CN112496049B - 一种用于轧制内波纹金属复合管的波纹辊传动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属复合管成形技术领域，具体涉及一种用于轧制内波纹金属复合管的波纹辊传动机构。它包括曲轴、用于加工金属复合管内波纹的波纹辊及滑动设置的电机，波纹辊设置在曲轴上，曲轴的一端与电机的输出轴连接，曲轴的另一端设有与曲轴同轴布置的螺杆及固定设置的螺杆座，螺杆与螺杆座形成螺纹配合，当曲轴转动时，螺杆相对螺杆座移动并驱动电机沿曲轴轴向滑动。本发明能够使得成形金属复合管内波纹的模具在完成加工后，能够顺利地从金属复合管中脱离，方便快捷。

Description

一种用于轧制内波纹金属复合管的波纹辊传动机构

技术领域

本发明涉及金属复合管成形技术领域，具体涉及一种用于轧制内波纹金属复合管的波纹辊传动机构。

背景技术

金属复合管是指由内、外两层不同的金属管(基管、覆管)结合而成的复合管材，能够充分利用基管和覆管的最佳性能，因其优越的性能应用领域相当广泛。

基管和覆管的结合能力是金属复合管的关键技术，比如中国专利申请公开号CN106734203A，申请公开日为2017.05.31，名称为“一种无料头双金属层复合空心轴的连铸—楔横轧成形方法”的专利中公开了一种无料头双金属层复合空心轴的连铸—楔横轧成形方法，特点是将覆层钢液加入覆层中间包中，覆层钢液在覆层浇注管与基层浇注管之间凝固成覆层金属管，将基层钢液沿着基层浇注管和隔离棒之间的环形空隙注入到覆层金属管中，在冷却结晶器的冷却下凝固形成双层复合空心棒料，对双层复合空心棒料进行二次冷却，再在双层复合空心棒料的外表面挤压出环形凹槽，并用切割机沿环形凹槽的最底部径向切断双层复合空心棒料，最后将双层复合空心棒料马上放到楔横轧机上轧制，得到无料头双金属层复合空心轴。

但是现有技术中关于金属复合管的脱模技术或设备中大都是针对具有光滑内孔的金属复合管，对于带有内波纹的金属复合管成形设备，现有技术中则没有适配的脱模设备，需要进一步改进和设计。

发明内容

针对现有技术中带有内波纹的金属复合管成形设备中没有适配的脱模设备的不足，本发明的目的在于提供一种用于轧制内波纹金属复合管的波纹辊传动机构，设计了金属复合管的波纹成形结构，使得成形金属复合管内波纹的模具在完成加工后，能够顺利地从金属复合管中脱离，方便快捷。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种用于轧制内波纹金属复合管的波纹辊传动机构，包括曲轴、用于加工金属复合管内波纹的波纹辊及滑动设置的电机，波纹辊设置在曲轴上，曲轴的一端与电机的输出轴连接，曲轴的另一端设有与曲轴同轴布置的螺杆及固定设置的螺杆座，螺杆与螺杆座形成螺纹配合，当曲轴转动时，螺杆相对螺杆座移动并驱动电机沿曲轴轴向滑动。

通过采用上述技术方案，波纹辊的直径可以做得较小，大大小于金属复合管的内径，当金属复合管成形时，金属复合管保持不动，波纹辊在电机的带动下通过曲轴绕金属复合管的中心线做行星式运动，从基管的内侧进行成形加工轧制出波纹，此时由于螺杆与螺杆座的螺纹配合，螺杆座给与螺杆推力以使波纹辊沿曲轴轴向进给，在此推力作用下，从内侧将金属复合管的结合面完整地轧制出波纹，本技术方案中，波纹辊不会像现有技术中的芯棒轧制完依然留在金属复合管中，类似于一种过瘾配合，造成难以脱模，波纹辊在轧制过程中因为有轴向的移动，轧制完成后会自动脱离金属复合管，且相对于芯棒与金属复合管全接触的方式，波纹辊与金属复合管的接触面积较小，而且波纹辊是运动着的(包括随曲轴的行星式转动及随螺杆的轴向移动)，波纹辊不会滞留在金属复合管中造成脱模困难的问题，同时曲轴的半径小于金属复合管的半径，螺杆也可以从螺杆座中脱离，轧制完成后，继续滑动电机就可以从金属复合管中完全抽出曲轴、波纹辊及螺杆，进而取下金属复合管。

本发明进一步设置为：还包括底座，电机通过滑动机构滑动设置在底座上。通过本设置，使得电机的滑动更平稳，能够随着螺杆的移动迅速做出跟随滑动，也保证波纹辊能够顺利沿轴向移动，对整个金属复合管进行加工。

本发明还进一步设置为：所述电机包括电机本体及电机座，电机座上设有止回棘爪，底座上设与有止回棘爪配合的棘条，棘条沿电机的滑动方向布置。通过本设置，由于波纹辊在加工过程中承力较大，止回棘爪与棘条配合具有止退作用，同时随着电机的滑动，止回棘爪依次卡入棘条上的棘齿，使得波纹辊能够平稳运动。

本发明还进一步设置为：所述曲轴半径与金属复合管内径的比值为0.5至0.9。通过本设置，曲轴半径小于金属复合管的半径保证曲轴能够顺利地穿过金属复合管，避免产生干涉，但是曲轴的半径也不宜过小，因为半径过小的曲轴意味着要更大半径的波纹辊去适配，会影响后续的脱模难易程度。

本发明还进一步设置为：所述曲轴长度与金属复合管长度的比值为1.1至1.9。通过本设置，保证曲轴的长度大于金属复合管的长度，间接保证了螺杆的行程，使得波纹辊能够完整地轧制完金属复合管。

本发明还进一步设置为：所述曲轴包括轴段，轴段的两端分别设有可拆卸的电机连接杆和可拆卸的螺杆连接杆，曲轴的一端通过电机连接杆与电机的输出轴相连，曲轴的另一端通过螺杆连接杆与螺杆相连。通过本设置，螺杆连接螺杆或电机连接杆可以根据金属复合管的内径伸长或收缩，大大降低了模具成本，达到一模多用的效果，同时电机连接杆和螺杆连接杆可拆卸，便于向轴段上安装或拆除波纹辊，也便于更换不同规格的波纹辊。

本发明还进一步设置为：所述波纹辊靠近金属复合管的一端具有锥形过渡角。通过本设置，锥形过渡角具有导向作用，波纹辊通过锥形过渡角可以顺利地咬入金属复合管的内部。

本发明的优点是：1)相对于芯棒与金属复合管全接触的方式，波纹辊与金属复合管的接触面积较小，而且波纹辊是运动着的(包括随曲轴的行星式转动及随螺杆的轴向移动)，波纹辊不会滞留在金属复合管中造成脱模困难，同时曲轴的半径小于金属复合管的半径，螺杆也可以从螺杆座中脱离，轧制完成后，继续滑动电机就可以从金属复合管中完全抽出曲轴、波纹辊及螺杆，进而取下金属复合管；2)设计了止回棘爪与棘条的配合机构，由于波纹辊在加工过程中承力较大，而止回棘爪与棘条配合具有止退作用，随着电机的滑动，止回棘爪依次卡入棘条上的棘齿，使得波纹辊能够平稳运动，保证波纹辊的运动轨迹符合设计。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例1中波纹辊的结构示意图；

图3位本发明实施例2中平辊的结构示意图。

附图标记：曲轴1、轴段11、电机连接杆12、螺杆连接杆13、金属复合管2、波纹辊3、锥形过渡角31、电机4、电机本体41、电机座42、止回棘爪43、螺杆5、螺杆座6、底座7、棘条71、平辊8。

具体实施方式

在本实施例的描述中，需要说明的是，如出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”、“前”、“后”等，其所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，如出现术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

实施例1：如图1、图2所示，

一种用于轧制内波纹金属复合管的波纹辊传动机构，包括曲轴1、用于加工金属复合管2内波纹的波纹辊3及滑动设置的电机4，波纹辊设置在曲轴上，曲轴的一端与电机的输出轴连接，曲轴的另一端设有与曲轴同轴布置的螺杆5及固定设置的螺杆座6，螺杆与螺杆座形成螺纹配合，当曲轴转动时，螺杆相对螺杆座移动并驱动电机沿曲轴轴向滑动。

本实施例中，波纹辊的直径可以做得较小，大大小于金属复合管的内径，当金属复合管成形时，金属复合管保持不动，波纹辊在电机的带动下通过曲轴绕金属复合管的中心线做行星式运动，从基管的内侧进行成形加工轧制出波纹，此时由于螺杆与螺杆座的螺纹配合，螺杆座给与螺杆推力以使波纹辊沿曲轴轴向进给，在此推力作用下，从内侧将金属复合管的结合面完整地轧制出波纹，本技术方案中，波纹辊不会像现有技术中的芯棒轧制完依然留在金属复合管中，造成难以脱模，波纹辊在轧制过程中因为有轴向的移动，轧制完成后会自动脱离金属复合管，且相对于芯棒与金属复合管全接触的方式，波纹辊与金属复合管的接触面积较小，而且波纹辊是运动着的(包括随曲轴的行星式转动及随螺杆的轴向移动)，波纹辊不会滞留在金属复合管中造成脱模困难的问题，同时曲轴的半径小于金属复合管的半径，螺杆也可以从螺杆座中脱离，轧制完成后，继续滑动电机就可以从金属复合管中完全抽出曲轴、波纹辊及螺杆，进而取下金属复合管。

具体还包括底座7，电机通过滑动机构滑动设置在底座上，滑动机构可以是滑块滑轨的配合机构，使得电机的滑动更平稳，能够随着螺杆的移动迅速做出跟随滑动，也保证波纹辊能够稳定地沿曲轴轴向移动，对整个金属复合管进行加工。电机包括电机本体41及电机座42，电机座上设有止回棘爪43，底座上设与有止回棘爪配合的棘条71，棘条沿电机的滑动方向布置，由于波纹辊在加工过程中承力较大，同时金属复合管再次过程中发生变形，金属复合管与波纹辊之间容易出现错位，而止回棘爪与棘条啮合具有止退作用，随着电机的滑动，止回棘爪依次卡入棘条上的棘齿，使得波纹辊能够平稳运动，保证波纹辊的运动轨迹符合设计。

在曲轴的设计上，曲轴半径与金属复合管内径的比值为0.5至0.9，曲轴半径小于金属复合管的半径保证曲轴能够顺利地穿过金属复合管，避免产生干涉，但是曲轴的半径也不宜过小，因为半径过小的曲轴意味着要更大半径的波纹辊去适配，会影响后续的脱模难易程度。曲轴长度与金属复合管长度的比值为1.1至1.9，保证曲轴的长度大于金属复合管的长度，间接保证了螺杆的行程，使得波纹辊能够完整地轧制完金属复合管。曲轴包括轴段11，轴段的两端分别设有可拆卸的电机连接杆12和可拆卸的螺杆连接杆13，曲轴的一端通过电机连接杆与电机的输出轴相连，曲轴的另一端通过螺杆连接杆与螺杆相连，螺杆连接螺杆或电机连接杆可以根据金属复合管的内径伸长或收缩，大大降低了模具成本，达到一模多用的效果，同时电机连接杆和螺杆连接杆可拆卸，便于向轴段上安装或拆除波纹辊，也便于更换不同规格的波纹辊。

在波纹辊的设计上，所述波纹辊与金属复合管先接触的一端具有锥形过渡角31，由波纹辊上一处至波纹辊的端部呈逐渐向波纹辊轴线收缩的锥形，以在波纹辊的端部形成锥形过渡角，锥形过渡角具有导向作用，波纹辊通过锥形过渡角可以顺利地咬入金属复合管的内部，为了方便安装和使用，也可以在波纹辊的两端都设计锥形过渡角，使波纹辊呈对称结构，就不用担心装反的问题。

本实施例的成形过程具体如下，金属复合管加热后夹持在固定夹具上保持不动，此时螺杆与螺杆座处于分离状态，将曲轴穿过金属复合管后，再将螺杆与螺杆座连接，并调整波纹辊至锥形过渡角与金属复合管端部接触的位置，启动电机，在电机的转动下，波纹辊绕金属复合管的中心线做行星式运动，并在锥形过渡角的引导下逐渐咬入金属复合管内部，在基管上轧制出波纹，同时由于螺杆与螺杆座的螺纹配合，螺杆座对螺杆产生推力，波纹辊在旋转的同时逐渐沿曲轴轴向向移动，在此推力作用下，电机向右侧移动，使止回棘爪卡入棘条的下一个棘齿中，在此运动下，将管坯内部轧制出带有波纹的金属复合管。

实施例2：基于以上实施例1的结构，如图3所示，

本实施例中设计了光滑的平辊8，平辊在端部同样具有锥形过渡角，在波纹辊在金属复合管上成形出内波纹后，将波纹辊更换为平辊，重复前面波纹辊的成形过程，可进行内波纹的轧平，进一步加强金属复合管的波纹复合，增强基管和覆管的结合能力。

上述实施例对本发明的具体描述，只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限定，本领域的技术工程师根据上述发明的内容对本发明作出一些非本质的改进和调整均落入本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种用于轧制内波纹金属复合管的波纹辊传动机构，其特征是，包括曲轴、用于加工金属复合管内波纹的波纹辊及滑动设置的电机，波纹辊设置在曲轴上，曲轴的一端与电机的输出轴连接，曲轴的另一端设有与曲轴同轴布置的螺杆及固定设置的螺杆座，螺杆与螺杆座形成螺纹配合，当曲轴转动时，螺杆相对螺杆座移动并驱动电机沿曲轴轴向滑动；

还包括底座，电机通过滑动机构滑动设置在底座上；

所述电机包括电机本体及电机座，电机座上设有止回棘爪，底座上设与有止回棘爪配合的棘条，棘条沿电机的滑动方向布置；

所述曲轴半径与金属复合管内径的比值为0.5至0.9。

2.根据权利要求1所述的一种用于轧制内波纹金属复合管的波纹辊传动机构，其特征是，所述曲轴长度与金属复合管长度的比值为1.1至1.9。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于轧制内波纹金属复合管的波纹辊传动机构，其特征是，所述曲轴包括轴段，轴段的两端分别设有可拆卸的电机连接杆和可拆卸的螺杆连接杆，曲轴的一端通过电机连接杆与电机的输出轴相连，曲轴的另一端通过螺杆连接杆与螺杆相连。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于轧制内波纹金属复合管的波纹辊传动机构，其特征是，所述波纹辊与金属复合管先接触的一端具有锥形过渡角。

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