異徑管的脹縮拉拔成型工藝及裝置的製作方法

2023-09-18 08:18:00 2

專利名稱：異徑管的脹縮拉拔成型工藝及裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及金屬管材加工，具體是一種提高異徑管質量精度和能夠生產相對細長異徑管的脹縮拉拔成型工藝及裝置。
背景技術：
所謂異徑管，俗稱大小頭，是用於管道變徑處的一種管件。應用最多的是在化工廠的管道上。通常分為同心異徑管和偏心異徑管。異徑管的材質包括不鏽鋼異徑管和合金鋼異徑管，20號剛異徑管等。
異徑管有國家標準，如《鋼製對焊無縫管件》GB/T12459-2005，《鋼板制對焊管件》GB/T13401-2005 等等。
異徑管的管徑規格從25 (大頭)*15 (小頭)到1500 (大頭)*1200 (小頭)，異徑管的長度最短為51毫米,最長610毫米。
異徑管通常採用縮徑成型工藝、擴徑成型工藝，衝壓成型工藝。
異徑管的縮徑成形工藝是將與異徑管大端直徑相等的管坯放入成形模中，通過沿管坯軸向方向的壓制，使金屬沿模腔運動並收縮成形。根據異徑管變徑的大小，分為一次壓製成形或多次壓製成形。
擴徑成形是採用小於異徑管大端直徑的管坯，用內衝模沿管坯內徑擴徑成形。擴徑工藝主要解決變徑偏大的異徑管不易通過縮徑成形的情況，有時根據材料和產品成形需要，將擴徑與縮徑的方法合併使用。
除使用鋼管為原料生產異徑管外，對部分規格的異徑管還可用鋼板採用衝壓成形工藝進行生產。拉伸所使用的衝模形狀參照異徑管內表面尺寸設計，用衝模將下料後的鋼板衝壓拉伸成形。
現有技術的冷拉拔是一種傳統的金屬變形加工工藝，廣泛用於預應力鋼筋的拉伸，鋼鐵銅線材、棒材、管材的拉拔等。這種拉伸拉拔的目的是獲得高精度金屬材料，如冷拉鋁管，可製取高光潔度，高尺寸精度的高精度鋁管材；獲得形狀規格多樣化的棒材，如製取六方鋼棒，六方鋁棒，六方銅棒；獲得高的經濟效益，節省加工時間，降低機械加工費用， 節省金屬材料，如冷拉齒坯等。通常冷拉拔所拉制材料的當量直徑不會很大，而長徑比特別大。該冷拉拔工藝在對管材拉拔時，只能進行單一口徑的拉拔，無法實現異徑管的拉拔。
現有技術的工藝方法以及設備無法加工相對細長的異徑管。發明內容
本發明的目的是提供一種提高異徑管質量精度和能夠生產相對細長異徑管的脹縮拉拔成型方法。
為實現本發明上述目的而採用的技術方案是一種異徑管的脹縮拉拔成型工藝， 其特徵在於該工藝包括第一步縮頸將管材安裝在機架上，管材的一端通過推擠座固定，中部通過安裝在支撐座上的保護套支撐，然後將管材的另外一端通過縮頸推擠頭進行縮頸；第二步退火通過退火裝置將縮頸後的管材進行退火；第三步拉拔通過拉拔夾頭將第二步處理後的管材進行拉拔形成異徑管毛坯；第四步退火通過退火裝置將異徑管毛坯進行退火；第五步擴管，定徑定壁厚拉拔通過拉拔夾頭將第四步退火處理後的異徑管毛坯進行擴管，即定徑定壁厚拉拔處理，形成異徑管成品。
通過上述方法提高了高異徑管的加工質量精度，實現了對相對細長異徑管的生產，具體而能言是能夠製造管坯直徑150毫米以內，長度4米以內的管材。
本發明的又一目的是提供一種提高異徑管質量精度和能夠生產相對細長異徑管的脹縮拉拔製造裝置。
為實現本發明上述目的而採用的技術方案是一種異徑管的脹縮拉拔成型裝置， 其中該裝置包括機架和液壓站，固定在機架一端的推擠擋板，固定在推擠擋板上的推擠座，管材的一端固定在推擠座中；機架的另一端具有動模座，動模座在管套推動下沿導柱向管材的端頭移動，導柱固定在機架的兩側，該管套的一端與動模座連接，管套的另一端固定在由液壓站控制的液壓缸活塞杆％5頭；通過安裝在動模座上的縮頸推擠頭對管材進行縮頸，該縮頸推擠頭包括固定在動模座上的模套，設置在縮管模套中的縮頸模具，管材穿過縮頸模具，通過管套推動動模座，管材在縮頸模具中受推擠變形，使管材的一端直徑變小，即縮頸；將上述縮頸推擠頭從動模座上卸下後安裝在固定模座上，固定模座位於管材的縮頸處，固定模座固定在機架上，實現在管材縮頸處對管材進行定位；通過安裝在動模座上的拉拔夾頭夾緊管材的縮頸位進行拉拔，該拉拔夾頭包括與動模座固定一體的芯頭，芯頭外設置有動模套，動模套固定在動模座上，一對卡瓣被對稱的設置在動模套內，該卡瓣外壁具有錐度，內壁具有鋒利的環形齒，卡瓣與芯頭形成拉拔模具，在卡瓣與芯頭之間具有供管材的管壁穿入的縫隙，卡瓣與芯頭將管材的管壁夾緊在該縫隙中，在動模套外壁設置有一個控制卡瓣與管材離合的卡瓣離合機構；卡瓣離合機構控制卡瓣與芯頭將管材的管壁夾緊後， 動模座隨管套向遠離管材縮頸埠端移動，實現對管材的拉拔變形，使管材形成異徑管毛坯；將上述固定在模座上的縮頸推擠頭卸下，在異徑管毛坯的變徑處通過固定在模座上的定徑模具定位；將芯棒從異徑管毛坯的大口徑端穿入，芯棒的一端從異徑管毛坯的小口徑端穿出後固定在推擠擋板上，芯棒的另一端具有芯頭，芯頭被限位在管材變徑處的內壁上； 更換上述拉拔夾頭的拉拔模具，通過更換後的拉拔模具將異徑管毛坯大口徑端夾緊，動模座隨管套向遠離異徑管毛坯大口徑端移動，管材隨固定於動模座上的拉拔夾頭一體移動， 管材的小口徑段內徑在芯棒的擴管頭作用下擴管，管材的小口徑段外徑由固定在模座上的縮頸推擠頭的縮頸模具限位成型，實現對異徑管毛坯小口徑段的定徑定壁厚。
通過上述結構，本發明所示裝置提高了高異徑管的加工質量精度，實現了對相對細長異徑管的生產，具體而能言是能夠製造管坯直徑150毫米以內，長度4米以內的管材。
上述方法以及裝置生產的能夠廣泛應用於輕軌車輛、地鐵車輛或高鐵車輛等需求


本發明可以通過附圖給出的非限定性實施例進一步說明。
附圖I為本發明的結構示意圖。
附圖2為本發明推擠座的結構示意圖。
附圖3為本發明縮頸推擠頭的結構示意圖。
附圖4為本發明拉拔夾頭的結構示意圖。
附圖5為附圖4中A向結構示意圖。
附圖6為本發明裝置縮管拉拔時的結構示意圖。
附圖7為本發明裝置定徑定壁厚拉拔結構示意圖。
圖中1、機架；2、液壓站；3、推擠擋板；4、推擠座；5、管材；6、動模座；7、管套；8、 導柱；9、液壓缸活塞杆；10、模套；11、縮頸模具；12、固定模座；13、芯頭；14、動模套；15、卡瓣；16、卡瓣離合機構；17、芯棒；18、轉軸；19、彈簧；20、撥杆；21、遠程控制杆；22、固定螺栓；23、卡板；24、螺栓；25、支撐座；26、外套；27、保護套；28、頂徑模具；29、芯頭。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明一種異徑管的脹縮拉拔成型方法，其特徵在於該工藝包括第一步縮頸將管材安裝在機架上，管材的一端通過推擠座固定，中部通過安裝在支撐座上的保護套支撐，然後將管材的另外一端通過縮頸推擠頭進行縮頸；第二步退火通過退火裝置將縮頸後的管材進行退火；第三步拉拔通過拉拔夾頭將第二步處理後的管材進行拉拔形成異徑管毛坯；第四步退火通過退火裝置將異徑管毛坯進行退火；第五步擴管，定徑定壁厚拉拔通過拉拔夾頭將第四步退火處理後的異徑管毛坯進行擴管，即定徑定壁厚拉拔處理，形成異徑管成品。現有技術的縮徑成型工藝、擴徑成型工藝以及衝壓成型工藝無法將相對管材加工成異徑管，然而通過上述工藝能夠將相對管材加工成異徑管，並且提高了高異徑管的加工質量精度。具體而能言是能夠製造管坯直徑150毫米以內，長度4米以內的管材。
為進一步提高縮頸處的質量，以提高異徑管的質量精度，上述實施例中，優選地 所述第一步縮頸與第二步退火交替多道次處理；在所述第一步縮頸中，每縮頸一次更換一個縮頸推擠頭的縮頸模具。
為進一步提高拉拔以及定徑定壁厚時的質量，以提高異徑管的質量精度，上述實施例中，優選地所述第三步拉拔與第四步退火為交替多道次處理；在所述第三步拉拔中， 每拉拔一次更換一個拉拔夾頭的拉拔模具；最後一道次所使用的拉拔模具將管材的內徑和外徑拉拔到小於設計值。
上述實施例中，優選地所述退火時，退火裝置爐內的溫度均勻，溫差不超過2°C ； 嚴格控制加熱時間，確保透燒，材料組織轉變均勻；退火結束，用機油清洗材料，使管材內外表面無沙粒。
參見附圖I至7，附圖中的異徑管的脹縮拉拔成型裝置，其中該裝置包括機架I和液壓站2,固定在機架I 一端的推擠擋板3,固定在推擠擋板3上的推擠座4, 管材5的一端固定在推擠座4中；機架I的另一端具有動模座6,動模座6在管套7推動下沿導柱8向管材5的端頭移動，導柱8固定在機架I的兩側，該管套7的一端與動模座6連接，管套7的另一端固定在由液壓站2控制的液壓缸活塞杆9端頭；通過安裝在動模座6上的縮頸推擠頭對管材5進行縮頸，該縮頸推擠頭包括固定在動模座6上的模套10，設置在縮管模套10中的縮頸模具11，管材5穿過縮頸模具11，通過管套7推動動模座6，管材5在縮頸模具11中受推擠變形，使管材5的一端直徑變小，即縮頸； (上述工藝過程的縮頸就採用該結構實現)。
將上述縮頸推擠頭從動模座6上卸下後安裝在固定模座12上，固定模座12位於管材5的縮頸處，固定模座12固定在機架I上，實現在管材5縮頸處對管材5進行定位；通過安裝在動模座6上的拉拔夾頭夾緊管材5的縮頸位進行拉拔，該拉拔夾頭包括與動模座 6固定一體的芯頭13，芯頭13外設置有動模套14，動模套14固定在動模座6上，一對卡瓣 15被對稱的設置在動模套14內，該卡瓣15外壁具有錐度，內壁具有鋒利的環形齒，卡瓣15 與芯頭13形成拉拔模具，在卡瓣15與芯頭13之間具有供管材5的管壁穿入的縫隙，卡瓣 15與芯頭13將管材5的管壁夾緊在該縫隙中，在動模套14外壁設置有一個控制卡瓣15與管材5離合的卡瓣離合機構16 ;卡瓣離合機構16控制卡瓣15與芯頭13將管材23的管壁夾緊後，動模座6隨管套7向遠離管材5縮頸埠端移動，實現對管材5的拉拔變形，使管材5形成異徑管毛坯；(上述工藝過程的從變徑處拉拔就是通過該結構實現的)。
將上述固定在模座12上的縮頸推擠頭卸下，在異徑管毛坯的變徑處通過固定在模座12上的定徑模具28定位；將芯棒17從異徑管毛坯的大口徑端穿入，芯棒17的一端從異徑管毛坯的小口徑端穿出後固定在推擠擋板3上，芯棒17的另一端具有芯頭29，芯頭29 被限位在管材5變徑處的內壁上；更換上述拉拔夾頭的拉拔模具，通過更換後的拉拔模具將異徑管毛坯大口徑端夾緊，動模座6隨管套7向遠離異徑管毛坯大口徑端移動，管材5隨固定於動模座6上的拉拔夾頭一體移動，管材5的小口徑段內徑在芯棒17的擴管頭作用下擴管，管材5的小口徑段外徑由固定在模座12上的縮頸推擠頭的縮頸模具11限位成型，實現對異徑管毛坯小口徑段的定徑定壁厚。在該實施例中，管材5通過固定銷固定在推擠座 4中，縮頸推擠頭所採用縮頸模具11根據設計推擠量，具有多個縮頸模具11，每縮頸推擠依次更換一個縮頸模具11 ;拉拔夾頭的卡瓣15與芯頭15形成的拉拔模具結構作為拉拔模具用，同時該模具結構也作為定徑定壁厚的拉拔模具用，根據設計拉拔量和定徑定壁厚的設計拉拔量確定拉拔模具個數，根據拉拔模具個數進行多道次的拉拔，以實現提高異徑管成品的質量和精度。在該實施例中，實際是通過縮頸推擠頭、拉拔夾頭和芯棒17配合來實現對管材5縮頸、拉拔和擴管形成成型異徑管。(上述工藝過程的第五步擴管，定徑定壁厚拉拔是通過該結構實現的)。
為便於對管材5抓緊的控制操作，上述實施例中，優選地所述卡瓣離合機構16包括安裝在卡瓣離合機構16上的轉軸18和穿入彈簧19中的撥杆20，該彈簧19位於卡瓣離合機構16外壁，通過調整撥杆20撥動卡瓣15與管材5的離合，當卡瓣離合機構16向右推， 卡瓣就往左移動，這時，活塞杆9牽引管套7帶動動模座6向右移動，動模座6帶動動模套 14向右移動，動模套14給卡瓣15—個向心壓力，卡瓣15隨著動模套6向右移動，動模套14內壁死死卡住卡瓣15的外壁，則卡瓣15的環形齒死死咬住管材5，而管材5內又有芯頭 13頂著，金屬管得力，被拉拔夾頭向右拉起進行拉拔變形或定徑定壁厚拉拔變形。
為便於遠程控制卡瓣離合機構16，上述實施例中，優選地所述卡瓣離合機構16 頂部安裝有遠程控制杆21。
為便於裝配，上述實施例中，優選地通過固定螺栓22依次穿過推擠座4、推擠擋板3和卡板23，將推擠座4與推擠擋板3固定為一體。
為便於裝配，上述實施例中，優選地所述芯頭13通過螺栓24與動模座6固定為一體。
由於管材5相對比較長，在強大液壓推力下，管子會壓塌或壓彎曲，管子的中部是薄弱環節，因此，上述實施例中，優選地在管材5的中部設置有防止管材5變形的支撐座 25，支撐座25固定在機架I上，在支撐座25上安裝有外套26，外套26內裝有保護套27。通過該結構有效防止管材5在縮頸、拉拔和擴管形成成型異徑管過程中變形，降低報廢率，降低生產成本。在該實施例中，支撐座25可以由固定模座12替代，在固定模座12上安裝外套26，在外套26內裝保護套27來實現在管材5的保護，在實際使用過程中，支撐座25為多個，均布在管材5的中部。
上述結構中，同一個異徑管的脹縮拉拔成型裝置在將管材5製成異徑管過程中， 有效實現了縮頸、拉拔和擴管，同時通過上述五步式工藝，實現了對管材5的加工，提高了異徑管成品的質量和精度。
參見附圖7，附圖7中所示管材5就是已經成型的異徑管，將小口徑段擴管後就為成型異徑管。
顯然，上述描述的所有實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬於本發明保護的範疇。
綜上所述，本發明提高了異徑管的加工質量精度，實現了對相對細長異徑管的生產。
權利要求
1.一種異徑管的脹縮拉拔成型工藝，其特徵在於該工藝包括 第一步縮頸將管材安裝在機架上，管材的一端通過推擠座固定，中部通過安裝在支撐座上的保護套支撐，然後將管材的另外一端通過縮頸推擠頭進行縮頸； 第二步退火通過退火裝置將縮頸後的管材進行退火； 第三步拉拔通過拉拔夾頭將第二步處理後的管材進行拉拔形成異徑管毛坯； 第四步退火通過退火裝置將異徑管毛坯進行退火； 第五步擴管，定徑定壁厚拉拔通過拉拔夾頭將第四步退火處理後的異徑管毛坯進行擴管，即定徑定壁厚拉拔處理，形成異徑管成品。
2.根據權利要求I所述異徑管的脹縮拉拔成型工藝，其特徵在於所述第一步縮頸與第二步退火交替多道次處理；在所述第一步縮頸中，每縮頸一次更換一個縮頸推擠頭的縮頸模具。
3.根據權利要求I所述異徑管的脹縮拉拔成型工藝，其特徵在於所述第三步拉拔與第四步退火為交替多道次處理；在所述第三步拉拔中，每拉拔一次更換一個拉拔夾頭的拉拔模具；最後一道次所使用的拉拔模具將管材的內徑和外徑拉拔到小於設計值。
4.根據權利要求I 3之一所述異徑管的脹縮拉拔成型工藝，其特徵在於所述退火時，退火裝置爐內的溫度均勻，溫差不超過2V ;嚴格控制加熱時間，確保透燒，材料組織轉變均勻；退火結束,用機油清洗材料,使管材內外表面無沙粒。
5.一種異徑管的脹縮拉拔成型裝置，其特徵在於該裝置包括 機架(I)和液壓站(2),固定在機架(I) 一端的推擠擋板(3),固定在推擠擋板(3)上的推擠座(4)，管材(5)的一端固定在推擠座(4)中； 機架(I)的另一端具有動模座(6),動模座(6)在管套(7)推動下沿導柱(8)向管材(5)的端頭移動，導柱(8 )固定在機架(I)的兩側，該管套(7 )的一端與動模座(6 )連接，管套(7 )的另一端固定在由液壓站(2)控制的液壓缸活塞杆(9)端頭； 通過安裝在動模座(6)上的縮頸推擠頭對管材(5)進行縮頸，該縮頸推擠頭包括固定在動模座(6 )上的模套(10 )，設置在縮管模套(10 )中的縮頸模具(11)，管材(5 )穿過縮頸模具(11)，通過管套(7 )推動動模座(6 )，管材(5 )在縮頸模具(11)中受推擠變形，使管材(5)的一端直徑變小，即縮頸； 將上述縮頸推擠頭從動模座(6 )上卸下後安裝在固定模座(12 )上，固定模座(12 )位於管材(5 )的縮頸處，固定模座(12 )固定在機架(I)上，實現在管材(5 )縮頸處對管材(5 )進行定位；通過安裝在動模座(6)上的拉拔夾頭夾緊管材(5)的縮頸位進行拉拔，該拉拔夾頭包括與動模座(6 )固定一體的芯頭(13 )，芯頭(13 )外設置有動模套(14 )，動模套(14 )固定在動模座(6)上，一對卡瓣(15)被對稱的設置在動模套(14)內，該卡瓣(15)外壁具有錐度，內壁具有鋒利的環形齒，卡瓣(15)與芯頭(13)形成拉拔模具，在卡瓣(15)與芯頭(13)之間具有供管材(5)的管壁穿入的縫隙，卡瓣(15)與芯頭(13)將管材(5)的管壁夾緊在該縫隙中，在動模套(14)外壁設置有一個控制卡瓣(15)與管材(5)離合的卡瓣離合機構(16);卡瓣離合機構(16)控制卡瓣(15)與芯頭(13)將管材(23)的管壁夾緊後，動模座(6)隨管套(7)向遠離管材(5)縮頸埠端移動，實現對管材(5)的拉拔變形，使管材(5)形成異徑管毛還; 將上述固定在模座(12)上的縮頸推擠頭卸下，在異徑管毛坯的變徑處通過固定在模座(12)上的定徑模具(28)定位；將芯棒(17)從異徑管毛坯的大口徑端穿入，芯棒(17)的一端從異徑管毛坯的小口徑端穿出後固定在推擠擋板(3)上，芯棒(17)的另一端具有芯頭(29)，芯頭(29)被限位在管材(5)變徑處的內壁上；更換上述拉拔夾頭的拉拔模具，通過更換後的拉拔模具將異徑管毛坯大口徑端夾緊，動模座(6)隨管套(7)向遠離異徑管毛坯大口徑端移動，管材(5)隨固定於動模座(6)上的拉拔夾頭一體移動,管材(5)的小口徑段內徑在芯棒(17)的擴管頭作用下擴管，管材(5)的小口徑段外徑由固定在模座(12)上的縮頸推擠頭的縮頸模具(11)限位成型，實現對異徑管毛坯小口徑段的定徑定壁厚。
6.根據權利要求5所述異徑管的異徑管的脹縮拉拔成型裝置，其特徵在於所述卡瓣離合機構(16)包括安裝在卡瓣離合機構(16)上的轉軸(18)和穿入彈簧(19)中的撥杆(20)，該彈簧(19)位於卡瓣離合機構(16)外壁，通過調整撥杆(20)撥動卡瓣(15)與管材 (5)的離合，當卡瓣離合機構(16)向右推，卡瓣就往左移動，這時，活塞杆(9)牽引管套(7)帶動動模座(6)向右移動，動模座(6)帶動動模套(14)向右移動，動模套(14)給卡瓣(15)一個向心壓力，卡瓣(15)隨著動模套(6)向右移動，動模套(14)內壁死死卡住卡瓣(15)的外壁，則卡瓣(15)的環形齒死死咬住管材(5)，而管材(5)內又有芯頭(13)頂著，金屬管得力，被拉拔夾頭向右拉起進行拉拔變形或定徑定壁厚拉拔變形。
7.根據權利要求5或6所述異徑管的異徑管的脹縮拉拔成型裝置，其特徵在於所述卡瓣離合機構(16)頂部安裝有遠程控制杆(21)。
8.根據權利要求5所述異徑管的脹縮拉拔製造裝置，其特徵在於通過固定螺栓(22)依次穿過推擠座(4)、推擠擋板(3)和卡板(23)，將推擠座(4)與推擠擋板(3)固定為一體。
9.根據權利要求5所述異徑管的脹縮拉拔製造裝置，其特徵在於所述芯頭(13)通過螺栓(24)與動模座(6)固定為一體。
10.根據權利要求5所述異徑管的脹縮拉拔製造裝置，其特徵在於在管材(5)的中部設置有防止管材(5 )變形的支撐座(25 )，支撐座(25 )固定在機架(I)上，在支撐座(25 )上安裝有外套(26)，外套(26)內裝有保護套(27)。
全文摘要
本發明涉及金屬管材加工，尤其是一種異徑管的脹縮拉拔成型方法及裝置，該工藝包括第一步縮頸將管材安裝在機架上，管材的一端通過推擠座固定，中部通過安裝在支撐座上的保護套支撐，然後將管材的另外一端通過縮頸推擠頭進行縮頸；第二步退火通過退火裝置將縮頸後的管材進行退火；第三步拉拔通過拉拔夾頭將第二步處理後的管材進行拉拔形成異徑管毛坯；第四步退火通過退火裝置將異徑管毛坯進行退火；第五步定徑定壁厚拉拔通過拉拔夾頭將第四步退火處理後的異徑管毛坯進行定徑定壁厚拉拔處理形成異徑管成品。本發明由於所述結構而具有的優點是提高了異徑管的加工質量精度，實現了對相對細長異徑管的生產。
文檔編號B21C1/24GK102974633SQ20121058857
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月31日 優先權日2012年12月31日
發明者劉選萍 申請人:劉選萍