CN113263068A - 机械辊压式双中频加热圆变方矩管成型设备及成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机械辊压式双中频加热圆变方矩管成型设备及成型方法，包括依次排列的上料输送辊道、成型系统和下料输送辊道，所述成型系统由动力系统驱动对母管辊压成型，所述成型系统包括安装在成型工作台上按照母管输送方向依次排列的喂入辊架、成型机构、矫直机构，所述成型机构的架数至少为七架且依次排布，以对母管进行多道次辊压，在靠近矫直机构的两个成型机构前侧分别设置中频加热系统，以对母管加热进行辊压。本发明以圆形母管为原料通过机械辊压和中频加热的方式一次生产出尖角方矩管，极大的提高了生产效率。

Description

机械辊压式双中频加热圆变方矩管成型设备及成型方法

技术领域

本发明涉及圆管变方矩管技术领域，具体涉及一种机械辊压式双中频加热圆变方矩管成型设备及成型方法。

背景技术

目前国内圆变尖角方矩管的生产工艺一般采用两步加工来实现。首先采用拉拔、液压推挤或辊压成型方式将圆管改制成圆角方矩管，然后通过加热辅助方式进一步成型为尖角方矩管。这种生产工艺具有明显缺陷和不足：

1、两步生产，工艺繁琐，效率低下。

2、由于在圆角方矩管变成尖角方矩管的过程中影响因素较多且不易控制，圆角方矩管的尺寸不易控制准确，从而影响尖角方矩管的质量。

3、由于两步法的生产不在一起，如果需要调整圆角方矩管的尺寸与形状有诸多不便。

4、由于两步法生产需要两台不同的设备，部分设备功能明显重复，投资无形之中增加很多，调整也不方便。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种机械辊压式双中频加热圆变方矩管成型设备及成型方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种机械辊压式双中频加热圆管变方矩管的成型设备，包括依次排列的上料输送辊道、成型系统和下料输送辊道，所述上料输送辊道将待加工的母管输送至成型机组进行成型后，经下料输送辊道输出，所述成型系统由动力系统驱动对母管辊压成型，所述成型系统包括安装在成型工作台上按照母管输送方向依次排列的喂入辊架、成型机构、矫直机构，所述成型机构的架数至少为五架且依次排布，以对母管进行多道次辊压，在靠近矫直机构的两个成型机构前侧分别设置中频加热系统，以对母管加热进行辊压，所述动力系统包括圆角动力机构、尖角动力机构、多个传动箱，所述圆角动力机构和尖角动力机构均能够驱动多个传动箱动作，所述传动箱与成型机构一一对应，每个传动箱连接SWC型万向传动轴以驱动成型机构对母管辊压。

在上述任一方案中优选的是，所述上料输送辊道安装在上料框架上，所述下料输送辊道安装在下料框架上，所述上料框架和下料框架的底部均安装升降机构，以驱动上料输送辊道和下料输送辊道上下移动。

在上述任一方案中优选的是，所述成型机构包括两个牌坊架、辊压平辊、辊压侧辊，两个牌坊架对称安装在成型工作台上，两个牌坊架之间转动连接两个呈上下分布的辊压平辊轴，每个辊压平辊轴上固定套有辊压平辊，所述辊压平辊轴与SWC传送轴连接，每个牌坊架上安装侧辊盒，侧辊盒上转动连接辊压侧辊，所述辊压侧辊位于两个辊压平辊之间，两个辊压平辊和两个辊压侧辊组合形成矩形结构的辊压孔。

在上述任一方案中优选的是，所述牌坊架上设有导向槽，所述导向槽内滑动连接侧辊盒，所述牌坊架远离辊压侧辊的侧壁上安装固定架，所述固定架上固定蜗轮蜗杆箱，所述蜗轮蜗杆箱上的丝杠一端固定推板，所述推杆与侧辊盒连接以使其平移。

在上述任一方案中优选的是，所述中频加热系统为IGBT500KW-4KHz中频加热电源。

在上述任一方案中优选的是，所述矫直机构包括按照母管输送方向依次排列的两架立辊架、土耳其头和万能机架，两架所述立辊架和土耳其头上分别安装两个矫直立棍，所述万能机架上安装两个矫直平辊，两个矫直平辊通过SWC传动轴与传动箱连接。

在上述任一方案中优选的是，所述圆角动力机构包括第一直流电机、第一减速机，所述第一直流电机通过第一减速机驱动多个传动箱动作，所述尖角动力机构包括第二直流电机和第二减速机，所述第二直流电机通过第二减速机和第一减速机驱动多个传动箱动作，以使SWC传送轴旋转。

本发明还提供一种机械辊压式双中频加热圆管变方矩管的成型方法，采用上述任一项所述的机械辊压式双中频加热圆管变方矩管的成型设备，包括以下步骤，

S1，上料台架将待加工的母管输送至上料输送辊道上，上料输送辊道将母管向喂入辊架方向输送，经喂入辊架进入成型机构；

S2，母管经过多架成型机构的辊压孔进行多道次辊压，在进入最后的两架成型机构之前首先经过中频加热系统，然后再经过剩余的两架成型机构，经辊压平辊和辊压侧辊的辊压最终成型为方矩管；在经过中频加热系统时，中频加热系统启动加热时，成型的方矩管为尖角方矩管，在经过中频加热系统时，中频加热系统停止未加热，成型的方矩管为圆角方矩管；

S3，成型后的方矩管经矫直机构进行矫直后进入下料输送辊道进行传送输出。

与现有技术相比，本发明提供的机械辊压式双中频加热圆管变方矩管的成型设备及成型方法具有以下有益效果：

1、以圆形母管为原料通过机械辊压和中频加热的方式一次生产出尖角方矩管，极大的提高了生产效率；根据成型效果的需要随时调整多道成型机构的成型量，控制粗成型的圆角方矩管的尺寸与形状以满足后面变成尖角方矩管的需要，提高产品质量；

2、成型机构在成型时采用中心水平的成型方式，辊压孔的中心在调整过程中在辊压中心线上，使成型机组的调整更方便，产品的质量更好，并且辊压孔的尺寸能够调节，通用性和共用性好，降低成本。

3、尖角方矩管在成型过程中出现的微量扭转和弯曲缺陷，通过矫直机构的配合，在产品成型过程中消除，使尖角方矩管产品满足有关标准的要求。

4、由于采用中频加热方式，使的生产效率更高，对周围环境无污染，符合国家的能源政策。

附图说明

图1为本发明提供的机械辊压式双中频加热圆管变方矩管的成型设备一优选实施例的整体结构示意图；

图2为图1成型系统的结构放大图；

图3为图1中成型机构的侧视图；

图4为图3中蜗轮蜗杆箱在牌坊架安装的俯视图；

图5为中频加热系统的结构示意图。

图中标注说明：1、上料输送辊道；2、成型工作台；3、成型机构；4、转向箱；5、齿轮箱；6、SWC万向传送轴；7、矫正机构；8、立辊架；9、土耳其头；10、万能机架；11、中频加热系统；12、第一直流电机；13、第一减速机；14、第二减速机；15、第二直流电机；16、下料输送辊道；17、牌坊架；18、辊压平辊；19、侧辊盒；20、丝杠；21、固定架；22、辊压侧辊；23、平辊轴；24、辊压孔；25、母管；26、推板；27、蜗轮蜗杆箱；28、导向槽。

具体实施方式

为了更进一步了解本发明的发明内容，下面将结合具体实施例详细阐述本发明。

如图1-5所示，按照本发明提供的一种机械辊压式双中频加热圆管变方矩管的生产设备的一实施例，包括依次排列的上料输送辊道1、成型系统和下料输送辊道16，所述上料输送辊道1将待加工的母管25输送至成型机组进行成型后，经下料输送辊道16输出，所述成型系统由动力系统驱动对母管25辊压成型，所述成型系统包括安装在成型工作台2上按照母管25输送方向依次排列的喂入辊架、成型机构3、矫直机构，所述成型机构3的架数至少为五架且依次排布，以对母管25进行多道次辊压，在靠近矫直机构的两个成型机构3前侧分别设置中频加热系统11，以对母管25加热进行辊压，所述动力系统包括圆角动力机构、尖角动力机构、多个传动箱，所述圆角动力机构和尖角动力机构均能够驱动多个传动箱动作，所述传动箱与成型机构3一一对应，每个传动箱连接SWC型万向传动轴以驱动成型机构3对母管25辊压。喂入辊架作用是保证母管25中心与成型机架中心一致。

其中，中频加热系统11后方的成型机构3采用高铬钢材质，使整体使用寿命更长，产品质量更好。根据成型效果的需要随时调整多道成型机构3的成型量，控制粗成型的圆角方矩管的尺寸与形状以满足后面变成尖角方矩管的需要，提高产品质量。

上述结构中，以圆形母管25为原料通过机械辊压和中频加热的方式一次生产出尖角方矩管，极大的提高了生产效率。在成型尖角方矩管时，在进入中频加热系统11之前的母管25已经辊压形成圆角方矩管形式，然后在经过加热和辊压，最终成型尖角方矩管。

所述上料输送辊道1安装在上料框架上，所述下料输送辊道16安装在下料框架上，所述上料框架和下料框架的底部均安装升降机构，以驱动上料输送辊道1和下料输送辊道16上下移动。所述升降机构为液压缸，液压缸上的伸缩杆与对应的上料框架和下料框架固定，以驱动上料框架和下料框架上下移动，使V型辊上的母管25中心与成型机构3中的辊压孔24中心对齐。

其中，上料输送辊道1包括五组V型托辊，V型托辊安装在上料框架上，且其中两组V型托辊由上料电机驱动旋转，以实现母管25的传送，下料输送辊道16包括多组平托辊，平托辊安装在下料框架上，其中三组平托辊由下料电机驱动旋转，以实现成型后方矩管的传送，下料电机安装在下料框架上。

传动箱包括转向箱4和齿轮箱5，转向箱4与齿轮箱5连接，SWC传动轴与齿轮箱5连接，第一直流电机12通过第一减速机13驱动转向箱4旋转，多个传动箱中的转向箱4之间通过连接轴连接，以使转向箱4同时旋转。

如图3所示，所述成型机构3包括两个牌坊架17、辊压平辊18、辊压侧辊22，两个牌坊架17对称安装在成型工作台2上，两个牌坊架17之间转动连接两个呈上下分布的辊压平辊18轴，每个辊压平辊18轴上固定套有辊压平辊18，所述辊压平辊18轴与SWC传送轴连接，每个牌坊架17上安装侧辊盒19，侧辊盒19上转动连接辊压侧辊22，所述辊压侧辊22位于两个辊压平辊18之间，两个辊压平辊18和两个辊压侧辊22组合形成呈矩形结构的辊压孔24。

所述牌坊架17上设有导向槽，所述导向槽内滑动连接侧辊盒19，所述牌坊架17远离辊压侧辊22的侧壁上安装固定架21，所述固定架21上固定蜗轮蜗杆箱27，所述蜗轮蜗杆箱27上的丝杠20一端固定推板26，所述推杆与侧辊盒19连接以使其平移。丝杠20的轴线与辊压孔24的中心线垂直，从而驱动侧辊盒19带动辊压侧辊22平移，以调节辊压孔24的宽度。

蜗轮蜗杆箱中的蜗杆的一端固定六角驱动块，借助外界工具驱动六角驱动块转动，从而使蜗杆带动蜗轮旋转，以使丝杠移动。

成型机构3采用中心水平法成型，中心高度就是成型机的轧制中心线的高度，每一架辊压孔24的中心高度自动确定。

所述中频加热系统11为IGBT500KW-4KHz中频加热电源。在母管25变形接近方矩型时，通过中频加热电源的作用，使母管25加热到700-9000C左右(通过远红外测温装置测量)，从而改变母管25材料的流动性，使之成为尖角方矩管，同时保证了母管25的金相组织和机械性能。对于小尺寸的方矩管采用整体加热的方式，结构简单，对圆管直径的要求较低，对于大尺寸的方矩管采用四角加热的方式，加热效率高，生产速度快，但对圆管直径的要求相对严格。冷却系统采用闭式冷却塔对中频电源进行冷却。感应器采用T2铜管绕制，感应器固定在槽路架上。

所述矫直机构包括按照母管25输送方向依次排列的两架立辊架8、土耳其头9和万能机架10，两架所述立辊架8和土耳其头9上分别安装两个矫直立棍，所述万能机架10上安装两个矫直平辊；两个矫直平辊通过SWC传动轴与传动箱连接。

传统矫直机构的一般采用一架矫直辊架，由于架次少且矫直辊之间的距离较大，矫直效果特别是钢管两端的矫直效果较差，由于热变形的原因钢管的弯曲与扭转变形较大，对钢管的扭转缺陷无能为力。采用本发明的矫直机构，由两架立辊架8、一架土耳其头9和一架万能机架10共同组成新型矫直机构，架次多，矫直效果好，完成对尖角方矩管的矫直工作。

所述圆角动力机构包括第一直流电机12、第一减速机13，所述第一直流电机通过第一减速机驱动多个传动箱动作，所述尖角动力机构包括第二直流电机15和第二减速机14，所述第二直流电机通过第二减速机和第一减速机驱动多个传动箱动作，以使SWC传送轴旋转。

具体的，第一直流电机12用于生产圆角方矩管，和第一减速机13之间用第一牙嵌式离合器连接；第二直流电机15和第二减速机14之间采用柱销式联轴器连接，为生产尖角方矩管所设，而第二减速机14和第一减速机13之间采用第二牙嵌式离合器连接。生产圆角方矩管时，第一牙嵌式离合器接合，第二牙嵌式离合器断开；生产尖角方矩管时相反。且在生产圆角方矩管时，不需要对母管加热，因此在加工圆角方矩管时，中频加热系统不进行加热。生产尖角方矩管时，需要经过中频加热系统进行加热，且尖角方矩管的成型速度小于圆角方矩管的成型速度，有利于成型。

此工艺结构设计简单，操作方便，产品性能好，同时也可生产圆角方矩管，真正实现了一机多用。为满足尖角、圆角不同的工艺要求，生产圆角方矩管时使用第一直流电机12和第一减速机13，生产尖角方矩管时使用第二直流电机15和第二减速机14。

成型机构的设计充分考虑了这种机组的产品小批量、多品种、更换频繁的特点，最大限度的做到成型机构的通用性和共用性，尽量减少成型机构的种类和数量。成型机构的个数优选为七架，以七架为例进行说明。以F500x18机组为例，辊压平辊采用P200、P400、P600三种规格，宽面可做到600mm，其中P400规格制作全套，P600规格制作P4-7架，P200规格制作P1和P4-7架，其余借用；辊压侧辊制作100、120、150、180、200、220、250、280、300、350、400、450、500等规格，每种规格的数量1-4对不等，部分借用，高度覆盖100-500范围内的主要规格。配辊方案如下表：

各架成型机构的压下量一般按如下原则来确定：第一架以圆管顺利咬入为原则，一般为总压下量的5％，其余压下量均匀分布于2-7架，辊压侧辊一般采用四架变形，一般将总变形量均匀分配，不论平辊还是侧辊，最后一架的压下量可适当减小。圆形母管的直径＝尖角方矩管的外周长/3.14*(1.07-1.1)。调整时通过专用卡钳测量辊压孔的尺寸，待管子经过最后一道次时，精确测量方矩管尺寸，允许反复几次以达到所需尺寸规格为准。在设计时尽量考虑通用性和实用性，一方面可以降低制造成本，还可以减少更换时间，降低劳动强度。

在生产宽面为400-600mm的方矩管时采用P600辊压平辊，在生产200-400mm的方矩管时采用P400辊压平辊，在生产200以下方矩管时采用P200辊压平辊，侧辊地选择原理相同。只要产品高度不变，宽度在600-400mm、400-200mm、≤200mm内，只需将辊压侧辊位置的调整即可生产出不同规格的产品；如果产品高度变化，只要选用≤产品高度值得侧立辊即可；只有产品规格变化较大，才同时更换辊压平辊和辊压侧辊。另外，为了减小产品的弯曲度，辊压平辊的底径在设计时P4-7人为逐架增大1mm，使方矩管在成型过程中具有一定的微张力。这样设计，最大限度的减少了模具的更换次数，减少了换辊的辅助时间。例如：用F500x18机组生产F500x500方管时，圆管直径大约为688mm，各架的配辊、压下量及调整参数如下表：

本发明还提供一种机械辊压式双中频加热圆管变方矩管的成型方法，采用上述所述的机械辊压式双中频加热圆管变方矩管的成型设备，包括以下步骤，

S1，上料台架将待加工的母管输送至上料输送辊道上，上料输送辊道将母管向喂入辊架方向输送，经喂入辊架进入成型机构；

S2，母管经过多架成型机构的辊压孔进行多道次辊压，在进入最后的两架成型机构之前首先经过中频加热系统，然后再经过剩余的两架成型机构，经辊压平辊和辊压侧辊的辊压最终成型为方矩管；在经过中频加热系统时，中频加热系统启动加热时，成型的方矩管为尖角方矩管，在经过中频加热系统时，中频加热系统停止未加热，成型的方矩管为圆角方矩管；

S3，成型后的方矩管经矫直机构进行矫直后进入下料输送辊道进行传送输出。

本领域技术人员不难理解，本发明包括上述说明书的发明内容和具体实施方式部分以及附图所示出的各部分的任意组合，限于篇幅并为使说明书简明而没有将这些组合构成的各方案一一描述。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种机械辊压式双中频加热圆管变方矩管的成型设备，其特征在于：包括依次排列的上料输送辊道、成型系统和下料输送辊道，所述上料输送辊道将待加工的母管输送至成型机组进行成型后，经下料输送辊道输出，所述成型系统由动力系统驱动对母管辊压成型，所述成型系统包括安装在成型工作台上按照母管输送方向依次排列的喂入辊架、成型机构、矫直机构，所述成型机构的架数至少为七架且依次排布，以对母管进行多道次辊压，在靠近矫直机构的两个成型机构前侧分别设置中频加热系统，以对母管加热进行辊压，所述动力系统包括圆角动力机构、尖角动力机构、多个传动箱，所述圆角动力机构和尖角动力机构均能够驱动多个传动箱动作，所述传动箱与成型机构一一对应，每个传动箱连接SWC型万向传动轴以驱动成型机构对母管辊压。

2.根据权利要求1所述的机械辊压式双中频加热圆管变方矩管的成型设备，其特征在于：所述上料输送辊道安装在上料框架上，所述下料输送辊道安装在下料框架上，所述上料框架和下料框架的底部均安装升降机构，以驱动上料输送辊道和下料输送辊道上下移动。

3.根据权利要求1所述的机械辊压式双中频加热圆管变方矩管的成型设备，其特征在于：所述成型机构包括两个牌坊架、辊压平辊、辊压侧辊，两个牌坊架对称安装在成型工作台上，两个牌坊架之间转动连接两个呈上下分布的辊压平辊轴，每个辊压平辊轴上固定套有辊压平辊，所述辊压平辊轴与SWC传送轴连接，每个牌坊架上安装侧辊盒，侧辊盒上转动连接辊压侧辊，所述辊压侧辊位于两个辊压平辊之间，两个辊压平辊和两个辊压侧辊组合形成矩形结构的辊压孔。

4.根据权利要求3所述的机械辊压式双中频加热圆管变方矩管的成型设备，其特征在于：所述牌坊架上设有导向槽，所述导向槽内滑动连接侧辊盒，所述牌坊架远离辊压侧辊的侧壁上安装固定架，所述固定架上固定蜗轮蜗杆箱，所述蜗轮蜗杆箱上的丝杠一端固定推板，所述推杆与侧辊盒连接以使其平移。

5.根据权利要求1所述的机械辊压式双中频加热圆管变方矩管的成型设备，其特征在于：所述中频加热系统为IGBT500KW-4KHz中频加热电源。

6.根据权利要求1所述的机械辊压式双中频加热圆管变方矩管的成型设备，其特征在于：所述矫直机构包括按照母管输送方向依次排列的两架立辊架、土耳其头和万能机架，两架所述立辊架和土耳其头上分别安装两个矫直立棍，所述万能机架上安装两个矫直平辊，两个矫直平辊通过SWC传动轴与传动箱连接。

7.根据权利要求1所述的机械辊压式双中频加热圆管变方矩管的成型设备，其特征在于：所述圆角动力机构包括第一直流电机、第一减速机，所述第一直流电机通过第一减速机驱动多个传动箱动作，所述尖角动力机构包括第二直流电机和第二减速机，所述第二直流电机通过第二减速机和第一减速机驱动多个传动箱动作，以使SWC传送轴旋转。

8.一种机械辊压式双中频加热圆管变方矩管的成型方法，其特征在于：采用上述1-7中任一项所述的机械辊压式双中频加热圆管变方矩管的成型设备，包括以下步骤，

S1，上料台架将待加工的母管输送至上料输送辊道上，上料输送辊道将母管向喂入辊架方向输送，经喂入辊架进入成型机构；

S2，母管经过多架成型机构的辊压孔进行多道次辊压，在进入最后的两架成型机构之前首先经过中频加热系统，然后再经过剩余的两架成型机构，经辊压平辊和辊压侧辊的辊压最终成型为方矩管；在经过中频加热系统时，中频加热系统启动加热时，成型的方矩管为尖角方矩管，在经过中频加热系统时，中频加热系统停止未加热，成型的方矩管为圆角方矩管；

S3，成型后的方矩管经矫直机构进行矫直后进入下料输送辊道进行传送输出。

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