CN108372251B - 旋压胀管机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旋压胀管机，包括机架，机架顶部的工作台中部横向设置有用于安装待胀管并能够在沿自身中心轴旋转的圆柱形换热筒工装，换热筒工装的两侧对称设置有位于同一轴线上、用于对换热筒工装上同一根待胀管的左右两端进同时行胀管操作的一对胀管机构，胀管机构通过固定设置在工作台上的直线导轨相对于换热筒工装左右移动；所述机架上还设置有控制胀管机构和换热筒工装协调作业的控制机构。本发明采用旋转滚压顶尖胀管原理，能够使胀管后的金属管口平滑无毛刺、无位置度偏差，提高了金属管的合格率以及使用寿命；换热筒工装中多个待胀管的设置，可在一个待胀管胀管完成后，旋转一定角度继续进行下一待胀管的快速加工，大大提高了工作效率。

Description

旋压胀管机

技术领域

本发明涉及机械自动化设备技术领域，特别是一种胀管机。

背景技术

热交换器、冷凝器在生产过程中，需要将换热筒上的金属管套装在管板上，对金属管进行胀接，以使金属管与管板精密结合，既能够保证胀接的严密性，又能够延长热交换器和冷凝器的使用寿命。

现有的技术中，用于换热器胀接的方式主要有手工胀接和液压胀接两种方式，但无论是采用手工胀接还是采用液压胀接，都是采用顶尖式直线来回运动扩胀的原理对金属管的两端进行胀孔，采用这种胀孔方式经过加工后的换热筒，不仅换热筒的位置度偏差较大，筒口光滑度较差，在使用过程中容易造成接头漏水，而且加工效率也较低，不适合于企业规模化生产中使用。

中国专利CN201361664Y公开了一种旋转胀管机，包括机身、安装在机身上的胀管组件以及滑块组件，胀管组件包括电动机、胀杆以及胀头，用于对金属管进行胀接时，需要将金属管安装在滑块组件上，通过胀管组件来完成胀管操作；该胀管组件将现有胀管过程中的直线运动方式变为旋转运动方式来进行胀管操作，可使胀管后的金属管材壁厚均匀，降低位置度偏差，从而避免组装后的换热器出现接头漏水现象。但是该旋转胀管机仅能够实现单根金属管的单端胀管操作，对于大规模生产来说，频繁更换金属管的操作必将严重降低生产效率；并且，当待胀管的直径不同时，需要更换胀头来满足生产需求，这就要求胀管机必须配备多个胀头，提高了生产成本。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种旋压式胀管机，应用于换热器生产技术领域中对换热筒金属管进行胀管操作，在保证金属管加工质量的前提下，提高生产效率，降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种旋压胀管机，包括机架，机架顶部的工作台中部横向设置有用于安装待胀管并能够在沿自身中心轴旋转的圆柱形换热筒工装，换热筒工装的两侧对称设置有位于同一轴线上、用于对换热筒工装上同一根待胀管的左右两端进同时行胀管操作的一对胀管机构，胀管机构通过固定设置在工作台上的直线导轨相对于换热筒工装左右移动；所述机架上还设置有控制胀管机构和换热筒工装协调作业的控制机构。

上述旋压胀管机所述胀管机构的具体结构为，胀管机构包括固定设置在机架工作台上的油缸以及滑动设置在直线导轨上的胀管组件，所述胀管组件包括水平方向同轴连接的电机、减速箱以及进行胀管操作的圆柱滚子轴承和锥形导引，所述锥形导引的直径较小端朝向换热筒工装设置，锥形导引的直径较大端扣装圆柱滚子轴承，圆柱滚子轴承与减速箱之间通过导引轴连接；所述减速箱通过滑块滑动配装在直线导轨上，油缸的活塞杆前端与滑块固定连接，油缸以及电机的受控端分别连接控制机构的输出端。

上述旋压胀管机所述圆柱滚子轴承的具体结构为，圆柱滚子轴承包括阶梯形轴承支架，轴承支架阶梯处环形匀布有嵌装轴承滚珠的凹槽，轴承滚珠嵌装在凹槽中后形成的圆柱滚子轴承外径大于轴承支架的较大端直径，直径较大端轴承支架的外侧配装有轴承挡环，轴承挡环的外周侧设置有卡装轴承滚珠的环形卡爪；所述锥形导引靠近圆柱滚子轴承的一侧也设置有卡装轴承滚珠的环形棘爪；锥形导引与轴承挡环之间、由多个轴承滚珠形成的裸露锥形环面为与待胀管内壁接触用于进行胀管作业的旋压端面。

上述旋压胀管机所述圆柱滚子轴承的改进在于：所述圆柱滚子轴承中轴承滚珠的数量为奇数个。

上述旋压胀管机所述控制机构的具体结构为，控制机构包括控制器、与控制器受控端连接的控制面板以及设置在机架下部的油缸、油泵和连接两个胀管机构油缸的电磁阀；所述电磁阀通过进油管连通油缸，油泵设置在进油管中，电磁阀的出油端连接油缸的进油端；所述电磁阀的受控端连接控制器的输出端。

上述旋压胀管机所述控制机构的改进在于，所述油泵进油端的进油管上设置有过滤网，油泵的溢流口经旁路管连通油缸，旁路管上设置有溢流阀。

上述旋压胀管机所述换热筒工装的具体结构为，换热筒工装包括卧式、中空圆柱形管盘，换热筒工装的左右两侧圆形端面上开设有两两相对、用于安装待胀管的圆孔，位于圆柱形管盘下方的机架工作台上通过支架固定设置有支撑圆柱形管盘并助力圆柱形管盘轴向旋转的至少两组支撑轮；所述一对胀管机构与靠近工作台的圆柱形管盘最低处一根待胀管同轴线设置。

上述旋压胀管机所述换热筒工装的改进在于，所述圆柱形管盘的中心轴线上固定设置有旋转轴，工作台上设置有驱动旋转轴旋转的旋转步进电机，旋转步进电机的受控端连接控制机构的输出端。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明的换热筒工装与胀管机构在控制器的指令下配合作业，可以快速完成换热器金属管的胀管操作，其中胀管机构采用旋转滚压顶尖胀管原理，能够使胀管后的管口平滑无毛刺；胀管机构相对设置且与待胀管位于同一轴线，同时对同一待胀管的两端进行胀管操作，可使加工后的金属管无位置度偏差，提高了金属管的合格率以及使用寿命；换热筒工装中多个待胀管的设置，可在一个待胀管胀管完成后，旋转一定角度继续进行下一待胀管的快速加工，当整个换热筒工装上的待胀管全部作业完成之后，直接更换管盘即可，大大提高了工作效率。

本发明还可根据待胀管头直径来确定圆柱滚子轴承中轴承滚珠的直径大小，从而满足不同尺寸换热器金属管的胀管操作要求，保证胀管效果，更换时只需拆下锥形导引即可，操作简单，结构稳定可靠，大大降低了生产成本。

附图说明

图1为本发明的主视图；

图2为本发明的侧视图；

图3为本发明所述圆柱滚子轴承的侧视图；

图4为本发明所述圆柱滚子轴承的剖视图；

图5为本发明所述控制油路的原理图。

其中：1.待胀管，2.第一支撑轮，3.第一锥形导引，4.第一圆柱滚子轴承，41.轴承支架，42.轴承滚珠，43.轴承挡环，5.第一导引轴，6.第一减速箱，7.第一电机，8.第一油缸，9.直线导轨，10.机架，11.压力表，12.溢流阀，13.油泵，14.油箱，15.第二油缸，16.第二锥形导引，17.第二圆柱滚子轴承，18.第二导引轴，19.第二减速箱，20.第二电机，21.支架，22.圆孔，23.圆柱形管盘，24.第二支撑轮，25.控制面板，26.第一电磁阀，27.第二电磁阀，28.控制器，29.过滤网。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种旋压胀管机，其结构如图1和图2所示，包括机架10，机架上设置有工作台、换热筒工装、控制机构以及一对胀管机构；工作台设置在机架的顶部，换热筒工装设置在工作台中部，用于安装待胀管；一对胀管机构对称设置在换热筒工装两端，用于对换热筒工装上的同一个待胀管两端同时进行胀管操作；控制机构用于控制换热筒工装和胀管机构协调作业。

换热筒工装的结构如图1和图2所示，横向设置工作台中部，能够在沿自身中心轴旋转。主体结构包括卧式、中空圆柱形管盘23，换热筒工装的左右两侧圆形端面上开设有两两相对、用于安装待胀管的圆孔22，各圆形端面上的圆孔成环形匀布；位于圆柱形管盘下方的机架工作台上设置有两组支撑轮，用于支撑圆柱形管盘并助力圆柱形管盘轴向旋转，支撑轮通过支架21固定设置在工作台上，支撑轮的旋转方向与圆柱形管盘的旋转方向相同，上述一对胀管机构与靠近工作台的圆柱形管盘最低处一根待胀管同轴线设置。

为提高工作效率以及设备的自动化程度，本发明在圆柱形管盘的中心轴线上固定设置了旋转轴，工作台上设置有驱动旋转轴旋转的旋转步进电机，旋转步进电机的受控端连接控制机构的输出端。控制机构根据圆柱形盘管上相邻两根待胀管间的轴向夹角控制旋转步进电机的步进距离，以保证胀管机构与换热筒工装能够协调作业。

胀管机构的结构如图1所示，包括对称设置的左胀管单元和右胀管单元。

左胀管单元包括第一油缸8和第一胀管组件，第一油缸8固定设置在机架工作台上，工作台上还设置有顺应第一油缸动作方向直线导轨9，直线导轨与胀管机构的行走方向相平行，第一胀管组件滑动设置在直线导轨的左端。第一胀管组件自左至右包括水平方向同轴连接的第一电机7、第一减速箱6以及进行胀管操作的第一圆柱滚子轴承4和第一锥形导引3，第一锥形导引的直径较小端朝向换热筒工装设置，第一锥形导引的直径较大端扣装第一圆柱滚子轴承，第一圆柱滚子轴承4与第一减速箱之间通过第一导引轴5连接；第一减速箱通过第一滑块滑动配装在直线导轨上，第一油缸的活塞杆前端与第一滑块固定连接，第一油缸以及第一电机的受控端分别连接控制机构的输出端。

右胀管单元包括第二油缸15和第二胀管组件，第二油缸15固定设置在机架工作台上，第二胀管组件滑动设置在直线导轨的右端。第二胀管组件自右至左包括水平方向同轴连接的第二电机20、第二减速箱19以及进行胀管操作的第二圆柱滚子轴承17和第二锥形导引16，第二锥形导引的直径较小端朝向换热筒工装设置，第二锥形导引的直径较大端扣装第二圆柱滚子轴承，第二圆柱滚子轴承与第二减速箱之间通过第二导引轴18连接；第二减速箱通过第二滑块滑动配装在直线导轨上，第二油缸的活塞杆前端与第二滑块固定连接，第二油缸以及第二电机的受控端分别连接控制机构的输出端。

第一圆柱滚子轴承和第二圆柱滚子轴承的结构相同，如图3和图4所示，包括阶梯形轴承支架41、轴承挡环43以及若干轴承滚珠42，本发明中轴承滚珠42的数量为奇数个。上述轴承支架41阶梯处环形匀布有嵌装轴承滚珠42的凹槽，轴承滚珠42嵌装在凹槽中后形成的圆柱滚子轴承外径大于轴承支架的较大端直径，轴承挡环43配装在直径较大端轴承支架的外侧，轴承挡环43的外周侧设置有卡装轴承滚珠42的环形卡爪；锥形导引靠近圆柱滚子轴承的一侧也设置有卡装轴承滚珠42的环形棘爪；锥形导引与轴承挡环43之间、由多个轴承滚珠42形成的裸露锥形环面为与待胀管内壁接触用于进行胀管作业的旋压端面。

控制机构包括控制器28、控制面板25、油缸14、油泵13、第一电磁阀26和第二电磁阀27，控制器28和控制面板25设置在工作台上，油缸14、油泵13、第一电磁阀26和第二电磁阀27进设置在机架下方的支撑台上，如图1所示。

油缸14、油泵13、第一电磁阀26和第二电磁阀27构成控制两个胀管机构油缸动作的控制油路，油泵进油端的进油管上设置有过滤网29，油泵的溢流口经旁路管连通油缸，旁路管上设置有溢流阀12，油泵的出油端设置有单向阀。控制油路的原理图如图5所示，具体为：油泵经进油管与油缸连通，过滤网设置在进油管上，油泵的溢流口经旁路管连通油缸，溢流阀设置在旁路管上，油泵的输出端通过出油管与单向阀连通，单向阀的输出端与第一电磁阀的A口相连，第一电磁阀的B口与第二电磁阀的B口相连，第一电磁阀的C口与第一油缸的第一油口相连，第一电磁阀的D口与第一油缸的第二油口相连；单向阀的输出端还与第二电磁阀的A口相连，第二电磁阀的B口与第一电磁阀的B口相连，第二电磁阀的C口与第二油缸的第一油口相连，第二电磁阀的D口与第二油缸的第二油口相连；上述第一油缸的反馈信号端以及第二油缸的反馈信号端分别经数据线与控制器的信号输入端相连。

控制器的受控端连接控制面板25的输出端，用于接受操作指令；控制器的输出端分别与控制油路中的油泵、第一电磁阀26和第二电磁阀27以及换热筒工装中的旋转步进电机受控端连接。

本发明工作时，首先将待胀管轴向装入换热筒工装上管盘两个圆形端面的圆孔中，再将管盘放置在两组支撑轮上，将管盘的旋转轴与旋转步进电机连接，即准备完毕；通过操作控制面板，启动装置作业，旋转步进电机动作，使位于管盘最低处的一根待胀管与左胀管单元和右胀管单元处于同一轴线上，控制器控制电磁阀打开，启动油缸动作，进一步推动胀管单元朝向待胀管行进；当锥形导引进入到待胀管头端时，控制器启动电机动作，从而使圆柱滚子轴承旋转，同时胀管单元继续向待胀管内行进，在行进的同时对待胀管的头端进行旋转滚压胀孔操作，当胀管深度满足设定值时，控制器控制电机停止转动，油缸退回原位，同时旋转步进电机动作，将下一根待胀管旋转至待加工位置。

本发明将机械与液压系统相连，通过控制器控制换热筒工装和胀管机构协调作业，待换热筒工装上待胀管加工完毕后，可以通过整体更换管盘的形式实现新批次的胀管操作，大大提高了工作效率。

Claims (5)

1.一种旋压胀管机，其特征在于：包括机架（10），机架顶部的工作台中部横向设置有用于安装待胀管并能够在沿自身中心轴旋转的圆柱形换热筒工装，换热筒工装的两侧对称设置有位于同一轴线上、用于对换热筒工装上同一根待胀管的左右两端进同时行胀管操作的一对胀管机构，胀管机构通过固定设置在工作台上的直线导轨（9）相对于换热筒工装左右移动；所述机架（10）上还设置有控制胀管机构和换热筒工装协调作业的控制机构；

所述胀管机构包括固定设置在机架工作台上的油缸以及滑动设置在直线导轨上的胀管组件，所述胀管组件包括水平方向同轴连接的电机、减速箱以及进行胀管操作的圆柱滚子轴承和锥形导引，所述锥形导引的直径较小端朝向换热筒工装设置，锥形导引的直径较大端扣装圆柱滚子轴承，圆柱滚子轴承与减速箱之间通过导引轴连接；所述减速箱通过滑块滑动配装在直线导轨上，油缸的活塞杆前端与滑块固定连接，油缸以及电机的受控端分别连接控制机构的输出端；

所述圆柱滚子轴承包括阶梯形轴承支架（41），轴承支架（41）阶梯处环形匀布有嵌装轴承滚珠（42）的凹槽，轴承滚珠（42）嵌装在凹槽中后形成的圆柱滚子轴承外径大于轴承支架的较大端直径，直径较大端轴承支架的外侧配装有轴承挡环（43），轴承挡环（43）的外周侧设置有卡装轴承滚珠（42）的环形卡爪；所述锥形导引靠近圆柱滚子轴承的一侧也设置有卡装轴承滚珠（42）的环形棘爪；锥形导引与轴承挡环（43）之间、由多个轴承滚珠（42）形成的裸露锥形环面为与待胀管内壁接触用于进行胀管作业的旋压端面；

所述换热筒工装包括卧式、中空圆柱形管盘（23），换热筒工装的左右两侧圆形端面上开设有两两相对、用于安装待胀管的圆孔（22），位于圆柱形管盘下方的机架工作台上通过支架（21）固定设置有支撑圆柱形管盘并助力圆柱形管盘轴向旋转的至少两组支撑轮；所述一对胀管机构与靠近工作台的圆柱形管盘最低处一根待胀管同轴线设置。

2.根据权利要求1所述的旋压胀管机，其特征在于：所述圆柱滚子轴承中轴承滚珠（42）的数量为奇数个。

3.根据权利要求1所述的旋压胀管机，其特征在于：所述控制机构包括控制器（28）、与控制器受控端连接的控制面板（25）以及设置在机架下部的油缸（14）、油泵（13）以及连接两个胀管机构油缸的电磁阀；所述电磁阀通过进油管连通油缸，油泵设置在进油管中，电磁阀的出油端连接油缸的进油端；所述电磁阀的受控端连接控制器的输出端。

4.根据权利要求3所述的旋压胀管机，其特征在于：所述油泵进油端的进油管上设置有过滤网（29），油泵的溢流口经旁路管连通油缸，旁路管上设置有溢流阀（12）。

5.根据权利要求1所述的旋压胀管机，其特征在于：所述圆柱形管盘的中心轴线上固定设置有旋转轴，工作台上设置有驱动旋转轴旋转的旋转步进电机，旋转步进电机的受控端连接控制机构的输出端。