CN108568458A - 一种椭锥管拉拔工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种椭锥管拉拔工艺，按以下步骤进行，(1)制作椭圆状的椭圆模管；椭圆模管采用铸造成型，喷砂、抛丸、调质处理；(2)拉拔前的安装准备；使椭圆模管可以绕自身轴线转动，然后将一端带有滚轮，另一端带有作为加工刀具的压头的导杆放在支座的套管上，在初始时刻，保证椭圆模管的滚轮的母线紧贴重合于椭圆模管过自身短轴端部的母线上(3)进行管道的挤压拉拔；保证椭圆模管和坯料圆管之间始终从安装时的初始位置同步自转，同时让由椭圆模管、滚轮、导杆以及压头作为一个整体沿着坯料圆管的径向朝管外匀速移动，同时，拖动坯料圆管轴向匀速移动。该椭锥管拉拔工艺加成型质量好，加工效率较高，可实现较长椭锥管道的快速稳定成型。

Description

一种椭锥管拉拔工艺

技术领域

本发明属于椭锥管拉拔制造技术领域，尤其涉及一种椭锥管的拉拔工艺。

背景技术

现有的管道制造中，有各种制作方式，对于钢管通常有冷拔钢管，冷拔钢管用拉拔、挤压、穿孔等方法生产的整根钢管表面没有接缝的钢管。是一种具有中空截面、周边没有接缝的圆形，方形，矩形钢材。是用钢锭或实心管坯经穿孔制成毛管，然后经冷拨制成。然而，对横截面呈椭圆型而长度方向上又具有一定锥度的椭锥管目前尚无较好的制造方法，亟待本领域技术人员深入研究。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种椭锥管拉拔工艺，按该椭锥管拉拔工艺进行管道的加工，成型质量好，加工效率较高，可实现较长椭锥管道的快速稳定成型。

本发明的技术方案如下：

一种椭锥管拉拔工艺，按以下步骤进行，

(1)制作椭圆状的椭圆模管；该椭圆模管长为7～15cm，管壁厚8～12mm，椭圆模管采用铸造成型，在铸造成型后，对其外表面喷砂、抛丸，并做调质处理，然后进行椭圆模管表面的精铣成型，使其表面任意位置处的横截面轮廓与待拉拔成型的椭锥管小端面处的横截面轮廓保持一致；

(2)拉拔前的安装准备；将制作合格的椭圆模管同轴地安装在卧式机床主轴上，且将椭圆模管的另一端用顶尖顶紧，使得椭圆模管可以绕自身轴线转动，将坯料圆管与椭圆模管轴线相互平行地安装在另一个转动设备上，然后将一端带有滚轮，另一端带有作为加工刀具的压头的导杆放在支座的套管上，在初始时刻，保证椭圆模管的滚轮的母线紧贴重合于椭圆模管过自身短轴端部的母线上，使得滚轮圆柱面与椭圆模管的圆弧面相切，并保证压头同时与待加工的坯料圆管的外壁紧靠，在椭圆模管和坯料圆管同步转动的过程中，必须始终保证滚轮和压头与各自相对应的椭圆模管和坯料圆管之间的挤压接触，并且压头与坯料圆管外壁之间的接触为点接触；

(3)进行管道的挤压拉拔；同时启动驱动椭圆模管和坯料圆管自转的相应设备，保证椭圆模管和坯料圆管从安装时的初始位置起始终同步自转，同时让由椭圆模管、滚轮、导杆以及压头作为一个整体沿着坯料圆管的径向朝管外匀速移动，同时，利用一个拖动装置连接在坯料圆管的端部，拖动坯料圆管轴向匀速移动，所述朝管外匀速移动和轴向匀速移动之间的速度之比应使得坯料圆管可以获得所需的锥角。

进一步地，在拉拔过程中，滚轮和压头与各自相对应的椭圆模管和坯料圆管之间的挤压接触处一直有冷却润滑液冲洗，其水流速度为1.2～2m/min。

进一步地，在坯料圆管的两相对侧分别设有一个椭圆模管以及相应的滚轮、导杆、压头，且两椭圆模管之间的转向相同。

进一步地，所述椭圆模管的表面硬度为HRC58以上。

进一步地，所述滚轮与椭圆模管之前依靠磁性或者弹性保持紧靠状态。

本发明的有益效果：本发明提供了一种椭圆锥管的生产原理，基于该原理可以快速生产出稳定可靠的且长度较长的椭锥管道，在制造时，利用椭圆模管和坯料圆管之间通过某一刚性构件(带压头和滚轮的导杆)始终保持接触，便可将导杆和压头、滚轮作为一个刚性整体进行分析，可知该刚体模型的每个点在平面内的运动轨迹应该相同，因此，滚轮和压头运动规律相同，而滚轮以椭圆模管外壁轮廓为运动轨迹依据，使得压头在与圆形的坯料管道接触挤压时也不得不保持与滚轮一样的运动轨迹，从而将坯料圆管挤压呈椭圆型，而在进行管道的挤压拉拔时，让由椭圆模管、滚轮、导杆以及压头作为一个整体沿着坯料圆管的径向朝管外匀速移动，同时，利用一个拖动装置连接在坯料圆管的端部，拖动坯料圆管轴向匀速移动，所述朝管外匀速移动和轴向匀速移动之间的速度之比应使得坯料圆管可以获得所需的锥角，从而以三个不同的却彼此关联的运动快速拉拔出椭锥管道。

附图说明

图1为基于本发明工艺原理的一种工艺生产设备的结构示意图。

图2为贴靠机构驱动成型机构的一种结构示意图。

图3为杠板的主视图。

图4为压缩弹簧嵌入式设置结构示意图。

元件标号说明：椭圆模管1、滚轮2、连杆3、导杆4、套筒5、压头6、悬架7、磁铁8、压缩弹簧9、安装块10、坯料圆管11、中间杆12、杠板13、滚柱14、支撑弹簧15、滑块16、穿孔1301、铰接轴1302、运动控制装置a、径向进给装置b。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

一种椭锥管拉拔工艺，按以下步骤进行，

(1)制作椭圆状的椭圆模管；该椭圆模管长为7～15cm，优选12cm，管壁厚8～12mm，优选10mm，椭圆模管采用铸造成型，在铸造成型后，对其外表面喷砂、抛丸，并做调质处理，然后进行椭圆模管表面的精铣成型，使其表面任意位置处的横截面轮廓与待拉拔成型的椭锥管小端面处的横截面轮廓保持一致。在对椭圆模管精铣成型时可采用加工中心精铣，具体可采用成型铣或者纯数控编程加工铣削。

(2)拉拔前的安装准备；将制作合格的椭圆模管同轴地安装在卧式机床主轴上，且将椭圆模管的另一端用顶尖顶紧，使得椭圆模管可以绕自身轴线转动，将坯料圆管与椭圆模管轴线相互平行地安装在另一个转动设备上，然后将一端带有滚轮，另一端带有作为加工刀具的压头的导杆放在支座的套管上，在初始时刻，保证椭圆模管的滚轮的母线紧贴重合于椭圆模管过自身短轴端部的母线上，使得滚轮圆柱面与椭圆模管的圆弧面相切，并保证压头同时与待加工的坯料圆管的外壁紧靠，在椭圆模管和坯料圆管同步转动的过程中，必须始终保证滚轮和压头与各自相对应的椭圆模管和坯料圆管之间的挤压接触，并且压头与坯料圆管外壁之间的接触为点接触。

(3)进行管道的挤压拉拔；同时启动驱动椭圆模管和坯料圆管自转的相应设备，保证椭圆模管和坯料圆管从安装时的初始位置起始终同步自转，同时让由椭圆模管、滚轮、导杆以及压头作为一个整体沿着坯料圆管的径向朝管外匀速移动，同时，利用一个拖动装置连接在坯料圆管的端部，拖动坯料圆管轴向匀速移动，所述朝管外匀速移动和轴向匀速移动之间的速度之比应使得坯料圆管可以获得所需的锥角。

进一步地，在拉拔过程中，滚轮和压头与各自相对应的椭圆模管和坯料圆管之间的挤压接触处一直有冷却润滑液冲洗，其水流速度为1.2～2m/min，其冷却和润滑效果均较好，可以提升椭锥管的制作精度和速度。

进一步地，在坯料圆管的两相对侧分别设有一个椭圆模管以及相应的滚轮、导杆、压头，且两椭圆模管之间的转向相同，成型效率更快。

进一步地，所述椭圆模管的表面硬度为HRC58以上，大大提升椭圆模管的耐磨可靠性。

进一步地，所述滚轮与椭圆模管之前依靠磁性或者弹性保持紧靠状态，这种磁性或者弹性的靠近力，具有柔性，可减少纯刚性机械传动时的磨损和故障时的系统崩溃破损的发生。

基于上述基本原理，原理中的各个工艺环节的具体操作均可以有多种方式，为多种结构设备可以实现，为详细说明上述工艺原理，以及证明该工艺原理在实施时的可操作性，本实施例特详细介绍了基于该工艺原理的一种具体工艺生产设备，其结构如下：

如图1所示，一种椭锥管拉拔机，包括运动控制装置a、拖动装置、径向进给装置b和机架，为简化表示，此处的拖动装置图1中并未示出。所述运动控制装置a包括第一转动装置、第二转动装置、成型机构、贴靠机构，其中，第一转动装置和第二转动装置分列成型机构的左右两侧，贴靠机构位于成型机构上方，拖动装置位于第二转动装置的一端。

第一转动装置和第二转动装置分别用于带动椭圆模管1和坯料圆管11做同步转动，椭圆模管1的横截面与坯料圆管11所要加工成型的椭锥管的其中一个横截面相同。

成型机构包括支座、导杆4、滚轮2和压头6，其中，支座顶部具有两个同轴设置的套筒5，导杆4穿过两套筒5且导杆4朝椭圆模管1的一端设有所述滚轮2，朝坯料圆管11的一端设有所述压头6。

贴靠机构包括呈L型的悬架7、两块磁铁8、与导杆4相连的连杆3、压缩弹簧9，其中，连杆3的自由端处具有一个安装块10，所述安装块10与悬架7的竖直段相对、间隔设置，在所述竖直段与安装块10之间彼此相正对的表面内各嵌有一块磁铁8，且两磁铁8呈相互吸引的方式设置并在两磁铁8之间设有阻止两磁铁8相互靠近的所述压缩弹簧9，以使得在磁性作用下，所述滚轮2始终与旋转中的椭圆模管1表面保持接触，所述滚轮2位于椭圆模管1的短轴端点时所述压头6与坯料圆管11紧密接触，以使得椭圆模管1转动时，压头6将坯料圆管11加工成所需要的椭圆状。

所述径向进给装置b与运动控制装置a相连，并驱动运动控制装置a沿着坯料圆管11的径向朝远离圆管的方向匀速移动，所述拖动装置拖动所述坯料圆管11沿着坯料圆管11的轴线匀速移动，以使得径向进给装置b和拖动装置配合联动可以加工出椭锥管的锥度。

本实施例提供的拉拔机在工作时，运动控制装置a使得导杆4在磁铁8和压缩弹簧9的综合作用下，使得连杆3时刻具有一个朝椭圆模管1运动的趋势，从而使得与连杆3相连的导杆4具有相同趋势，即滚轮2时刻与椭圆模管1表面保持有效接触，此时，椭圆模管1的表面轮廓的起伏使得同在导杆4上的压头6随之做相应移动，将待加工的坯料圆管11加工成相同椭圆状。由此可见，本发明的径向进给装置b、动运动控制装置a和拖动装置三者之间有机结合，能稳定而可靠地实现椭锥管道的快速生产。

进一步地，如图2—3所示，所述两磁铁8呈相互排斥的方式设置，所述安装块10与连杆3之间通过杠杆机构相连，所述杠杆机构包括中间杆12、杠板13、滚柱14，中间杆12连接于安装块10上且与杠板13的上端铰接，安装块10底部通过竖直设置的支撑弹簧15支撑在水平设置的导轨板上，所述导轨板上设有可使滑块16在导轨板上直线滑动的滑槽，滑块16的自由端固定有所述支撑弹簧15。所述杠板13的中部通过铰接轴1302铰接在贴靠机构的壳体上，杠板13的上部设有供导轨板穿过的穿孔1301，下端设有与所述连杆3朝坯料圆管11的一侧始终保持接触的滚柱14。该结构主要是考虑到对于较大尺寸的设备，在采用磁铁8时，不宜使磁铁8靠导杆4太近，减少磁场对运动的阻滞影响，借用杠杆机构间接传动，可以使磁铁8与导杆4之间保持足够的距离，同时便于相应部件采用不粘磁材料，例如安装块10和悬架7等可采用橡胶。同时采用杠杆机构来间接传动，对设备结构设计的空间布局灵活性更佳。

进一步地，所述中间杆12与安装块10之间铰接，以便提高杠杆机构的灵活性。

进一步地，如图4所示，所述压缩弹簧9两端分别对应地嵌入所述竖直段、安装块10内，且两磁铁8均位于压缩弹簧9的两端之内，使悬架7的竖直段与安装块10之间在磁性吸引力作用下具有更大的弹簧排斥力，提升滚轮2与椭圆模管1之间的紧靠性。

进一步地，所述径向进给装置b和所述拖动装置均包括高精度滚珠丝杠机构，以提升运动进给量的精度，保证椭锥管的锥度精度。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (5)

1.一种椭锥管拉拔工艺，其特征在于：按以下步骤进行，

(1)制作椭圆状的椭圆模管；该椭圆模管长为7～15cm，管壁厚8～12mm，椭圆模管采用铸造成型，在铸造成型后，对其外表面喷砂、抛丸，并做调质处理，然后进行椭圆模管表面的精铣成型，使其表面任意位置处的横截面轮廓与待拉拔成型的椭锥管小端面处的横截面轮廓保持一致；

(2)拉拔前的安装准备；将制作合格的椭圆模管同轴地安装在卧式机床主轴上，且将椭圆模管的另一端用顶尖顶紧，使得椭圆模管可以绕自身轴线转动，将坯料圆管与椭圆模管轴线相互平行地安装在另一个转动设备上，然后将一端带有滚轮，另一端带有作为加工刀具的压头的导杆放在支座的套管上，限制导杆仅能水平滑动，在初始时刻，保证椭圆模管的滚轮的母线紧贴重合于椭圆模管过自身短轴端的母线上，使得滚轮圆柱面与椭圆模管的圆弧面相切，并保证压头同时与待加工的坯料圆管的外壁紧靠，在椭圆模管和坯料圆管同步转动的过程中，必须始终保证滚轮和压头与各自相对应的椭圆模管和坯料圆管之间的挤压接触，并且压头与坯料圆管外壁之间的接触为点接触；

(3)进行管道的挤压拉拔；同时启动驱动椭圆模管和坯料圆管自转的相应设备，保证椭圆模管和坯料圆管从安装时的初始位置起始终同步自转，同时让由椭圆模管、滚轮、导杆以及压头作为一个整体沿着坯料圆管的径向朝管外匀速移动，同时，利用一个拖动装置连接在坯料圆管的端部，拖动坯料圆管轴向匀速移动，所述朝管外匀速移动和轴向匀速移动的速度之比应使得坯料圆管可以获得所需的锥角。

2.根据权利要求1所述椭锥管拉拔工艺，其特征在于：在拉拔过程中，滚轮和压头与各自相对应的椭圆模管和坯料圆管之间的挤压接触处一直有冷却润滑液冲洗，其水流速度为1.2～2m/min。

3.根据权利要求1或2所述椭锥管拉拔工艺，其特征在于：在坯料圆管的两相对侧分别设有一个椭圆模管以及相应的滚轮、导杆、压头，且两椭圆模管之间的转向相同。

4.根据权利要求1所述椭锥管拉拔工艺，其特征在于：所述椭圆模管的表面硬度为HRC58以上。

5.根据权利要求1所述椭锥管拉拔工艺，其特征在于：所述滚轮与椭圆模管之前依靠磁性或者弹性保持紧靠状态。