CN2183834Y - 液压程控自动拔管机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高效的、自动化的金属管材 精密无屑加工设备，由主机、送料装置、卸件装置、液 压系统和电气系统构成。该机布局合理，结构紧凑， 占地面积小，重量轻，运动机构齐全，工作可靠，操纵 方便，采用全液压传动和程序控制，实现了工艺过程 的自动化，适用于精密金属管材的大批量和专业化生 产。

Description

本实用新型涉及一种高效的，自动化的金属管材精密无屑加工设备。

传统的精密金属管件的加工方法是多工序的切削加工，包括车、镗、磨、珩等。这种方法生产率低下，需要大量金属切削机床，工人劳动强度大，技术水平要求高，且有30～50％的金属材料变成切屑而被丢弃。

多年来，国内有厂家逐步采用冷拔或冷轧的方法生产精密金属管材。但所用设备，均系纯机械传动，技术陈旧落后，生产效率低，尺寸精度和表面质量只能达到较低的标准。

国内首台液压拔管机于近年问世。该机主要由主机、液压系统和电气系统组成。主机沿纵向主要由四段组成：第一段为校孔芯棒及其拉杆的支承和导向段；第二段为坯料的承接及对中定位段；第三段为夹钳移动的工作行程及工件的承接、支承和推出段；第四段为拉拔液压缸安装段。上述各段每段长约10米。缩径模支架安装于第二段与第三段的交界处，缩径模固定于缩径模支架上。装有夹钳的滑块，在拉拔液压缸活塞杆的推动下可沿第三段内的导轨面作纵向移动，以实现拔管运动。为平衡拔管时的工作载荷，在第三段内设有四个直径约200mm，长约10m的压杆。

该机工作时，预先制备有夹头的坏料送入第二段内对中定位，校孔芯棒和拉杆自第一段推入坯料孔中，将坯料夹头推入缩径模并伸出于第三段内，夹钳咬住坯料夹头，拉拔液压缸左腔进油，其活塞杆带动滑块、夹钳和坯料右移，使坯料逐步穿过缩径模孔，即完成拔管运动。以后由人工推出工件，移回校孔芯棒及拉杆，拉拔液压缸右腔进油，夹钳及滑块回程，这样即完成了一个管件的拉拔过程（一次工作循环）。

该机的液压系统和电气系统仅实现对拉拔液压缸活塞杆移动的驱动和操纵。此移动最终实现滑块和夹钳的拔管运动及回程。

由于上述液压拔管机的布局、运动分配和受力状况不尽合理，运动机构单一，工件的装卸、定位、夹紧和松开，全由人工手工进行，故机器重量和占地面积较大，劳动强度大，生产效率低，且存在着由于误操作而造成设备和人身事故的隐患。坯料夹头的制备，还需由其它设备完成。

本实用新型是以克服现有精密金属管材生产方法和设备的上述弊端为目的而提出的一种具有新型布局和结构的，高效的，自动化的精密拔管设备。

本实用新型的目的可以通过以下措施来达到：

液压程控自动拔管机，具有送料装置和卸件装置并分别布置在主机的两侧，在主机、送料装置和卸件装置中，设有缩径、校孔、夹紧、推件、托料、送料和卸件等运动机构，液压系统实现对所有运动机构的驱动和传动，电气系统中有可编程序控制器PC，可对各运动机构进行程序控制和状态显示，实现全部工艺过程的自动化。

本实用新型的目的还可以通过以下措施来达到：

液压程控自动拔管机的主机，由头架、中架、尾架、主液压缸、副液压缸、液压缸支座、推件液压缸、模架滑块、校孔芯棒、夹紧机构、托架部件以及档料环构成。头架、三段中架和尾架相互联接构成机身，两主液压缸和副液压缸分别安装于机身的两端，模架滑块位于机身上面的导轨板构成的长导向面上，并可沿此导向面作纵向移动，夹紧机构安装于头架的工作腔内，推件液压缸安装于头架左端两主液压缸之间，缩径模通过托板安装于模架滑块的模腔内，模架滑块两侧的耳板与主液压缸活塞杆端的耳环相绞接，校孔芯棒安装于副液压缸的活塞杆端，副液压缸以耳轴安装于尾架上的耳轴支座内，档料环安装于副液压缸缸筒的前端面上，模架滑块由两主液压缸驱动，校孔芯棒由副液压缸驱动，带校孔拔管（拔校）时，模架滑块带动缩径模右移作缩径运动，校孔芯棒处于与缩径模相互重合的轴向位置并同步右移作校孔运动，不带校孔拔管（单拔）时，校孔芯棒省略，在坯料夹头制备（缩口）过程中，坯料的右端顶住档料环，模架滑块带动缩径模自坯料的左端右移作缩口运动。

液压程控自动拔管机主机上的液压缸支座，沿每个主液压缸和副液压缸轴向等距布置各八套，每套由支座六套压板，螺栓和螺母在支座体上成两排120°角安装而成。

液压程控自动拔管机主机上的夹紧机构，由齿轮圈、夹块、导向叉、拉杆、销、芯棒、限位销、盖、推件器、弹簧和盖构成，以导向叉的法兰安装于头架的工作腔内，齿轮圈外表面是齿轮面，内表面是四段阿基米德螺旋面，在两端面上各做有四段与之相应的阿基米德螺旋槽，在相邻两段阿基米德螺旋面之间做有让刀槽，夹块的一端做成圆弧面，与齿轮圈的阿基米德螺旋面接触，产生夹紧推力，另一端做成带有一些横向沟槽的凹圆弧状钳口面，导向叉中做有四个导向槽，四个夹块分别安装在各导向槽中，芯棒的中部做有十字形法兰，推件器的右部外径稍大，并等分圆周开有四条槽缝，芯棒的十字形法兰可在槽缝中作轴向相对运动，盖从左端套住推件器并与芯棒固定，工作时，齿轮圈被齿条活塞推动作往复摆动，阿基米德螺旋面推动夹块在导向叉的导向槽中向心运动实现夹紧，阿基米德螺旋槽通过销、拉杆拉动夹块离心运动实现松开，限位销的一端固定于导向叉的法兰上，另一端伸入齿轮圈右端面的圆弧槽内，实现对齿轮圈摆动的限位，推件器在推件液压缸的作用下将坯料夹头推出夹紧机构，在弹簧作用下实现复位。

液压程控自动拔管机主机上的托架部件，由托架体、V形铁、托盘、导向套筒、导向键、带有可调行程限制器的托料液压缸、导向柱、调节螺栓和弹簧构成。七套托架部件由托架体以法兰沿主机的中轴线等距铅垂安装于床身和尾架上，V形铁在托料液压缸的推动下可作铅垂移动，实现对坯料和工件的支承、定位和移送，托料液压缸由上、下两个相对联接的单作用式液压缸构成，两缸的不同通油情况的组合，可使V形铁取得高（送料、卸件）、中1（坯料对中定位）、中2（工件对中支承）、低（退让、停机）四个不同的工作位置，工作位置中1和中2可通过调节螺栓和可调行程限制器进行调整，以适应不同直径坯料和工件的对中定位和对中支承要求。

液压程控自动拔管机的送料装置，由料架、中间支架、送料液压缸、杠杆、花键轴、凸轮以及轨道构成，在送料液压缸的一次往复行程内，凸轮往复摆动90°角，可将料架上的一根坯料移送至托架部件的V形铁上。

液压程控自动拔管机卸件装置，由料架、中间支架、卸件液压缸、杠杆、花键轴、杠杆、摆杆、弹簧以及轨道构成，卸件液压缸的一次往复行程内，杠杆往复摆动45°角，可将放置在V形铁上的已加工好的工件取出。

液压程控自动拔管机的液压系统，由电动机、液压泵、油箱、滤油器、加热器、冷却器、蓄能器以及一些控制阀和测量仪表构成，并与主液压缸、副液压缸、推件液压缸、夹紧液压缸、托料液压缸、送料液压缸、卸件液压缸以及注油器相连接，驱动上述各运动机构，完成其工作运动和回程，并实现注油器向导轨面间歇注油。

液压程控自动拔管机的电气系统，由可编程序控制器PC，以及一些按钮、行程开关、热继电器、电磁铁和信号灯构成。根据工序循环的实际需要，在可编程序控制器PC中，适当编制控制程序，即可实现对各运动部件的自动控制，使其在工序循环中按确定的顺序、时间和方向完成运动。各运动部件也可单独操纵，以便调试。

本实用新型以尺寸精度和表面质量较差的金属管材（如热轧普通无缝钢管）为坯料，以拉拔力作用于其端部，迫使其通过模具的环形空间，发生塑性变形，减小直径和壁厚，增加长度，提高内外圆或其中之一的尺寸精度（达IT10级～8级）和表面质量（粗糙度值Ra达1.6～0.4μm），从而形成精密金属管件。

本实用新型布局合理，结构紧凑，占地面积小，重量轻，运动机构齐全，工作可靠，操纵方便，采用全液压传动和程序控制，实现了工艺过程的自动化，适用于精密金属管材的大批量和专业化生产。

附图说明：

图1为主机外观示意图；

图2为主机传动简图；

图3为拔管和缩口运动简图；

图4为拔管前各工作元件的相对位置简图；

图5为主机模架滑块、头架及中架的纵剖面图；

图6为主机中架的横剖面图；

图7为主机头架的横剖面图；

图8为主机副液压缸安装处的尾架横剖面图；

图9为主机尾架耳轴支座处的局部视图；

图10为主液压缸与模架滑块的联接结构图；

图11为机身联接结构图；

图12为主、副液压缸支座结构图；

图13为夹紧机构结构图；

图14为托架部件传动及工作位置简图；

图15为托架部件结构图；

图16为送料装置结构图；

图17为卸件装置结构图；

图18为液压系统原理图；

图19为电气系统控制部分接线简图。

液压程控自动拔管机，由主机、送料装置、卸件装置、液压系统和电气系统构成，送料装置和卸件装置分别布置在主机的两侧，在主机、送料装置和卸件装置中，设有缩径、校孔、夹紧、推件、托料、送料和卸件等运动机构，液压系统实现对所有运动机构的驱动和传动，电气系统中有可编程序控制器PC112，可对各运动机构进行程序控制和状态显示，实现全部工艺过程的自动化。

主机外观图示于图1。头架、三段中架18和尾架19相互联接构成机身。两主液压缸8以法兰安装于头架6左端。副液压缸9以耳轴安装于尾架19之上。沿主、副液压缸纵向各设有8个可调支座20。推件液压缸11以法兰并通过套筒21安装于头架6左端的两主液压缸8之间。模架滑块7以柱销41、耳环33与主液压缸8的活塞杆相联（见图10），并可沿机身作纵向运动。在机身的中轴线上，等距布置七套托架部件17，以实现对坯料的定位、支承和移送，并避免其弯曲变形。挡料环5安装于副液压缸9的左端。

图2示出缩径模2、校孔芯棒3和推件器10的传动原理。缩径模2安装于模架滑块7的模腔中。模架滑块7在两个主液压缸8的推动下，可沿导轨12作纵向移动。夹紧机构4和推件器10安装于头架6的中央。推件液压缸11推动推件器10完成推件运动。校孔芯棒3在副液压缸9的推动下可作纵向运动。副液压缸9的耳轴固定于耳轴支座13内。

拔校工序同时保证拔制后管件的内圆和外圆的尺寸精度和表面质量。本机拔校时的运动如图3a所示。坯料1被夹紧机构4夹紧固定，缩径模2套住坯料1的外圆，校孔芯棒3穿入坯料1的孔内，缩径模2的定径圆柱面AB的轴向位置处于校孔芯棒3的定径圆柱面CD的轴向范围内。拔校运动是在上述情况下缩径模2与校孔芯棒3的同步右移（图中箭头所示），直至移过坯料1的全长后为止。

单拔工序仅保证拔制后管件的外圆的尺寸精度和表面质量。单拔时，略去图3a中的校孔芯棒3，坯料1的夹紧固定情况仍如图3a，单拔运动仅包括缩径模2的右移。

在拔校和单拔过程开始之前，应先对坯料进行缩口，以便使缩径模套住坯料外圆，并使坯料头部形成一段被夹紧机构夹紧的部位——坯料夹头。本机的这一过程是在拔校或单拔工序中作为一个工步完成的。

缩口时的运动如图3b所示。坯料1的右端顶住挡料环5而被轴向固定，缩径模2由坯料1左方右移（图中箭头所示），其模孔逐步套住坯料1的左端口，并使其外径缩小，直至缩口长度e达到给定值时为止。此后，缩径模2左移回程，带动坯料1左移，并将坏料夹头送入夹紧机构，即完成送夹运动。

在缩径模2左移回程的同时，校孔芯棒3在坯料1的孔中跟随左移，直至缩径模2到位，且校孔芯棒3的端部圆锥面接触到坯料1夹头过度内圆锥面时受阻而停止运动。此时，坯料1、缩径模2、校孔芯棒3的相对位置如图4所示。由于坯料夹头的内、外过度圆锥面的相对位置所致，此时缩径模2的定径圆柱面AB不在校孔芯棒3的定径圆柱面CD的轴向范围内。在此情况下，若缩径模2与校孔芯棒3同步右移作拔校运动，校孔芯棒3不能起到校孔定径作用。因此，必须让缩径模先行右移一段距离（稍大于c），使AB进入CD的轴向范围后，才开始二者同步的拔校运动。为方便计，称缩径模2的上述先行右移过程为“预拔”。

缩口时，坯料1轴向受压。为此，坯料1必须具有足够的纵向弯曲稳定性。支承坯料1的V形铁15对提高坯料1的稳定性有利。当坯料1的稳定性不足时，应采取适当的工艺措施，或在其它设备中以专门工序制备坯料夹头。在后一种情况下，送夹运动由校孔芯棒3推动坯料1的过度内圆锥面使坯料1左移完成。这时，预拔仍然是必要的。

模架滑块7的纵剖面图示于图5，横剖面图示于图6。缩径模2通过托板22安装于模架滑块7的模腔内。这样安装可使得在拔管过程开始之前，缩径模2与夹紧机构4之间的距离尽可能减小，以缩短坏料夹头的所需长度，减少料头损耗。在模架滑块7的下部做有两条脚板。导向板23用螺钉和销钉紧固于脚板的下平面之下。在脚板的两外侧面各装有一个压板32。其作用是实现模架滑块7的侧导向并防止其倾覆。适当调整压板32的上下位置，可以使其与导轨板12之间具有合适的导向间隙，以保证当模架滑块7作纵向运动时，既不因导向过于松动而降低运动精度，又不因导向面配合过紧而增大摩擦阻力，降低导向面的寿命。在脚板的两端各用压板25和螺钉安装一个防尘毡24，其作用是在模架滑块7移动时清除导轨板12上的灰尘杂物，并使润滑油分布均匀。

在模架滑块7上部的两侧，各做有两片耳板。两端带有挡圈的柱销34，使模架滑块7的耳板与耳环33铰接，耳环33以螺纹联接于主液压缸8活塞杆的端部（见图10）。

模架滑块7是本机的主要受力件。拔管时两主液压缸8的推力与工件对缩径模2的工作阻力，构成平面平行封闭力系。这一力系使模架滑块7中央铅垂纵截面上受有866kNm的弯矩。为此，模架滑块7采用高强度铸钢件结构。

中架的纵剖面图示于图5，横剖面图示图于6。每段长3m的中架18采用焊接件结构。在其上面的两侧，各安装一个与其等长的导轨板12。导轨板12与模架滑块7上的导向板23和压板32形成滑动副，以实现模架滑块7的运动导向。适当调整两导轨板12的横向水平位置，可以保证其两外侧面与模架滑块7上两压板32侧导向面之间的间隙合适，并使模架滑块7的对称面与中架18、尾架19的对称面重合。导轨板12的位置调好后，用螺钉和销钉紧固。

头架6的纵剖面图示于图5，横剖面图示于图7。头架6采用铸焊联合结构。其上部是铸钢件头架体，下部是钢板焊接的支座。

在头架体中做有安装夹紧机构4的工作腔，推动齿条活塞26移动的夹紧液压缸，两主液压缸8的安装面，以及推件液压缸11及其联接套筒21的安装面。

头架体是本机的又是一主要受力件。拔管时，其受力状况与模架滑块7大小相等，方向相反。

在夹紧液压缸两端口装有缸盖35，形成两工作腔。两腔的不同通油情况，可使齿条活塞26左右移动，并带动夹紧机构4中的齿轮圈46旋转，实现夹紧或松开。齿条活塞26上的螺杆28用于在安装夹紧机构4时调整齿条活塞26的位置，以及在机器运行时便于观察夹紧机构4的工作状态。密封圈36、37的作用是防止油液渗漏。

在头架6下部的支座内做有储油槽，以储存由机身上流回的油液。油液经滤油网29流入槽内。槽底有螺塞30以供放油之用。

图8为副液压缸9安装处的尾架横截面图，图9为耳轴支座处的局部侧视图。耳轴支座13套住副液压缸9的耳轴，并用键39和螺栓40紧固于尾架19的安装面上，形成对副液压缸9前端的铰支。

尾架19也是长3m的焊接件，结构与床身18相近。长3m的导轨板12在其上的安装方式与床身18相同。尾架19与三段中架18相联接，组成两条全长达12m的导轨面，以实现对模架滑块7在整个工作行程中的导向。

头架6与中架18，中架18之间，以及中架18与尾架19的联接方式示于图11。其横向和铅垂方向的相对位置可调，以保证其对称面，以及导轨面相互重合。相对位置调整正确后，用螺栓41、螺母和销42紧固。

机身在拔管时不受工作载荷。缩口时，在其横截面和结合面上受有630kN的拉力和548kNm的弯矩。为保证结合强度，在每个结合面上各布置十一个螺栓41和八个销42（见图6、图7）。

主、副液压缸支座20的结构图示于图12。支座体43套住液压缸并安装在地基上。在支座体43上方和两侧相隔120°角处，各装有两件调节螺栓45，其端部各顶住一个压板44，压住主液压缸8或副液压缸9。调节螺栓45与支座体43上的螺栓孔相配合。旋转调节螺栓45，可使压板44作向心或离心移动。六个压板44的适当移动，可使主或副液压缸的轴线处于正确的位置。调节完成后，旋紧螺母以固定。

主液压缸8的活塞杆，在拔管和缩口时，工作载荷为压力。设计时应保证其具有足够的强度和纵向稳定性。副液压缸9的活塞杆在拔校时，工作载荷为拉力，且其值不大，故强度和稳定性均不成问题。

夹紧机构4的结构图示于图13。与齿条活塞26相啮合的齿轮圈46的内侧，做有四段相同的阿基米德螺旋面。在两端面上各做有四段与之相应的阿基米德螺旋槽。相邻的螺旋面之间做有让刀槽。每段螺旋面与一个夹块47的尾端圆弧面相接触。夹块47的另一端是钳口面，夹紧时钳口面直接接触坯料夹头表面。钳口面做成带有一些横向沟槽的凹圆弧状。夹紧时沟槽间的凸起部挤入坯料夹头表面，以增强夹紧止动效果。导向叉48限制夹块47只能沿径向作向心或离心移动。在每个夹块47的两端面各用销51和螺钉52安装一个拉杆50。拉杆50的另一端装有销51，其伸出端插入齿轮圈46端面上的阿基米德螺旋槽内。当齿轮圈46顺时针旋转时，阿基米德螺旋面推动和夹块47沿导向叉48的导向槽作向心运动，实现夹紧。当齿轮圈46逆时针转动时，其阿基米德螺旋槽通过销51、拉杆50促使夹块47作离心运动，实现夹块47的复位或松开。

在夹紧机构的中央有一芯棒53。夹紧时，芯棒53的右端插入坯料夹头的孔中，撑住坯料，避免坯料夹头在夹紧力作用下横向失稳，影响夹紧效果。推件器10是一圆筒形零件，其右端外径稍大，并铣有四条槽缝。芯棒53中部做有十字形法兰。推件器10套在芯棒53上。芯棒53的十字形法兰嵌入推件器10的槽缝中，并可自由地作轴向相对移动。盖54从左端套住推件器10，并用螺钉将芯棒53的十字形法兰紧固于其上。弹簧55装于推件器10的左部，盖56用螺钉紧固于推件器10的左端，螺栓将盖54紧固在导向叉48的左端面上，使夹紧机构自成一体。

推件时，推件液压缸11的活塞杆通过顶块27推动盖56、推动器10右移，弹簧55被压缩，直至盖56的右端面接触到芯棒53的左端面时，推件器10被限位，其右移停止，右端面到达导向叉48的孔口，工件被推出夹紧机构。复位时，推件液压缸11活塞杆左移，推件器10在弹簧55的作用下左移，直至其右端的台阶面接触盖54的右端孔口时被限位，左移停止，复位结束。

为了防止拉杆50上的销51移出齿轮圈46上的阿基米德螺旋槽，从而导致夹块47的圆弧面与齿轮圈46上的阿基米德螺旋面脱离接触，在齿轮圈46的右侧面铣有一圆弧槽，在导向叉48的左侧面装一限位销49，当圆弧槽的端部接触到限位销49时，齿轮圈46即不能继续转动。

安装时，齿轮圈46的顶圆与头架6工作腔的孔相配合，导向叉48的法兰盘上均布的24个孔套住安装在头架6工作腔端面的24个螺柱，再以垫圈、螺母紧固即可。更换时，可将夹紧机构整体卸下，方便易行。

图14为托架部件传动原理图。托料液压缸14由两个同轴相对联接的单作用式液压缸组成。其下缸活塞杆安装在托架体16上，上缸活塞杆与V形铁15联接。上、下缸的不同通油情况可实现V形铁15的四个不同的工作位置。上、下缸均通压力油时，V形铁15处于高位（图14a），此为接料和卸件位置。上缸通压力油，下缸通油箱时，V形铁15处于中位1（图14b），此为坯料对中定位位置。上缸通油箱，下缸通压力油时，V形铁15处于中位2（图14c），此为工件或坯料已拉拔部分对结中支承位置。由于坯料经拉拔后外径减小，为保证坯料轴线在拉拔前后的对中位置不变，中位2的铅垂位置应比中位1稍高，其值应为拉拔前后外径差的0.707倍，并等于托料液压缸14下缸和上缸的行程之差。上、下缸均通油箱时，V形铁15处于低位（图4d），此为退让位置或停机位置。在工作过程中，当模架滑块7移过某托架位置时，为避免模架滑块7与V形铁15发生运动干涉，该V形铁15退让至低位。

托架部件的结构图示于图15。托架体16是焊有法兰的圆筒。其内圆面与导向套筒58的外圆面相配合，实现对导向套筒58铅垂移动的导向。导向键60安装于托架体16上并插入导向套筒58外圆面上的键槽中，其作用是防止导向套筒58相对于托架体16转动。托盘59用螺栓、垫圈紧固于导向套筒58的上端，两根导向柱61以过盈配合压入托盘59上的导柱孔中，V形铁15上的导向孔与导向柱61的另一端圆柱面成间隙配合。在V形铁15和托盘59之间，装有四个弹簧63。调节螺栓62穿过V形铁15中央的孔并旋入托盘59中央的螺孔中。转动调节螺栓可以调整V形铁15与托盘59之间距离，以实现V形铁15工作位置中位2的调整，适应不同外径工件的对中支承要求。V形铁15的工作位置调好后，锁紧螺母，可防止调节螺栓62旋转和V形铁15工作位置变动。四个弹簧63的作用是支撑V形铁15处于工作位置，承受V形铁15和工件重量，并且在装料时减小冲击。

在托盘59下部做有耳板。在托架体16的下部焊有耳板。托料液压缸14的两活塞杆端部装有耳环57。两端带有挡圈的柱销64将两耳环57分别与托盘59的耳板和托架体16的耳板相铰接。托架体16和导向套筒58右侧开有长槽，以便于在托料液压缸14上安装液压管道。托架体16的法兰以止口定位并用螺栓和销安装于中架18和尾架19上。

头部带有一组均布圆周的径向孔的可调行程限制器38，以螺纹旋入托料液压缸14上缸的筒口。转动可调行程限制器38可改变其在托料液压缸14中的轴向位置，从而实现对托料液压缸14上缸行程的调整，亦即实现对V形铁15工作位置中位1的调整，以适应不同外径坯料的对中定位要求。在托架体16和导向套筒58的上部各做有一个工作孔。在中位2的通油状况下两工作孔对齐接通，对可调行程限制器38的调整可在此时进行。可调行程限制器38调整完毕后，用铜垫片和紧定螺钉紧定防转。为避免中位2的调整对中位1产生影响，中位1的调整应在中位2调整完毕后进行。

送料装置的结构图于图16。待加工的坯料1放置在料架65上部的倾斜滚道上。凸轮67顺时针旋转90°，便将一根坯料由后滚道托至前滚道上，此坯料即自行滚向处于上位的V形铁15的V形槽中。这便完成一次送料运动。此后凸轮67逆时针旋转90°复位，料架上坯料顺序向右滚动，处于最右边的一根坯料重新占据待送料位置。

四个带有花键（也可用平键联接）孔的凸轮67分别安装于两个料架65上。花键轴68使凸轮67定心，并传递扭矩。轴套69使凸轮67轴向定位。花键轴68的一端插在杠杆70的花键孔中并使其在中间支架66上定心。紧定螺钉73使两花键轴68在杠杆70的花键孔中轴向固定。杠杆70的另一端用柱销72与送料液压缸71活塞杆端的耳环相铰接。送料液压缸71缸筒端部的耳环用另一柱销72铰接在中间支架66中部的耳环支座上。

料架65和中间支架66由槽钢焊接而成，位于轨道74上。轨道74由钢轨和钢板焊接而成，安装于地基上。料架65和中间支架66在轨道74上的纵向位置可调，以适应不同长度的坯料的送料要求。位置调整合适后，用螺钉和压板75压紧，以防纵向移动和横向倾覆。

卸件装置的结构图示于图17。卸件杠杆78和摆杆79用柱销81铰接，拉伸弹簧80拉紧摆杆79使它与杠杆78轴线延长线之间的夹角保持30°。取件运动是卸件杠杆78逆时针摆动45°。当摆杆79接触工件时，其运动受阻，原30°夹角变大，弹簧80伸长。随着杠杆78继续摆动，摆杆79划过工件1表面后，在弹簧80的作用下相对于卸件杠杆78逆时针摆动，30°夹角恢复，取件运动完成。在杠杆78和摆杆79的回程运动中，工件1被摆杆79挑起，然后沿杠杆78侧面和料架76上倾斜角为15°的滚道滚下至料箱中。

四个带有花键孔的卸件杠杆78分别安装于两个料架76上。花键轴83使卸件杠杆78轴向定位。花键轴83的一端插在杠杆84的花键孔中并使其在中间支架77上定心。紧定螺钉85使两花键83在杠杆84的花键孔中轴向固定。杠杆84的另一端用柱销87与卸件液压缸86活塞杆端的耳环相铰接。卸件液压缸86的缸筒端部的耳环用另一柱销87铰接在中间支架77中部的耳环支座上。

料架76和中间支架77由槽钢焊接而成，置于轨道88上。轨道88由钢轨和钢板焊接而成，安装于地基上。料架76和中间支架77在轨道88上的纵向位置可调，以适应不同长度的工件的卸件要求。位置调整合适后，用螺钉和压板89压紧，以防纵向移动和横向倾覆。

本机的液压系统原理图示于图18。两电动机92带动两液压泵93旋转，油箱91中的液压油经滤油器94、液压泵93、单向阀95和卸荷阀102进入主回路。蓄能器100和卸荷阀102构成自动卸荷系统。当主回路压力达限时，卸荷回路导通，油液流入油箱91。主回路为高压回路，工作压力32MPa。减压阀103将主回路中的油液减压后，形成低压回路，工作压力6.3MPa。主回路仅用于在预拔、拔校和单拔过程中向主液压缸8高压供油。此外，所有液压缸及注油器均由低压回路供油。必须强调，液压缸8在缩口时只允许由低压回路供油，以限制缩口力，保证机身结合面、副液压缸9的耳轴以及耳轴支座13的安全。减压阀103中的电磁铁31DT用于对其进行远控使其油路切断。

各换向阀105～106、108～111中各电磁铁吸合的意义如下：

1DT：模架滑块7右移。

2DT：模架滑块7左移。

3DT：校孔芯棒3右移。

4DT：校孔芯棒3左移。

1DT、3DT、5DT同时吸合：模架滑块7和校孔芯棒3同步右移。此时，主副液压缸构成串联回路。主液压缸右腔排出的油液，经自调式比例分流阀107后，部分进入副液压缸9的左腔，使其活塞杆以与主液压缸活塞杆相同的速度右移，部分油液流回油箱。同步运动的精度由分流阀107调整保证。

6DT：主液压缸8高压供油。

7DT：托架1V形铁中位1。

8DT：托架1V形铁中位2。

7DT、8DT同时吸合：托架1V形铁高位。

9DT：托架2V形铁中位1。

10DT：托架2V形铁中位2。

9DT、10DT同时吸合：托架2V形铁高位。

11DT：托架3V形铁中位1。

12DT：托架3V形铁中位2。

11DT、12DT同时吸合：托架3V形铁高位。

13DT：托架4V形铁中位1。

14DT：托架4V形铁中位2。

13DT、14DT同时吸合：托架4V形铁高位。

15DT：托架5V形铁中位1。

16DT：托架5V形铁中位2。

15DT、16TD同时吸合：托架5V形铁高位。

17DT：托架6V形铁中位1。

18DT：托架6V形铁中位2。

17DT、18DT同时吸合：托架6V形铁高位。

19DT：托架7V形铁中位1。

20DT：托架7V形铁中位2。

19DT、20DT同时吸合：托架7V形铁高位。

21DT：送料装置送料。

22DT：送料装置回程。

23DT：夹紧机构夹紧。

24DT：夹紧机构松开。

25DT：推件器推件。

26DT：推件器回程。

27DT：卸件装置取件。

28DT：卸件装置回程。

29DT：注油器注油。

加热器98的作用是保证冬季低温时能正常启动。冷却器97的作用是在系统工作时对油液进行强制冷却，避免油液因温度过高而影响工作性能。冷却水可由专设的水泵和电机实现循环。

压力表101和温度计99在线测量油液的压力和温度，以便实时监控。

单向阀95可防止在一个液压泵单独运转时，油液经另一液压泵回流。

截止阀96开启可使电动机92无负载启动。电机启动完成后关闭截止阀96，系统进入正常工作状态。电动机92的无负载启动也可由卸荷阀102中的电磁铁30DT远控实现。

主液压缸8的工作行程速度可由调速阀104调整。

图19示出电气系统控制部分的接线简图。可编程序控制器PC112的左边接信号输入元件，右边接被控元件。

按钮1A～6A分别控制液压泵电机和冷却器循环水泵电机的启动和停止。

工序准备按钮7A、8A，分别确定PC将要进行拔校或单拔工序循环，并使各运动机构自动运行到工序开始前的待命位置。9A是工序循环启动按钮，10A是工序循环停止按钮。按钮11A～44A用于在不进行工序循环的情况下分别操纵各运动部件和控制液压回路的工作状态，以便进行检测和调试。

行程开关1XK～7XK分别是各托架退让运动的指令元件，当它们的触头被模架滑块7上的导轨压板32压下时，相应的托架V形铁即退让至低位。触头被释放后V形铁返回原位。

行程开关8XK～11XK对主液压缸的工作行程的起止位置进行控制。它们动作的意义分别是：8XK表示左极限位置；9XK表示右极限位置；10XK表示预拔过程结束，转入主、副液压缸同步右移；11XK表示缩口过程结束，主液压缸向左回程。

热继电器1RJ～3RJ分别对各电机进行过热保护，当任一电机因热继电器起跳而停转时，工序循环自动停止。

接触器1C～3C吸合分别使相应电机运转。电磁铁1DT～31DT的作用已如前述。信号灯1XD～46XD分别指示本机的各工作状态，以供操作者实时监视。

拔校和单拔的工序循环过程及各电磁铁的动作情况，分别列于表1和表2。表中指令元件方格中的“T”表示其对应工步的转换由延时控制，电磁铁方格中的“▲”表示其在对应工步中通电吸合，“☆”和“★”分别表示其在对应的托架V形铁15退让前和退让后通电吸合。

控制程序根据上述工作循环表编制后固化于PC的用户EPROM中。控制程序的执行结果是，各运动部件严格按照表列的顺序、时间和方向完成运动，即实现工序循环。控制程序的修改、删除、增补和更新可通过键盘进行。

在工序循环过程中，各托架V形铁的退让运动随时进行，注油器自动定时间歇注油，以实现导轨润滑。

本实用新型实施时，主要技术参数以煤矿用单体液压支柱缸筒的实际加工需要为依据而确定。主要技术参数如下：

毛坯管件的最大直径140mm，壁厚10mm；

主、副液压缸的最大工作行程10m，最大工作行程速度5m／min；

额定拉拔力3150kN，额定缩口力630kN；

液压泵额定工作压力35MPa，最大供油流量5001／min；

电动机转速1450r／min，功率2×160kW；

工作循环周期≤5min／次；

外形尺寸（长×宽×高）约为32×3.5×3m；

总重量约为35t。

本实用新型与已有的金属管件液压冷拔设备相比，具有以下特点：

1.本实用新型采用“两主一副，同步右移”的拔校运动方案，即缩径模由两个主液压缸驱动，校孔芯棒由一个副液压缸驱动，拔校运动由缩径模和校孔芯棒同步右移实现。拔管时，坯料被轴向固定。而已有拔管设备匀采用模具固定，坯料轴向移动的运动方案。由于运动方案的这一改进，导致本实用新型的布局紧凑，受力状况合理。

2.本实用新型在拔管工序中，可同机进行缩口（即坯料夹头制备）工步。而已有设备均不能进行这一工步，坯料夹头的制备需在专设的设备上进行。

3.本实用新型设置了送料、托料、夹紧、推件、卸件等所有辅助运动机构，以液压传动实现其运动，可降低工人劳动强度。而已有设备的上述各种辅助运动均由工人手动完成。

4.本实用新型采用可编程序控制器PC对全部工艺过程及其循环进行自动控制和状态显示，实现了机电一体化和生产过程的自动化。

与已有液压拔管机相比，本机额定工作载荷和最大工作行程提高25％，最大工作行程速度提高近4倍，工作循环周期（单件生产时间）缩短三分之二，总长度缩短约10m，总重量减小近一半。

Claims (9)

1、一种液压程控自动拔管机，由主机、液压系统和电气系统构成，其特征在于具有送料装置和卸件装置并分别布置在主机的两侧，在主机、送料装置和卸件装置中，设有缩径、校孔、夹紧、推件、托料、送料和卸件等运动机构，液压系统实现对所有运动机构的驱动和传动，电气系统中有可编程序控制器PC112，可对各运动机构进行程序控制和状态显示，实现全部工艺过程的自动化。

2、根据权利要求1所述的液压程控自动拔管机，其特征在于所述的主机，由头架6、中架18、尾架19、主液压缸8、副液压缸9、液压缸支座20、推件液压缸11、模架滑块7、校孔芯棒3、夹紧机构4、托架部件17以及档料环5构成，头架6、三段中架18和尾架19相互联接构成机身，两主液压缸8和副液压缸9分别安装于机身的两端，模架滑块7位于机身上面的导轨板12构成的长导向面上，并可沿此导向面作纵向移动，夹紧机构4安装于头架6的工作腔内，推件液压缸11安装于头架6左端两主液压缸8之间，缩径模2通过托板22安装于模架滑块7的模腔内，模架滑块7两侧的耳板与主液压缸8活塞杆端的耳环33相绞接，校孔芯棒3安装于副液压缸9的活塞杆端，副液压缸9以耳轴安装于尾架19上的耳轴支座13内，档料环5安装于副液压缸9缸筒的前端面上，模架滑块7由两主液压缸8驱动，校孔芯棒3由副液压缸9驱动，带校孔拔管（拔校）时，模架滑块7带动缩径模2右移作缩径运动，校孔芯棒3处于与缩径模2相互重合的轴向位置并同步右移作校孔运动，不带校孔拔管（单拔）时，校孔芯棒3省略，在坯料夹头制备（缩口）过程中，坯料1的右端顶住档料环5，模架滑块7带动缩径模2自坯料1的左端右移作缩口运动。

3、根据权利要求2所述的液压程控自动拔管机，其特征在于所述的主机上的液压缸支座20沿每个主液压缸8和副液压缸9轴向等距布置各八套，每套由支座六套压板44，螺栓45和螺母在支座体43上成两排120°角安装而成。

4、根据权利要求3所述的液压程控自动拔管机，其特征在于所述的主机上的夹紧机构4由齿轮圈46、夹块47、导向叉48、拉杆50、销51、芯棒53、限位销49、盖54、推件器10、弹簧55和盖56构成，以导向叉48的法兰安装于头架56的工作腔内，工作时齿轮圈46被齿条活塞26推动作往复摆动，实现对坯料的夹紧和松开，推件器10在推件液压缸11的作用下将坯料夹头推出夹紧机构4，在弹簧55的作用下实现复位。

5、根据权利要求4所述的液压程控自动拔管机，其特征在于所述的夹紧机构4中：

A.齿轮圈46外表面是齿轮面，内表面是四段阿基米德螺旋面，在两端面上各做有四段与之相应的阿基米德螺旋槽，在相邻两段阿基米德螺旋面之间做有让刀槽，工作时，阿基米德螺旋面推动夹块47在导向叉48的导向槽中向心运动实现夹紧，阿基米德螺旋槽通过销51、拉杆50拉动夹块47离心运动实现松开，限位销49的一端固定于导向叉48的法兰上，另一端伸入齿轮圈46右端面的圆弧槽内，实现对齿轮圈46摆动的限位；

B.夹块47的一端做成圆弧面，与齿轮圈46的阿基米德螺旋面接触，产生夹紧推力，其另一端做成带有一些横向沟槽的凹圆弧状钳口面，接触并夹紧坯料，夹紧时钳口面中横向沟槽间的凸起部可挤入坯料表面，以增强对坯料的轴向止动效果，平衡拔管变形力；

C.导向叉48中做有四个导向槽，四个夹块47分别安装在各导向槽中，同时作向心或离心移动，实现夹紧或松开；

D.芯棒53的中部做有十字形法兰，其外圆在盖54的止口中定心，右端杆部的外圆与推件器10右端的内圆成间隙配合；

E.推件器10的右部外径稍大，并等分圆周开有四条槽缝，芯棒53的十字形法兰可在槽缝中作轴向相对运动，盖54从左端套住推件器10并与芯棒53固定后，推件器10由于受十字形法兰和盖54孔口的限制，其轴向运动只能在一定范围内进行。

6、根据权利要求5所述的液压程控自动拔管机，其特征在于所述的主机上的托架部件17，由托架体16、V形铁15、托盘59、导向套筒58、导向键60、带有可调行程限制器38的托料液压缸14、导向柱61、调节螺栓62和弹簧63构成，七套托架部件由托架体16以法兰沿主机的中轴线等距铅垂安装于床身18和尾架19上，V形铁15在托料液压缸14的推动下可作铅垂移动，实现对坯料和工件的支承、定位和移送。

7、根据权利要求6所述的液压程控自动拔管机，其特征在于所述的托架部件上的托料液压缸14由上、下两个相对联接的单作用式液压缸构成，两缸的不同通油情况的组合，可使V形铁15取得高（送料、卸件）、中1（坯料对中定位）、中2（工件对中支承）、低（退让、停机）四个不同的工作位置，工作位置中2可通过调节螺栓62进行调整，工作位置中1可在中2调整完毕后通过可调行程限制器38进行调整，以适应不同直径坯料和工件的对中定位和对中支承要求。

8、根据权利要求7所述的液压程控自动拔管机，其特征在于所述的送料装置，由料架65、中间支架66、送料液压缸71、杠杆70、花键轴68、凸轮67以及轨道74构成，在送料液压缸71的一次往复行程内，凸轮67往复摆动90°角，可将料架65上的一根坯料移送至托架部件17的V形铁15上。

9、根据权利要求1至8之一所述的液压程控自动拔管机，其特征在于所述的卸件装置，由料架76、中间支架77、卸件液压缸86、杠杆84、花键轴83、杠杆78、摆杆79、弹簧80以及轨道88构成，卸件液压缸86的一次往复行程内，杠杆78往复摆动45°角，可将放置在V形铁15上的已加工好的工件取出。

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