CN101507993A - 一种法兰振压卷绕成型方法及其成型机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种法兰振压卷绕成型方法及其成型机。其成型方法，包括下列步骤：1将待加工钢板在成型机上定位，滑动滚模下移至钢板上侧面的压制初始位置A；2滑动滚模下压钢板Δh行程至压制终止B位置；3钢板按一定速度进料，滑动滚模在所述B位置做一定频率和幅度的上下振动，对钢板振压，使钢板最终弯曲到指定弧度；4用修头器修整法兰的接头，完成法兰成型卷绕。成型机，包括固定滚模、滑动滚模、液压油缸、主液压泵，还包括振动泵、滑块、滑轨和辅助推料机构，滑块滑接在滑轨中，滑动滚模连接在滑块上，振动泵与液压油缸连接，辅助推料机构连接在机架上，在滑块及滑动滚模作所述振动时，推动钢板进料。优点是能耗低，卷绕效果和平稳性好，耗材少，成本低。

Description

一种法兰振压卷绕成型方法及其成型机

技术领域

本发明涉及法兰的加工制作，尤其涉及一种法兰振压卷绕成型方法及其成型机。

背景技术

法兰是管道最重要的连接件之一，每年都有很大的需求量。法兰毛坯的传统生产方法是：气割多个扇形段，再电焊拼接。此种方法不但精度差、费工费料、材料利用率低、成本较高且电焊工作量大，而电焊是对操作工的身体健康有害。

目前的法兰生产已部分采用专用机械卷制的方法加工，虽然材料利用率大大提高，电焊工作量小，但存在这一些不足，例如：

CN101279350专利文件公开了卧式法兰轧环机，该机结构大而复杂，成本高，法兰的制造精度难以控制。

CN201127961Y专利文件公开了一种卷法兰机，该机类似卷板机，压力小，功效差且卸料不便。

而CN101342553A专利文件公开的法兰毛坯热卷机，CN201044934Y专利文件公开的一种法兰辗轧机，CN1970218A专利文件公开的紧压成型法兰及加工设备和加工方法，都存在着生产法兰的直径受到模具制约，一种模具对应一种法兰直径，需要多种规格的模具与之配套的问题，对于CN101342553A专利文件所公开的法兰毛坯热卷机还存在对模具加热，使其生产制造成本高的问题。对于CN1970218A专利文件所公开的法兰加工设备和加工方法还存在压轮下压时无导轨引导，稳定性差，卷制力小，只能卷制较薄钢板的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耗能低，卷绕效率及制造精度高，结构简单紧揍，造价低廉的一种法兰振压卷绕成型方法及其成型机，它通过下述技术方案来实现：

其法兰振压卷绕成型方法，包括下列步骤：

1)将待加工钢板的前端部置于下述成型机的固定滚模和滑动滚模之间的固定滚模上，滑动滚模下移至钢板上侧面的压制初始位置A，钢板在竖直及水平方向定位；

2)滑动滚模下压钢板Δh行程至压制终止B位置，钢板弯曲至所需弧度；

3)固定滚模和滑动滚模转动，钢板按一定速度进料，滑动滚模在所述B位置做一定频率和幅度的上下振动，对钢板振压，使钢板最终弯曲到指定弧度；

4)用修头器修整法兰的接头，完成法兰成型卷绕。

进一步的改进方法是，钢板通过调节水平推料器的夹紧螺母，使钢板在水平面内定位。

进一步的改进方法是，钢板还由辅助推料机构推动进料。

进一步的改进方法是，上修头器为一钢质锻块，该锻块上至少设有内圆弧面，圆弧面的半径近为卷绕法兰的最大外径。

其进一步的改进方法是，下修头器为一钢质锻块，该锻块上分别设有内圆弧面和外圆弧面，内圆弧面的半径为下述成型机的固定滚模的半径，外圆弧面的半径为卷绕法兰的最大内径。

法兰振压卷绕成型机，包括安装在机架下部的固定滚模、安装在机架上部的滑动滚模、带动滑动滚模上下移动的液压油缸、连接液压油缸的主液压泵和驱动固定滚模及滑动滚模转动的固定滚模驱动机构及滑动滚模驱动机构，还包括振动泵、滑块、滑轨和辅助推料机构，所述滑块滑接在滑轨中，滑动滚模连接在滑块上，振动泵与液压油缸连接，主液压泵和振动泵分别通过液压油缸带动滑块及滑动滚模沿滑轨上下移动和上下振动，辅助推料机构连接在机架上，在滑块及滑动滚模作所述振动时，推动钢板进料。

进一步的改进是，在固定滚模和滑动滚模之间置有上水平夹紧器，在固定滚模一侧置有下水平夹紧套，上水平夹紧器和下水平夹紧套对进料钢板的侧面进行定位。

进一步的改进是，辅助推料机构主要由推料液压油缸、转动臂、调节螺杆、机械手、和回位弹簧组成，两转动臂的一端相互铰接于一转动支点并与推料液压油缸上的液压杆连接，两转动臂的另一端相互间隔一定距离，其相对面上分别铰接一机械手，在机械手内侧的转动臂上置有回位簧，回位簧的一端连接机械手，使机械手在回位簧的作用下，绕其铰接点转动，调节螺杆两端旋接在两转动臂上的对应螺孔中，通过转动调节螺杆，调节两转动臂一端相互间隔的距离。

进一步的改进是，所述滑轨置于机架上部，其轨面为两对称放置的圆弧面。

本发明的法兰圆弧的形成不是主要靠固定滚模与滑动滚模转动卷绕出来的，而是通过振动泵使滑动滚模振动，由滑动滚模对钢板在固定滚模上的振压产生的。所以固定滚模转动时所需的驱动扭矩较小，而振动形成的冲压所需的能量要远小于卷绕所需的能量，对较厚钢板能起到较好的卷绕作用，所以本发明的能耗低，即使较厚的钢板卷绕效果亦较好。

本发明的滑动滚模在振压时，钢板以一定速度进料而被压卷，如果一次性不能达到所需的弧度，可以反复压制达到指定的弧度。滑动滚模在振动时是沿滑轨上下振动，而滑轨是圆弧形开放式的设置，便于精密加工，使滑动滚模工作精度高，平稳性好；同时由液压传动的辅助推料机构，具有自动锁紧，强制送料和防滑的功能，保证进料的准确性，这些都会使成型机绕制法兰的加工精度提高。

本发明的还设置了上修头器和下修头器，对法兰接头未能压制的直段进行修整，使法兰接头处翘起的直段被压制成近似于设定的圆弧段，使得法兰成型圆弧近乎完美。

本发明的结构也十分简单，除支撑固定滚模的主轴较粗较长外，其它的轴都较短较细，耗材少。成本低，整台设备的制造成本约为目前法兰生产设备的一半。

附图说明

图1是本发明的结构示意图(去掉辅助推料机构)。

图2是图1所示本发明结构的左视图。

图3是图1所示本发明结构中的M向剖视图。

图4是从图1所示本发明结构的N方向所示的辅助推料机构的结构示意图。

图5是下修头器的结构示意图。

图6是上修头器的结构示意图。

图7是滑动滚模下移至钢板上侧面的压制初始A位置的示意图。

图8是滑动滚模下压钢板Δh行程至压制终止B位置的示意图。

图9是用修头器修整钢板端部不能卷制的直段的示意图。

图中，1机架，3固定滚模，4滑动滚模，5滑块，6滑轨，7轴承，8主液压油缸，9蜗轮，10蜗杆，11上水平夹料器，11a水平夹料板，11b夹紧螺钉，12下水平夹料套，13、14传动齿轮，15连接盘，18主轴，19夹紧螺栓，2130辅助推料机构，31油缸，31a液压杆，32转动臂，33调节螺杆，34机械手，35和回位弹簧，36转动臂支点，37千斤顶，40钢板，40a由钢板卷绕成的法兰。

具体实施方式

本发明的法兰成型机主要由固定滚模3、滑动滚模4、主液压油缸8、滑块5、滑轨6、辅助推料机构10、主液压泵、固定滚模驱动机构、滑动滚模驱动机构和振动泵组成，请参见图1、图2，。固定滚模安装在机架下部，两滑动滚模4通过对应的轴及轴承7支承在滑块5内，滑块5滑接在滑轨6内，滑轨6安装在机架1的上部。滑块5的两侧为圆弧面，整体呈一鼓形结构。两滑轨6上的轨面与滑块5两侧圆弧面相对应，请参见图3。主液压泵和振动泵(未画出)通过油管与液压油缸8连接，液压油缸8通过连接盘15与滑块5连接。

滑动滚模4由滑动滚模驱动机构驱动，该驱动机构驱动主要由蜗轮9、蜗杆10及传动齿轮13、14组成。动力由蜗杆10传动到蜗轮9，与蜗轮9同轴连接的传动齿轮14与分别连接在两滑动滚模4转轴上的传动齿轮13相啮合，从而带动滑动滚模4转动。固定滚模3由包含主轴19和皮带轮25的固定滚模驱动机构驱动(未完全画出)。

上水平料夹器11由水平夹料板11a和夹紧螺钉11b组成，水平夹料板11a通过其上所设的燕尾槽插接在滑块5的下部，可沿槽滑动，夹紧螺钉11b旋接在水平夹料板11a中间的螺孔中，用以抵紧钢板上边缘。下水平料夹套12套在主轴18上，用以抵紧钢板下边缘。

两辅助推料机构30分别铰接在机架两侧，其下侧由千斤顶37支承，通过千斤顶37来控制辅助推料机构30的上下位置，从而看控制钢板的上下位置。每一侧的辅助推料机构负责一方向的推料。该辅助推料机构主要由推料液压油缸31、转动臂32、调节螺杆33、机械手34、和回位弹簧35组成，请参见图4。两转动臂32的一端通过转动支点36可相对转动地铰接于推料液压油缸的液压杆31a的端部。两转动臂的另一端相互间隔一定距离，其相对的面上分别铰接一机械手34，在机械手34内侧的转动臂上连接有回位簧35，该回位簧的一端与机械手34连接，使机械手34在回位簧35的作用下，绕其铰接点转动。两转动臂32的对应位置上设有螺孔，调节螺杆33的两端分别设有旋向相反的螺纹，并分别旋接在穿接两转动臂的螺孔中，使两转动臂一端相互间隔的距离可调。

由于两滑动滚模4和一固定滚模3在卷绕法兰的开头段和接尾段，不能完全卷制，会产生卷制直段，卷制完后两直段会翘起，且卷制法兰直径越小，直段翘起越明显。直段长度约小于1/2L(滑动滚模中心距)。本实用新型为修整卷绕法兰的头尾直段，设制了下修头器20a和上修头器20b。

下修头器21和上修头器22的具体结构请参见图5、图6。上、下修头器都为一钢质锻块。其中，上修头器22设有内圆弧面22a，该内圆弧面的半径近似于上述成型机卷绕法兰的最大外径。本实施例的上修头器21上端也设置了供滑块5压制的外圆弧面22b。下修头器21的内圆弧面21a的半径近似于上述成型机的固定滚模半径，外圆弧面21b的半径近似于卷绕法兰的最大内径。

用上述的法兰成型机将钢板卷绕成法兰按下述步骤进行：

第一步，将待加工钢板的前端部置于上述成型机的固定滚模3和滑动滚模4之间的固定滚模3上，钢板40以固定滚模3和滑动滚模4一侧台阶面进行左右定位。然后旋紧水平料夹器11上的夹紧螺钉11b和主轴18端部的夹紧螺栓19，使钢板40夹紧定位。再启动主液压泵(未画出)液压油缸8工作，使滑块5下移，安装在滑块上的滑动滚模接触到钢板上侧面而停止下移。此时滑动滚模处于压制初始的A位置(参见图7)，钢板在竖直及水平方向定位，。

第二步，根据所要卷绕法兰的半径R及上述成型机中两滑动滚模的中心距L算出液压油缸8其活塞油杆的下降距离的行程Δh，按下列公式计算：

$\mathrm{\Δh}=R^2-\sqrt{R^2-L^2/4};.$

第三步，启动主液压泵，滑动滚模向下压制钢板40，在完成Δh行程后，滑动滚模下移到B位置(参见图8)，钢板弯曲至所需弧度后，主液压泵停止工作，震压泵开启，振动泵使液压油缸8的活塞振动，使滑动滚模4对钢板震压，在此同时，固定滚模驱动机构及滑动滚模驱动机构同时启动。固定滚模3通过皮带轮25、主轴18的驱动而转动。

滑动滚模4通过蜗杆10蜗轮9的啮合及齿轮14与齿轮13的啮合转动而被带动。固定滚模3与滑动滚模4在转动中在一定程度上推动钢板向前运动。但滑动滚模4在因振动而脱离钢板40时，就由辅助推料机构30推动向前送料。送料时油缸31工作，使其液压杆31a往复运动(图1中箭头所示方向)，在液压杆31a伸出时，两机械手34与钢板40的相对运动使回位弹簧拉紧，机械手紧压钢板40，将其向前推进。相反，在液压杆31a缩回时，弹簧回位，机械手松开不再压紧钢板40，对钢板40不起推进作用，具有自动锁紧，强制送料和防滑的功能，保证进料的准确性。液压杆31a往复运动的频率运动与振动泵的振动频率存在一对应关系，在滑动滚模4离开钢板40时，液压杆31a伸出推动钢板40向前进料。

所形成的法兰圆弧主要通过振动泵使滑动滚模振动，由滑动滚模对钢板在固定滚模上的振压产生的。所以固定滚模转动时所需的驱动扭矩较小，而振动形成的冲压所需的能量要远小于卷绕所需的能量，

钢板40以一定速度进料并被压卷，如果一次性不能达到所需的弧度，可以使滑动滚模4、固定滚模3不断正反转动，反复压制，最终达到指定的弯曲弧度。

第四步：对卷绕成形的法兰接头进行修整。将下修头器21和上修头器22分别置于法兰40a接头的内侧面和外侧面(参见图9)，再用两侧的辅助推料机构30压紧已基本成型的法兰40a，以防止滑动滚模4下压时，法兰接口受到压力可能被撑开。下压上修头器，使上修头器和下修头器对法兰接头处进行内外对压，使起翘直段的头和尾部被压制成近似于设定的圆弧段，使得法兰成型近乎完美，从而完成法兰卷绕加工。

Claims (9)

1.一种法兰振压卷绕成型方法，其特征在于包括下列步骤：

1)将待加工钢板的前端部置于下述成型机的固定滚模和滑动滚模之间的固定滚模上，滑动滚模下移至钢板上侧面的压制初始位置A，钢板在竖直及水平方向定位；

2)滑动滚模下压钢板△h行程至压制终止B位置，钢板弯曲至所需弧度；

3)固定滚模和滑动滚模转动，钢板按一定速度进料，滑动滚模在所述B位置做一定频率和幅度的上下振动，对钢板振压，使钢板最终弯曲到指定弧度；

4)用修头器修整法兰的接头，完成法兰成型卷绕。

2.根据权利要求1所述的一种法兰振压卷绕成型方法，其特征在于钢板通过调节水平推料器的夹紧螺母，使钢板在水平面内定位。

3.根据权利要求1所述的一种法兰振压卷绕成型方法，其特征在于钢板还由辅助推料机构推动进料。

4.根据权利要求1所述的一种法兰振压卷绕成型方法，其特征在于上修头器为一钢质锻块，该锻块上至少设有内圆弧面，该内圆弧面的半径为下述成型机卷绕法兰的最大外径。

5.根据权利要求1所述的一种法兰振压卷绕成型方法，其特征在于下修头器为一钢质锻块，该锻块上设有内圆弧面和外圆弧面，内圆弧面的半径为下述成型机的固定滚模半径，外圆弧面的半径为下述成型机卷绕法兰的最大内径。

6.一种法兰振压卷绕成型机，包括安装在机架下部的固定滚模、安装在机架上部的滑动滚模、带动滑动滚模上下移动的液压油缸、连接液压油缸的主液压泵和驱动固定滚模及滑动滚模转动的固定滚模驱动机构及滑动滚模驱动机构，其特征在于还包括振动泵、滑块、滑轨和辅助推料机构，所述滑块滑接在滑轨中，滑动滚模连接在滑块上，振动泵与液压油缸连接，主液压泵和振动泵分别通过液压油缸带动滑块及滑动滚模沿滑轨上下移动和上下振动，辅助推料机构连接在机架上，在滑块及滑动滚模作所述振动时，推动钢板进料。

7.根据权利要求6所述的一种法兰振压卷绕成型机，其特征在于在固定滚模和滑动滚模之间置有上水平夹紧器，在固定滚模一侧置有下水平夹紧套，上水平夹紧器和下水平夹紧套对进料钢板的侧面进行定位。

8.根据权利要求6所述的一种法兰振压卷绕成型机，其特征在于辅助推料机构主要由推料液压油缸、转动臂、调节螺杆、机械手、和回位弹簧组成，两转动臂的一端相互铰接于一转动支点并与推料液压油缸上的液压杆连接，两转动臂的另一端相互间隔一定距离，其相对面上分别铰接一机械手，在机械手内侧的转动臂上置有回位簧，回位簧的一端连接机械手，使机械手在回位簧的作用下，绕其铰接点转动，调节螺杆两端旋接在两转动臂上的对应螺孔中，通过转动调节螺杆，调节两转动臂一端相互间隔的距离。

9.根据权利要求6所述的一种法兰振压卷绕成型机，其特征在于所述滑轨置于机架上部，其轨面为两对称放置的圆弧面。

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