述的夹爪油缸34安装在升降架32的内腔内，下 端与升降架32铰接；上端伸出升降架32与双面齿条310连接。所述的支撑架36呈U型， 固定安装在抱管器座31上，所述的两齿轮313通过齿轮轴3131分别安在支撑架36上，两 齿轮313分别与双面齿条310啮合；两齿轮轴3131上分别设有传动盘3132,所述的左夹臂 37和右夹臂39分别铰接在支撑架36的两端，所述的两连杆35 -端分别与两传动盘3132 铰接，两连杆35的另一端分别与左夹臂37和右夹臂39铰接，左夹臂37和右夹臂39的上 端分别设有夹爪38。所述的夹爪38通过夹爪座381安装在左夹臂37或右夹臂39上。
[0038] 如图8、图10、图11所示，所述的抱管器座31的上壁上，对应于升降架32上部与 抱管器座31的内腔之间的腔隙设有两伸缩调节装置311，所述的伸缩调节装置311包括蜗 杆3111、涡轮3114、锁紧螺母3118、螺母套3116及调整螺杆3117,所述的蜗杆3111通过轴 承座安装在抱管器座31上，与涡轮3114啮合，涡轮3114通过键3115与螺母套3116连接， 并通过锁紧螺母3118在螺母套3116上轴向定位，螺母套3116与调整螺杆3117连接。为 了使得两伸缩调节装置311同步，所述的两伸缩调节装置311的蜗杆3111上相对应的设有 链轮3112，两链轮3112通过链条连接；一伸缩调节装置311的蜗杆3111上设有手轮3113。
[0039] 如图12、13所示，本发明的送管小车包括底盘41、滑板42、上料叉44、翻板46、卸 料叉48、卸料叉支座47、卸料油缸45及行走油缸49,所述的底盘41的两侧分别设有导轨 411，所述的滑板42上对应于底盘41两侧的导轨411设有行走轮421，所述的行走油缸49 一端与底盘41的一端铰接，另一端与滑板42铰接；所述的滑板42的一端的两侧分别固定 安装有一上料叉支座43,上料叉支座43设有两平行的安装孔431，安装孔431坚直方向尺 寸大于水平方向尺寸，上料叉44通过两螺钉穿过两安装孔431固定安装在上料叉支座43 上，可通过调整螺钉在安装孔431坚直方向上的位置来调整上料叉44的高度，上料叉44上 端设有V型口。所述的翻板46与滑板42的另一端铰接，如图14、15所示，所述的翻板46 上设有两平行的耳板461，两耳板461位于翻板46的上表面中部，所述的卸料油缸45的一 端与翻板46的耳板461铰接；卸料油缸45的另一端通过铰接座与滑板42连接；铰接座固 定安装在滑板42上上料叉支座43和翻板46之间。所述的卸料叉支座47上设有两平行的 安装孔471，安装孔471坚直方向尺寸大于水平方向尺寸，卸料叉48通过两螺钉穿过两安装 孔471固定安装在卸料叉支座47上，可通过调整螺钉在安装孔471坚直方向上的位置来调 整卸料叉48的高度，卸料叉48上端设有V型口。
[0040] 如图16、17所示，所述的上料架包括机架71、升降架72、升降气缸75、两定位气缸 77、两平行设置的链条73、多个移动叉76及多个调整叉78,所述的升降架72位于机架71 的上方，与机架71铰接，所述的升降气缸75的一端与升降架72铰接，一端与机架71铰接； 所述的升降架72的两侧的两端分别设有一链轮，同侧的两端的链轮通过链条73连接；所述 的多个移动叉76及多个调整叉78相对应的设置在两链条上，移动叉76通过移动叉座74 安装在一链条上，调整叉78通过调整叉座77安装在另一链条上；移动叉76和调整叉78的 上端均设有V型口。升降架72中部的两侧分别设有一定位气缸77,两定位气缸77的轴线 重合，轴线垂直于链条73,活塞杆相对设置。
[0041] 如图18、19所示，所述的理料机6包括理料机机架61、油缸62、推头63及控制装 置64,所述的油缸62安装在理料机机架61上，油缸62的活塞杆与推头63连接，油缸63的 活塞杆朝向加热炉5,油缸63的轴线与校形机主机1的锥头拉杆14的轴线平行。所述的控 制装置64控制油缸活塞杆的行程。
[0042] 本发明的施工过程如下： 第一步：将所需校形钢管吊至上料架7的相对应的移动叉76和调整叉78上； 第二步：上料架7升降气缸推动升降架72,将升降架72 -端举升，形成高度差，使得升 降架72移动叉高于送管小车4的上料叉44 ; 第三步：上料架7由异步电机驱动链轮转动，从而通过链轮带动链条73上的移动叉76 和调整叉78行走，将钢管运至上料架7的定位气缸77位置停止； 第四步：位于上料架7两边的定位气缸77同时动作，将移动叉76和调整叉78上的钢 管对中； 第五步：上料架7异步电机驱动链轮继续转动，将钢管运送至运管小车4上料叉44等 候位置停止； 第六步：上料架7升降气缸75卸荷，使上料架7的举升端下降，将移动叉76和调整叉 78上的钢管落到运管小车4的上料叉41上； 第七步：运管小车4行走油缸动作，将钢管转运至主机中心线上后停止； 第八步：抱管器3的夹爪油缸34动作，将抱管器5锁紧在导轨上；升降油缸33动作，支 撑架36上升，将钢管举升至校形机主机1的锥头拉杆14等高位置(上升高度预先已调好）； 第九步：主机伺服电机动作，驱动校形机主机1前进至扩头插进钢管后停止， 第十步：校形机主机1的模具预张紧 第i^一步：抱管器3的夹爪油缸34动作，将钢管松开，升降油缸33下降，支撑架36下 落。
[0043] 第十二步：同时加热炉5的气缸动作，将炉门打开； 第十三步：伺服电机快速驱动校形机主机1前进，将钢管送进加热炉5。
[0044] 第十四步：校形机主机1的模具收缩，加热炉5托架上升托住钢管，加热炉5炉门 关闭； 第十五步：加热炉5开始对钢管加热，氮气开启。
[0045] 第十六步：红外测温机构测温； 第十七步：被校形钢管加热达到温度后，加热炉5炉门打开， 第十八步：校形机主机1快速前进，进炉接钢管； 第十九步：加热炉5的托架下降； 第二十步：理料机6的油缸62动作，推动钢管； 第二i^一步：加热炉5加热停止； 第二十二步：校形机主机1的伺服油缸动作，对钢管进行扩径校形； 第二十三步：第二次扩径校形； 第二十四步：钢管扩径完成后，校形机主机1的模具回缩，抱管器3支撑架36上升，夹 爪油缸34动作，夹爪抱管； 第二十五步：伺服油缸驱动校形机主机1快速后退，抱管器5夹爪松开钢管，支撑架36 下降，将钢管落在运管小车4的卸料叉48上。
[0046] 第二十六步：运管小车4行走油缸动49作，驱动小车前进至卸料位置后停止，； 第二十七步：运管小车4卸料油缸45推动卸料叉48翻转，将钢管翻到卸料架上。再将 钢管吊离扩径校形区域。
[0047] 经过以上二十七步，一件钢管的扩径校形过程完成。
【权利要求】
1. 一种高精度热校型机，其特征是：包括校形机主机、机座、加热炉、抱管器及送管小 车，所述的机座上设有两平行的滑道、滚珠丝杠及油缸，滚珠丝杠和油缸的轴线均与两滑道 平行，滚珠丝杠通过减速器与机座一端的电机连接；所述的校形机主机底部对应于机座的 两滑道设有滑块，对应于机座上的滚珠丝杠，校形机主机底部设有螺母，校形机主机的螺母 套装在机座的滚珠丝杠上，校形机主机通过滑块置于机座的两滑道上；所述的加热炉置于 机座的前方，加热炉炉口朝向校形机主机；所述的送管小车置于机座与加热炉之间； 所述的送管小车底部对应于机座上的两滑道设有滑块，送管小车通过滑块置于机座的 两滑道上；对应于机座上的油缸，送管小车底部设有拉杆，拉杆与油缸的活塞杆连接；送管 小车包括底盘、滑板、上料叉、翻板、卸料叉、卸料叉支座、卸料油缸及行走油缸，所述的底盘 的两侧分别设有导轨，所述的滑板上对应于底盘两侧的导轨设有行走轮，所述的行走油缸 一端与底盘铰接，另一端与滑板铰接；所述的滑板一端的两侧分别固定安装有一上料叉支 座，上料叉支座上安装有上料叉，上料叉上端设有V型口；所述的翻板与滑板的另一端铰 接，翻板的两侧对称安装有卸料叉支座，卸料叉支座上固定安装有卸料叉，卸料叉上端设有 V型口；所述的卸料油缸一端与翻板铰接，一端铰接在滑板上上料叉支座与翻板之间； 所述的两抱管器固定安装在机座上送管小车两侧的，对应于校形机主机的锥头拉杆设 置。
2. 根据权利要求1所述的高精度热校型机，其特征是：所述的校形机主机包括机壳、锥 头拉杆、连接螺母、调整齿轮及推动齿轮，所述的锥头拉杆安装在机壳内，连接螺母安装在 机壳内的锥头拉杆上，所述的连接螺母的外壁上设有外螺纹，调整齿轮的中心孔设有内螺 纹，调整齿轮安装在连接螺母外侧，与连接螺母螺接；调整齿轮与推动齿轮啮合，推动齿轮 通过支架安装在机壳上，推动齿轮的齿轮轴上伸出机壳端安装有扳手。
3. 根据权利要求1所述的高精度热校型机，其特征是：所述的齿轮轴的一端伸出机壳 与棘轮扳手连接，另一端安装有锁紧川，锁紧川通过双头拉杆安装在支架上，双头拉杆的轴 线与齿轮轴的轴线垂直，双头拉杆穿过支架端安装有扳手，扳手与支架之间的双头拉杆上 设有平垫。
4. 根据权利要求1所述的高精度热校型机，其特征是：所述的抱管器包括抱管器座、升 降架、升降油缸、夹爪油缸、双面齿条、支撑架、两连杆、左夹臂、右夹臂及两齿轮；所述的抱 管器座为上端开口的筒状结构，升降架安装在抱管器座内腔内，升降架下部与抱管器座的 内腔间隙配合，上部与抱管器座的内腔之间设有腔隙；所述的升降架为中空结构，所述的升 降油缸安装在升降架的内腔内，升降油缸的上端与升降架铰接，下端与抱管器座铰接；夹爪 油缸安装在升降架的内腔内，下端与升降架铰接，上端伸出升降架与齿条连接；所述的支撑 架呈U型，固定安装在抱管器座上，所述的两齿轮通过齿轮轴分别安在支撑架上，分别与双 面齿条啮合；两齿轮轴上分别设有传动盘，所述的左夹臂和右夹臂分别铰接在支撑架的两 端，所述的两连杆一端分别与两传动盘铰接，两连杆的另一端分别与左夹臂和右夹臂铰接， 左夹臂和右夹臂的上端分别设有夹爪。
5. 根据权利要求1、2、3或4所述的高精度热校型机，其特征是：还包括上料架，上料架 靠近送管小车设置，所述的上料架包括机架、升降架、升降气缸、定位气缸、两平行设置的链 条、多个移动叉及多个调整叉，所述的升降架位于机架的上方，与机架铰接，所述的升降气 缸的一端与升降架铰接，一端与机架铰接；所述的升降架的两侧的两端分别设有一链轮，同 侧的两端的链轮通过一链条连接；所述的多个移动叉及多个调整叉相对应的设置在两链条 上，移动叉通过移动叉座安装在一链条上，调整叉通过调整叉座安装在另一链条上；移动叉 和调整叉的上端均设有V型口；升降架中部的两侧分别设有一定位气缸，两定位气缸轴线 重合，轴线垂直于链条，活塞杆相对设置。
6.根据权利要求5所述的高精度热校型机，其特征是：还包括理料机，所述的理料机置 于加热炉背向校形机主机侧，包括理料机机架、油缸、推头及控制装置，所述的油缸安装在 理料机机架上，油缸的活塞杆与推头连接，油缸的活塞杆朝向加热炉，油缸的轴线与校形机 主机的锥头拉杆的轴线平行。
【文档编号】B21D43/00GK104056878SQ201410275576
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】陈佳, 王振生, 王德清, 王占理, 彭德平, 蒙家才, 刘伟, 曾强, 罗儒鸿 申请人:湘潭华进科技有限公司