CN117960943A - 一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于冶金设备技术领域，特别涉及一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件及使用方法。一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件，包括中心拉杆、上连接端和下连接端，上连接端和下连接端之间的中心拉杆外侧自上而下依次套设有胀形芯锥、压套和移动横梁，上连接端下部与胀形芯锥上部之间设有上垫块，移动横梁下部与下连接端上部之间设有下垫块，使用时，下连接端处于拉应力状态，胀形芯锥、压套和移动横梁处于压应力状态。本发明通过拉杆加压套的方式将胀形芯锥和移动横梁连接起来，在胀形芯锥和移动横梁之间产生预应力，大幅降低工作时中心受拉件的应力变化幅度，进而提高设备的疲劳使用寿命。

Description

一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件及使用方法

技术领域

本发明属于冶金设备技术领域，特别涉及一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件及使用方法。

背景技术

中国航空航天和国防军工的快速发展，尤其是长征系列火箭和核潜艇的逐渐大型化和重型化，对于大型环件的需求是越来越大，环件的直径一直在增加，而且对大直径环形金属锻件的质量要求越来越高，尤其是环形锻件的整形均匀性。环件塑性加工的方法包括径轴向数控轧制、马杠扩孔和离心铸造+径向锻造，还有采用分段拼焊或增材制造的方式生产。生产实际中大量采用的是径轴向数控轧制。轧制过程中的不均匀受力会产生残余应力，多辊协调控制会出现椭圆，因此需要采用胀形的方法消除残余应力，减少或消除椭圆，提高环形锻件的整体均匀性。

工程实际中大多采用的机械式胀形方法，在一整圈的胀形模具里面，设置一个从下面驱动的带有锥度的胀形芯锥，胀形芯锥上下运动可以通过多个均匀分布的斜面将垂直力转化为水平力，驱动一整圈均匀分布的多个滑块(16或18)从内部向环件内壁施加胀形力，胀形一次后滑块退回，环件被转动一个小角度继续胀形，直到消除椭圆度和残余应力为止；胀形芯锥由其下面的大油缸驱动，油缸正置或者倒置，并和胀形芯锥连接；在胀形底座上带有整体机架，油缸在整体机架里面运动。无论油缸正置或者倒置，油缸均和胀形芯锥采用单一拉杆直接连接，连接处在胀形过程中每次应力都是从零增加到所需胀形力产生的应力，应力变化的幅度亦即应力幅值大，从而使得疲劳使用寿命低。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件及使用方法，该中心杆件采用拉杆加压套的方式将胀形芯锥和移动横梁连接起来，在胀形芯锥和移动横梁之间产生预应力，大幅降低工作时中心受拉件的应力变化幅度，进而提高设备的疲劳使用寿命。

本发明的技术方案在于：一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件，包括中心拉杆，所述中心拉杆上下两端分别设有上连接端和下连接端，所述上连接端和下连接端之间的中心拉杆外侧自上而下依次套设有胀形芯锥、压套和移动横梁，所述上连接端下部与胀形芯锥上部之间设有上垫块，所述移动横梁下部与下连接端上部之间设有下垫块，使用时，先将上垫块、胀形芯锥、压套、移动横梁安装在中心拉杆外侧，通过拉伸下连接端，将下垫块安装在移动横梁与下连接端之间，使下连接端处于拉应力状态，胀形芯锥、压套和移动横梁处于压应力状态。

所述上垫块和胀形芯锥之间的中心拉杆外侧套设有限位环，所述限位环外径大于所述胀形芯锥最大外径。

所述移动横梁中心设有中心通孔，所述移动横梁沿中心通孔的周向外侧设有多个拉伸器连接孔，所述拉伸器连接孔与移动横梁上下表面垂直设置。

所述移动横梁在所述拉伸器连接孔与中心通孔之间设有多个横梁空腔。

所述上垫块和下垫块为半圆垫块。

所述上连接端和下连接端分别为螺母。

所述下连接端为勾头叠板。

所述上连接端和下连接端均为锁紧螺母。

一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件的使用方法，使用如上所述一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件，包括以下步骤：

S1：使用时，先将上垫块、胀形芯锥、压套、移动横梁安装在中心拉杆外侧，通过拉伸下连接端，将下垫块安装在移动横梁与下连接端之间，使下连接端处于拉应力状态，胀形芯锥、压套和移动横梁处于压应力状态；

S2：将移动横梁与拉伸器连接，在胀形芯锥外侧套设胀形斜块、胀形模具组和需要胀形的环件，通过拉伸器带动移动横梁向下移动，进而带动中心拉杆、胀形芯锥向下运动，带动胀形斜块、胀形模具组水平移动，向需要胀形的环件内壁施加胀形力，实现对环件的胀形。

本发明的技术效果在于：本发明通过拉杆加压套的方式将胀形芯锥和移动横梁连接起来，在胀形芯锥和移动横梁之间产生预应力，大幅降低工作时中心受拉件的应力变化幅度，进而提高设备的疲劳使用寿命。

以下将结合附图进行进一步的说明。

附图说明

图1为本发明实施例一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件的结构示意图。

图2为本发明实施例带锁紧螺母的结构示意图。

附图标记：1-上连接端，2-上垫块，3-限位环，4-胀形芯锥，5-中心拉杆，6-压套，7-移动横梁，8-下垫块，9-下连接端，10-拉伸器连接孔，11-横梁空腔。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件，包括中心拉杆5，所述中心拉杆5上下两端分别设有上连接端1和下连接端9，所述上连接端1和下连接端9之间的中心拉杆5外侧自上而下依次套设有胀形芯锥4、压套6和移动横梁7，所述上连接端1下部与胀形芯锥4上部之间设有上垫块2，所述移动横梁7下部与下连接端9上部之间设有下垫块8，使用时，先将上垫块2、胀形芯锥4、压套6、移动横梁7安装在中心拉杆5外侧，通过拉伸下连接端9，将下垫块8安装在移动横梁7与下连接端9之间，使下连接端9处于拉应力状态，胀形芯锥4、压套6和移动横梁7处于压应力状态。

实际使用过程中，本发明主要是通过拉伸器推动移动横梁7向下运动，从而使中心拉杆5整体向下移动，从而通过胀形芯锥4的斜面转换成水平胀形运动，实现对环件的胀形。胀形时，中心拉杆5会进一步拉伸，拉应力进一步提高；原本处于压应力状态的胀形芯锥4、压套6、移动横梁7的压应力逐渐减少。设计的预紧力，满足在设备最大吨位时胀形芯锥4、压套6、移动横梁7仍然处于压应力状态，使本发明拥有很好的整体刚性；同时，相比无预应力的状态，中心拉杆5的应力变化幅度显著减小，能有效提升中心拉杆5的疲劳寿命。

实施例2

优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，优选地，所述上垫块2和胀形芯锥4之间的中心拉杆5外侧套设有限位环3，所述限位环3外径大于所述胀形芯锥4最大外径。

实际使用过程中，本发明所述上垫块2和胀形芯锥4之间的中心拉杆5外侧套设有限位环3，所述限位环3外径大于所述胀形芯锥4最大外径，本发明胀形芯锥4向下运动时，当运动行程达到设计值时，限位环3的下表面便与胀形斜块的上表面接触，阻止中心拉杆5及胀形芯锥4继续向下运动，起到限程作用。

实施例3

优选的，在实施例1或实施例2的基础上，本实施例中，优选地，所述移动横梁7中心设有中心通孔，所述移动横梁7沿中心通孔的周向外侧设有多个拉伸器连接孔10，所述拉伸器连接孔10与移动横梁7上下表面垂直设置。

实际使用过程中，本发明所述移动横梁7中心设有中心通孔，所述移动横梁7沿中心通孔的周向外侧设有多个拉伸器连接孔10，用于与拉伸器固定连接。

实施例4

优选的，在实施例1或实施例3的基础上，本实施例中，优选地，所述移动横梁7在所述拉伸器连接孔10与中心通孔之间设有多个横梁空腔11。

实际使用过程中，本发明所述移动横梁7在所述拉伸器连接孔10与中心通孔之间设有多个横梁空腔11，便于减轻移动横梁7的重量。

实施例5

优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，优选地，所述上垫块2和下垫块8为半圆垫块。

实际使用过程中，本发明所述上垫块2和下垫块8为半圆垫块，半圆形垫块有利于减少接触时的应力集中。

实施例6

优选的，在实施例1的基础上，本实施例中，优选地，所述上连接端1和下连接端9分别为螺母。

实际使用过程中，本发明所述上连接端1和下连接端9分别为螺母，便于与中心拉杆5快速连接。

实施例7

优选的，在实施例1或实施例6的基础上，本实施例中，优选地，所述下连接端9为勾头叠板。

实际使用过程中，本发明采用液压千斤顶工具对勾头叠板进行拉伸，拉伸到一定量后，将下端的下垫块8装入；这样安装完成后勾头叠板处于拉应力状态，而胀形芯锥4、压套6、移动横梁7均处于压应力状态。

实施例8

优选的，在实施例1或实施例6的基础上，如图2所示，本实施例中，优选地，所述上连接端1和下连接端9均为锁紧螺母。

实际使用过程中，本发明通过对中心拉杆5进行加热或采用液压拉伸器使中心拉杆5伸长，然后拧紧上连接端1和下连接端9的锁紧螺母，中心拉杆5处于拉应力状态，而胀形芯锥4、压套6、移动横梁7均处于压应力状态。

实施例9

一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件的使用方法，使用如上所述一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件，包括以下步骤：

S1：使用时，先将上垫块2、胀形芯锥4、压套6、移动横梁7安装在中心拉杆5外侧，通过拉伸下连接端9，将下垫块8安装在移动横梁7与下连接端9之间，使下连接端9处于拉应力状态，胀形芯锥4、压套6和移动横梁7处于压应力状态；

S2：将移动横梁7与拉伸器连接，在胀形芯锥4外侧套设胀形斜块、胀形模具组和需要胀形的环件，通过拉伸器带动移动横梁7向下移动，进而带动中心拉杆5、胀形芯锥4向下运动，带动胀形斜块、胀形模具组水平移动，向需要胀形的环件内壁施加胀形力，实现对环件的胀形。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件，其特征在于：包括中心拉杆（5），所述中心拉杆（5）上下两端分别设有上连接端（1）和下连接端（9），所述上连接端（1）和下连接端（9）之间的中心拉杆（5）外侧自上而下依次套设有胀形芯锥（4）、压套（6）和移动横梁（7），所述上连接端（1）下部与胀形芯锥（4）上部之间设有上垫块（2），所述移动横梁（7）下部与下连接端（9）上部之间设有下垫块（8），使用时，先将上垫块（2）、胀形芯锥（4）、压套（6）、移动横梁（7）安装在中心拉杆（5）外侧，通过拉伸下连接端（9），将下垫块（8）安装在移动横梁（7）与下连接端（9）之间，使下连接端（9）处于拉应力状态，胀形芯锥（4）、压套（6）和移动横梁（7）处于压应力状态。

2.根据权利要求1所述一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件，其特征在于：所述上垫块（2）和胀形芯锥（4）之间的中心拉杆（5）外侧套设有限位环（3），所述限位环（3）外径大于所述胀形芯锥（4）最大外径。

3.根据权利要求1所述一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件，其特征在于：所述移动横梁（7）中心设有中心通孔，所述移动横梁（7）沿中心通孔的周向外侧设有多个拉伸器连接孔（10），所述拉伸器连接孔（10）与移动横梁（7）上下表面垂直设置。

4.根据权利要求3所述一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件，其特征在于：所述移动横梁（7）在所述拉伸器连接孔（10）与中心通孔之间设有多个横梁空腔（11）。

5.根据权利要求1所述一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件，其特征在于：所述上垫块（2）和下垫块（8）为半圆垫块。

6.根据权利要求1所述一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件，其特征在于：所述上连接端（1）和下连接端（9）分别为螺母。

7.根据权利要求1所述一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件，其特征在于：所述下连接端（9）为勾头叠板。

8.根据权利要求1所述一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件，其特征在于：所述上连接端（1）和下连接端（9）均为锁紧螺母。

9.一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件的使用方法，使用如权利要求1所述一种带有预应力的环件胀形装置用中心杆件，其特征在于：包括以下步骤：

S1：使用时，先将上垫块（2）、胀形芯锥（4）、压套（6）、移动横梁（7）安装在中心拉杆（5）外侧，通过拉伸下连接端（9），将下垫块（8）安装在移动横梁（7）与下连接端（9）之间，使下连接端（9）处于拉应力状态，胀形芯锥（4）、压套（6）和移动横梁（7）处于压应力状态；

S2：将移动横梁（7）与拉伸器连接，在胀形芯锥（4）外侧套设胀形斜块、胀形模具组和需要胀形的环件，通过拉伸器带动移动横梁（7）向下移动，进而带动中心拉杆（5）、胀形芯锥（4）向下运动，带动胀形斜块、胀形模具组水平移动，向需要胀形的环件内壁施加胀形力，实现对环件的胀形。