CN113319151B - 一种高频焊管在线校正工装 - Google Patents

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Abstract

一种高频焊管在线校正工装，包括出料基准辊轮装置和数台在线校正装置，由高频焊管生产线输出的高频焊管依次进入出料基准辊轮装置及各在线校正装置进行校直校正和调扭校正。在线校正装置包括底座、框架、校正辊轮机构、高度调整机构和角度调整机构，框架固定在底座上，框架内设有安装立板，安装立板上装配校正辊轮组，校正辊轮组设有十字分布的四个校正辊轮，四个校正辊轮的形面匹配包覆高频焊管的外侧；高度调整机构用于调整校正辊轮组的高低位置，角度调整机构用于调整校正校正辊轮机构的角度。本发明用于抗拉强度1500MPa级别，厚度≤3.5mm超高强钢材料成型管件，校正后直线度0.3mm‑0.5mm，残余应力减少85％以上。

Description

一种高频焊管在线校正工装
技术领域
本发明涉及一种管件校正设备，特别是高频焊管在线校正工装。
背景技术
高频焊管生产线用于汽车零部件加强管类产品的高速生产，包括矩形、圆形、椭圆形、三角形截面等规则和不规则截面形状的产品。随着汽车轻量化的发展，高强度钢在汽车零部件上的应用越来越多，高强度钢高频焊管产品由于其生产效率高，质量稳定，被大量应用在汽车加强件领域。高频焊管产品焊接速度快，高强度薄钢带焊接后，焊接区温度高，淬火冷却后焊缝区金属组织局部硬化，脆性增加，焊缝区应力来不及向母材及热影响区传导，导致残留应力较高且分布不均，严重影响产品焊接质量，尤其弯曲成型工序，因残留应力释放导致产品件超差和开裂时有发生。目前，高频焊产品焊缝去应力工艺常规采用在线焊缝退火设备、在线悬臂式校正工装、定尺切断后线下校正等。在线焊缝退火设备加热速度快，焊缝热处理效果好，但设备占地空间大，加热功率大，工艺复杂，不适用于汽车零部件等小管径加强件产品的生产。在线悬臂式校正工装采用多组悬挂式校正轮工装排布，结构简单，安装拆卸方便，但悬挂式工装稳定性差，弯曲、调扭操作繁琐，无法实现锁紧定位，不能保证重复精度，不适用于高强度钢精密管类零件的在线校正。定尺切断后线下校正主要应用于圆形截面管，通过线下校正机多组校正轮旋转校正，对焊缝进行拉延、扭曲，实现减轻和消除应力不均状态。该工艺不适用于在线定长切断工艺。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术问题，提供一种适应不同截型高频焊管、可实现高度和扭曲大范围调整的高频焊管在线校正工装。
本发明所述问题是以下述技术方案实现的：
一种高频焊管在线校正工装，设置在高频焊管生产线的出料端，包括出料基准辊轮装置和数台在线校正装置，出料基准辊轮装置和数台在线校正装置顺序一字排开，由高频焊管生产线输出的高频焊管依次进入出料基准辊轮装置及各在线校正装置进行校直校正和调扭校正；
所述在线校正装置包括底座、框架、校正辊轮机构、高度调整机构和角度调整机构，框架固定在底座上，校正辊轮机构、高度调整机构和角度调整机构装配在底座和框架处，框架内设有安装立板，安装立板上装配校正辊轮组，校正辊轮组设有十字分布的四个校正辊轮，四个校正辊轮的形面匹配包覆高频焊管的外侧；高度调整机构用于调整校正辊轮组的高低位置，角度调整机构用于调整校正校正辊轮机构的角度。
上述高频焊管在线校正工装，各相邻装置之间的间距不小于290mm，在线校正装置设置三台，分别为第一在线校正装置、第二校正装置、第三校正装置，其中，第一在线校正装置的校正辊轮组中心相对出料基准辊轮中心下移5-10毫米，第二在线校正装置的校正辊轮组中心相对出料基准辊轮中心上移20-25毫米，第三在线校正装置的校正辊轮组中心与出料基准辊轮中心高低对应；第一在线校正装置的校正辊轮组相对出料基准辊轮相位角扭转β°，第二在线校正装置的校正辊轮组相对出第一在线校正装置的校正辊轮组相位角扭转-β°,第三在线校正装置的校正辊轮组相对出料基准辊轮相位角扭转-δ°，β为8°-12°，δ为2°-4°。
上述高频焊管在线校正工装，安装立板上安装有环形的安装座，安装座上装配校正辊轮机构，校正辊轮机构设有辊轮安装盘，辊轮安装盘与安装座固定，辊轮安装盘上固定四块辊轮座，辊轮座设有轴孔，轴孔内装配偏心辊轮轴，校正辊轮套装在偏心辊轮轴上，偏心辊轮轴与辊轮座螺钉紧固。
上述高频焊管在线校正工装，所述高度调整机构设有两根导柱、上安装块、下安装块和调高上千斤顶、调高下千斤顶，上安装块、下安装块分布固定在安装立板的上下侧，调高上千斤顶固定在上安装块处，调高下千斤顶固定在底座处，安装立板两侧分别经两块连接块连接导套，导套套装在导柱上，与导柱滑动配合，紧固螺钉穿过框架顶板将安装立板固定。
上述高频焊管在线校正工装，所述角度调整机构设有两根拉杆、齿条、扇形齿轮、调扭上千斤顶、调扭下千斤顶，移动架和固定块，两根拉杆的上部与穿过框架顶板槽孔的螺栓连接，两根拉杆的下部分别与安装座的两侧铰接，固定块固定在框架侧边，移动架呈“[”形，移动架与齿条固接，扇形齿轮固定在安装座上，扇形齿轮与齿条啮合，调扭上千斤顶安装在固定块上，调扭下千斤顶安装在移动架底部。
上述高频焊管在线校正工装，所述出料基准辊轮装置包括对称设置的支撑架，两支撑架支撑上基准辊轮和下基准辊轮，上下基准辊轮的型面匹配包覆高频焊管的外侧。
上述高频焊管在线校正工装，所述辊轮轴一端设有调整杆，调整杆插入辊轮轴且与辊轮轴周向限位，辊轮轴与辊轮之间设有铜套。
上述高频焊管在线校正工装，调高上千斤顶、调高下千斤顶、调扭上千斤顶、调扭下千斤顶分别经管路连接液压泵。
本发明的主要优点如下：1、所述工装强度高，稳定性好，可实现高速在线产品校正功能，既可对高频焊管进行在线校直校正和调扭校正，还可以大幅度减低残余应力；2、工装设置的在线校正装置可以实现高度±30mm，角度±20°大范围调节；3、校正辊轮机构采用多辊结构，与产品件合型紧密，精度高；辊轮轴采用偏心轴，辊轮间隙调整灵活；4、校正辊轮机构可根据产品实现快速更换，适用多种截型产品类型校正；5、工装结构调整简单，一次调整，重复精度高。本发明用于抗拉强度1500MPa级别，厚度≤3.5mm超高强钢材料成型管件，校正后直线度0.3mm-0.5mm，残余应力减少85％以上。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1是本发明校直校正高频焊管的示意图；
图2是本发明调扭校正高频焊管的示意图；
图3是在线校正装置的立体结构图；
图4是图3的后视图；
图5是出料基准辊轮装置的立体结构示意图；
图6是校正辊轮机构的结构示意图；
图7是图6的A-A剖视图。
图中各标号清单为：1、工装底板，2、底座，3、框架，4、导柱，5、连接块,6、安装座，7、校正辊轮机构，7-1、安装盘，7-2、辊轮座，7-3、校正辊轮，7-4、调整杆，7-5、偏心辊轮轴，7-6、铜套，8、安装立板，9、拉杆，10、上安装块，11、调高上千斤顶，12、扇形齿轮，13、齿条，14、移动架，15、调扭下千斤顶，16、固定块，17、调扭上千斤顶，18、调高下千斤顶，19、下安装块，20、出料基准辊轮装置，20-1、上基准辊轮，20-2、下基准辊轮，20-3、支撑架，21、高频焊管。Ⅰ、第一在线校正装置，Ⅱ、第二在线校正装置，Ⅲ、第三在线校正装置。
具体实施方式
参看图1、图2和图5，本发明设置在高频焊管生产线的出料端，包括出料基准辊轮装置和数台在线校正装置，出料基准辊轮装置和数台在线校正装置顺序一字排开，由高频焊管生产线输出的高频焊管依次进入出料基准辊轮装置及各在线校正装置进行校直校正和调扭校正。出料基准辊轮装置20设有上基准辊轮20-1和下基准辊轮20-2，两对称设置的支撑架20-3支撑上基准辊轮和下基准辊轮，下基准轮的位置固定，上基准轮的位置可以上下调整，上、下基准辊轮的型面匹配包覆高频焊管的外侧。在线校正装置既可以对高频焊管21进行在线校直校正，又可以对高频焊管进行在线调扭校正，图示实施例中在线校正装置设置三台，分别为第一在线校正装置Ⅰ、第二校正装置Ⅱ、第三校正装置Ⅲ，三台校正装置的结构相同。其中，第一在线校正装置的校正辊轮组中心相对出料基准辊轮中心下移5-10毫米，第二在线校正装置的校正辊轮组中心相对出料基准辊轮中心上移20-25毫米，第三在线校正装置的校正辊轮组中心与出料基准辊轮中心高低对应。第一在线校正装置的校正辊轮组相对出料基准辊轮相位角扭转β°(即调整第一在线校正装置的校正辊轮组中心线相对出料基准辊轮中心线扭转β°)，第二在线校正装置的校正辊轮组相对出第一在线校正装置的校正辊轮组相位角扭转-β°(即调整第二在线校正装置的校正辊轮组中心线相对第一在线校正装置的中心线反向扭转β°),第三在线校正装置的校正辊轮组相对出料基准辊轮相位角扭转-δ°(即调整第三在线校正装置的校正辊轮组中心线相对第二在线校正装置的中心线反向扭转δ°)，β为8°-12°，δ为2°-3°(反向微调)。各相邻装置之间的间距不小于290mm。校正过程高频焊管的焊缝向上。本发明用于抗拉强度1500MPa级别，厚度≤3.5mm超高强钢材料成型的高频焊管，校正后直线度0.3mm-0.5mm，残余应力减少85％以上。
参看图3、图4和图6、图7，在线校正装置包括底座2、框架3、校正辊轮机构7、高度调整机构和角度调整机构，框架固定在底座上，底座安装在工装底板1上，校正辊轮机构、高度调整机构和角度调整机构装配在底座和框架处。校正辊轮机构设有校正辊轮组，校正辊轮组设有十字分布的四个校正辊轮7-3，四个校正辊轮的形面匹配包覆高频焊管21的外侧。框架内设有安装立板8，安装立板与框架由位于框架上部的螺钉固定。安装立板上装配环形的安装座6，安装座由两块相互固接且分别位于安装立板两侧的孔板构成，安装座上装配校正辊轮机构7。校正辊轮机构设有辊轮安装盘7-1，辊轮安装盘上固定四块辊轮座7-2，各辊轮座设有轴孔，轴孔内装配偏心辊轮轴7-5，校正辊轮套装在偏心辊轮轴上，辊轮轴与辊轮之间设有铜套7-6。辊轮轴一端设有调整杆7-4，调整杆一端方头插入辊轮轴且与辊轮轴连接，转动调整杆偏心辊轮轴转动，可以调整校正辊轮相对高频焊管之间的间隙，调整合适后由螺钉将偏心辊轮轴与辊轮座固定。辊轮安装盘设有止口，安装座设有相应的止口位，对于不同规格的高频焊管可以方便的更换与之匹配的校正辊轮机构，以用于多种截型产品的校正。
参看图3、图4，高度调整机构设有两根导柱4、上安装块10、下安装块19和调高上千斤顶11、调高下千斤顶18。上安装块、下安装块分布固定在安装立板的上下侧，调高上千斤顶固定在上安装块处，调高下千斤顶固定在底座上，安装立板两侧分别经两块连接块5连接导套，导套套装在导柱上、与导柱滑动配合，紧固螺栓穿过框架顶板将安装立板固定。向上调整高度时，调高上千斤顶泄压，使用手动液压泵向调高下千斤顶泵油，安装立板沿导柱向上运动，调整高度至合适位置后，拧紧紧固螺钉，安装立板的位置即被固定。向下调整高度时，调高下千斤顶卸压，使用手动液压泵向调高上千斤顶泵油，安装立板沿导柱向下运动，调整高度至合适位置后，拧紧紧固螺钉，固定安装立板。
仍参看图3、图4，所述角度调整机构设有两根拉杆9、齿条13、扇形齿轮12、调扭上千斤顶17、调扭下千斤顶15，移动架14和固定块16，两根拉杆的上部与穿过框架顶板槽孔的螺栓连接，两根拉杆的下部分别与安装座的两侧铰接，固定块固定在框架侧边，移动架呈“[”形，移动架与齿条固接，扇形齿轮固定在安装座上，扇形齿轮与齿条啮合，调扭上千斤顶安装在固定块上，调扭下千斤顶安装在移动架底部。调扭机构顺时针调扭时，调扭上千斤顶泄压状态，使用手动液压泵向调扭下千斤顶泵油，移动架带动齿条运动，驱动扇形齿轮顺时针旋转，扇形齿轮带动安装座及校正辊轮机构顺时针方向旋转至预定角度，拧紧两根拉杆上部穿过框架顶板槽孔的螺栓，将拉杆固定；逆时针调扭时，调扭下千斤顶泄压状态，使用手动液压泵向调扭上千斤顶泵油，移动架带动齿条运动，驱动扇形齿轮逆时针旋转，安装座及校正辊轮机构沿逆时针方向旋转至预定角度，拧紧两根拉杆上部穿过框架顶板槽孔的螺栓，将拉杆固定。
参看图1、图2，本发明校正原理如下：3台在线校正装置与出料基准辊轮装置构成一个校正单元，调整各在线校正装置旋转角度和高度，对高频焊管21施加竖直方向校正力F，旋转方向扭矩M，工装对产品件构成旋转挤压作用，实现在线产品的空间校正作用。图1为校直校正示意，校直校正时，三台在线校正装置组成典型的三点弯曲校直力学模型，高频焊管弹塑性变形区主要集中在第二在线校正装置压点位置，第二在线校正装置施加较大的垂直力F2，第一、第三在线校正装置承受反向支点力F1、F3，高频焊管在三点弯曲作用下校正达到理想的直线度，焊缝区残留的应力在竖直方向得到有效减轻或消除。图2为调扭校正示意，第一在线校正装置、第二在线校正装置之间，第二在线校正装置、第三在线校正装置之间存在相对角度差，形成旋转扭矩矩M1、M2，作用于焊缝区域，焊缝区残留的较大的应力在扭矩M1、M2作用下得到有效减轻或消除。

Claims (7)

1.一种高频焊管在线校正工装，其特征在于：设置在高频焊管生产线的出料端，包括出料基准辊轮装置和数台在线校正装置，出料基准辊轮装置和数台在线校正装置顺序一字排开，由高频焊管生产线输出的高频焊管依次进入出料基准辊轮装置及各在线校正装置进行校直校正和调扭校正；
所述在线校正装置包括底座、框架、校正辊轮机构、高度调整机构和角度调整机构，框架固定在底座上，校正辊轮机构、高度调整机构和角度调整机构装配在底座和框架处，框架内设有安装立板，安装立板上装配校正辊轮组，校正辊轮组设有十字分布的四个校正辊轮，四个校正辊轮的形面匹配包覆高频焊管的外侧；高度调整机构用于调整校正辊轮组的高低位置，角度调整机构用于调整校正辊轮机构的角度；
各相邻装置之间的间距不小于290 mm，在线校正装置设置三台，分别为第一在线校正装置、第二校正装置、第三校正装置，其中，第一在线校正装置的校正辊轮组中心相对出料基准辊轮中心下移5-10毫米，第二在线校正装置的校正辊轮组中心相对出料基准辊轮中心上移20-25毫米，第三在线校正装置的校正辊轮组中心与出料基准辊轮中心高低对应；第一在线校正装置的校正辊轮组相对出料基准辊轮相位角扭转β°，第二在线校正装置的校正辊轮组相对出第一在线校正装置的校正辊轮组相位角扭转-β°, 第三在线校正装置的校正辊轮组相对出料基准辊轮相位角扭转-δ°，β为8°-12°，δ为2°-4°。
2.根据权利要求1所述的高频焊管在线校正工装，其特征在于：安装立板上安装有环形的安装座，安装座上装配校正辊轮机构，校正辊轮机构设有辊轮安装盘，辊轮安装盘与安装座固定，辊轮安装盘上固定四块辊轮座，辊轮座设有轴孔，轴孔内装配偏心辊轮轴，校正辊轮套装在偏心辊轮轴上，偏心辊轮轴与辊轮座螺钉紧固。
3.根据权利要求2所述的高频焊管在线校正工装，其特征在于：所述高度调整机构设有两根导柱、上安装块、下安装块和调高上千斤顶、调高下千斤顶，上安装块、下安装块分布固定在安装立板的上下侧，调高上千斤顶固定在上安装块处，调高下千斤顶固定在底座处，安装立板两侧分别经两块连接块连接导套，导套套装在导柱上，与导柱滑动配合，紧固螺钉穿过框架顶板将安装立板固定。
4.根据权利要求3所述的高频焊管在线校正工装，其特征在于：所述角度调整机构设有两根拉杆、齿条、扇形齿轮、调扭上千斤顶、调扭下千斤顶，移动架和固定块，两根拉杆的上部与穿过框架顶板槽孔的螺栓连接，两根拉杆的下部分别与安装座的两侧铰接，固定块固定在框架侧边，移动架呈“［”形，移动架与齿条固接，扇形齿轮固定在安装座上，扇形齿轮与齿条啮合，调扭上千斤顶安装在固定块上，调扭下千斤顶安装在移动架底部。
5.根据权利要求4所述的高频焊管在线校正工装，其特征在于：所述出料基准辊轮装置包括对称设置的支撑架，两支撑架支撑上基准辊轮和下基准辊轮，上下基准辊轮的型面匹配包覆高频焊管的外侧。
6.根据权利要求5所述的高频焊管在线校正工装，其特征在于：所述辊轮轴一端设有调整杆，调整杆插入辊轮轴且与辊轮轴周向限位，辊轮轴与辊轮之间设有铜套。
7.根据权利要求6所述的高频焊管在线校正工装，其特征在于：调高上千斤顶、调高下千斤顶、调扭上千斤顶、调扭下千斤顶分别经管路连接液压泵。
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