专利名称：一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种金属管扩口机械，具体涉及一种适用于金属管的滚动挤压扩
口装置。
背景技术：
在液压系统中需要构建管线系统用于液体传输。管线系统由不同长度、形状的金属管连接而成。传统的管线连接方式是直接焊接连接和法兰焊接连接。这两种连接方法都需要进行焊接操作，而焊接的方式存在一些缺点例如需要技术熟练的焊接工人；需要射线探伤；完成的管线系统内部有一定焊接残留物等。 近些年出现了一种非焊接管线连接技术。该技术通过专用法兰和密封件将经扩口加工过的金属管连接起来，无需焊接连接。与原有的连接方法相比，非焊接连接技术具有下列优点降低了对工人的技术要求；更易于安装、修理和维护；无应力和泄漏；无焊接接头；无需射线探伤；保证管线内部清洁。 对金属管进行扩口是该非焊接管连接技术的关键工艺。目前，对金属管进行扩口的加工方法有冲压成形和碾压成型。这两种方法的加工设备效率较低，扩口加工质量不高，光洁度较差，适应管道型号有限等等。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种新型结构的金属管滚动挤压扩口装置，能提高加工
效率，改进扩口加工质量，并广泛适用于多种金属管道扩口加工。 本实用新型的技术方案是 —种适用于金属管的滚动挤压扩口装置，其特点是，包括液压缸、手动泵、减速电机、滚动挤压头和夹紧机构；其中， 所述的夹紧机构、液压缸和减速电机依次连接；滚动挤压头位于液压缸之内，其头端外露于液压缸之外，尾端与减速电机连接；手动泵通过管路与液压缸连接；[0009] 所述的滚动挤压头包括顶锥组件和圆锥滚子轴承； 所述的顶锥组件包括顶锥、顶锥轴承和顶锥座，其中，顶锥通过顶锥轴承安装于顶锥座的头部端面上，并可自由旋转； 所述的顶锥工作时沿所需扩口金属管内壁滚动，二者接触于顶锥外侧面和金属管内壁接触线； 所述的顶锥的转轴轴线与滚动挤压头的转轴轴线共面但不重合； 所述的顶锥外侧面和金属管内壁接触线与滚动挤压头的转轴轴线有一夹角； 所述的顶锥轴承至少包含一个圆锥滚子轴承； 所述的一对圆锥滚子轴承对向放置并固定于滚动挤压头中段的外侧，圆锥滚子轴承外侧与液压缸内壁相接并固定，内侧与顶锥座外侧相接并固定。 上述的一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置，其中，所述的顶锥本体为圆锥台或圆柱体或圆锥体。 上述的一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置，其中，所述的顶锥座的头部端面为斜面或平面，即该端面与滚动挤压头转轴不垂直或垂直。 上述的一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置，其特点是，所述的滚动挤压头还包括电机连接花键轴和花键套；其中， 所述的花键套固定于顶锥座尾端内部孔洞内壁，花键套内设置电机连接花键轴，电机连接花键轴的头端与花键套配合连接，尾端延伸至顶锥座之外，并与减速电机的电机转轴连接。 上述的一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置，其特点是，所述的液压缸包括液
压缸体、活塞体、隔板和活塞盖；其中， 所述的活塞体可沿液压缸体内壁双向移动； 所述的液压缸体、活塞体和活塞盖共同在液压缸体内壁与活塞体外壁之间形成一个封闭空腔； 所述的隔板固定于液压缸体内壁，其将该封闭空腔分隔为两独立部分； 所述的液压缸体上开有两通孔，其分别与封闭空腔两个独立的部分相贯通；液压
缸体的前端边缘与夹紧机构连接； 所述的活塞盖中央开有轴孔。 上述的一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置，其中，所述的液压缸还包括电机
连接法兰；电机连接法兰中央开有轴孔，其两端分别与液压缸体和减速电机相连。 上述的一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置，其特点在于，所述的夹紧机构包
括底座、模具、夹紧板和夹紧手柄；其中， 所述的底座为U型； 所述的夹紧板设置于底座上部开口，两端与底座紧密固定；[0030] 所述的夹紧手柄穿过夹紧板中部的开孔与其连接； 所述的模具由底座和夹紧板环绕，且夹紧手柄下端与模具上表面紧密接触并将其固定在底座U型开口内。 上述的一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置，其中，所述的模具内斜面与顶锥外侧面和金属管内壁接触线倾角一致，并与所需扩口金属管类型匹配。 上述的一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置，其中，所述的顶锥轴承包含一个
圆柱滚子轴承与一个圆锥滚子轴承。 本实用新型与现有技术相比，其优点在于 由于采用了冷轧扩口技术，省略了热扩口加工加热等工序，方便快捷；由于采用了滚动式挤压扩口技术，相对于冲压碾压等现有技术，扩口加工精度较高，表面光洁度也较高；由于顶锥与模具可以根据所需扩口的金属管的规格进行选择和更换，大大提高了加工效率，并且广泛适用于多种不同型号的金属管扩口加工。
图1是本实用新型一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置的外观示意图。[0037] 图2是本实用新型一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置的剖视图。[0038] 图3是本实用新型一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置的液压缸剖视图。[0039] 图4是本实用新型一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置的滚动挤压头剖视图。[0040] 图5是本实用新型一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置的夹紧机构结构示意图。
具体实施方式以下结合图1 图5，详细说明本实用新型的实施例。 如图1和图2所示，本实用新型为一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置，其包括液压缸l，手动泵2，减速电机3，滚动挤压头4和夹紧机构5。其中，夹紧机构5、液压缸1和减速电机3依次连接。滚动挤压头4位于液压缸1之内，其头端外露于液压缸1之外，尾端与减速电机3连接。手动泵2通过管路与液压缸1连接。 如图3所示，上述的液压缸1包括液压缸体11，活塞体12，隔板13，活塞盖14和电机连接法兰15。其中，滚动挤压头4的中段封闭安装在活塞体12之内，活塞体12可沿液压缸体11内壁前后移动。液压缸体11、活塞体12和活塞盖14共同在液压缸体11内壁与活塞体12外壁之间形成一封闭空腔。隔板13固定于液压缸体11内壁，并将该封闭空腔分隔为两独立部分。液压缸体ll上开有两通孔，分别与封闭空腔两个独立的部分相贯通。液压缸体11前端外径加大，内部中空，其边缘与夹紧机构5连接。电机连接法兰15 —端连接于液压缸体11尾端，另一端与减速电机3固定连接。活塞盖14和电机连接法兰15中央开有轴孔。 如图1和图2所示，上述的手动泵2含有两个液压流体接口 ，该两流体接口内液体流动方向相反。手动泵2还包括两个液压连接管路，将手动泵2的两个液压流体接口分别与液压缸体11外壁上的两个通孔相连接。手动泵2还设有换向机构，可以转换两个液压流体接口的流体流动方向。 如图1和图2所示，上述的减速电机3与液压缸1的电机连接法兰15连接。减速电机3的电机转轴与滚动挤压头4的尾端连接。 如图4所示，上述的滚动挤压头4包括顶锥41、顶锥轴承42、顶锥座43、圆锥滚子轴承44、电机连接花键轴45和花键套46。其中，顶锥41通过顶锥轴承42安装于顶锥座43的头部端面上，并可自由旋转。顶锥轴承42包含一个圆柱滚子轴承与一个圆锥滚子轴承。顶锥41的转轴轴线与滚动挤压头4的转轴轴线共面但不重合。顶锥工作时沿所需扩口金属管内壁滚动，二者接触于顶锥外侧面和金属管内壁接触线411，且顶锥41安装后，其顶锥外侧面和金属管内壁接触线411与滚动挤压头4的转轴轴线呈锐角。 顶锥座43头部端面在本实施例当中为斜面，即该端面与滚动挤压头4转轴轴线不垂直。在本实用新型的其他实施例当中，该端面亦可与滚动挤压头4转轴轴线垂直。顶锥41在本实施例当中为圆锥台。在本实用新型的其他实施例当中，顶锥41亦可为圆柱体或圆锥体。 为了达到本实用新型所需要的技术效果，以上顶锥座43端面与滚动挤压头4转轴轴线夹角和顶锥41类型选择的关键在于，必须保证在顶锥41安装之后，其顶锥外侧面和金属管内壁接触线411与滚动挤压头(4)的转轴轴线有一夹角，且顶锥41轴线与滚动挤压头4的转轴轴线不重合，以此确保扩口方式为滚动挤压扩口。[0049] 如图4所示， 一对圆锥滚子轴承44对向放置并固定于滚动挤压头4中段的外侧，圆锥滚子轴承44外侧与液压缸1的活塞体12内壁相接并固定，内侧与顶锥座43的外侧相接并固定。花键套46固定于顶锥座43尾端内部孔洞内壁。花键套46内设置电机连接花键轴45。电机连接花键轴45的头端与花键套46配合连接，尾端延伸至顶锥座43之外，并穿过活塞体12和电机连接法兰15中央的轴孔，然后与减速电机3的电机转轴连接。[0050] 如图5所示，上述的夹紧机构5包括底座51、模具52、夹紧板53和夹紧手柄54。所述的底座51为U型；所述的夹紧板53设置于底座51上部开口，两端与底座51紧密固定；所述的夹紧手柄54穿过夹紧板53中部的开孔，并与之螺纹连接；所述的模具52由底座51和夹紧板53环绕，且夹紧手柄54下端与模具52上表面紧密接触并将其固定在底座51的U型开口内。模具52内斜面与顶锥外侧面和金属管内壁接触线411倾角一致，并与所需扩口金属管类型匹配，作为扩口的型腔和限定。模具52与顶锥41配合使用，并可根据所需扩口的金属管类型更换。 如图2所示，该适用于金属管的滚动挤压扩口装置的工作原理如下。 减速电机3和夹紧机构5分别固定于液压缸1的两端。滚动挤压头4位于液压缸
1之内。减速电机3的电机转轴匀速转动，带动滚动挤压头4的电机连接花键轴45同时转
动，通过花键套46，带动顶锥座43绕滚动挤压头4的轴线匀速转动。安装于顶锥座43头部
端面之上的顶锥41也随之绕滚动挤压头4的轴线转动。此时顶锥41相对顶锥座43静止，
并不沿其轴线转动。 夹紧机构5通过选用与所需扩口的金属管相应的模具52，将金属管夹紧，固定于夹紧机构5之上，并且保证金属管轴心与滚动挤压头4轴心共线。 此时，通过手动泵2的作用，将液压缸体11与活塞体12之间靠近减速电机3 —端的封闭空腔内的液体通过管路，转移至靠近夹紧机构5 —端的封闭空腔内。由于隔板13固定于液压缸体11的内壁，因而该液体转移会推动活塞体12向夹紧机构5方向缓速移动。活塞体12内壁的圆锥滚子轴承44进而推动顶锥座43向夹紧机构5方向缓速移动，并缓慢向固定于夹紧机构5之上的金属管管口接近。与此同时，由于圆锥滚子轴承44的作用，活塞体12并没有转动，而顶锥座43仍然绕滚动挤压头4的轴线匀速转动。[0055] 由于顶锥41的外侧面与滚动挤压头4的转轴轴线呈锐角，因而在顶锥41的外侧面靠近夹紧机构5的边缘会缓慢接近所需扩口的金属管管口内侧并最终与之接触。由于顶锥41随后依然缓慢向夹紧机构5方向移动，并同时绕滚动挤压头4的轴线匀速转动，因而顶锥41的外侧会沿所需扩口的金属管管口内侧圆周滚动，并将其挤压至金属管内壁倾斜角度与顶锥41外侧边缘与滚动挤压头4的轴线夹角相一致，由此完成扩口。在此过程当中，顶锥41依托顶锥轴承42沿自身轴线相对于顶锥座43转动。由于夹紧机构5之上模具52的限定作用，可以使得金属管管口的扩口程度不会超出所需要的范围和程度。[0056] 当完成扩口之后，调节手动泵2的换向机构，将液压系统内的液体由靠近夹紧机构5 —端的封闭空腔转移至靠近减速电机3 —端的封闭空腔内。依据同样的工作原理，活塞体12、圆锥滚子轴承44、顶锥座43和顶锥41均反向缓慢移动，逐渐远离已经完成扩口操作的金属管。 上述说明和附图给出了本实用新型的具体实施方式
及其细节。本领域的普通技术人员将意识到本实用新型可以在许多其它的具体结构中实施，并且本领域的普通技术人员不需过多实验即可实施这些相关实施方式。作为本专利文件的目的，本实用新型的保护范围因而不仅仅受限于上述说明的具体的优选实施方式，而是由权利要求来提出。权利要求中等效的方法和范围内的任何所有更改均被视为包括在本实用新型的精神和范围内。
权利要求一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置，其特征在于，包括液压缸(1)、手动泵(2)、减速电机(3)、滚动挤压头(4)和夹紧机构(5)；其中，所述的夹紧机构(5)、液压缸(1)和减速电机(3)依次连接；滚动挤压头(4)位于液压缸(1)之内，其头端外露于液压缸(1)之外，尾端与减速电机(3)连接；手动泵(2)通过管路与液压缸(1)连接；所述的滚动挤压头(4)包括顶锥组件和圆锥滚子轴承(44)；所述的顶锥组件包括顶锥(41)、顶锥轴承(42)和顶锥座(43)，其中，顶锥(41)通过顶锥轴承(42)安装于顶锥座(43)的头部端面上，并可自由旋转；所述的顶锥(41)工作时沿所需扩口金属管内壁滚动，二者接触于顶锥外侧面和金属管内壁接触线(411)；所述的顶锥(41)的转轴轴线与滚动挤压头(4)的转轴轴线共面但不重合；所述的顶锥外侧面和金属管内壁接触线(411)与滚动挤压头(4)的转轴轴线有一夹角；所述的顶锥轴承(42)至少包含一个圆锥滚子轴承；所述的一对圆锥滚子轴承(44)对向放置并固定于滚动挤压头(4)中段的外侧，圆锥滚子轴承(44)外侧与液压缸(1)内壁相接并固定，内侧与顶锥座(43)外侧相接并固定。
2. 如权利要求1所述的一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置，其特征在于，所述的 顶锥(41)本体为圆锥台或圆柱体或圆锥体。
3. 如权利要求1所述的一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置，其特征在于，所述的 顶锥座(43)的头部端面为斜面或平面，即该端面与滚动挤压头(4)转轴不垂直或垂直。
4. 如权利要求1所述的一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置，其特征在于，所述的 滚动挤压头(4)还包括电机连接花键轴(45)和花键套(46);其中，所述的花键套(46)固定于顶锥座(43)尾端内部孔洞内壁，花键套(46)内设置电机连 接花键轴(45)，电机连接花键轴(45)的头端与花键套(46)配合连接，尾端延伸至顶锥座 (43)之外，并与减速电机(3)的电机转轴连接。
5. 如权利要求1所述的一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置，其特征在于，所述的 液压缸(1)包括液压缸体(11)、活塞体(12)、隔板(13)和活塞盖(14);其中，所述的活塞体(12)可沿液压缸体(11)内壁双向移动；所述的液压缸体(11)、活塞体(12)和活塞盖(14)共同在液压缸体(11)内壁与活塞体 (12)外壁之间形成一个封闭空腔；所述的隔板(13)固定于液压缸体(11)内壁，其将该封闭空腔分隔为两独立部分；所述的液压缸体(11)上开有两通孔，其分别与封闭空腔两个独立的部分相贯通；液压 缸体(11)的前端边缘与夹紧机构(5)连接；所述的活塞盖(14)中央开有轴孔。
6. 如权利要求5所述的一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置，其特征在于，所述的 液压缸(1)还包括电机连接法兰(15);电机连接法兰(15)中央开有轴孔，其两端分别与液 压缸体(11)和减速电机(3)相连。
7. 如权利要求1所述的一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置，其特征在于，所述的 夹紧机构(5)包括底座(51)、模具(52)、夹紧板(53)和夹紧手柄(54);其中，所述的底座(51)为U型；所述的夹紧板(53)设置于底座(51)上部开口，两端与底座(51)紧密固定；所述的夹紧手柄(54)穿过夹紧板(53)中部的开孔与其连接；所述的模具(52)由底座(51)和夹紧板(53)环绕，且夹紧手柄(54)下端与模具(52)上表面紧密接触并将其固定在底座(51)U型开口内。
8. 如权利要求7所述的一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置，其特征在于，所述的模具(52)内斜面与顶锥外侧面和金属管内壁接触线(411)倾角一致，并与所需扩口金属管类型匹配。
9. 如权利要求1所述的一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置，其特征在于，所述的顶锥轴承(42)包含一个圆柱滚子轴承与一个圆锥滚子轴承。
专利摘要本实用新型涉及一种适用于金属管的滚动挤压扩口装置，其包括液压缸、手动泵、减速电机、滚动挤压头和夹紧机构。夹紧机构、液压缸和减速电机依次连接；滚动挤压头位于液压缸之内，其头端外露于液压缸之外，尾端与减速电机连接；手动泵通过管路与液压缸连接。滚动挤压头还包括顶锥。顶锥的转轴轴线与滚动挤压头的转轴轴线共面但不重合；顶锥工作时沿所需扩口金属管内壁滚动，二者接触于顶锥外侧面和金属管内壁接触线；顶锥安装后，顶锥外侧面和金属管内壁接触线与滚动挤压头的转轴轴线有一夹角。本实用新型大幅提高了扩口加工效率，改进了扩口加工质量，并广泛适用于多种金属管道扩口加工。
文档编号B21D41/02GK201455129SQ20092007420
公开日2010年5月12日 申请日期2009年7月3日 优先权日2009年7月3日
发明者黄作英 申请人:中舟海洋科技(上海)有限公司