CN109821946B

CN109821946B - 一种奥氏体不锈钢棒材加工装置和方法

Info

Publication number: CN109821946B
Application number: CN201910210913.9A
Authority: CN
Inventors: 王振华; 赵蕾; 吕知清; 曲明贵; 傅万堂
Original assignee: Yanshan University
Current assignee: Yanshan University
Priority date: 2019-03-20
Filing date: 2019-03-20
Publication date: 2020-04-21
Anticipated expiration: 2039-03-20
Also published as: CN109821946A

Abstract

本发明公开一种奥氏体不锈钢棒材加工装置和方法，扭转单元和夹紧单元均包括夹爪、固设在机身上的双作用双活塞杆液压缸以及分别连接在双作用双活塞杆液压缸的两个活塞杆上的、分别位于夹爪两侧的夹紧推头和松开推头；扭转单元还包括与机身固连的机壳，机壳内设置有驱动齿轮、夹紧齿轮和从动齿轮，驱动齿轮和从动齿轮分别与夹紧齿轮啮合，驱动齿轮与第一驱动电机的输出轴连接，夹紧齿轮与夹爪滑动配合；夹紧装置还包括与夹爪滑动配合的夹紧环；扭转单元中的夹爪与夹紧单元中的夹爪同轴，通过上述装置对奥氏体不锈钢棒材进行扭转变形加工。本发明奥氏体不锈钢棒材加工装置和方法实现了通过扭转变形来提高奥氏体不锈钢棒材的强度。

Description

一种奥氏体不锈钢棒材加工装置和方法

技术领域

本发明涉及材料加工技术领域，特别是涉及一种奥氏体不锈钢棒材加工装置和方法。

背景技术

常用金属材料可通过冷变形实现强度的升高，称为加工强化或加工硬化。奥氏体不锈钢在高温和室温的组织基本都是奥氏体，不能通过马氏体转变或贝氏体转变这样的相变来提高强度。因此，加工强化对奥氏体不锈钢来说非常重要。

奥氏体不锈钢板材可以通过冷轧来实现加工强化，奥氏体不锈钢线材和丝材可以通过冷拔来实现加工强化。然而，对于奥氏体不锈钢棒材，难以通过冷轧或冷拔来实现加工强化。具体原因为：首先，冷轧和冷拔都会使加工对象尺寸发生变化，如钢板变薄、钢丝变细；其次，奥氏体不锈钢棒材冷轧时的变形抗力太高，轧辊和孔型都难以承受；再者，冷拔时材料缠绕在绞盘上，绞盘提供拉力使材料通过拔丝模减径，而棒材直径较粗，难以缠绕；最后，为了吊装、运输和存储，奥氏体不锈钢棒材的长度较短(大都为几米)，难以用拔丝机那样的设备进行加工强化。

发明内容

本发明的目的是提供一种奥氏体不锈钢棒材加工装置和方法，以解决上述现有技术存在的问题，通过扭转变形来提高奥氏体不锈钢棒材的强度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种奥氏体不锈钢棒材加工装置，包括扭转单元和夹紧单元，所述扭转单元和所述夹紧单元均包括夹爪、固设在机身上的双作用双活塞杆液压缸以及分别连接在所述双作用双活塞杆液压缸的两个活塞杆上的、分别位于所述夹爪两侧的夹紧推头和松开推头；所述扭转单元还包括与所述机身固连的机壳，所述机壳内设置有驱动齿轮、夹紧齿轮和从动齿轮，所述驱动齿轮和所述从动齿轮分别与所述夹紧齿轮啮合，所述驱动齿轮与第一驱动电机的输出轴连接，所述夹紧齿轮对应所述夹爪设置有通孔，且所述夹紧齿轮与所述夹爪滑动配合；所述夹紧装置还包括与所述机身固连的夹紧环，所述夹紧环对应所述夹爪设置有通孔，且所述夹紧环与所述夹爪滑动配合；所述扭转单元中的夹爪与所述夹紧单元中的夹爪同轴。

优选地，还包括输送单元，所述输送单元包括升降架和输送机构，所述升降架包括上平台和下平台，所述上平台通过两个升降架连杆与所述下平台连接，两个所述升降架连杆的中部分别与转轴转动连接，且两个所述升降架连杆交叉设置；两个所述升降架连杆的顶端分别通过一个滑块与所述上平台滑动连接，其中一个所述升降架连杆的底端与所述下平台固定连接，另一个所述升降架连杆的底端通过滑块与所述下平台滑动连接并通过连杆与一个所述双作用双活塞杆液压缸的一个活塞杆连接，所述松开推头推动所述夹爪的同时所述升降架能够升起；所述输送机构包括安装在所述上平台上的槽型驱动摩擦轮和槽型支撑轮，所述槽型驱动摩擦轮的转轴与第二驱动电机的输出轴连接。

优选地，所述输送单元设置于所述扭转单元和所述夹紧单元之间，所述槽型驱动摩擦轮、所述槽型支撑轮和两个所述夹爪的轴线位于同一竖直平面内。

优选地，所述夹爪为开合式夹爪，所述夹爪包括两个对称的子爪，两个所述子爪通过弹簧连接。

优选地，所述夹爪呈圆台形，所述夹爪内设置有空心圆柱体，所述夹紧齿轮的通孔为锥孔，且所述夹紧齿轮的锥度与所述夹爪的锥度相同；每个所述子爪的侧壁上均设置有两个滑条，所述夹紧齿轮的内壁对应所述滑条设置有滑槽，且所述滑条与所述滑槽滑动配合。

优选地，所述驱动齿轮和所述从动齿轮分别通过一个转轴与所述机壳转动连接，所述夹紧齿轮的两侧分别通过一个推力轴承与所述机壳转动连接。

优选地，所述夹紧环靠近所述夹紧单元中的夹紧推头的一侧还设置有档位块；所述驱动齿轮为一个，所述从动齿轮为两个，且所述驱动齿轮和两个所述从动齿轮均匀分布在所述夹紧齿轮上。

优选地，所述驱动齿轮与所述第一驱动电机的输出轴之间设置有离合器和联轴器，所述槽型驱动摩擦轮与所述第二驱动电机的输出轴之间设置有离合器和联轴器。

本发明还提供一种奥氏体不锈钢棒材加工方法，包括以下步骤：

(1)使用两个夹爪将奥氏体不锈钢棒材夹紧；

(2)然后驱动其中一个所述夹爪转动、带动所述奥氏体不锈钢棒材转动，从而使所述奥氏体不锈钢棒材发生扭转变形；

(3)在所述奥氏体不锈钢棒材的扭转变形量达到要求后，停止驱动所述夹爪转动。

优选地，在步骤(3)后，进行步骤(4)：使两个所述夹爪松开所述奥氏体不锈钢棒材，通过输送单元驱动所述奥氏体不锈钢棒材平移，所述奥氏体不锈钢棒材的下一未进行扭转的部分能够被两个所述夹爪夹紧；(5)重复进行步骤(1)-(4)，直至完成对整根所述奥氏体不锈钢棒材都进行扭转变形为止。

本发明奥氏体不锈钢棒材加工装置和方法相对于现有技术取得了以下技术效果：

本发明奥氏体不锈钢棒材加工装置和方法使用方便，结构简单，成本低，实现了通过扭转变形来提高奥氏体不锈钢棒材的强度。本发明奥氏体不锈钢棒材加工方法易于实现和掌握；奥氏体不锈钢棒材通过扭转变形来提高强度，变形过程中棒材直径不发生变化；奥氏体不锈钢棒材长度方向的变形均匀，可加工的棒材直径和长度范围广；奥氏体不锈钢棒材在扭转加工时，自动送进；夹爪的夹紧可靠，松开快捷；夹爪松开时，和支架联动，配合好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明奥氏体不锈钢棒材加工装置的结构示意图；

图2为本发明奥氏体不锈钢棒材加工装置的部分结构示意图；

图3为本发明奥氏体不锈钢棒材加工装置中松开锥头部分的结构示意图；

图4为本发明奥氏体不锈钢棒材加工装置的另一部分结构示意图；

图5为本发明奥氏体不锈钢棒材加工装置的再一部分结构示意图；

其中，1、夹爪；101、夹爪内表面；102、夹爪外表面；103、滑条；2、弹簧；3、夹紧齿轮；301、锥孔；302、滑槽；4、驱动齿轮；5、从动齿轮；6、机壳；7、推力轴承；8、机身；9、离合器；10、联轴器；11、第一驱动电机；12、松开推头；13、夹紧推头；14、连杆；15、双作用双活塞杆液压缸；16、槽型驱动摩擦轮；17、槽型支撑轮；18、上平台；19、滑块；20、升降架连杆；21、转轴；22、下平台；23、夹紧环；24、限位块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种奥氏体不锈钢棒材加工装置和方法，以解决现有技术存在的问题，通过扭转变形来提高奥氏体不锈钢棒材的强度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

请参考图1-5，其中，图1为本实施例奥氏体不锈钢棒材加工装置的结构示意图；图2为本实施例奥氏体不锈钢棒材加工装置的部分结构示意图；图3为本实施例奥氏体不锈钢棒材加工装置中松开锥头部分的结构示意图；图4为本实施例奥氏体不锈钢棒材加工装置的另一部分结构示意图；图5为本实施例奥氏体不锈钢棒材加工装置的再一部分结构示意图。

本实施例奥氏体不锈钢棒材加工装置包括扭转单元、输送单元和夹紧单元，扭转单元和夹紧单元均包括夹爪1、固设在机身8上的双作用双活塞杆液压缸15以及分别连接在双作用双活塞杆液压缸15的两个活塞杆上的、分别位于夹爪1两侧的夹紧推头13和松开推头12；扭转单元还包括与机身8固连的机壳6，机壳6内设置有驱动齿轮4、夹紧齿轮3和从动齿轮5，驱动齿轮4和从动齿轮5分别与夹紧齿轮3啮合，驱动齿轮4与第一驱动电机11的输出轴连接，驱动齿轮4与第一驱动电机11的输出轴之间设置有离合器9和联轴器10，夹紧齿轮3对应夹爪1设置有通孔，且夹紧齿轮3与夹爪1滑动配合；夹紧装置还包括与机身8固连的夹紧环23，夹紧环23对应夹爪1设置有通孔，且夹紧环23与夹爪1滑动配合；扭转单元中的夹爪1与夹紧单元中的夹爪1同轴。

夹爪1为开合式夹爪1，夹爪1包括两个对称的子爪，两个子爪通过弹簧2连接；夹爪1呈圆台形，夹爪外表面102为锥面，夹爪1内设置有空心圆柱体，夹紧齿轮3的通孔为锥孔301，且夹紧齿轮3的锥度与夹爪1的锥度相同；每个子爪的侧壁上均设置有两个滑条103，夹紧齿轮3的内壁对应滑条103设置有滑槽302，且滑条103与滑槽302滑动配合。驱动齿轮4和从动齿轮5分别通过一个转轴与机壳6转动连接，夹紧齿轮3的两侧分别通过一个推力轴承7与机壳6转动连接。夹紧环23靠近夹紧单元中的夹紧推头13的一侧还设置有档位块；驱动齿轮4为一个，从动齿轮5为两个，且驱动齿轮4和两个从动齿轮5均匀分布在夹紧齿轮3上。

输送单元设置于扭转单元和夹紧单元之间，输送单元包括升降架和输送机构，升降架包括上平台18和下平台22，上平台18通过两个升降架连杆20与下平台22连接，两个升降架连杆20的中部分别与转轴21转动连接，且两个升降架连杆20交叉设置；两个升降架连杆20的顶端分别通过一个滑块19与上平台18滑动连接，其中一个升降架连杆20的底端与下平台22固定连接，另一个升降架连杆20的底端通过滑块19与下平台22滑动连接并通过连杆14与一个双作用双活塞杆液压缸15的一个活塞杆连接，松开推头12推动夹爪1的同时升降架能够升起；输送机构包括安装在上平台18上的槽型驱动摩擦轮16和槽型支撑轮17，槽型驱动摩擦轮16的转轴与第二驱动电机的输出轴连接，槽型驱动摩擦轮16与第二驱动电机的输出轴之间设置有离合器9和联轴器10。槽型驱动摩擦轮16、槽型支撑轮17和两个夹爪1的轴线位于同一竖直平面内。

夹爪内表面101为与所加工奥氏体不锈钢棒材外表面曲率相当的、光滑或带有网纹的弧面；夹紧推头13和松开推头12的形状和尺寸相同；夹紧齿轮3锥孔301的结构尺寸与夹紧环23锥孔301的相同；驱动驱动齿轮4的电动机功率较大，驱动槽型驱动摩擦轮16的电动机功率较小；槽型轮周面的形状根据奥氏体不锈钢钢棒的尺寸确定，以增大槽型轮和钢棒的接触面积，并保证槽型轮的导向性良好；图1和图5中的折线箭头表示动力输入；图5中双点画线表示假想的奥氏体不锈钢钢棒；松开夹爪1时，左侧夹爪1由机壳6限位，防止夹爪1掉落，右侧夹爪1由限位块24限位。

本实施例还提供一种奥氏体不锈钢棒材扭转加工强化方法：将奥氏体不锈钢棒材至于夹爪1的中间，双作用双活塞杆液压缸15提供动力，通过连杆14使夹紧推头13将夹爪1推进夹紧齿轮3和夹紧环23的锥孔301内；通过弹性力将奥氏体不锈钢棒材左右两个部位夹紧，之后夹紧推头13退让稍许；此时，夹爪1因摩擦力自锁，不会从锥孔301内掉落；电动机提供动力，使驱动齿轮4带动夹紧齿轮3转动，夹紧齿轮3通过凹槽将转动传递给夹爪1；奥氏体不锈钢棒材在夹爪1的作用下，发生扭转变形；当扭转变形量达到要求后，驱动齿轮4停止；双作用双活塞杆液压缸15提供动力，通过连杆14使松开推头12将夹爪1从夹紧齿轮3和夹紧环23的锥孔301内推出稍许；此时，夹爪1中间的弹簧2将两半夹爪1弹开，夹爪1失去对奥氏体不锈钢棒材的夹紧力；在松开推头12推动夹爪1的时候，连杆14同时带动升降架的左下滑块19，使升降架的上平台18升高，此时槽型驱动摩擦轮16和槽型支撑轮17托起奥氏体不锈钢棒材；电动机使槽型驱动摩擦轮16转动，带动奥氏体不锈钢棒材向左送进，送进至原右侧夹爪1所夹持部位接近左侧夹爪1；再次夹紧夹爪1，夹紧的同时升降架的上平台18下降，之后继续进行扭转；重复上述步骤，直至奥氏体不锈钢棒材扭转加工完毕。

奥氏体不锈钢棒材扭转时，发生的为纯剪切变形，棒材直径不会发生变化。若棒材长度方向某位置强度低，则变形优先在该位置进行；变形同时强度升高，变形又在其它位置进行。在扭转过程中，变形自动在棒材长度方向上分配，变形均匀。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“内”、“外”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。此外，术语“第一”、“笫二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种奥氏体不锈钢棒材加工装置，其特征在于：包括扭转单元和夹紧单元，所述扭转单元和所述夹紧单元均包括夹爪、固设在机身上的双作用双活塞杆液压缸以及分别连接在所述双作用双活塞杆液压缸的两个活塞杆上的、分别位于所述夹爪两侧的夹紧推头和松开推头；所述扭转单元还包括与所述机身固连的机壳，所述机壳内设置有驱动齿轮、夹紧齿轮和从动齿轮，所述驱动齿轮和所述从动齿轮分别与所述夹紧齿轮啮合，所述驱动齿轮与第一驱动电机的输出轴连接，所述夹紧齿轮对应所述夹爪设置有通孔，且所述夹紧齿轮与所述夹爪滑动配合；所述夹紧单元还包括与所述机身固连的夹紧环，所述夹紧环对应所述夹爪设置有通孔，且所述夹紧环与所述夹爪滑动配合；所述扭转单元中的夹爪与所述夹紧单元中的夹爪同轴。

2.根据权利要求1所述的奥氏体不锈钢棒材加工装置，其特征在于：还包括输送单元，所述输送单元包括升降架和输送机构，所述升降架包括上平台和下平台，所述上平台通过两个升降架连杆与所述下平台连接，两个所述升降架连杆的中部分别与转轴转动连接，且两个所述升降架连杆交叉设置；两个所述升降架连杆的顶端分别通过一个滑块与所述上平台滑动连接，其中一个所述升降架连杆的底端与所述下平台固定连接，另一个所述升降架连杆的底端通过滑块与所述下平台滑动连接并通过连杆与一个所述双作用双活塞杆液压缸的一个活塞杆连接，所述松开推头推动所述夹爪的同时所述升降架能够升起；所述输送机构包括安装在所述上平台上的槽型驱动摩擦轮和槽型支撑轮，所述槽型驱动摩擦轮的转轴与第二驱动电机的输出轴连接。

3.根据权利要求2所述的奥氏体不锈钢棒材加工装置，其特征在于：所述输送单元设置于所述扭转单元和所述夹紧单元之间，所述槽型驱动摩擦轮、所述槽型支撑轮和两个所述夹爪的轴线位于同一竖直平面内。

4.根据权利要求2所述的奥氏体不锈钢棒材加工装置，其特征在于：所述夹爪为开合式夹爪，所述夹爪包括两个对称的子爪，两个所述子爪通过弹簧连接。

5.根据权利要求4所述的奥氏体不锈钢棒材加工装置，其特征在于：所述夹爪呈圆台形，所述夹爪内设置有空心圆柱体，所述夹紧齿轮的通孔为锥孔，且所述夹紧齿轮的锥度与所述夹爪的锥度相同；每个所述子爪的侧壁上均设置有两个滑条，所述夹紧齿轮的内壁对应所述滑条设置有滑槽，且所述滑条与所述滑槽滑动配合。

6.根据权利要求2所述的奥氏体不锈钢棒材加工装置，其特征在于：所述驱动齿轮和所述从动齿轮分别通过一个转轴与所述机壳转动连接，所述夹紧齿轮的两侧分别通过一个推力轴承与所述机壳转动连接。

7.根据权利要求2所述的奥氏体不锈钢棒材加工装置，其特征在于：所述夹紧环靠近所述夹紧单元中的夹紧推头的一侧还设置有档位块；所述驱动齿轮为一个，所述从动齿轮为两个，且所述驱动齿轮和两个所述从动齿轮均匀分布在所述夹紧齿轮上。

8.根据权利要求2所述的奥氏体不锈钢棒材加工装置，其特征在于：所述驱动齿轮与所述第一驱动电机的输出轴之间设置有离合器和联轴器，所述槽型驱动摩擦轮与所述第二驱动电机的输出轴之间设置有离合器和联轴器。