CN106694721B - 一种大直径钢管承插式接头的旋压设备及其旋压方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大直径钢管承插式接头的旋压设备，属于钢管加工设备领域，包括底座和机架横梁，底座上设有导轨和数控旋压机构；数控旋压机构包括：设于底座一端的固定旋压机构和设于导轨上的活动旋压机构；底座的另一端设有机架牌坊；机架横梁设于机架牌坊及数控旋压机构的上方；导轨上还设有上下料机构；上下料机构设于固定旋压机构和活动旋压机构之间；上下料机构之间设有定位装夹机构；数控旋压机构上设有辅助机构；辅助机构包括：整圆机构和加热机构。本发明自动化程度高，方法可靠，承、插头结构形式转换快捷方便；加工精度和生产效率高，制造成本低；同时，本发明所述的旋压方法，保证了加工的精度及加工效率，具有很大的市场竞争力。

Description

一种大直径钢管承插式接头的旋压设备及其旋压方法
技术领域
本发明涉及一种大直径钢管承插式接头的旋压装备，尤其涉及一种大直径钢管承插式接头的旋压装备及其旋压方法，用于管端直接旋压成形各种形式的承头和插头。
背景技术
随着城市管网的迅速发展，大直径钢管的规格越来越大。承插式连接是大直径钢管连接的最有效方式之一。目前，承插式接头钢管的成形方式，主要有扩胀成型、顶锻成形等方式。
中国专利，申请号为：00114068.X，公开了一种扩胀成型的承插式柔性接口钢管及其制造方法，通过对钢管的两端管壁施加扩胀压力，使其发生塑性变形，并按模具的尺寸扩胀成型。这种成形方式，存在对设备要求高，扩胀成型力大、尺寸精度差、毛坯管局限性大、制造成本高等缺点。
中国专利，申请号为：02110816.1，公开了一种承插式连接钢管及其制造方法，通过承头顶锻模具对加热钢管头部进行顶锻扩径成形为承头，插头则是在加工钢管的另一端管周上焊接一个挡环。这种成形方式，存在承头顶锻扩径成形力大、接头需要焊接，焊接变形无法控制，制造工艺复杂，制造成本高等缺点。
发明内容
发明的目的：为了克服以上不足，本发明公开一种大直径钢管承插式接头的旋压设备及其旋压方法，自动化程度高，方法可靠，承、插头结构形式转换快捷方便；加工精度和生产效率高，制造成本低。
技术方案：为了实现以上目的，本发明公开了一种大直径钢管承插式接头的旋压设备，包括底座和机架横梁，所述底座上设有导轨和数控旋压机构；所述数控旋压机构包括：设于底座一端的固定旋压机构和设于导轨上的活动旋压机构；所述底座的另一端设有机架牌坊；所述机架横梁设于机架牌坊及数控旋压机构的上方；所述导轨上还设有上下料机构；所述上下料机构设于固定旋压机构和活动旋压机构之间；所述上下料机构之间设有定位装夹机构；所述数控旋压机构上设有辅助机构；所述辅助机构包括：整圆机构和加热机构；所述固定旋压机构与活动旋压机构相向对称分布。
进一步地，本发明所述的一种大直径钢管承插式接头的旋压设备，所述数控旋压机构包括：旋压基座，及设于旋压基座上的旋转大转盘，及设于旋转大转盘上的外旋轮机构，及设于旋转大转盘中心处的内旋轮机构；所述内旋轮机构固定设于内旋轮机构轴向滑块上；所述内旋轮机构轴向滑块与固定在旋压基座上的内旋轮轴向数字油缸相连；所述内旋轮轴向数字油缸上设有与其一体连接的轴向数字油缸伺服电机；所述内旋轮机构轴向滑块内部设有内旋轮径向数字油缸；所述内旋轮径向数字油缸与固定在旋压基座上的径向数字油缸伺服电机相连。
进一步地，本发明所述的一种大直径钢管承插式接头的旋压设备，所述外旋轮机构包括呈180°对称分布的两组外旋轮及与外旋轮相连的外旋轮油缸。
进一步地，本发明所述的一种大直径钢管承插式接头的旋压设备，所述内旋轮机构包括呈180°对称分布的两组内旋轮及与内旋轮相连的内旋轮滑块；所述内旋轮滑块相对接形成“V”型插口；所述内旋轮径向数字油缸的活塞杆端部与“V”型插口相匹配；所述内旋轮滑块之间设有回复弹簧。
进一步地，本发明所述的一种大直径钢管承插式接头的旋压设备，所述上下料机构由并列设与导轨上的两个托料架构成；所述托料架上设有传动机构；所述传动机构上设有均匀分布的V型定位叉。
进一步地，本发明所述的一种大直径钢管承插式接头的旋压设备，所述托料架内部设有升降定位装置。
进一步地，本发明所述的一种大直径钢管承插式接头的旋压设备，所述定位装夹机构由一组对称分布的同步压爪组成。
进一步地，本发明所述的一种大直径钢管承插式接头的旋压设备，所述整圆机构由一组圆周向均匀分布的油缸压块构成。
同时，本发明还公开了一种大直径钢管承插式接头的旋压设备的旋压方法，主要包括以下几个步骤：
①上料：
将毛坯钢管推送至上下料机构侧面，滚动毛坯钢管托料架上，并通过V型定位叉限位，然后通过传动机构将毛坯钢管传送至设备中轴线处，实现上料；
②定位、固定：
通过托料架内的升降定位装置将毛坯钢管升高至加工所需的高度，然后通过同步压爪实现圆周抱压；
③整圆、加热：
通过位移执行机构沿导轨将毛坯钢管的一端移动至固定旋压机构内，然后活动旋压机构通过位移执行机构移动至毛坯钢管的另一端；然后通过整圆机构对毛坯钢管的椭圆度进行整圆，并且通过加热机构进行加热；
④承、插头旋压：
旋转大转盘在电机带动下旋转，进而带动外旋轮机构和内旋轮机构实现圆周旋转，对毛坯钢管进行切削；同时在轴向、径向方向上进给，进而将毛坯钢管的一端旋压成承头，另一端旋压成插头；
⑤下料：
承、插头旋压结束后，活动旋压机构在位移执行机构的作用下从成型钢管端撤离，同时上下料机构及定位装夹机构在位移执行机构的作用下从固定旋压机构中撤离，托料架内的升降定位装置下降至原位，然后成型钢管在传动机构的带动下从设备的另一侧下料；
⑥依次重复步骤①～⑤，完成剩余毛坯钢管的旋压。
上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：
1、本发明自动化程度高，方法可靠，承插头结构形式转换快捷方便；加工精度和生产效率高，制造成本低；
2、本发明所述的旋压设备采用数控系统控制，自动化程度高，加工精度高成品具有很高的一致性，生产效率高，适合大批量生产。
附图说明
图1为本发明所述的一种大直径钢管承插式接头的旋压设备的立体结构示意图；
图2为本发明所述上下料机构及定位装夹机构结构示意图；
图3为本发明所述数控旋压机构的侧视图；
图4为本发明所述数控旋压机构的剖视图；
图中：
1-底座；
2-机架横梁；
3-数控旋压机构、30-旋压基座、31-旋转大转盘、32-外旋轮机构、33-内旋轮机构、34-内旋轮机构轴向滑块、35-内旋轮轴向数字油缸、36-轴向数字油缸伺服电机、37-内旋轮径向数字油缸、38-径向数字油缸伺服电机、321-外旋轮、322-外旋轮油缸、331-内旋轮、332-内旋轮滑块、333-回复弹簧；
4-导轨；
5-机架牌坊；
6-上下料机构、61-托料架、62-传动机构、63-V型定位叉；
7-定位装夹机构、71-同步压爪；
8-整圆机构、81-油缸压块；
9-加热机构。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明具体实施方式进行详细的描述。
实施例：
本发明所述的一种大直径钢管承插式接头的旋压设备，如图1所示，包括：底座1和机架横梁2，所述底座1上设有导轨4和数控旋压机构3；所述数控旋压机构3包括：设于底座1一端的固定旋压机构和设于导轨4上的活动旋压机构；所述底座1的另一端设有机架牌坊5；所述机架横梁2设于机架牌坊5及数控旋压机构3的上方；所述导轨4上还设有上下料机构6；所述上下料机构6设于固定旋压机构和活动旋压机构之间；所述上下料机构6之间设有定位装夹机构7；所述数控旋压机构3上设有辅助机构；所述辅助机构包括：整圆机构8和加热机构9；所述固定旋压机构与活动旋压机构相向对称分布；如图3、图4所示，数控旋压机构3包括：旋压基座30，及设于旋压基座30上的旋转大转盘31，及设于旋转大转盘31上的外旋轮机构32，及设于旋转大转盘31中心处的内旋轮机构33；所述内旋轮机构33固定设于内旋轮机构轴向滑块34上；所述内旋轮机构轴向滑块34与固定在旋压基座30上的内旋轮轴向数字油缸35相连；所述内旋轮轴向数字油缸35上设有与其一体连接的轴向数字油缸伺服电机36；所述内旋轮机构轴向滑块34内部设有内旋轮径向数字油缸37；所述内旋轮径向数字油缸37与固定在旋压基座30上的径向数字油缸伺服电机38相连。旋转大转盘31转动时带动内外旋轮沿钢管毛坯圆周作同轴旋转，同时数控系统发出指令给内外旋轮执行机构，旋轮执行机构按照数控系统预制旋压程序对毛坯管子进行旋压成型。
其中，外旋轮机构32包括呈180°对称分布的两组外旋轮321及与外旋轮321相连的外旋轮油缸322，外旋轮油缸322可实现对外旋轮321径向方向上的进给；内旋轮机构33包括呈180°对称分布的两组内旋轮331及与内旋轮331相连的内旋轮滑块332；所述内旋轮滑块332相对接形成“V”型插口；所述内旋轮径向数字油缸37的活塞杆端部与“V”型插口相匹配；所述内旋轮滑块332之间设有回复弹簧333。
另外，本发明所述的一种大直径钢管承插式接头的旋压设备，如图2所示，上下料机构6由并列设与导轨4上的两个托料架61构成；所述托料架61上设有传动机构62；所述传动机构62上设有均匀分布的V型定位叉63；托料架61内部设有升降定位装置，方便将钢管提升至旋压所需的高度；所述定位装夹机构7由一组对称分布的同步压爪71组成，通过同步压爪71抱住感官四周，避免在旋压的过程中出现相对转动。所述整圆机构8由一组圆周向均匀分布的油缸压块81构成，优选地，油缸压块81设有8-12个，在液压的作用下，使钢管管端接近于正圆形。其中，传动机构62包括特种输送链，传动动力源，输送轨道和控制系统等。管子毛坯上料以及管子成型后均由此机构转运至所需位置。
其中，本发明所述的加热机构9可将毛坯钢管管端预加热至1000℃以内，并且内设有恒温保温机构，保温机构可有效避免钢管毛坯温度流失，保证管坯加工所需要的温度范围。
另外本实施例所述的一种大直径钢管承插式接头的旋压设备的旋压方法，包括以下几个步骤：
①上料：
将毛坯钢管推送至上下料机构6侧面，滚动毛坯钢管托料架61上，并通过V型定位叉63限位，然后通过传动机构62将毛坯钢管传送至设备中轴线处，实现上料；
②定位、固定：
通过托料架61内的升降定位装置将毛坯钢管升高至加工所需的高度，然后通过同步压爪71实现圆周抱压；
③整圆、加热：
通过位移执行机构沿导轨4将毛坯钢管的一端移动至固定旋压机构内，然后活动旋压机构通过位移执行机构移动至毛坯钢管的另一端；然后通过整圆机构8对毛坯钢管的椭圆度进行整圆，并且通过加热机构9进行加热；
④承、插头旋压：
旋转大转盘31在电机带动下旋转，进而带动外旋轮机构32和内旋轮机构33实现圆周旋转，对毛坯钢管进行切削；同时在轴向、径向方向上进给，进而将毛坯钢管的一端旋压成承头，另一端旋压成插头；
⑤下料：
承、插头旋压结束后，活动旋压机构在位移执行机构的作用下从成型钢管端撤离，同时上下料机构6及定位装夹机构7在位移执行机构的作用下从固定旋压机构中撤离，托料架61内的升降定位装置下降至原位，然后成型钢管在传动机构62的带动下从设备的另一侧下料；
⑥依次重复步骤①～⑤，完成剩余毛坯钢管的旋压。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种大直径钢管承插式接头的旋压设备，其特征在于：包括：底座（1）和机架横梁（2），所述底座（1）上设有导轨（4）和数控旋压机构（3）；所述数控旋压机构（3）包括：设于底座（1）一端的固定旋压机构和设于导轨（4）上的活动旋压机构；所述底座（1）的另一端设有机架牌坊（5）；所述机架横梁（2）设于机架牌坊（5）及数控旋压机构（3）的上方；所述导轨（4）上还设有上下料机构（6）；所述上下料机构（6）设于固定旋压机构和活动旋压机构之间；所述上下料机构（6）之间设有定位装夹机构（7）；所述数控旋压机构（3）上设有辅助机构；所述辅助机构包括：整圆机构（8）和加热机构（9）；所述固定旋压机构与活动旋压机构相向对称分布。
2.根据权利要求1所述的一种大直径钢管承插式接头的旋压设备，其特征在于：所述数控旋压机构（3）包括：旋压基座（30），及设于旋压基座（30）上的旋转大转盘（31），及设于旋转大转盘（31）上的外旋轮机构（32），及设于旋转大转盘（31）中心处的内旋轮机构（33）；所述内旋轮机构（33）固定设于内旋轮机构轴向滑块（34）上；所述内旋轮机构轴向滑块（34）与固定在旋压基座（30）上的内旋轮轴向数字油缸（35）相连；所述内旋轮轴向数字油缸（35）上设有与其一体连接的轴向数字油缸伺服电机（36）；所述内旋轮机构轴向滑块（34）内部设有内旋轮径向数字油缸（37）；所述内旋轮径向数字油缸（37）与固定在旋压基座（30）上的径向数字油缸伺服电机（38）相连。
3.根据权利要求2所述的一种大直径钢管承插式接头的旋压设备，其特征在于：所述外旋轮机构（32）包括呈180°对称分布的两组外旋轮（321）及与外旋轮（321）相连的外旋轮油缸（322）。
4.根据权利要求2所述的一种大直径钢管承插式接头的旋压设备，其特征在于：所述内旋轮机构（33）包括呈180°对称分布的两组内旋轮（331）及与内旋轮（331）相连的内旋轮滑块（332）；所述内旋轮滑块（332）相对接形成“V”型插口；所述内旋轮径向数字油缸（37）的活塞杆端部与“V”型插口相匹配；所述内旋轮滑块（332）之间设有回复弹簧（333）。
5.根据权利要求1所述的一种大直径钢管承插式接头的旋压设备，其特征在于：所述上下料机构（6）由并列设于导轨（4）上的两个托料架（61）构成；所述托料架（61）上设有传动机构（62）；所述传动机构（62）上设有均匀分布的V型定位叉（63）。
6.根据权利要求5所述的一种大直径钢管承插式接头的旋压设备，其特征在于：所述托料架（61）内部设有升降定位装置。
7.根据权利要求1所述的一种大直径钢管承插式接头的旋压设备，其特征在于：所述定位装夹机构（7）由一组对称分布的同步压爪（71）组成。
8.根据权利要求1所述的一种大直径钢管承插式接头的旋压设备，其特征在于：所述整圆机构（8）由一组圆周向均匀分布的油缸压块（81）构成。
9.根据权利要求1～8任意一项所述一种大直径钢管承插式接头的旋压设备的旋压方法，其特征在于：包括以下几个步骤：
①上料：
将毛坯钢管推送至上下料机构（6）侧面，滚动毛坯钢管托料架（61）上，并通过V型定位叉（63）限位，然后通过传动机构（62）将毛坯钢管传送至设备中轴线处，实现上料；
②定位、固定：
通过托料架（61）内的升降定位装置将毛坯钢管升高至加工所需的高度，然后通过同步压爪（71）实现圆周抱压；
③整圆、加热：
通过位移执行机构沿导轨（4）将毛坯钢管的一端移动至固定旋压机构内，然后活动旋压机构通过位移执行机构移动至毛坯钢管的另一端；然后通过整圆机构（8）对毛坯钢管的椭圆度进行整圆，并且通过加热机构（9）进行加热；
④承、插头旋压：
旋转大转盘（31）在电机带动下旋转，进而带动外旋轮机构（32）和内旋轮机构（33）实现圆周旋转，对毛坯钢管进行切削；同时在轴向、径向方向上进给，进而将毛坯钢管的一端旋压成承头，另一端旋压成插头；
⑤下料：
承、插头旋压结束后，活动旋压机构在位移执行机构的作用下从成型钢管端撤离，同时上下料机构（6）及定位装夹机构（7）在位移执行机构的作用下从固定旋压机构中撤离，托料架（61）内的升降定位装置下降至原位，然后成型钢管在传动机构（62）的带动下从设备的另一侧下料；
⑥依次重复步骤①～⑤，完成剩余毛坯钢管的旋压。
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