CN110328255A - 一种板式模具成型的金属焊管成型机组 - Google Patents

一种板式模具成型的金属焊管成型机组 Download PDF

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    • B21C37/0818—Manufacture of tubes by drawing of strip material through dies

Abstract

一种板式模具成型的金属焊管成型机组，设有成型段、焊接段、拉拔段和定径段，在成型段依次设有一座夹送辊机座、一至两座板式窄缝成型通座、三至四座板式模孔成型通座，在焊接段依次设有一座焊接通座和一座立辊座，在拉拔段设有一至三座橡胶水平辊机座，成组传动系统只需向夹送辊机座、橡胶水平辊机座和定径段的定径水平辊机座提供动力，夹送辊机座和橡胶水平辊机座对管坯提供了足够拉拔力。因而有效地减轻了管坯边部的拉伸应力，能消除管坯边部出现的波浪现象，大大地提高了产品质量和产品合格率，本发明特别适用于轧制薄壁或极薄壁焊管。

Description

一种板式模具成型的金属焊管成型机组
技术领域
本发明涉及金属焊管成型设备技术领域，特别涉及一种板式模具成型的金属焊管成型机组。
技术背景
现有的金属焊管成型机组一般由第1开卷机11、第1成型段16、第1焊接段17和第1定径段18组成，第1成型段16和第1定径段18均采用成组传动。在图1、图2中，第1成型段16设有七座第1水平辊机座16-1和六座第1立辊机座16-2，第1焊接段17设有两台第1焊接辊17-1，第1定径段18设有三座第1定径水平辊机座18-1、三座第1定径立辊机座18-2和一台矫正头18-3。成组传动系统由第1主电机12、第1主减速机13、第1分配齿轮箱14、第1万向节15和第1联轴器15-1组成。轧辊按孔型设计图纸安装后，必须经过现场调整才能顺利生产出合格的产品。第1成型段16的调整主要是保证焊管的成型和焊接能顺利进行，第1定径段18的调整主要是保证焊管成品尺寸精度。对第1成型段16的这种设计和调整会存在如下不足之处：在生产薄壁（管外径与壁厚之比大于40）和极薄壁金属焊管（管外径与壁厚之比大于80）时，容易产生边部波浪，严重地影响产品质量。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种带有板式窄缝成型和板式模孔成型装置的板式模具成型的金属焊管成型机组，它代替了现有机组中成型段的立辊机座和水平辊机座，特别适用于生产薄壁和极薄壁金属焊管， 容易消除其边部波浪现象，大大地提高了产品质量和产品合格率。
本发明所提出的技术解决方案是这样的：
一种板式模具成型的金属焊管成型机组，包括依次设置的开卷机1、成型段6、焊接段7和定径段9以及成组传动系统，所述成组传动系统包括主电机2、主减速机3、分配齿轮箱4、万向节5和联轴器5-1，所述成型段6依次设有一座夹送辊机座6-1、一至两座板式窄缝成型通座6-2和三至四座板式模孔成型通座6-3，所述焊接段7依次设有一座焊接通座7-1和一座立辊座7-2，所述定径段9依次设有三至四座定径水平辊机座9-1、三至四座定径立辊机座9-2和一至两座矫正头9-3，在所述焊接段7与所述定径段9之间设有拉拔段8，该拉拔段8依次设有一至三座橡胶水平辊机座8-1，所述成组传动系统通过分配齿轮箱4、万向节5和联轴器5-1分别与夹送辊机座6-1、橡胶水平辊机座9-1作传动连接；与管坯匹配接触连接的板式窄缝成型通座6-2的下板式模6-2-2、上板式模6-2-3和板式模孔成型通座6-3的板式带孔模6-3-2均采用塑料板材制成；所设立的成型段6的夹送辊机座6-1和拉拔段8的橡胶水平辊机座8-1与对应的金属带或金属焊管作夹送连接。
所述板式窄缝成型通座6-2包括第1通座6-2-1、下板式模6-2-2、上板式模6-2-3，所述第1通座6-2-1上中部开有一个下半圆形孔洞6-2-1-1，所述下板式模6-2-2设有上凹圆弧槽，上板式模6-2-3设有下凸圆弧槽，所述上凹圆弧槽与下凸圆弧槽和第1管坯6-2-4匹配接触且位于所述第1通座6-2-1的下半圆形孔洞6-2-1-1前面，所述上板式模6-2-3两侧边部设有竖置的导槽6-2-3-1，该上板式模6-2-3通过第1螺钉6-2-5和导槽6-2-3-1与第1通座6-2-1固定连接，所述下板式模6-2-2通过第2螺钉6-2-6与第1通座6-2-1固定连接。
所述板式模孔成型通座6-3包括第2通座6-3-1和板式带孔模6-3-2，所述第2通座6-3-1中部开有第1圆形孔洞6-3-1-1，所述板式带孔模6-3-2中部开有第2圆形孔洞6-3-2-1，所述第2通座6-3-1通过第1圆形孔洞6-3-1-1、第2圆形孔洞6-3-2-1和第2管坯6-3-3与板式带孔模6-3-2作浮动连接。
所述焊接通座7-1的板式带孔模7-1-1的外圆呈两级阶梯状，与该通座作镶嵌连接，其余的形状、结构与所述板式摸孔成型通座6-3相同。所述夹送辊机座6-1包括第1压下螺丝6-1-1、上辊轴套6-1-2、下辊轴套6-1-3、第1下辊轴6-1-4、上夹送辊6-1-5、第1轴承座6-1-6、下夹送辊6-1-7和第1机架6-1-8，所述上夹送辊6-1-5和下夹送辊6-1-7均为平辊，且与金属带夹送连接。
所述橡胶水平辊机座8-1包括压下螺丝8-1-1、上辊轴8-1-2、轴套8-1-3、下辊轴8-1-4、上辊8-1-5、轴承座8-1-6、下辊8-1-7和机架8-1-8，所述上辊8-1-5和下辊8-1-7的材质采用橡胶，所述上辊8-1-5和下辊8-1-7形成圆孔型且与金属焊管夹送连接。
与现有技术相比，本发明具有如下显著效果：
（1）由于有成型段的首座为夹送辊机座、在焊接段与定径段之间又设有拉拔段，所以，虽然成型段中其他几座板式模具成型设备没有动力传动，仍使机组具有足够的对管坯的输送力，故省去现有成型段的水平辊机座和立辊机座，从而可节省设备投资。
（2）相对于钢制轧辊，塑料板式模具成本低廉，可节省轧辊费用。
（3）由于本机组对成型段管坯能产生足够的拉拔力，故有效地减轻了管坯边部拉伸应力，能消除管坯边部波浪的现象，大大地提高了产品质量和产品合格率，特别适用于轧制薄壁或极薄壁焊管。本机组可生产直径与壁厚之比（D/t）达到100至200甚至更大的极薄壁焊管。
附图说明
图1是现有焊管机组机座总体布置俯视示意图。
图2是图1所示的现有焊管机组总体布置主视示意图，图中未画出成组传动系统。
图3是本发明一种板式模具成型的金属焊管成型机组总体布置俯视示意图。
图4是图3所示的焊管成型机组总体布置主视示意图，图中未画出其成组传动系统。
图5是图3所示成型段的板式窄缝成型通座6-2的装配示意图。
图6是图3所示成型段的板式模孔成型通座6-3左视示意图。
图7是图3所示成型段板式窄缝成型通座6-3俯视示意图。
图8是图7的C-C剖视示意图。
图9是图5所示第1通座的结构示意图。
图10是图5所示上板式模的结构示意图。
图11是图5所示下板式模的结构示意图。
图12是图6所示的第2通座结构示意图。
图13是图3所示成型段第三道板式带孔模剖面示意图。
图14是图3所示焊接段（第五道）板式带孔模剖面示意图。
图15是图3所示拉拔段的橡胶水平辊机座结构主视示意图。
图16是图15的左视示意图。
图17是图3所示成型段的夹送辊机座结构主视示意图。
图18是图17的左视示意图。
具体实施方式
通过下面实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1
参见图3～图18所示，一种板式模具成型的金属焊管成型机组，包括依次设置的开卷机1、成型段6、焊接段7和定径段9以及成组传动系统，所述成组传动系统由主电机2、主减速机3、分配齿轮箱4、万向节5和联轴器5-1组成，所述成型段6依次设有一座夹送辊机座6-1、一至两座板式窄缝成型通座6-2和三至四座板式模孔成型通座6-3，所述焊接段7依次设有一座焊接通座7-1和一座立辊座7-2，所述定径段9依次设有三至四座定径水平辊机座9-1、三至四座定径立辊机座9-2和一至两座矫正头9-3，在所述焊接段7与所述定径段9之间设有拉拔段8，该拉拔段8依次设有一至三座橡胶水平辊机座8-1，所述成组传动系统通过分配齿轮箱4、万向节5和联轴器5-1分别与夹送辊机座6-1、橡胶水平辊机座9-1作传动连接；与管坯匹配接触连接的板式窄缝成型通座6-2的下板式模6-2-2、上板式模6-2-3和板式模孔成型通座6-3的板式带孔模6-3-2均采用塑料板材制成；所设立的成型段6的夹送辊机座6-1和拉拔段8的橡胶水平辊机座8-1与对应的金属带或金属焊管作夹送连接。
本实施例中，成型段6内设有一座夹送辊机座6-1、一座板式窄缝成型通座6-2、三座板式模孔成型通座6-3，在拉波段8内设有三座橡胶水平辊机座8-1。
所述板式窄缝成型通座6-2包括第1通座6-2-1、下板式模6-2-2、上板式模6-2-3，所述第1通座6-2-1上中部开有一个下半圆形孔洞6-2-1-1，所述下板式模6-2-2设有上凹圆弧槽，上板式模6-2-3设有下凸圆弧槽，所述上凹圆弧槽与下凸圆弧槽和第1管坯6-2-4匹配接触且位于所述第1通座6-2-1的下半圆形孔洞6-2-1-1前面，所述上板式模6-2-3两侧边部设有竖置的导槽6-2-3-1，用来调整上板式模6-2-3的垂直位置，以适应第1管坯6-2-4的不同厚度。该上板式模6-2-3通过第1螺钉6-2-5和导槽6-2-3-1与第1通座6-2-1固定连接，所述下板式模6-2-2通过第2螺钉6-2-6与第1通座6-2-1固定连接。
所述板式模孔成型通座6-3包括第2通座6-3-1和板式带孔模6-3-2，所述第2通座6-3-1中部开有第1圆形孔洞6-3-1-1，所述板式带孔模6-3-2中部开有第2圆形孔洞6-3-2-1，所述第2通座6-3-1通过第1圆形孔洞6-3-1-1、第2圆形孔洞6-3-2-1和第2管坯6-3-3与板式带孔模6-3-2作浮动连接。第2通座6-3-1通过螺钉与机座底板固定连接。
所述焊接通座7-1的板式带孔模7-1-1的外圆呈两级阶梯状，与该通座作镶嵌连接，其余的形状、结构与所述板式摸孔成型通座6-3相同。
所述夹送辊机座6-1包括第1压下螺丝6-1-1、上辊轴套6-1-2、下辊轴套6-1-3、第1下辊轴6-1-4、上夹送辊6-1-5、第1轴承座6-1-6、下夹送辊6-1-7和第1机架6-1-8，所述上夹送辊6-1-5和下夹送辊6-1-7均为平辊，且与金属带夹送连接。
所述橡胶水平辊机座8-1包括压下螺丝8-1-1、上辊轴8-1-2、轴套8-1-3、下辊轴8-1-4、上辊8-1-5、轴承座8-1-6、下辊8-1-7和机架8-1-8，所述上辊8-1-5和下辊8-1-7的材质采用橡胶，所述上辊8-1-5和下辊8-1-7形成圆孔型且与金属焊管夹送连接。
实施例2
下面几个实施例是实施例1所述的一种板式模具成型的金属焊管成型机组的应用实例。
本实施例选用φ219mm焊管机组，可生产φ133mm、φ141mm、φ159mm、φ168mm和φ219mm等规格焊管。以在φ219mm焊管机组生产φ219×2mm为例，采用圆周成型法进行孔型设计。
参见图3所示，成型段6通座数为4座，焊接段7通座1座，合计5座。
管坯宽度Bw=692mm。
取第一道变形角为θ1=96°，参见图5。
第一道至第五道变形角采用平均分配的方式。
参见图6所示，第i道变形角θi=θ1+(i-1)(360-θ1)/N；通座座数 N=4；轧制道数i取2～5。
参见图9～图11所示，第一道中，上模孔型半径R上=57.3×692/96=413.04mm，下模孔型半径R下=R上+t=411.84+2=415.04mm，第1通座6-2-1半圆孔半径Ro取为500mm。上板式模6-2-3和下板式模6-2-2的板厚取为20mm。
参见图12～图14所示，第三道变形角θ3=96+(3-1)(360-96)/4=228°，第三道板式模孔直径d3=2×57.3×692/228=347.82mm。第三道板式模外径D3取为400mm。
第三道的第2通座6-3-1的孔洞直径，Do3=347.82+（400-347.82）/2=373.91mm，由于板式模孔入口直径应大于出口直径d3，故取模孔倾斜角2°～3°，第三道的模板厚t3取为20mm。
参见图12～图14所示，第五道变形角θ5=96+（5-1）（360-96）/4=360°，第五道板式模孔直径d5=220.29mm。
第五道板式模外径D5取为280mm，第五道第2通座6-2-1孔洞直径Do5=220.29+（280-220.29）/2=250.15mm。由于板式模孔入口直径应大于出口直径d5，取模孔倾斜角2°～3°，第五道模板厚t5取为35mm。
实施例3
参见图3～图12所示，以在φ219mm机组生产φ133×1.5mm焊管为例，其结构与实施例1相同，采用圆周成型法进行孔型设计。
成型段6通座数为4座，焊接段7通座1座，合计5座。
管坯宽度Bw=421mm。
取第一道变形角为θ1=96°。
第一道至第五道变形角采用平均分配的方式。
第i道变形角θi=θ1+(i-1)(360-θ1)/N；通座座数 N=4；轧制道数i取2～5。
第一道上模孔型半径R上=57.3×421/96=251.28mm，
下模孔型半径R下=R上+t=251.28+1.5=252.78mm。上板式模6-2-3和下板式模6-2-2的板厚取为20mm。
同一机组中通座结构尺寸相同，第1通座6-2-1半圆孔半径Ro为500mm。
第三道变形角θ3=96+(3-1)(360-96)/4=228°，板式模孔直径d3=2×57.3×421/228=211.61mm。由于板式模孔入口直径应大于出口直径d3，取模孔倾斜角2°～3°，第三道的模板厚t3取为20mm。
同一机组中通座结构尺寸相同，D3为400mm，Do3=373.91mm。
第五道变形角θ5=96+（5-1）（360-96）/4=360°。
第五道板式模孔直径d5=2×57.3×421/360=134.02mm。由于板式模孔入口直径应大于出口直径d5，取模孔倾斜角2°～3°，第五道模板厚t5取为35mm。
同一机组中通座结构尺寸相同，第五道板式模外径D5为280mm，第五道第2通座6-3-1孔洞直径Do5=250.15mm。
实施例4
参见图3～图14所示，本实施例选用φ19mm焊管机组，其结构与实施例1相同，可生产φ10mm、φ12.7mm、φ15.9mm、和φ19mm等规格焊管。以φ19mm机组生产φ19×0.5mm焊管为例，采用圆周成型法进行孔型设计。
成型段6通座数为4座，焊接段7通座1座，合计5座。
管坯宽度Bw=61mm。
取第一道变形角为θ1=96°。
第一道至第五道变形角采用平均分配的方式。
第i道变形角θi=θ1+(i-1)(360-θ1)/N；通座座数 N=4；轧制道数i取2～5。
第一道上模孔型半径 R上=57.3×61/96=36.41mm，下模孔型半径
R下=R上+t=36.41+0.5=36.91mm。上板式模6-2-3和下板式模6-2-2的板厚取为20mm。
第1通座6-2-1半圆孔半径Ro取为46mm。
第三道变形角θ3=96+(3-1)(360-96)/4=228°。
板式模孔直径d3=2×57.3×61/228=30.66mm。
第三道板式模外径D3取为70mm。
第三道通座孔洞直径Do3=30.66+（70-30.66）/2=50.33mm，t3取为20mm。
第五道变形角θ5=96+（5-1）（360-96）/4=360°
第五道板式模孔直径d5=19.42mm。
第五道板式模外径D5取为58mm。
第五道第2通座6-3-1孔洞直径Do5=19.42+（58-19.42）/2=38.71mm。由于板式模孔入口直径应大于出口直径d5，取模孔倾斜角2°～3°，t5取为35mm。
实施例5
参见图3～图14所示，以在φ19mm机组生产φ10×0.3mm焊管为例，其结构与实施例1相同，采用圆周成型法进行孔型设计。
成型段通座数为4座，焊接段通座1座，合计5座。
管坯宽度Bw=32mm。
取第一道变形角为θ1=96°。
第一道至第五道变形角采用平均分配的方式。
第i道变形角θi=θ1+(i-1)(360-θ1)/N；通座座数 N=4；轧制道数i取2～5。
第一道上模孔型半径R上=57.3×32/96=19.1mm。
第一道下模孔型半径R下=R上+t=19.1+0.3=19.4mm。上板式模6-2-3和下板式模6-2-2的板厚取为20mm。
同一机组中通座结构尺寸相同，通座半圆孔半径Ro为46mm。
第三道变形角θ3=96+(3-1)(360-96)/4=228°。
第三道板式模孔直径d3=2×57.3×32/228=16.08mm。
同一机组中通座结构尺寸相同，第三道板式模外径D3为70mm，第三道第2通座6-3-1孔洞直径Do3=50.33mm，由于板式模孔入口直径应大于出口直径d3，取模孔倾斜角2°～3°，t3取为20mm。
第五道变形角θ5=96+（5-1）（360-96）/4=360°。
第五道板式模孔直径d5=2×57.3×32/360=10.19mm。由于板式模孔入口直径应大于出口直径d5，取模孔倾斜角2°～3°，t5取为35mm。
同一机组中通座结构尺寸相同，第五道板式模外径D5为58mm，第五道第2通座6-3-1孔洞直径Do5=38.71mm。
定径段9的孔型设计同现有焊管机组一样。

Claims (6)

1.一种板式模具成型的金属焊管成型机组，包括依次设置的开卷机（1）、成型段（6）、焊接段（7）和定径段（9）以及成组传动系统，所述成组传动系统包括主电机（2）、主减速机（3）、分配齿轮箱（4）、万向节（5）和联轴器（5-1），其特征在于：所述成型段（6）依次设有一座夹送辊机座（6-1）、一至两座板式窄缝成型通座（6-2）和三至四座板式模孔成型通座（6-3），所述焊接段（7）依次设有一座焊接通座（7-1）和一座立辊座（7-2），所述定径段（9）依次设有三至四座定径水平辊机座（9-1）、三至四座定径立辊机座（9-2）和一至两座矫正头（9-3），在所述焊接段（7）与所述定径段（9）之间设有拉拔段（8），该拉拔段（8）依次设有一至三座橡胶水平辊机座（8-1），所述成组传动系统通过分配齿轮箱（4）、万向节（5）和联轴器（5-1）分别与夹送辊机座（6-1）、橡胶水平辊机座（9-1）作传动连接；与管坯匹配接触连接的板式窄缝成型通座（6-2）的下板式模（6-2-2）、上板式模（6-2-3）和板式模孔成型通座（6-3）的板式带孔模（6-3-2）均采用塑料板材制成；所设立的成型段（6）的夹送辊机座（6-1）和拉拔段（8）的橡胶水平辊机座（8-1）与对应的金属带或金属焊管作夹送连接。
2.根据权利要求1所述的板式模具成型的金属焊管成型机组，其特征在于：所述板式窄缝成型通座（6-2）包括第1通座（6-2-1）、下板式模（6-2-2）、上板式模（6-2-3），所述第1通座（6-2-1）上中部开有一个下半圆形孔洞（6-2-1-1），所述下板式模（6-2-2）设有上凹圆弧槽，上板式模（6-2-3）设有下凸圆弧槽，所述上凹圆弧槽与下凸圆弧槽和第1管坯（6-2-4）匹配接触且位于所述第1通座（6-2-1）的下半圆形孔洞（6-2-1-1）前面，所述上板式模（6-2-3）两侧边部设有竖置的导槽（6-2-3-1），该上板式模（6-2-3）通过第1螺钉（6-2-5）和导槽（6-2-3-1）与第1通座（6-2-1）固定连接，所述下板式模（6-2-2）通过第2螺钉（6-2-6）与第1通座（6-2-1）固定连接。
3.根据权利要求1所述的板式模具成型的金属焊管成型机组，其特征在于：所述板式模孔成型通座（6-3）包括第2通座（6-3-1）和板式带孔模（6-3-2），所述第2通座（6-3-1）中部开有第1圆形孔洞（6-3-1-1），所述板式带孔模（6-3-2）中部开有第2圆形孔洞（6-3-2-1），所述第2通座（6-3-1）通过第1圆形孔洞（6-3-1-1）、第2圆形孔洞（6-3-2-1）和第2管坯（6-3-3）与板式带孔模（6-3-2）作浮动连接。
4.根据权利要求1所述的板式模具成型的金属焊管成型机组，其特征在于：所述焊接通座（7-1）的板式带孔模（7-1-1）的外圆呈两级阶梯状，与该通座作镶嵌连接，其余的形状、结构与所述板式摸孔成型通座（6-3）相同。
5.根据权利要求1所述的板式模具成型的金属焊管成型机组，其特征在于：所述夹送辊机座（6-1）包括第1压下螺丝（6-1-1）、上辊轴套（6-1-2）、下辊轴套（6-1-3）、第1下辊轴（6-1-4）、上夹送辊（6-1-5）、第1轴承座（6-1-6）、下夹送辊（6-1-7）和第1机架（6-1-8），所述上夹送辊（6-1-5）和下夹送辊（6-1-7）均为平辊，且与金属带夹送连接。
6.根据权利要求1所述的板式模具成型的金属焊管成型机组，其特征在于：所述橡胶水平辊机座（8-1）包括压下螺丝（8-1-1）、上辊轴（8-1-2）、轴套（8-1-3）、下辊轴（8-1-4）、上辊（8-1-5）、轴承座（8-1-6）、下辊（8-1-7）和机架（8-1-8），所述上辊（8-1-5）和下辊（8-1-7）的材质采用橡胶，所述上辊（8-1-5）和下辊（8-1-7）形成圆孔型且与金属焊管夹送连接。
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