CN103381429A - 用于加工变断面无缝管的挤压机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于加工变断面无缝管的挤压机，包括位移检测仪、讯号控制机构、伺服油泵、螺旋***和***驱动机构；所述位移检测仪采集穿孔针的位移信号、并输入到讯号控制机构，讯号控制机构的输出端之一与伺服油泵相连，伺服油泵带动穿孔油缸，通过穿孔油缸驱动穿孔针周期性地变化其位置；讯号控制机构的输出端之二与***驱动机构相连，***驱动机构带动螺旋***前、后移动，用于对穿孔油缸进行定位限制；通过讯号控制机构控制螺旋***和伺服油泵精确调节穿孔针与挤压模的相对位置，形成截面多变的空心无缝管。本发明的操作简单，加工成本低，能够直接挤压出不同截面的空心无缝管。

Description

用于加工变断面无缝管的挤压机

技术领域

本发明涉及用于加工变断面无缝管的挤压机，属于无缝管加工装置。

背景技术

随着科学技术的发展，生产技术的提高，在机械制造、石油、能源、海洋等特殊领域通过采用阶梯变断面的管件可以优化结构设计，使它们连接的更牢固。但现有技术采用的双动挤压机生产的铝合金无缝管的断面是不变的，即从开始挤压到结束，其断面尺寸的内外径壁厚都是一致的。目前没有一种挤压机可以直接挤压出断面尺寸变化的无缝管，从而不能实现阶梯变断面无缝管件的生产。

发明内容

本发明的目的是为了克服现挤压机生产的无缝管壁厚一致，提供一种用于加工变断面无缝管的挤压机，该挤压机的操作简单，定位精确，能直接挤压加工出截面多变的无缝管。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

用于加工变断面无缝管的挤压机，包括机座、设置在机座上的预应力框架、上下料机构、压余分离机构、挤压工具、液压机构和加热***，所述挤压工具包括挤压轴、挤压筒、穿孔针和挤压模，所述液压机构包括主油缸、副油缸、穿孔油缸和伺服油泵，其特征在于：还包括位移检测仪、讯号控制机构、伺服油泵、螺旋***和***驱动机构；

所述位移检测仪采集穿孔针的位移信号、并输入到讯号控制机构，讯号控制机构的输出端之一与伺服油泵相连，伺服油泵带动穿孔油缸，通过穿孔油缸驱动穿孔针周期性地变化其位置；讯号控制机构的输出端之二与***驱动机构相连，***驱动机构带动螺旋***前、后移动，用于对穿孔油缸进行定位限制；通过讯号控制机构控制螺旋***和伺服油泵精确调节穿孔针与挤压模的相对位置，形成截面多变的空心无缝管。

本发明的目的还可以通过以下技术方案实现：

进一步地：还包括速度检测仪和温度检测仪，速度检测仪和温度检测仪采集铸件的挤出速度和温度，输入到讯号控制机构，讯号控制机构的输出端之三与主油缸的油泵相连，控制铸件的挤压速度和变形温度

进一步地：所述穿孔针采用多级式穿孔针或圆锥体穿孔针。

进一步地：所述讯号控制机构包括PLC控制器、触摸屏、讯号变换器、电磁阀和上位机。

进一步地：所述***驱动机构包括蜗轮、蜗杆和伺服电机，，讯号控制机构与伺服电机电连接；蜗轮套在螺旋***上、与螺旋***螺纹配合，伺服电机带动蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮转动从而带动螺旋***前、后移动。

进一步地：所述油泵采用伺服液压油泵，所述穿孔油缸采用活塞式油缸，扩大活塞式油缸的面积，增加了穿孔力和增加了克服穿孔针运动阻力的能力。

本发明的有益效果：

1、本发明的操作简单，加工成本低，通过讯号控制机构控制伺服油泵和螺旋***精确调节穿孔针与挤压模的相对位置，通过讯号控制机构控制控制主油缸挤压速度，调节了铸锭的变形温度和挤出成型的速度，能够直接挤压出不同截面的空心无缝管。

2、扩大了铝合金无缝管的应用，如三杆（旗杆、灯杆和电线杆）靠地面一端的管壁厚大，顶端管壁薄，从而增加其强度、牢固度。还可以通过这种新型双动挤压机生产出钻探杆要求的两头管壁厚，中间管壁薄。

3、本发明可以生产各种不同变断面的无缝管，其工业应用经济价值大，经济效益好。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明讯号控制机构的电路原理方框图。

图3是本发明反挤压加工工艺流程图。

图4是本发明具体实施例1采用的穿孔针。

图5是本发明具体实施例1形成的阶梯变断面无缝管。

图6是本发明具体实施例2采用的穿孔针。

图7是本发明具体实施例2形成的中间薄两端厚的变断面无缝管。

图8是本发明具体实施例2形成的两个周期变化的变断面无缝管。

图9是本发明具体实施例2形成的不规则变化的变断面无缝管。

图10是本发明具体实施例2形成的呈管壁逐渐变厚的变断面无缝管。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

具体实施例1：

参照图1、图2、图3、图4和图5所示的用于加工变断面无缝管的挤压机，包括机座1、设置在机座1上的预应力框架、上下料机构、压余分离机构、挤压工具2、液压机构3、加热***、位移检测仪4-1、速度检测仪4-2和温度检测仪4-3、讯号控制机构5、螺旋***7、***驱动机构8和伺服油泵6等；其中预应力框架、上下料机构、压余分离机构，液压机构3的主油缸3-1、副油缸、挤压工具2包括挤压轴2-1、挤压筒2-2和挤压模2-4等都采用现有技术。

液压机构3的穿孔油缸3-3采用活塞式油缸，扩大活塞式油缸的面积，增加了穿孔力和增加了克服穿孔针运动阻力的能力。穿孔油缸3-3除了增大油缸面积之外，其结构位置采用现有技术。伺服油泵6采用伺服液压油泵，穿孔针2-3内置於主柱塞内的穿孔油缸3-3，穿孔针2-3采用多级式穿孔针。

位移检测仪4-1用于检测穿孔针的位移信息，速度检测仪4-2用于检测铸件挤出速度，温度检测仪4-3用于检测铸件变形温度，位移检测仪4-1、速度检测仪4-2和温度检测仪4-3采集的信息输入到讯号控制机构5，讯号控制机构5的输出端之一与伺服油泵6相连，伺服油泵6带动穿孔油缸3-3，通过穿孔油缸3-3驱动穿孔针2-3周期性地变化其位置；讯号控制机构5的输出端之二与***驱动机构8相连，螺旋***7与***驱动机构8相配合，设置在移动梁9的前端，***驱动机构8带动螺旋***7前、后移动，用于对穿孔油缸3-3进行定位限制；通过讯号控制机构5控制螺旋***7和伺服油泵6精确调节穿孔针2-3与挤压模2-4的相对位置形成截面多变的空心无缝管。讯号控制机构5之三与主油缸3-1的油泵相连，通过讯号控制机构5控制主油缸3-1的挤压速度，从而控制变断面无缝管件各断面的长度。副油缸与主油缸3-1联动，除了增加挤出力外主要用于主油缸之回退。

所述讯号控制机构5包括PLC控制器5-1、触摸屏5-2、讯号变换器5-3、电磁阀5-4和上位机5-5，所述位移检测仪4-1、速度检测仪4-2和温度检测仪4-3采集的信息输入到PLC控制器5-1，通过触摸屏5-2将设定温度、速度和位置信息输入到上位机5-5，通过上位机5-5输入到PLC控制器5-1，PLC控制器5-1通过电磁阀5-4控制伺服油泵6和主油缸3-1的油泵，PLC控制器5-1通过讯号变换器5-3控制伺服电机8-3。

所述***驱动机构8包括蜗轮8-1、蜗杆8-2和伺服电机8-3，蜗轮8-1套在螺旋***7上、与螺旋***7螺纹配合，伺服电机8-3带动蜗杆8-2转动，蜗杆8-2带动蜗轮8-1转动从而带动螺旋***7前、后移动。

采用本发明构成的一台双动反向挤压机，该挤压机采用位移检测仪4-1、速度检测仪4-2和温度检测仪4-3检测穿孔针2-3的位移、铸锭挤出速度和温度信息.通过讯号控制机构5控制主油缸3-1的挤压速度，从而控制铸锭的变形温度和挤出成型的速度，保持其挤出速度的稳定性，便于确定各断面的长度。通过讯号控制机构5控制伺服油泵6，从而控制内置於主柱塞内的穿孔油缸3-3带动穿孔针2-3周期性变化其位置，通过螺旋***7配合伺服油泵6精确调节穿孔针2-3的位置，使穿孔针2-3的位置控制精度由原来的1.0mm以上，提升到0.5mm以下。穿孔针2-3与挤压模2-4相对位置的变化形成不同截面形状的空心无缝管。运用反向挤压的方式，使得挤压工艺更具优越性。

扩大的穿孔油缸3-3的面积，使其向前的推力和向后的回退力大大增加并增加了克服穿孔针2-3运动阻力的能力。如一台60MN的双动反挤压机其穿孔力由原来的9MN达到15MN，回退力由原来的4.8MN达到12MN，保证了穿孔针2-3可周期性的变换其位置。

从建立数学模型，到主油缸3-1行程的检测，挤压成品的温度检测和挤出速度的检测、穿孔针2-3位置的精确控制，到转換液压工作***(包括压力和流量)反馈成主油缸3-1速度的调整，操纵人员都可以通过调整讯号控制机构5从而达到工艺要求。

本发明具体实施的反向挤压工作流程如下：

本发明采用前上棒料（上料位於挤压轴与模具之间，减少了主油缸的行程），顶紧棒料后；通过挤压筒油缸调整挤压筒2-2的位置，挤压筒2-2到位；通过主柱塞向前运动将棒料挤入并充满挤压筒2-2内；通过伺服油泵6带动主柱塞内的穿孔油缸的活塞3-3移动，穿孔油缸3-3驱动穿孔针2-3实现穿孔，与挤压模2-4配合；通过主柱塞前进实现反向挤压；通过伺服油泵6带动穿孔油缸3-3调节穿孔针2-3与挤压模2-4的相对位置变化，通过伺服电机8-3带动***驱动机构8调节螺旋***7的位置，从而精确调节穿孔针2-3的位置，通过挤压轴2-1、挤压模2-4和穿孔针2-3配合形成截面多变的空心无缝管。挤压筒2-2、主油缸3-1复位，最后通过压余分离机构分离压余棒料，形成截面多变的成品无缝管。

参照图4所示穿孔针2-3采用三级式圆柱体穿孔针，该三级式圆柱体穿孔针分别有a、b、c三段，先从三级式圆柱体穿孔针的a位置开始挤压，到达一定长度后，将三级式圆柱体穿孔针退到b位置开始挤压，此时形成的管壁变厚，再将三级式圆柱体穿孔针退到c位置开始挤压，此时形成的管壁更厚，从而形成三级式阶梯无缝管，如图5所示。

具体实施例2：

参照图6所示，本实施例的特点是：所述穿孔针2-3采用圆锥体穿孔针，其他特点与具有实施例1相同。

本实施例的穿孔针2-3采用圆锥体穿孔针，先从圆锥体穿孔针的e位置开始挤压，当挤压到一定时间（根据需要选择穿孔针停留的时间）后，然后慢慢推进穿孔针，管壁逐渐变小，当圆锥体穿孔针推到f位置时，管壁最小，此时根据需要挤压一段时间后直到快要结束时，再让圆锥体穿孔针慢慢后退，管壁厚度又逐渐加厚，当圆锥体穿孔针退到f位置时，管壁和初始挤压的管壁厚度一致，通过圆锥体穿孔针前进、后退一个周期形成中间薄两端厚的变截面无缝管，如图7所示。

还可以通过讯号控制机构5控制圆锥体穿孔针前进、后退两个周期，形成如图8所示的两个周期变化的变截面无缝管。

还可以通过讯号控制机构5控制圆锥体穿孔针前一个周期短，后一个周期长，形成如图9所示的不规则的变截面无缝管。

还可以通过讯号控制机构5控制圆锥体穿孔针移动半个周期，形成如图10所示的渐变变截面无缝管。

Claims (6)

1.用于加工变断面无缝管的挤压机，包括机座（1）、设置在机座（1）上的预应力框架、上下料机构、压余分离机构、挤压工具（2）、液压机构（3）和加热***，所述挤压工具（2）包括挤压轴（2-1）、挤压筒（2-2）、穿孔针（2-3）和挤压模（2-4），所述液压机构（3）包括主油缸（3-1）、副油缸和穿孔油缸（3-3），其特征在于：还包括位移检测仪（4-1）、讯号控制机构（5）、伺服油泵（6）、螺旋***（7）和***驱动机构（8）；

所述位移检测仪（4-1）采集穿孔针的位移信号、并输入到讯号控制机构（5），讯号控制机构（5）的输出端之一与伺服油泵（6）相连，伺服油泵（6）带动穿孔油缸（3-3），通过穿孔油缸（3-3）驱动穿孔针（2-3）周期性地变化其位置；讯号控制机构（5）的输出端之二与***驱动机构（8）相连，***驱动机构（8）带动螺旋***（7）前、后移动，用于对穿孔油缸（3-3）进行定位限制；通过讯号控制机构（5）控制螺旋***（7）和伺服油泵（6）精确调节穿孔针（2-3）与挤压模（2-4）的相对位置形成截面多变的空心无缝管。

2.根据权利要求1所述的用于加工变断面无缝管的挤压机，其特征在于：还包括速度检测仪（4-2）和温度检测仪（4-3），速度检测仪（4-2）和温度检测仪（4-3）采集铸件的挤出速度和温度输入到讯号控制机构（5），讯号控制机构（5）的输出端之三与主油缸（3-1）的油泵相连，控制铸件的挤压速度和变形温度。

3.根据权利要求1所述的用于加工变断面无缝管的挤压机，其特征在于：所述穿孔针（2-3）采用多级式穿孔针或圆锥体穿孔针。

4.根据权利要求1所述的用于加工变断面无缝管的挤压机，其特征在于：所述讯号控制机构（5）包括PLC控制器（5-1）、触摸屏（5-2）、讯号变换器（5-3）、电磁阀（5-4）和上位机（5-5）。

5.根据权利要求1或4所述的用于加工变断面无缝管的挤压机，其特征在于：所述***驱动机构（8）包括蜗轮（8-1）、蜗杆（8-2）和伺服电机（8-3），讯号控制机构（5）与伺服电机（8-3）电连接；螺旋***（7）设置在移动梁（9）的前端，蜗轮（8-1）套在螺旋***（7）上，与螺旋***（7）螺纹配合，伺服电机（8-3）带动蜗杆（8-2）转动，蜗杆（8-2）带动蜗轮（8-1）转动从而带动螺旋***（7）前、后移动。

6.根据权利要求1所述的用于加工变断面无缝管的挤压机，其特征在于：所述油泵（6）采用伺服液压油泵，所述穿孔油缸（3-3）采用活塞式油缸，扩大活塞式油缸的面积，增加穿孔力。

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