CN103042061B - 智能化管内径变径系统及管内径变径方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能化管内径变径系统及管内径变径方法，变径系统包括机架，在机架上安装有变形夹紧系统，变形夹紧系统内安装变形夹具，并在变形夹具一侧的机架上设置储料架和在靠近自动送料机械手的机架上还设置有加热感应线圈；机架一端依次安装有高频电炉和冷却系统，另一端安装液压站；机架侧面还设置控制系统。本发明的有益效果是：1)通过加工无缝钢管变径而成，每件可节约钢材0.9KG；2)自动化程度高，节省劳动力；3)利用变形夹具一次挤压成型，生产精度高，零件尺寸一致性好，生产效率高；4)强度高，应力均匀，不需要热处理即可满足对拉力的要求。

Description

智能化管内径变径系统及管内径变径方法
技术领域
本发明涉及工业机械应用领域，特别涉及一种智能化管内径变径系统及管内径变径方法。
背景技术
机械行业中，很多场合需要外径统一，内径中间与两端不一的管材，传统的管材变径过程，基本都是经过钻床钻孔，车床加工内孔、外圆而成，费工、费时、废料。
棘轮式拉紧器使用在棘轮式拉紧器上，是拉紧器的核心部件，也是拉紧器制造成本最高的一个零件。棘轮式拉紧器的棘轮筒要求：外径34MM，中间内孔24MM，两端内孔19MM。传统制作工艺是：用35MM的圆钢，经过钻床钻孔，车床加工内孔、外圆而成，这种加工方式存在如下缺点：
1)用圆钢加工需用2KG钢材，加工成产品后重量是1KG，其中1KG钢材加工成废料屑，浪费材料；
2)工件长度较大，用钻床、车床加工难度大，效率低，无法保证质量；
3)多道工序加工，浪费人工和设备；
4)车床加工的管子内壁不光滑，厚度不均匀，且加工误差大，质量难以保证，精度低，最厚的地方和最薄的地方相差1.5MM，车床加工强度差，工件破断拉力为160KN，需要热处理才能满足对拉力的要求。
发明内容
为了克服现有技术加工方式浪费材料、浪费人工和设备，以及加工难度大、精度低、强度差的缺陷，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种智能化管内径变径系统，包括机架，在所述机架上安装有变形夹紧系统，所述变形夹紧系统内安装变形夹具，并在变形夹具一侧的机架上设置储料架和在靠近自动送料机械手的机架上还设置有加热感应线圈；所述机架一端依次安装有高频电炉和冷却系统，另一端安装液压站；所述机架侧面还设置控制系统。
作为优选，所述的控制系统内设有PLC控制电路，并与自动送料机械手(5)、加热感应线圈和各气缸电连接。
作为优选，所述的高频电炉加热温度为800-1300℃。
作为优选，所述的变形夹具运动和夹紧动作均采用硬轨。
作为优选，所述的冷却系统包括水冷却和石墨乳冷却，所述的高频电炉、液压站和变形夹具内部采用水冷却，所述的变形夹具表面采用石墨乳冷却。
作为优选，所述的变径系统采用双电机双泵工作，最高压力可达30MPa。
作为优选，所述的自动送料机械手，包括托架、两个升降气缸、升降台，在所述托架上设有两根平行的纵向导轨，其上通过滑套滑动连接滑动台；
所述的升降气缸向上固定在滑动台下，并穿过滑动台通过升降导轨与升降台固定连接；
所述的升降台上两端分别固定两个相对放置的摆动气缸，所述的两个摆动气缸上均固定有活动臂，在所述的活动臂的相对应位置的升降台上安装固定臂。
作为优选，所述的纵向导轨中间附近部位设置有中限位装置，其后端设置后限位装置和缓冲装置。
作为优选，所述的纵向导轨和升降导轨均为直线导轨。
作为优选，所述的摆动气缸控制自动送料机械手夹紧动作。
本发明还提供了一种管内径变径方法，其步骤为：
1)上料：操作工将待加工工件放在储料架上；
2)进料：自动送料机械手将待加工工件送到加热工位；
3)加热：加热感应线圈自动加热待加工工件，加热温度达到规定值，自动送料机械手自动将工件送至变形工位，同时自动送料机械手回到进料的位置待命；
4)变形：变形夹具自动夹紧工件，挤压到要求尺寸；
5)下料：进行重复进料动作的自动送料机械手将工件推到成品放置区，同时石墨乳冷却模具表面。
本发明的有益效果是：
1)本发明直接通过加工无缝钢管变径而成，省去了钻孔、车加工内孔工序，以往每件需要钢材2KG，现在只需要1.1KG，每件可节约钢材0.9KG；
2)自动化程度高，节省劳动力，一名操作工只需要把原材料放到储料架上，其他工序由设备自动完成，全部实现自动送料、自动加热、自动变形、自动落料，自动加工成型；
3)使用高频电炉将无缝钢管两端加热到1000℃，利用成型模具一次挤压成型，不像机械加工受工人的技术熟练程度影响，生产精度高，产品厚度均匀，可控制在±0.2MM以内。零件尺寸一致性好，生产效率高，生产一件只需要15秒；
4)强度高，破断可达到220KN，应力均匀，不需要热处理即可满足对拉力的要求，拉紧器用的管子，车加工出来的需要调质处理后才能够保证破断拉力达到32吨，而通过缩径制作的产品，不用经过热处理就能保证达到32吨；
5)自动送料机械手使用气缸驱动，直线导轨和回转轴承作为导向，有中间限位停止装置和缓冲装置，能实现纵向、横向、上下、回转多方向的运动，能实现多点精准停靠从而能完成多工序的自动加工或搬运，完成复杂的动作。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2为本发明自动送料机械手的结构示意图。
图中标号为：
1、机架；2、控制系统；3、高频电炉；4、储料架；5、自动送料机械手；6、加热感应线圈；7、变形夹紧系统；8、变形夹具；9、液压站；10、冷却系统；11、固定臂；12、活动臂；13、摆动气缸；14、升降导轨；15、升降气缸；16、纵向导轨；17、中限位装置；18、后限位装置；19、缓冲装置；20、托架；21、滑动台；22、升降台。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
如图1所示，本发明提供了一种智能化管内径变径系统，包括机架1，在所述机架1上安装有变形夹紧系统7，所述变形夹紧系统7内安装变形夹具8，并在变形夹具8一侧的机架1上设置储料架4和在靠近自动送料机械手5的机架1上还设置有加热感应线圈6；所述机架1一端依次安装有高频电炉3和冷却系统10，另一端安装液压站9；所述机架1侧面还设置控制系统2；
所述的控制系统2内设有PLC控制电路，并与自动送料机械手5、加热感应线圈6和各气缸电连接。
所述的高频电炉3加热温度为800-1300℃。
所述的变形夹具8运动和夹紧动作均采用硬轨。
所述的冷却系统10包括水冷却和石墨乳冷却，所述的高频电炉3、液压站9和变形夹具8内部采用水冷却，所述的变形夹具8表面采用石墨乳冷却。
所述的变径系统采用双电机双泵工作，最高压力可达30MPa。
所述的自动送料机械手5包括托架20、两个升降气缸15、升降台22，在所述托架20上设有两根平行的纵向导轨16，其上通过滑套滑动连接滑动台21；
所述的升降气缸15向上固定在滑动台21下，并穿过滑动台21通过升降导轨14与升降台22固定连接；
所述的升降台22上两端分别固定两个相对放置的摆动气缸13，所述的两个摆动气缸13上均固定有活动臂12，在所述的活动臂12的相对应位置的升降台22上安装固定臂11。
所述的纵向导轨16中间附近部位设置有中限位装置17，其后端设置后限位装置18和缓冲装置19。
所述的纵向导轨16和升降导轨14均为直线导轨。
本发明还提供了一种管内径变径方法，其步骤为：
1)上料：操作工将待加工工件放在储料架4上；
2)进料：自动送料机械手5将待加工工件送到加热工位；
3)加热：加热感应线圈6自动加热待加工工件，加热温度达到规定值，自动送料机械手5自动将工件送至变形工位，同时自动送料机械手5回到进料的位置待命；
4)变形：变形夹具8自动夹紧工件，挤压到要求尺寸；
5)下料：进行重复进料动作的自动送料机械手5将工件推到成品放置区，同时石墨乳冷却模具表面。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种智能化管内径变径系统，其特征在于：包括机架(1)，在所述机架(1)上安装有变形夹紧系统(7)，所述变形夹紧系统(7)内安装变形夹具(8)，并在变形夹具(8)一侧的机架(1)上设置储料架(4)和在靠近自动送料机械手(5)的机架(1)上还设置有加热感应线圈(6)；所述机架(1)一端依次安装有高频电炉(3)和冷却系统(10)，另一端安装液压站(9)；所述机架(1)侧面还设置控制系统(2)；
所述的自动送料机械手(5)包括托架(20)、两个升降气缸(15)、升降台(22)，在所述托架(20)上设有两根平行的纵向导轨(16)，其上通过滑套滑动连接滑动台(21)；所述的升降气缸(15)向上固定在滑动台(21)下，并穿过滑动台(21)通过升降导轨(14)与升降台(22)固定连接；所述的升降台(22)上两端分别固定两个相对放置的摆动气缸(13)，所述的两个摆动气缸(13)上均固定有活动臂(12)，在所述的活动臂(12)的相对应位置的升降台(22)上安装固定臂(11)。
2.如权利要求1所述的智能化管内径变径系统，其特征在于，所述的纵向导轨(16)中间附近部位设置有中限位装置(17)，其后端设置后限位装置(18)和缓冲装置(19)。
3.如权利要求1所述的智能化管内径变径系统，其特征在于，所述的纵向导轨(16)和升降导轨(14)均为直线导轨。
4.如权利要求1所述的智能化管内径变径系统，其特征在于，所述的控制系统(2)内设有PLC控制电路，并与自动送料机械手(5)、加热感应线圈(6)和各气缸电连接。
5.如权利要求1所述的智能化管内径变径系统，其特征在于，所述的高频电炉(3)加热温度为800-1300℃。
6.如权利要求1所述的智能化管内径变径系统，其特征在于，所述的变形夹具(8)运动和夹紧动作均采用硬轨。
7.如权利要求1所述的智能化管内径变径系统，其特征在于，所述的冷却系统(10)包括水冷却和石墨乳冷却，所述的高频电炉(3)、液压站(9)和变形夹具(8)内部采用水冷却，所述的变形夹具(8)表面采用石墨乳冷却。
8.如权利要求1所述的智能化管内径变径系统，其特征在于，所述的变径系统采用双电机双泵工作，最高压力可达30MPa。
9.一种管内径变径方法，其步骤为：
1)上料：操作工将待加工工件放在储料架(4)上；
2)进料：自动送料机械手(5)将待加工工件送到加热工位；
3)加热：加热感应线圈(6)自动加热待加工工件，加热温度达到规定值，自动送料机械手(5)自动将工件送至变形工位，同时自动送料机械手(5)回到进料的位置待命；
4)变形：变形夹具(8)自动夹紧工件，挤压到要求尺寸；
5)下料：进行重复进料动作的自动送料机械手(5)将工件推到成品放置区，同时石墨乳冷却模具表面。
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