[发明专利]一种管材辊式连续矫形设备及加工方法

说明书

技术领域 本发明涉及一种机械加工方法，特别是一种管材矫圆工艺方法。

背景技术 随着石油化工、航空航天、船舶等行业的发展，不仅对卷板机卷板能力和范围提出了更高的要求，而且对卷板精度的要求也越来越高。目前，任何卷板机(二辊、三辊或四辊)成形后管材均存在以下缺点：(1)管材截面均不是正圆；(2)管材包含有处于平衡状态的残余应力，曲率不均匀：(3)板端存在一定长度的直边段(或预弯部分与滚弯部分曲率不同)，导致管材焊接处会出现“内噘嘴”或“外噘嘴”现象；(3)开口管材焊接后存在较大的残余应力，影响使用性能。所以需要后续矫圆辅助工序提高管材截面的圆度和长度方向的均匀度，减小残余应力。目前矫圆方式主要利用传统卷板机对焊接后管材进行粗矫圆，过度依赖工人的经验，并且由于卷板机结构的限制，导致生产效率低、产品精度不高。另外，现有的矫直方式主要通过两辊或交错排列的多辊多次反复弯曲来实现，矫圆与矫形在一次加工中不能同时完成。

发明内容 本发明的目的在于提供一种高效、高精度且同时完成矫圆和矫直的管材辊式连续矫形设备及加工方法。

本发明的设备主要包括矫形机和送料机构。其中，送料机构主要包括动力组件、链条、推板组件及送料支撑辊。其中，动力组件中的电动机通过联轴器与减速机相连，减速机输出端与主动链轮相连，该主动链轮与设在同一水平线上的从动链轮通过链条相连，并且主动链轮和从动链轮之间的距离大于被矫管材的长度。在链条上设有至少两套推板组件，且每套推板组件之间的链条长度相等。该推板组件有与机架中部通孔对应的三叉形支撑板，其每个叉上各设一对轴承座，每对轴承座内各设一根短轴，每根短轴外面各设一个轴套，最好轴套的外径呈阶梯形，以适应不同直径的管材。该三叉形支撑板的一个叉端部设有与支撑板垂直相连的连接板，该连接板形状与链条节相同，其上的两个通孔分别通过铰链与相邻的链条节相连。所述三叉形支撑板上的三根短轴其轴线相交于一点，该点位于被矫管材的轴线上，同时非设连接板的两支叉上的短轴轴线又是以设连接板的支叉上的短轴轴线为对称。另在链条上间断地设有送料支撑辊，该送料支撑辊下部设有与三叉形支撑板的连接板结构相同的送料连接板，该送料连接板通过铰链与相邻的链条节相连，送料支撑辊上部为支座，其内设有转轴。在链条运行的轨迹上，最好靠向链轮的位置设有矫形机。该矫形机主要包括机架、滑块、液压缸、上下转辊、驱动装置、液压系统和数控系统。其中，底盘上固定两个竖直相对的机架，每个机架中部各设一个与三叉形支撑板对应的通孔即机架中部通孔，其上面为一个通孔，下面为两个通孔且下面两个通孔是以过上通孔中心的面为对称，其中上通孔可以是圆孔，使设在其内的上辊位置则固定，上通孔也可以是中心线呈竖直的条孔，使上辊可实现竖直方向调节；两个下通孔均为以上通孔中心线为对称的条孔，其可以是水平条孔，使两下辊实现水平调节，也可以是斜条孔，使两下辊实现倾斜调节。在所述每个条孔内各设一个滑块，每个滑块各与一个液压缸活塞杆相连，该液压缸缸体固定在机架上，所述液压缸分别与液压系统相连，该液压系统又与数控系统相连。在每个滑块的中心通孔内各置有一根转辊的一端，其中两端设在两机架上两通孔内的一根转辊为上辊，另有两端设在两机架上两条孔内的两根转辊为下辊，并且上下转辊的工作部分进口端一段即加载区和出口端一段即卸载区均呈截锥体形。所述三个转辊位于加载区和卸载区内的一段均为圆柱体即矫圆区，其与加载区和卸载区圆滑过渡。在两矫圆区之间的一段为矫圆矫直区，该区域内的上辊中间部分内凹且内凹部分以该段中心面为对称，下辊中间部分外凸且外凸部分以该段中心面为对称，同时上辊内凹的弧度等于下辊外凸的弧度，最好矫圆矫直区与两侧的矫圆区圆滑过渡。上下辊之间的加载区、矫圆区、矫圆矫直区、矫圆区和卸载区五个区的长度比例为1:1:4:1:1。上下辊凹凸弧度的设计原则为：上下辊凹凸弧度可使被矫管材变形塑区比达到80％。所述三个转辊至少有一根的一端设有驱动装置，该驱动装置与数控系统相连。若上辊和下辊刚度不足时，则在各转辊外侧设置支承辊。

本发明的加工方法具体如下：

1、根据被矫管材的外径调整好矫形机上下辊的位置；

2、开启矫形机，将被矫管材置于送料机构上，开启动力组件的电动机，驱使链条运转，在送料支撑辊和推板组件的共同作用下，被矫管材由一端开始陆续进入矫形机；

3、被矫管材在矫形机中的部分，受各转辊挤压同时还在上下辊带动下周向转动，在矫圆区被矫管材周向各截面均多次交替经历正向和反向弯曲，到达矫圆矫直区被矫管材周向各截面和纵向各截面同时交替经历正向和反向弯曲，最后经过卸载区卸载后，全部被矫管材与支撑板一起穿过两个机架从矫形机出来，然后被取走；