CN111250565A - 一种用于金属薄壁圆管的矫直装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于金属薄壁圆管的矫直装置，包括底座、半圆凹模、辅助支撑机构、矫形支架、挤压轮、翻面机构和挤压机构，所述半圆凹模通过第一支座水平的安装在底座上，所述辅助支撑机构设于半圆凹模下方的底座上，所述矫形支架安装在第一支座上，所述挤压轮通过平移导向机构安装在半圆凹模开口一侧的矫形支架上，所述挤压机构用于对挤压轮施加挤压力，使得挤压轮沿着平移导向机构移动，完成对半圆凹模内圆管的挤压，从而完成矫直功能，所述翻面机构设于半圆凹模下方的底座上，用于对半圆凹模内的圆管进行翻转。本发明结构简单，稳定性好，使用成本低，矫直效率高。

Description

一种用于金属薄壁圆管的矫直装置

技术领域

本发明属于机械领域，涉及一种圆管再造回收设备，具体涉及一种用于金属薄壁圆管的矫直装置。

背景技术

矫直机是对金属型材、棒材、管材、线材等进行矫直的设备。矫直机通过矫直辊对棒材等进行挤压使其改变直线度。矫直的原理有压力矫直、辊式矫直、张力矫直和拉伸弯曲矫直。国内生产的矫直设备主要应用于冶金行业、无缝钢管行业的钢管矫直机或棒材矫直机，机床导轨、汽车、摩托车、微型电机轴、纺织罗拉轴、气动轴、铜材、直线轴等必须用的专用设备，国际上仅少数发达国家如意大利、美国等开发了此类自动化程度较高的压力矫直设备，其技术水平代表当前的先进水平。

近年来，在工业、航空航天、军事、石油化工等领域中对高精度薄壁金属管材的需求急剧上升，比如航天用高温合金精细薄壁管，高精度汽缸和液压缸缸体用精密珩磨薄壁管，以及广泛应用于核能等国防工业的钛合金薄壁管材，这些领域要求产品具备较高的直线度和圆度，而管材特别是薄壁管在生产加工与运输堆放过程中由于外力作用或冷热不均，其内部的残余应力造成不同程度的弯曲和歪扭，必须在出厂或使用前进行精整矫直。

而薄壁管材一般采用多斜辊矫直设备通过多组轴向布置的矫直辊进行连续弯曲变形进而达到矫直的目的，每对矫直辊采用单一曲率半径设计，不同位置的矫直辊半径各不相同，入口处的矫直辊曲率半径接近极限弯曲半径，利用大塑性变形统一管材的弯曲程度，使管材在后续矫直中各截面具有相近的初始曲率。

现有的薄壁管材矫直，在开发等曲率矫直辊的矫直设备时，仍然沿用经验图表结合人工经验和反复试矫对弯曲半径进行估定，导致产品精度不高、质量稳定性差、生产效率较低。为此，发明一种应用于金属薄壁圆管基于橡皮囊成形的矫直装置，利用橡皮囊作为弹性凸模，用液体作为传压介质，使金属管料随刚性凹模成形的一种软模凸模成形方法。其中使管材沿着模具成形的部分就是橡皮囊，另外约束管材成形的一部分就是刚性模。橡皮囊成形是半模成形，具有简化模具，缩短生产周期，降低制造费用的特点，同时橡皮囊成形可以使材料的塑性得以充分发挥，零件回弹量减小，贴模准确度提高，是一种先进的成形工艺。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，提供一种用于金属薄壁圆管的矫直装置，解决现有技术中矫直设备效率低下的问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种用于金属薄壁圆管的矫直装置，其特征在于：包括底座、半圆凹模、辅助支撑机构、矫形支架、挤压轮、翻面机构和挤压机构，所述半圆凹模通过第一支座水平的安装在底座上，半圆凹模内用于放置待矫直的圆管，且半圆凹模的开口朝向侧方，所述辅助支撑机构设于半圆凹模下方的底座上，用于与半圆凹模一起辅助支撑待矫直的圆管，所述矫形支架安装在第一支座上，所述挤压轮通过平移导向机构安装在半圆凹模开口一侧的矫形支架上，且挤压轮的平移方向与半圆凹模的轴线垂直，所述挤压机构用于对挤压轮施加挤压力，使得挤压轮沿着平移导向机构移动，完成对半圆凹模内圆管的挤压，从而完成矫直功能，所述矫形支架侧方设有供挤压机构运动的开口，所述翻面机构设于半圆凹模下方的底座上，用于对半圆凹模内的圆管进行翻转。

作为改进，所述平移导向机构包括上支架、下支架、滑块、套筒和导向杆，所述上支架和下支架分别安装于半圆凹模上下的矫形支架上，两个套筒分别固定安装在上支架和下支架上，每个套筒内均设有一个可以自由滑动的导向杆，每个导向杆外端均固定一个滑块，所述挤压轮通过连接件分别与上下方向的滑块固定相连。

作为改进，所述挤压轮为采用橡胶制成的橡皮囊。

作为改进，所述挤压轮与圆管接触面为凹型弧面。

作为改进，所述辅助支撑机构包括下部柔性支撑结构和安装在下部柔性支撑结构顶部的弧形支撑板。

作为改进，所述下部柔性支撑结构包括第二支座、第二套筒和第二滑杆，所述第二套筒固定安装在第二支座上，第二支座固定安装在底座上，所述第二滑杆自自由上下滑动的安装在第二套筒内，所述弧形支撑板安装在第二滑杆顶部，弧形支撑板与第二套筒之间的第二滑杆上设有第二复位弹簧。

作为改进，所述翻面机构包括摩擦轮和翻面电机，所述摩擦轮安装在半圆凹模开口一侧的底座上，所述翻面电机与摩擦轮动力传动相连，通过摩擦轮的转动来使得圆管在半圆凹模内翻面。

作为改进，所述挤压机构包括挤压头、挤压杆、挤压电机和安装挤压杆的导向筒，所述挤压头前端与挤压轮相连，挤压头后端与挤压杆相连，所述挤压电机通过曲柄滑块机构与挤压杆相连。

作为改进，所述矫直装置还包括比圆管内径小的标准圆柱体，所述圆管套在标准圆柱体上后进行矫直。

本发明有益效果是：

本发明提供了一种全新的圆管矫直设备，利用本发明的机械机构配合自动化控制功能，可以大幅度提高对圆管矫直的效率。本发明结构简单，稳定性好，使用成本低。

附图说明

图1为本发明实施例中矫直装置整体结构侧视图；

图2为图1中局部示意图；

图3为本发明实施例中矫直装置主视图；

图4位本发明实施例中矫直装置俯视图；

图5为辅助支撑机构侧视图；

图6为辅助支撑机构主视图；

图7为翻面机构原理示意图。

1-底座，11-第一支座，2-半圆凹模，21-半圆槽，3-辅助支撑机构，31-弧形支撑板，32-第二支座，33-第二套筒，34-第二滑杆，35-第二复位弹簧，4-矫形支架，41-开口，5-挤压轮，6-翻面机构，61-摩擦轮，62-翻面电机，7-挤压机构，71-挤压头，72-挤压杆，73-挤压电机，74-导向筒，75-曲柄滑块机构，8-平移导向机构，81-上支架，82-下支架，83-滑块，84-套筒，85-导向杆，9-PC控制系统，10-标准圆柱体，12-圆管，13-夹持机构A，14-夹持机构B。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1至图7所示，一种用于金属薄壁圆管的矫直装置，包括底座1、半圆凹模2、辅助支撑机构3、矫形支架4、挤压轮5、翻面机构6和挤压机构7，所述半圆凹模2通过第一支座11水平的安装在底座1上，半圆凹模2设有一个与待矫直的圆管12同直径的半圆槽21，半圆凹模2的半圆槽21内用于放置待矫直的圆管12，且半圆凹模2的开口41朝向侧方，所述辅助支撑机构3设于半圆凹模2下方的底座1上，用于与半圆凹模2一起辅助支撑待矫直的圆管12，所述矫形支架4安装在第一支座11上，所述挤压轮5通过平移导向机构8安装在半圆凹模2开口一侧的矫形支架4上，且挤压轮5的平移方向与半圆凹模2的轴线垂直，所述挤压机构7用于对挤压轮5施加挤压力，使得挤压轮5沿着平移导向机构8移动，完成对半圆凹模2内圆管12的挤压，从而完成矫直功能，所述矫形支架4侧方设有供挤压机构7运动的开口41，所述翻面机构6设于半圆凹模2下方的底座1上，用于对半圆凹模2内的圆管12进行翻转，当然为了更好的实现本发明上述的功能，还包括PC控制系统9和一些相应的位置传感器，便于完成自动化控制，需要指出的是本发明并不依赖于自动控制，本发明手动控制方式一样可以解决本发明的技术问题，自动控制可以大大提高工作效率。

如图2所示，所述平移导向机构8包括上支架81、下支架82、滑块83、套筒84和导向杆85，所述上支架81和下支架82分别安装于半圆凹模2上下的矫形支架4上，两个套筒84分别固定安装在上支架81和下支架82上，每个套筒84内均设有一个可以自由滑动的导向杆85(沿着套筒84轴向滑动)，每个导向杆85外端均固定一个滑块83，所述挤压轮5通过连接件分别与上下方向的滑块83固定相连。

本身实施例中，如图2所示，所述挤压轮5为采用橡胶制成的橡皮囊，挤压轮5与圆管12接触面为凹型弧面，以便提高挤压轮5与圆管12的接触面积，从而提高矫直效率。

本身实施例中，如图5和图6所示，所述辅助支撑机构3包括下部柔性支撑结构和安装在下部柔性支撑结构顶部的弧形支撑板31，所述下部柔性支撑结构包括第二支座32、第二套筒33和第二滑杆34，所述第二套筒33固定安装在第二支座32上，第二支座32固定安装在底座1上，所述第二滑杆34自自由上下滑动的安装在第二套筒33内(当然第二套筒33内还设有防止第二滑杆34滑脱的限位块，这是公知常识，本发明不再做详细表述)，所述弧形支撑板31安装在第二滑杆34顶部，弧形支撑板31与第二套筒33之间的第二滑杆34上设有第二复位弹簧35，当然本发明的弧形支撑板31还可以设置为电磁铁，这样在矫直过程中，利用电磁铁吸附带矫直的圆管12，可以提高支撑稳定性，在往半圆凹模2送料或出料时，切断电磁铁电源，使得进料或出料效率大大提高。

如图3和图7所示，所述翻面机构6包括摩擦轮61和翻面电机62，所述摩擦轮61安装在半圆凹模2开口一侧的底座1上，所述翻面电机62与摩擦轮61动力传动相连，通过摩擦轮61的转动来使得圆管12在半圆凹模2内翻面，具体的摩擦轮61与翻面电机62之间可以采用齿轮组传动或者皮带轮传动。

本实施例中，如图4所示，所述挤压机构7包括挤压头71、挤压杆72、挤压电机73和安装挤压杆72的导向筒74，所述挤压头71前端与挤压轮5相连，挤压头71后端与挤压杆72相连，所述挤压电机73通过曲柄滑块机构75与挤压杆72相连。

需要指出的是，为了便于圆管12上料和下料，可以设置一个比圆管12内径小的标准圆柱体10，利用标准圆柱体10穿过圆管12内，便于利用上下料装置进行上料和下料；上料和下料采用现有技术中常规设备即可，再次不再赘述，当然手动上料也是可以完成本发明技术方案，解决其技术问题，自动上料可以大大提高矫直工作效率。因为在矫直薄壁的圆管过程中，很容易造成截面扁化、起皱等缺陷，设置一个标准圆柱体10(采用标准圆柱钢材制成)作为内芯，可以减少在矫直过程中出现圆管截面扁化、塌陷等缺陷，而且这个标准圆柱体10同样可以和您写的辅助支撑机构起到电磁吸附的作用，防止在矫直过程中圆管和标准圆柱钢材脱落分离。

本发明使用方法和工作原理如下：

将待矫直的圆管12套在标准圆柱体10上，利用上料装置或者手动上料到半圆凹模2的半圆槽21内，辅助支撑机构3的弧形支撑板31与半圆槽21相对设置，用于支撑圆管12底部，防止圆管12从半圆槽21内滚落，之后启动挤压机构7的挤压电机73，挤压电机73通过曲柄滑块机构75将旋转运动转换为挤压杆72的来回运动，挤压杆72通过挤压头71将来回运动传递给挤压轮5，使得挤压轮5沿着挤压轮5来回运动，间歇性对半圆槽21的圆管12进行挤压矫直，根据圆管12矫直情况，通过翻面机构6的翻面电机62驱动摩擦轮61旋转，利用摩擦轮61摩擦圆管12，使得圆管12旋转，从而完成圆管12翻面，之后再次利用挤压机构7驱动挤压轮5来回运动进行挤压圆管12矫直；当然也可以利用控制器设定时间，比如挤压轮5挤压圆管12一次或者两次，利用翻面机构6驱动圆管12旋转10度或者15度，也可以为180度，具体翻面的角度根据实际需要进行调整。

首次进给完成后，测量圆度、挠度的装置对金属薄壁圆管工件进行测量，反馈数据给PC端，若工件状态满足直线度、圆度要求，加工结束，若不满足加工要求，则进行矫直数据处理，驱动橡皮囊对金属薄壁圆管进行再加工，卸载后等待其弹性回复后再进行挠度等测量。

Claims (9)

1.一种用于金属薄壁圆管的矫直装置，其特征在于：包括底座、半圆凹模、辅助支撑机构、矫形支架、挤压轮、翻面机构和挤压机构，所述半圆凹模通过第一支座水平的安装在底座上，半圆凹模内用于放置待矫直的圆管，且半圆凹模的开口朝向侧方，所述辅助支撑机构设于半圆凹模下方的底座上，用于与半圆凹模一起辅助支撑待矫直的圆管，所述矫形支架安装在第一支座上，所述挤压轮通过平移导向机构安装在半圆凹模开口一侧的矫形支架上，且挤压轮的平移方向与半圆凹模的轴线垂直，所述挤压机构用于对挤压轮施加挤压力，使得挤压轮沿着平移导向机构移动，完成对半圆凹模内圆管的挤压，从而完成矫直功能，所述矫形支架侧方设有供挤压机构运动的开口，所述翻面机构设于半圆凹模下方的底座上，用于对半圆凹模内的圆管进行翻转。

2.如权利要求1所述一种用于金属薄壁圆管的矫直装置，其特征在于：所述平移导向机构包括上支架、下支架、滑块、套筒和导向杆，所述上支架和下支架分别安装于半圆凹模上下的矫形支架上，两个套筒分别固定安装在上支架和下支架上，每个套筒内均设有一个可以自由滑动的导向杆，每个导向杆外端均固定一个滑块，所述挤压轮通过连接件分别与上下方向的滑块固定相连。

3.如权利要求2所述一种用于金属薄壁圆管的矫直装置，其特征在于：所述挤压轮为采用橡胶制成的橡皮囊。

4.如权利要求3所述一种用于金属薄壁圆管的矫直装置，其特征在于：所述挤压轮与圆管接触面为凹型弧面。

5.如权利要求3所述一种用于金属薄壁圆管的矫直装置，其特征在于：所述辅助支撑机构包括下部柔性支撑结构和安装在下部柔性支撑结构顶部的弧形支撑板。

6.如权利要求5所述一种用于金属薄壁圆管的矫直装置，其特征在于：所述下部柔性支撑结构包括第二支座、第二套筒和第二滑杆，所述第二套筒固定安装在第二支座上，第二支座固定安装在底座上，所述第二滑杆自自由上下滑动的安装在第二套筒内，所述弧形支撑板安装在第二滑杆顶部，弧形支撑板与第二套筒之间的第二滑杆上设有第二复位弹簧。

7.如权利要求1所述一种用于金属薄壁圆管的矫直装置，其特征在于：所述翻面机构包括摩擦轮和翻面电机，所述摩擦轮安装在半圆凹模开口一侧的底座上，所述翻面电机与摩擦轮动力传动相连，通过摩擦轮的转动来使得圆管在半圆凹模内翻面。

8.如权利要求1所述一种用于金属薄壁圆管的矫直装置，其特征在于：所述挤压机构包括挤压头、挤压杆、挤压电机和安装挤压杆的导向筒，所述挤压头前端与挤压轮相连，挤压头后端与挤压杆相连，所述挤压电机通过曲柄滑块机构与挤压杆相连。

9.如权利要求1-8任意一项所述一种用于金属薄壁圆管的矫直装置，其特征在于：所述矫直装置还包括比圆管内径小的标准圆柱体，所述圆管套在标准圆柱体上后进行矫直。

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