CN104226867B - 用于制造复杂截面环形件的辗环机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于制造复杂截面环形件的辗环机用于将毛坯加工成复杂截面环形件（15）。它包括水平油缸（1）、主轴基座（3）、电机（4）、齿轮箱（5）、下压油缸（8）、机架（9）、下压轮基座（10）、下压轮（11）、芯辊（12）、扣架（13）、主成型轮（14）、芯辊座（19）、扣架油缸（21）、主压油缸（26）、床身（27）和主轴（31）。本发明一种用于制造复杂截面环形件的辗环机，此辗环机生产效率高，操作简单，能耗低，产品精度和成品率高。

Description

用于制造复杂截面环形件的辗环机

技术领域

本发明涉及一种辗环机，尤其涉及一种制造复杂截面环形件的辗环机。属于机械设备技术领域。

背景技术

环件轧制（亦称辗环、环件辗扩、扩孔、轧环）是借助辗环机（亦称轧环机、环轧机、扩孔机）使环件产生连续局部塑性变形，进而实现壁厚与高度减小、直径扩大、截面轮廓成形的塑性加工工艺

一般辗环机生产流程如下：备料—加热—锻造制坯—辗环（环锻）—金加工—成品出厂。辗环机是将已锻制好的高温金属坯料用机械手套至环机芯辊上，主辊、锥辊旋转，芯辊、锥辊对环形件加压，轧至到要求的形状与尺寸（一般只加工矩形环件）。

复杂截面环形件是指除矩形截面以外的无缝辗压环形件，它包括轴承环、齿轮辋、回转环、环形锥齿轮以及各种高颈法兰、阀接等。

复杂截面环形件的制造有以下三种办法（现以高颈法兰为例）：1、自由锻制造（针对小型法兰）在空气锤上需三到四火，同时需要10-12个工人和3台空气锤才能完成，速度慢，生产效率低，材料火耗大，环形件余量大，并且需要各种模具；2、普通辗环机制造（针对中大型高颈法兰），由于普通的辗环机成形时在环形件上会产生两个变形区（主辊与芯辊变形区，使得环形件径向变形，保证环形件的壁厚；上下锥辊变形区，使得环形件轴向变形，保证环形件的高度），只能生产形状简单的环形件。所以采用普通的辗环机生产时，一般将高颈法兰加工成截面为矩形的环形件，然后在车床上加工到图纸尺寸，材料利用率只能达到45%-60%；3、普通辗环机与模锻、自由锻相结合制造，用模锻或自由锻将坯料制成高颈法兰相近的形状与尺寸（将辗环机的主辊和芯辊制成高颈法兰的口型），然后在辗环机加工成高颈法兰（只起整形与少量变形的作用），这种方法的缺点是没有克服模锻投资大只适合单一品种的大量生产或自由锻费工费料的缺点，制造过程十分复杂，这三种方法造成很大的人力和材料浪费。

普通辗环机使用主辊、芯辊和上、下锥辊两套加力***，在工作过程中，电脑控制***必须保证主电机、上锥辊电机和下锥辊电机按比例同步，使得整台设备的控制相当复杂，操作工的要求也相当高，必须经过长期培训，工作中经常出现因控制的不同步造成环形件报废，因此普通辗环机只能成形形状简单的矩形件。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供了用于制造复杂截面环形件的辗环机，此辗环机大大简化了制坯过程，生产效率高，操作简单，能耗低，产品精度和成品率高。

本发明的目的是这样实现的：

一种用于制造复杂截面环形件的辗环机，用于将毛坯加工成复杂截面环形件，其特征在于；所述辗环机包括水平油缸、主轴基座、电机、齿轮箱、下压油缸、机架、下压轮基座、下压轮、芯辊、扣架、主成型轮、芯辊座、扣架油缸、主压油缸、床身和主轴；

所述齿轮箱固定在水泥基础坑中，所述主轴基座设置在床身上，电机固定在齿轮箱上并通过齿轮传动与主轴连接，主轴安装在主轴基座内，主轴的上端与主成型轮固定连接，所述主成型轮呈台阶状，机架固定在主轴基座上，下压油缸的缸体固定在机架上，活塞部与下压轮基座连接，下压轮基座可沿机架的导轨上下移动，所述水平油缸的缸体固定在下压轮基座上，水平油缸的活塞部与下压轮连接，下压轮设置在在下压轮基座上，下压轮可在下压轮基座内左右移动，所述下压轮的下端面与主成型轮的台阶面配合形成轴向变形区；

所述扣架和芯辊座均设置在床身上，扣架的右端与芯辊座右端上部铰接，所述芯辊的下端安装在芯辊座上，所述扣架油缸的缸体固定在床身上，活塞部与扣架的中部连接，在扣架油缸的作用下，扣架逆时针转动下压与芯辊的上端配合，从而芯辊、扣架和芯辊座组成一个闭合体，所述主压油缸的缸体固定在床身上，活塞部与芯辊座的右端面连接，芯辊、扣架和芯辊座组成的闭合体可在床身上左右移动，闭合体右移时，芯辊的侧面与主成型轮侧面配合形成径向变形区。

本发明一种用于制造复杂截面环形件的辗环机，还包括上限位辊、下限位辊、下限位基座、限位油缸、机座、上限位基座、齿条滑轨、变速箱和变频电机，上限位辊安装在上限位基座内，限位油缸的缸体固定在机座上，活塞部与上限位基座铰接，在限位油缸的作用下上限位基座可在机座上下移动，下限位辊安装在下限位基座内，下限位基座固定在机座上，齿条滑轨与基座的右端连接，变频电机带动变速箱内的齿轮使齿条滑轨运动，机座设置在芯辊座上。

本发明一种用于制造复杂截面环形件的辗环机，还包括抱辊基座、抱辊油缸、抱辊和同步齿轮，所述抱辊基座固定在床身上，抱辊油缸有两个且其缸体与床身铰接，活塞部分别与两个抱辊铰接，铰接点靠近抱辊尾部，两个抱辊的尾部通过同步齿轮连接，两个抱辊的头部分别与环形件外壁面相抵。

本发明一种用于制造复杂截面环形件的辗环机，其上限位基座上设置有检测装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

①本发明一种用于制造复杂截面环形件的辗环机，主成型轮，下压轮和芯辊形成了一个与环形件形状相对应的封闭型腔，挤压时环形件受到四个方向的挤压力，环形件充满型腔，便于复杂截面环形件的加工成形。

②本发明简化了复杂截面环形件的制坯过程，本发明使用普通的坯料就能加工出复杂截面环形件，不需要用自由锻或模锻制成与要求环形件形状相近的毛坯，简化了生产过程，提高了生产力，并大大降低了生产成本。

③本发明只用一个电机带动主成型轮转动，下压轮、芯辊、上限位轮和下限位轮都随动于主成型轮，因此不存在普通辗环机的多电机速度匹配的控制问题，使操作控制大为简单，提高了生产率和成品率，并降低了能耗。

④本发明不光能加工复杂截面环形件，对一般矩形普通环形件也是一种很好的加工设备。

附图说明

图1为本发明一种用于制造复杂截面环形件的辗环机加工时的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图3为图1中A的放大图。

图4为本发明一种用于制造复杂截面环形件的辗环机加工前的结构示意图。

图5为本发明加工的一些复杂截面环形件的结构示意图。

图中：

水平油缸1，

抱辊基座2，

主轴基座3，

电机4，

齿轮箱5，

抱辊油缸6，

抱辊7，

下压油缸8，

机架9，

下压轮基座10，

下压轮11，

芯辊12，

扣架13，

主成型轮14，

环形件15，

上限位辊16，

下限位辊17，

下限位基座18，

芯辊座19，

限位油缸20，

扣架油缸21，

机座22，

上限位辊基座23，

检测装置24，

齿条滑轨25，

主压油缸26，

床身27，

变速箱28，

变频电机29，

同步齿轮30，

主轴31。

具体实施方式

参见图1-5，本发明涉及一种用于制造复杂截面环形件的辗环机，用于将毛坯加工成复杂截面环形件15，所述辗环机包括水平油缸1、抱辊基座2、主轴基座3、电机4、齿轮箱5、抱辊油缸6、抱辊7、下压油缸8、机架9、下压轮基座10、下压轮11、芯辊12、扣架13、主成型轮14、环形件15、上限位辊16、下限位辊17、下限位基座18、芯辊座19、限位油缸20、扣架油缸21、机座22、上限位基座23、检测装置24、齿条滑轨25、主压油缸26、床身27、变速箱28、变频电机29、同步齿轮30和主轴31，

所述齿轮箱5固定在水泥基础坑中，电机4固定在齿轮箱5上并通过齿轮传动与主轴31连接，主轴31通过轴承安装在主轴基座3内，主轴31的上端与主成型轮14固定连接，所述主成型轮14呈台阶状（与要求的环形件截面相对应）。

所述主轴基座3用螺栓固定在水平放置的床身27上，机架9固定在主轴基座3上，下压油缸8的缸体固定在机架9的上梁上，活塞部与下压轮基座10连接，在下压油缸8的作用下，下压轮基座10可沿机架9的导轨上下移动，所述水平油缸1的缸体固定在下压轮基座10上，水平油缸1的活塞部与下压轮11连接，下压轮11通过轴承安装在下压轮基座10内，所述下压轮11与主成型轮14的台阶面配合形成轴向变形区，在水平油缸1的作用下，下压轮11可在下压轮基座10内左右移动，从而调整与芯辊12的距离保证整个工作过程顺利进行。

所述扣架13和芯辊座19均设置在床身27上，扣架13的右端与芯辊座19右端上部铰接，所述芯辊12的下端安装在芯辊座19的安装套内，所述扣架油缸21的缸体与芯辊座19铰接，活塞部与扣架13的中部连接，在扣架油缸21的作用下，扣架13逆时针转动下压与芯辊12的上端配合，从而芯辊12、扣架13和芯辊座19组成一个闭合体；所述主压油缸26的缸体固定在床身27上，活塞部与芯辊座19的右端面连接，在主压油缸26的作用下芯辊12、扣架13和芯辊座19组成的闭合体可沿着床身27的导轨左右移动，闭合体右移时，芯辊12与主成型轮14侧面形成径向变形区。

所述上限位辊16与下限位辊17用于保证环形件15的竖直位置，上限位辊16通过轴承安装在上限位基座23内，限位油缸20的缸体固定在机座22的上梁上，活塞部与上限位基座23铰接，在限位油缸20的作用下上限位基座23可沿机座22的导轨上下移动，下限位辊17通过轴承安装在下限位基座18内，下限位基座18固定在机座22上，齿条滑轨25与基座18的右端连接，变频电机29带动变速箱28内的齿轮使齿条滑轨25运动，机座22设置在芯辊座19的导轨上，所述上限位基座23上设置有检测装置24，检测装置24用于检测环形件15在加工过程中的直径。

所述抱辊基座2固定在床身27上，抱辊油缸6有两个且其缸体与床身27铰接，活塞部分别与两个抱辊7的中下部铰接，使得抱辊7能以抱辊轴心转动，两个抱辊7的尾部通过同步齿轮30连接，同步齿轮30使得两个抱辊7同步运行以保证环形件15的水平位置，两个抱辊7的头部分别与环形件15外壁面相抵。

工作原理：本发明的主成型轮14，下压轮11和芯辊12形成了一个封闭的型腔，型腔尺寸为环形件15的截面尺寸，

辗环机工作时，环形件15在封闭的型腔内受到上下面、内壁和外壁的挤压力，从而改变了普通辗环机有两个分开的变形区的工作模式（变形区内材料只受单向压力），使得环形件15容易变形，能顺利地加工成所要求的复杂截面环形件的形状与尺寸，本发明可用普通辗环机所用的坯料（不需用模锻或自由锻制成与环形件形状相近的坯料），直接加工出余量均匀的复杂截面环形件，简化了制坯过程同时余量也大幅减少，轧制时电机4通过齿轮箱5带动主轴31转动，主成型轮14通过摩擦力带动环形件15旋转，同时环形件15又通过摩擦力带动芯辊12和下压轮11一起同步转动。

工作过程：

主成型轮14的位置固定且在水平方向做旋转运动，上料前扣架13在扣架油缸21的作用下顺时针转动，芯辊12在芯辊座19上，机械手将毛坯套进芯辊12中，扣架13逆时针转动下压与芯辊12的上端配合并与芯辊座19形成一个闭合体，在主压缸26的作用下闭合体向左移动，使芯辊12的侧面与主成型轮14的侧面形成一个径向变形区，并作用于环形件15的内、外侧面上使其径向变形，保证环形件15的径向尺寸及形状；在下压油缸8的作用下，下压轮11下降，在下压轮11的下表面与主成型轮14的台阶面形成一个轴向变形区，作用于环形件15的上、下表面使其轴向变形，保证环形件15的轴向尺寸及形状；在抱辊油缸6的作用下，抱辊7的头部抵住环形件15的外壁面，保证环形件15的水平位置，上限位辊16和下限位辊17在环形件15相对于变形区的另一端分别作用于环形件15的上表面和下表面，保证环形件15的竖直位置，在环形件15加工过程中，变频电机29通过变速箱28带动齿条滑轨25随着环形件15直径的增大向右移动，以调整上限位辊18和下限位辊19与环形件15的相对位置，同时检测装置24检测环形件15直径尺寸。

本发明只用一个电机4带动主成型轮14转动，下压轮11及芯辊12都随动于主成型轮14，因此不存在普通辗环机多电机速度匹配的控制问题，使操作控制大为简单，提高了成品率。此外，本发明对一般矩形普通环锻件也是一种很好的加工设备。

Claims (4)

1.一种用于制造复杂截面环形件的辗环机，用于将毛坯加工成复杂截面环形件（15），其特征在于；所述辗环机包括水平油缸（1）、主轴基座（3）、电机（4）、齿轮箱（5）、下压油缸（8）、机架（9）、下压轮基座（10）、下压轮（11）、芯辊（12）、扣架（13）、主成型轮（14）、芯辊座（19）、扣架油缸（21）、主压油缸（26）、床身（27）和主轴（31）；

所述齿轮箱（5）固定在水泥基础坑中，所述主轴基座（3）设置在床身（27）上，电机（4）固定在齿轮箱（5）上并通过齿轮传动与主轴（31）连接，主轴（31）安装在主轴基座（3）内，主轴（31）的上端与主成型轮（14）固定连接，所述主成型轮（14）呈台阶状，机架（9）固定在主轴基座（3）上，下压油缸（8）的缸体固定在机架（9）上，活塞部与下压轮基座（10）连接，下压轮基座（10）可沿机架（9）的导轨上下移动，所述水平油缸（1）的缸体固定在下压轮基座（10）上，水平油缸（1）的活塞部与下压轮（11）连接，下压轮（11）设置在下压轮基座（10）上，下压轮（11）可在下压轮基座（10）内左右移动，所述下压轮（11）的下端面与主成型轮（14）的台阶面配合形成轴向变形区；

所述扣架（13）和芯辊座（19）均设置在床身（27）上，扣架（13）的右端与芯辊座（19）右端上部铰接，所述芯辊（12）的下端安装在芯辊座（19）上，所述扣架油缸（21）的缸体与芯辊座（19）铰接，活塞部与扣架（13）的中部连接，在扣架油缸（21）的作用下，扣架（13）逆时针转动下压与芯辊（12）的上端配合，从而芯辊（12）、扣架（13）和芯辊座（19）形成一个闭合体，所述主压油缸（26）的缸体固定在床身（27）上，活塞部与芯辊座（19）的右端面连接，芯辊（12）、扣架（13）和芯辊座（19）组成的闭合体可在床身（27）上左右移动，闭合体右移时，芯辊（12）的侧面与主成型轮（14）侧面配合形成径向变形区。

2.根据权利要求1所述的一种用于制造复杂截面环形件的辗环机，其特征在于：所述辗环机还包括上限位辊（16）、下限位辊（17）、下限位基座（18）、限位油缸（20）、机座（22）、上限位基座（23）、齿条滑轨（25）、变速箱（28）和变频电机（29），上限位辊（16）安装在上限位基座（23）内，限位油缸（20）的缸体固定在机座（22）上，活塞部与上限位基座（23）铰接，在限位油缸（20）的作用下上限位基座（23）可在机座（22）上下移动，下限位辊（17）安装在下限位基座（18）内，下限位基座（18）固定在机座（22）上，齿条滑轨（25）与下限位基座（18）的右端连接，变频电机（29）带动变速箱（28）内的齿轮使齿条滑轨（25）运动，机座（22）设置在芯辊座（19）的导轨上。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于制造复杂截面环形件的辗环机，其特征在于：所述辗环机还包括抱辊基座（2）、抱辊油缸（6）、抱辊（7）和同步齿轮（30），所述抱辊基座（2）固定在床身（27）上，抱辊油缸（6）有两个且其缸体与床身（27）铰接，活塞部分别与两个抱辊（7）铰接，铰接点靠近抱辊（7）尾部，两个抱辊（7）的尾部通过同步齿轮（30）连接，两个抱辊（7）的头部分别与环形件（15）外壁面相抵。

4.根据权利要求2所述的一种用于制造复杂截面环形件的辗环机，其特征在于：所述上限位基座（23）上设置有检测装置（24）。