CN105562568A - 一种立式碾扩机及碾扩方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种立式碾扩机，包括机架，所述机架为四立柱框架式结构，在所述机架上安装有动梁、芯辊、定心辊、主传动以及测量装置，还包括液压、电控、润滑及冷却系统，待碾扩环件或筒形件置于所述芯辊上被自动碾扩成形。还提供上述立式碾扩机的碾扩方法。本发明立式碾扩机的机架通过四根立柱将底座和主辊座连成一个整体框架结构，具有很高的强度和刚度。本发明体积小、重量轻、占地面积小、造价低；上下料方便，更换模具简便快捷，效率高；装机功率小，节能、环保；辗压力大，能够辗扩大型环件，特别能适应钛合金、高温合金的辗扩加工。
Description
技术领域
本发明属于锻造设备技术领域，具体地说，涉及一种立式碾扩机及碾扩方法，该立式碾扩机是一种新式的大型环件辗扩数控锻造设备。
背景技术
在近代的机械、汽车、拖拉机、工程机械、石油化工、轴承、航空航天、及风电核电等制造业中，广泛的采用辗扩机来完成环形及筒形件的辗扩成形工艺。现在的辗扩机可辗扩质量范围为1kg～30T，直径范围为10mm～8000mm，大者可达10000mm以上。
依照机架的安装形式，辗扩机可分为立式和卧式两种，现有的立式辗扩机受到结构形式的限制，机架刚性较差，碾压力不能做的很大，仅能适应较小规格环件的辗扩。卧式辗扩机可以形成很大的碾压力，辗扩大型环件，但是卧式辗扩机结构复杂、体积庞大，造价高昂。一台主辗压力800T的卧式辗扩机自重800多吨，占地400多平方米，造价高达数千万元至数亿元不等。随着钛合金及高温合金在航空航天等多个领域的应用，这种高变形抗力材料的辗扩工艺对设备提出了更高的要求，传统的辗扩机早已力不从心。
因此，亟需一种碾扩力大、占地面积小、造价又低的碾扩机。
发明内容
本发明提供了一种立式碾扩机及碾扩方法，该立式碾扩机是一种四立柱框架式大型环件辗扩数控锻造设备，其结构简单，造价较低，辗压力大，适用于高变形抗力材料的薄壁高筒形零件的辗扩设备，同时也能够完成普通环件的辗扩工作。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种立式碾扩机，包括机架，所述机架为四立柱框架式结构，在所述机架上安装有动梁、芯辊、定心辊、主传动以及测量装置，还包括液压、电控、润滑及冷却系统，待碾扩环件或筒形件置于所述芯辊上被自动碾扩成形。
其中，所述环件或筒形件的直径范围为200mm～3000mm。
进一步地，所述机架包括底座和主辊座，所述底座和主辊座之间设有四根立柱，所述机架通过所述四根立柱将所述底座和主辊座连成一个整体框架结构，所述主辊座上设有主辊以及主辊轴，所述底座的下部设有升降油缸。
进一步地，所述动梁包括左动梁和右动梁，所述左动梁包括动梁架，所述动梁架上设有两个滑套，所述两个滑套之间设有托辊，所述托辊的内端部设有活动挡板；
所述右动梁的结构与所述左动梁对称设置；所述动梁通过其滑套分别套装在所述机架的四根立柱上，所述左、右动梁上的活动挡板相对设置。
所述左、右动梁通过滑套分别套装在机架的四根立柱上，在升降油缸的作用下上下运动，升降油缸固连在机架底座上，升降油缸提供主要的辗扩力。
进一步地，所述芯辊由所述左、右动梁上的托辊支撑，两端浮动连接，使得芯辊更换和上下料工作变得非常方便。
所述芯辊为一圆柱形或对称异形模具。
进一步地，所述定心辊包括两个对称设置的抱臂，每个抱臂的下端设有定心辊轮，上端具有两个分支，其中一分支上铰接定心油缸，两个抱臂的另一分支端部设有互相啮合的同步齿轮，所述主辊座上对称设有销轴，所述两个抱臂分别铰接在主辊座的销轴上。
定心辊通过同步齿轮啮合保证两个定心辊轮相对于设备中心面对称。定心油缸提供定心辊轮驱动力，定心辊轮可以按需要快速更换。
进一步地，所述主传动包括底座、电机、减速机和联轴器，所述主传动通过所述联轴器与所述主辊轴连接，驱动所述主辊转动。
进一步地，所述测量装置包括测量架、测量油缸和测量头，所述测量头在测量油缸的作用下与环件或筒形件始终保持接触，通过记录测量油缸的位置侧得环件的直径尺寸数据。
进一步地，所述液压、电控、润滑及冷却系统为设备提供动力、控制、润滑、冷却功能，实现辗扩过程的自动化。
本发明的机架通过四根立柱将底座和主辊座连成一个整体框架结构，其中动梁、芯辊、定心辊、主传动以及测量装置均围绕机架安装，本发明中的主要辗扩力均作用在此机架上，上述机架的此种结构形式可以有极大的强度和刚性，能够允许本发明产生极大的辗扩力，这也是本发明能够成功碾扩大型环件的关键所在。
本发明的工作过程如下：
根据要辗扩环件的截面形状选择合适的芯辊、主辊及抱臂，上料设备将毛坯料送至芯辊中心处，插入芯辊，左、右动梁在升降油缸的作用下向上运动，芯辊在左、右动梁上托辊的支撑下，带着毛坯向主辊靠近，主传动将动力传至主辊，使主辊以合适的转速运转，毛坯接触到主辊后开始随主辊一起转动，并在主辊和芯辊的碾压下开始辗扩。同时，定心辊轮及测量头在各自油缸作用下紧靠毛坯。定心辊轮以一定压力压向环件，迫使环件轴心始终与芯辊轴心、主辊轴心处于同一平面内；测量头实时测量环件直径数据，并反馈给控制系统，在电控系统的自动控制下完成辗扩工作。
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是：
本发明立式碾扩机的机架通过四根立柱将底座和主辊座连成一个整体框架结构，具有很高的强度和刚度。工作时，芯辊在左右动梁的支撑下，与主辊一起向环件碾压。同时，定心辊迫使环件轴心始终与芯辊轴心、主辊轴心处于同一平面内；测量装置实时测量环件直径数据，并反馈给控制系统，在电控系统的自动控制下完成辗扩工作。
本发明体积小、重量轻、占地面积小、造价低；上下料方便，更换模具简便快捷，效率高；装机功率小，节能、环保；辗压力大，能够辗扩大型环件，特别能适应钛合金、高温合金的辗扩加工。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明所述立式碾扩机具体实施例的正面示意图；
图2是本发明所述立式碾扩机具体实施例的立体结构示意图一；
图3是本发明所述立式碾扩机具体实施例的立体结构示意图二；
图4是所述机架总图；
图5是所述左、右动梁正面视图；
图6是所述左、右动梁俯视图；
图7是所述定心辊总图；
图8是所述主传动总图；
图9是所述测量装置总图；
图中的符号及其说明：
10、机架；11、底座；12、立柱；13、主辊座；14、主辊；15、主辊轴；16、升降油缸；17、销轴；
20、左动梁；21、动梁架；22、滑套；23、托辊；24、活动挡板；
30、右动梁；31、动梁架；32、滑套；33、长托辊；34、活动挡板；
40、芯辊；
50、定心辊；51、抱臂；52、定心辊轮；53、同心齿轮；54、定心油缸；
60、主传动；61、底座；62、电机；63、减速机；64、联轴器；
70、测量装置；71、测量架；72、测量油缸；73、测量头；
80、环件。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的立式碾扩机是一种新型的辗扩机结构形式，即四立柱框架式辗扩机，属于一种立式碾扩机。
参考图1-3所示，该实施例是一种立式碾扩机，包括机架10，该机架10为四立柱框架式结构，在机架10上安装有左动梁20、右动梁30、芯辊40、定心辊50、主传动60以及测量装置70，还包括液压、电控、润滑及冷却系统，待碾扩环件80套装于芯辊40上被自动碾扩成形。液压、电控、润滑及冷却系统为设备提供动力、控制、润滑、冷却功能，实现辗扩过程的自动化。
该立式碾扩机能够碾扩的环件的直径范围为200mm～3000mm。即，大型环件可以碾扩，普通的小型环件同样也可以碾扩。
参考图4所示，机架10包括底座11和主辊座13，底座11和主辊座13之间设有四根立柱12，机架10通过四根立柱12将底座11和主辊座13连成一个整体框架结构，主辊座13上设有主辊14以及主辊轴15，底座11的下部固定连接升降油缸16。底座11固定支撑在地面上，升降油缸16置于地面以下，升降油缸16固连在机架底座11上，升降油缸16提供主要的辗扩力。
如图5、6所示，动梁包括左动梁20和右动梁30，左动梁20包括动梁架21，动梁架21上设有两个滑套22，两个滑套22上部之间设有托辊23，托辊23的内端部设有活动挡板24；
右动梁30的结构与左动梁20对称设置，右动梁30包括动梁架31，动梁架31上设有两个滑套32，两个滑套32上部之间设有长托辊33，长托辊33的内端部设有活动挡板34；
动梁通过其滑套分别套装在机架10的四根立柱12上，左、右动梁上的活动挡板24、34相对设置。左、右动梁在升降油缸16的作用下上下运动，升降油缸16固连在机架底座上，升降油缸提供主要的辗扩力。
芯辊40由左、右动梁上的托辊23、33支撑，两端浮动连接，使得芯辊40更换和上下料工作变得非常方便，芯辊40为一圆柱形模具。
如图7所示，定心辊50包括两个对称设置的抱臂51，每个抱臂51的下端设有定心辊轮52，上端具有两个分支，其中一分支上铰接定心油缸54，两个抱臂的另一分支端部设有互相啮合的同步齿轮53，主辊座13上对称设有销轴17，两个抱臂51分别铰接在主辊座13的销轴17上。
定心油缸54提供定心辊轮52驱动力，定心辊轮52可以按需要快速更换。在定心油缸54的驱动作用下，两个抱臂51绕着各自的销轴转动，同时带动两个定心辊轮52彼此远离或者靠近。同时，定心辊50通过同步齿轮53啮合保证两个定心辊轮52相对于设备中心面对称。
如图8所示，主传动60包括底座61、电机62、减速机63和联轴器64，主传动60通过联轴器64与主辊轴15连接，驱动主辊14转动。
如图9所示，测量装置70包括测量架71、测量油缸72和测量头73，测量头73在测量油缸72的作用下与环件80始终保持接触，通过记录测量油缸72的位置侧得环件80的直径尺寸数据。
当然，上述的环件还可以是筒形件，碾扩直径范围同样可以在200mm～3000mm之间。芯辊40根据实际要碾扩的环件或者筒形件可以采用对称异形模具。
本发明的工作过程如下：
根据要辗扩环件的截面形状选择合适的芯辊、主辊及抱臂，上料设备将毛坯环件送至芯辊40中心处，由长托辊33处插入芯辊40，芯辊40架设在左、右动梁的托辊上，两端浮动连接，即仅仅接触不固定，左、右动梁20、30在升降油缸16的作用下向上运动，芯辊40在左、右动梁上托辊23、33的支撑下，带着毛坯环件向主辊14靠近，主传动60将动力传至主辊14，使主辊14以合适的转速运转，毛坯接触到主辊14后开始随主辊14一起转动，并在主辊14和芯辊40的碾压下开始辗扩。同时，定心辊轮52及测量头73在各自油缸作用下紧靠毛坯。定心辊轮52以一定压力压向环件，迫使环件轴心始终与芯辊40轴心、主辊14轴心处于同一平面内；测量头73实时测量环件直径数据，并反馈给控制系统，在电控系统的自动控制下完成辗扩工作。
上述实施例立式碾扩机的机架10通过四根立柱12将底座11和主辊座13连成一个整体框架结构，其中左动梁20、右动梁30、芯辊40、定心辊50、主传动60以及测量装置70均围绕机架10安装，本设备的主要辗扩力均作用在此机架10上，上述机架10的此种结构形式可以有极大的强度和刚性，能够产生极大的辗扩力，这也是本发明能够成功碾扩大型环件的关键所在。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (10)
1.一种立式碾扩机，包括机架，其特征在于：所述机架为四立柱框架式结构，在所述机架上安装有动梁、芯辊、定心辊、主传动以及测量装置，还包括液压、电控、润滑及冷却系统，待碾扩环件或筒形件置于所述芯辊上被自动碾扩成形。
2.根据权利要求1所述立式碾扩机，其特征在于：所述环件或筒形件的直径范围为200mm～3000mm。
3.根据权利要求1所述立式碾扩机，其特征在于：所述机架包括底座和主辊座，所述底座和主辊座之间设有四根立柱，所述机架通过所述四根立柱将所述底座和主辊座连成一个整体框架结构，所述主辊座上设有主辊以及主辊轴，所述底座的下部设有升降油缸。
4.根据权利要求3所述立式碾扩机，其特征在于：所述动梁包括左动梁和右动梁，所述左动梁包括动梁架，所述动梁架上设有两个滑套，所述两个滑套之间设有托辊，所述托辊的内端部设有活动挡板；
所述右动梁的结构与所述左动梁对称设置；所述动梁通过其滑套分别套装在所述机架的四根立柱上，所述左、右动梁上的活动挡板相对设置。
5.根据权利要求4所述立式碾扩机，其特征在于：所述芯辊由所述左、右动梁上的托辊支撑，两端浮动连接，所述芯辊为一圆柱形或对称异形模具。
6.根据权利要求3所述立式碾扩机，其特征在于：所述定心辊包括两个对称设置的抱臂，每个抱臂的下端设有定心辊轮，上端具有两个分支，其中一分支上铰接定心油缸，两个抱臂的另一分支端部设有互相啮合的同步齿轮，所述主辊座上对称设有销轴，所述两个抱臂分别铰接在所述主辊座的销轴上。
7.根据权利要求3所述立式碾扩机，其特征在于：所述主传动包括底座、电机、减速机和联轴器，所述主传动通过所述联轴器与所述主辊轴连接，驱动所述主辊转动。
8.根据权利要求1所述立式碾扩机，其特征在于：所述测量装置包括测量架、测量油缸和测量头，所述测量头在测量油缸的作用下与环件或筒形件始终保持接触，通过记录测量油缸的位置侧得环件的直径尺寸数据。
9.根据权利要求1所述立式碾扩机，其特征在于：所述液压、电控、润滑及冷却系统为设备提供动力、控制、润滑、冷却功能，实现辗扩过程的自动化。
10.一种权利要求1-9中任一项所述立式碾扩机的碾扩方法，其特征在于包括如下步骤：根据要辗扩环件的截面形状选择合适的芯辊、主辊及抱臂，上料设备将毛坯料送至芯辊中心处，插入芯辊，左、右动梁在升降油缸的作用下向上运动，芯辊在左、右动梁上托辊的支撑下，带着毛坯向主辊靠近，主传动将动力传至主辊，使主辊以合适的转速运转，毛坯接触到主辊后开始随主辊一起转动，并在主辊和芯辊的碾压下开始辗扩；同时，定心辊轮及测量头在各自油缸作用下紧靠毛坯，定心辊轮以一定压力压向环件，迫使环件轴心始终与芯辊轴心、主辊轴心处于同一平面内；测量头实时测量环件直径数据，并反馈给控制系统，在电控系统的自动控制下完成辗扩工作。
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