专利名称：金属锥管卷制机的制作方法
技术领域：
金属板材的机械卷制加工成型二、适用领域主要适用于黑色金属板材的锥度管(含不完全锥管的曲面成型)的 卷制加工；也可用于其它塑性金属板材(如不锈钢、铜、铝、锌等板材)的卷制加工；还可 用于非金属板材(如聚乙烯等软塑性和厚塑纸板)等板材的锥度管成型。三背景技术：
用专门的机械卷制较厚的金属板材使其成为锥度管件，长期以来一 直是困惑机械加工设计者的难题。此前的金属管的成型方法大体有以下几种1、厚度t < 2毫米的锥管多为下料后手工敲打成型2、将锥管分成为多块，在模具上加压成型后，再拼焊在一起而成型3、在直管卷板机上，强行抬高轴一端，在下置模具的帮助下从板材一端向另一端 逐步赶轧出锥形以上这些方法都存在效率低，浪费材料(先做模具)操作麻烦和损伤机械设备等 缺点。总之经济性很差。
四、发明内容；采用多个单项措施，分别解决多个单项关键难题，然后再将其综合联系起来整体 解决，才能实现。多项难题及分别解决的单项措施如下1、主轴(主传动轴)两端应在一定范围内可以进行角度调整，其解决的措施是采 用向心关节轴承(球型)解决之。2、托轴(从动轴辊)应适应锥体母线不同线速度的需要，其解决的措施采用串排 多个单列向心球轴承解决之。3、主轴工作部分应对卷制锥度有一定适应性。即应具有一定较小锥度，这种适应 程度视其企业的生产类型需要而定，其情况如下①如果是长期生产某一种锥管则其工作部分锥度可大体与锥管锥度相当即可。②如果加工小锥度锥管(如锥度在20°以内)则可将主轴设计为无锥度或小锥度 (5° -10° )即可③如果加工一般20° -50°锥管则可将主轴设计为略小于20°即可④如果加工大于50°锥管至某一较大锥度，则可将主轴工作部分设计为略小于 50°即可，其最大可达到何锥度，则通过计算后再与机器的许可参数对照确定。4、机器要有较大的角度适用范围。这就需要使用计算公式和坐标图确定，使其适 应不同锥度的需要。其详细情况可按实例样机一金属锥管卷制机的说明书。五、实例样机-金属锥管卷制机说明书1、主要技术参数。设计制式3辊卧式卷制机(1个主轴辊，2个托辊)卷制板厚热板彡6mm 冷板彡4mm
锥体长度彡300mm ；向心关节轴承转动角度士 15°主轴工作部分锥度22°2、试例卷制规格以某单位产品的7种锥管为例规格小端直径X大端直径X椎体长度-锥度
①Φ 133XΦ219XΦ 220 -22. 2°
②Φ 159XΦ 273XΦ 220 -29. 2°
③Φ219XΦ 273XΦ 220 -27. 2°
④Φ 273XΦ 377XΦ 250 -23. 5°
⑤Φ 325XΦ 426XΦ 250 -22. 8°
⑥Φ 377XΦ 530XΦ 250 -34°
⑦Φ 430XΦ 630XΦ 250 -43. 6°3、利用公式计算卷制时主轴各处的相应变化①、计算卷制各规格锥管时主轴的工作部分-锥体部分的两端的垂直变化其工作 状态图析和几何尺寸分布可见说明书附图9②、设备加工前的初始状态主轴水平放置主轴轴心线与下托辊轴心连线夹角为90° (在小端)两下托辊在小端的轴心距为2L = 240mm主轴距两托辊轴心连线平面距离为G’ = 120mm
下托辊直径Φ 130mm (即图中2r2)上图中R-锥管半径t-板厚(选为6mm) rr主轴相应处的半径r2-托辊半径L-托辊小端中心连线的1/2 G= VF2—L2h-上下轴辊的垂直距离h = G-(Ri1)F-(直角三角形斜边)=R+t+r2 H-锥管各端升降尺寸H = G，-h = 120-h主轴水平状态时设定为零位。上移为丨，下移为I③、下面正式进行计算各规格锥管卷制时主轴工作部分相应点的变化主轴工作部分尺寸分布简图可见说明书附图10
(1)、计算Φ133Χ Φ219Χ220卷制时主轴相应点的变化i、小端 φ 133 的变化F= 133 + 2+6 + 130 + 2 = 137.5
G= V137. 52-120^=67.13h = 67· 13-(133+2-IIO+2) = 56H = 120-56 = 64小端比原位下降64mmii、大端 Φ 219 的变化 F = 219 + 2+6+130 + 2 = 180. 5此点托辊轴心距的1/2为138mm(以下连续3个规格与此同数) G= V180. 52—138Z=116 h = 116-(219^-2-195. 2 + 2) = 104此点主轴直径Φ 195. 2mm(以下连续3个规格与此同数)H = 120-104 = 16大端比原位下降 16mm
(2)、计算Φ 159Χ Φ 273X219卷制时主轴相应点的变化i、小端 φ 159 的变化F= 159 + 2+6 + 130 + 2 = 150.5
G=VlSO. 5^-120^90. 8 h = 90.8-(159+2-110+ = 66. 3H = 120-66. 3 = 54小端比原位下降 54mmii、大端 φ 273 的变化F = 273 + 2+6 + 130 + 2 = 207. 5
G二 7207. 52-1382=155h = 155-(273-2-195. 2 + 2) = 116H = 120-116 = 4大端比原位下降4匪(3)、计算Φ219Χ Φ325Χ219卷制时主轴相应点的变化i、小端 Φ219 的变化F = 219 + 2+6 + 130 + 2 = 180. 5
G= 7180. 52-1202=134. 8h = 134. 8-(219-2-110-2) = 80.3H = 120-80. 3 = 40小端比原位下降 40mmii、大端 Φ 325 的变化F = 325 + 2+6 + 130 + 2 = 233. 5
G= 7233. 52 —1382=188. 4 h = ■· 4-(325-2-195. 2 + 2) = 124H = 124-120 = 4大端比原位上升4mm(4)、计算Φ 273 X Φ 377 X 250卷制时主轴相应点的变化i、 /Jn 端 φ 273 的变化F = 273 + 2+6 + 130 + 2 = 207. 5 G= 7207 . 52-1202=169.3h = 169. 3-(273-2-110-2) =88H = 120-88 = 32小端比原位下降32mmii、大端 Φ 377 的变化 F = 377 + 2+6+130 + 2 = 259. 5此点托辊轴心距1/2为140mm，(以下4个规格与此同数)主轴相应点处直径207.2mm(以下4个规格与此同数)
G= 7259. 52—1402=2 1 8. 5h = 218. 5-(377 + 2-207. 2 + 2) = 133.6H = 133. 6-120 = 13. 6 大端比原位上升 13. 6mm(5)、计算Φ 325 X Φ 426 X 250卷制时主轴相应点的变化i、 /Jn 端 φ 325 的变化F = 325 + 2+6 + 130 + 2 = 233. 5
G= 7233. 52-120-200. 3h = 200. 3-(325+2-110+2) = 92.8H = 120-92. 8 = 27小端比原位下降 27mmii、大端 φ 426 的变化F = 426 + 2 + 6 + 130 + 2 = 284 G= V2842-1402=247. Ih = 247. 1-(426^2-207.2^2) = 137.7H = 137. 7-120 = 18大端比原位上升 18mm(6)、计算Φ 377 X Φ 530 X 250卷制时主轴相应点的变化i、 /Jn 端 φ 377 的变化F = 377 + 2+6 + 130 + 2 = 259. 5 G= 7259. 52—1202=230h = 230-(377 + 2-110 + 2) = 96.5H = 120-96. 5 = 23. 5小端比原位下降 23. 5mmii、大端 φ 530 的变化F = 530 + 2 + 6 + 130 + 2 = 336 G= 73362-1402=305. 4h = 305. 4-(530 + 2-207. 2 + 2) = 1440084]H = 144-120 = 24大端比原位上升Mmm
0085](7)、计算Φ 430 X Φ 630 X 250卷制时主轴相应点的变化
0086]i、小端 Φ 430 的变化 F = 430 + 2+6+130 + 2 = 286
0087]G= 72862-1202=260 h = 260-(430^-2-110^-2) = 100
0088]H = 120-100 = 20小端比原位下降20mm
0089]ii、大端 φ 630 的变化F = 630 + 2 + 6 + 130 + 2 = 386 G=73862—1402=155h = 360-(630^-2-207. 2^-2) = 148.6
0090]H = 148. 6-120 = 28. 6 大端比原位上升 28. 6mm ④、各规格锥管卷制时最终关节处的变化。 小端关节可调士 95mm，大端关节可调士 80mm 现机械设计大端可上调60mm下调33mm 下面由坐标图看大小关节处的变化 (1)确定各规格锥体的坐标点
小端数值坐标点=小端直径Φ 110 + 2+各规格此点的调整值。其数据如下 i.55+64 = 119 ii,55+54 = 109 iii、55+40 = 95 iv,55+32 = 87 ν,55+27 = 82 vi,55+23. 5 = 78. 5 vii,55+20 = 75 大端数值坐标点=大端直径Φ 159. 2 + 2+前3个规格此点的调整值。
=大端直径Φ 207. 2 + 2+后4个规格此点的调整值。其数据如
0091]
0092]
0093]
0094]
0095]
0096]
0097]
0098]
0099]
0100]
下 0101] 0102]
0103]
0104]
0105]
0106]
0107]
0108]
0109]
0110] 0111] 0112]
0113]
0114]
0115]
i,97. 6+16 = 113. 6 ii、97. 6+4 = 101. 6 iii、97. 6—4 = 93. 6 iv、103. 6-13. 6 = 90 ν、103. 6-18 = 85. 6 vi、103. 6-24 = 79. 6 vii、103. 6-28. 6 = 75
O)、制定坐标图并确定两端关节处的变化值。(见说明书附图11) 由坐标图可以看出卷制各种规格时关节处的变化值分别为 小端关节变化值大端关节变化值
i.64+4= 68 I
ii.54+6= 60 I
iii、40+l= 41 I
iv、32-2= 30 I ν,27-3 = 24 I
vi、23.5-0. 5 = 23 I
vii、20+0= 20 I
结果最大值60 < 90在可调范围内
16-7 = 9 I 4-10 = -6 个 4-2 = 2 个 13. 6-3. 6 = 10 个 18-4 = 14 个 24-1 = 23 28. 6+0 = 28. 6 最大上调值28. 6 < 60，最大下调 值9 < 33也在可调范围内
六
1、图1是一个金属锥管卷制机样机的缩小总装图，也是图2至图7在图1中的位 置排列图。(1)、关于图中全部零部件的说明
图中所用零部件分为3大类，并用不同符号加以区别。
①一 @系机械加工零件序号，编号为IXX
[U — Θ系圆钢之外的型材序号，编号为2Χ X
1-86系外购标准件序号，编号为3 X X
O)、图中用了 3个减速机，代号分别用Dp D2、D3代表，其技术资料分别为 D1减速机X系列行星摆线针减速机，XWED-3322型，双级减速i = 731， 输出转数为2转/分，输出扭矩22065N. m,功率5千瓦。 D2减速机X系列行星摆线针减速机，XLEJ-63型，双级减速i = 473 输出转数为3转/分，功率3千瓦。
D3减速机X系列行星摆线针减速机，XLEJ-63型，双级减速i = 473 输出转数为3转/分，功率1. 5千瓦。
(3)、图中的缺陷顶视图与主视图中心线未对正，左侧最多向右偏5mm。
2、图2是主视图。
3、图3是从A-A处看的右视图
4、图4是从B-B处观察的向视图
5、图5是顶视图
6、图6是从C-C看的向视图
7、图7是托辊(从动轴)的左、右视图及其下方支撑辊顶向视图
8、图8是CHX金属锥管卷制机传动示意图 (1)、序号说明
①、⑤、⑦为摆线针轮减速机；②为钢丝绳；③为定滑轮；④、⑥螺旋副；⑧为重力平衡 铁；⑨、Θ、( 为齿轮组；⑩、 为球形向心关节轴承； 托辊； 为主轴。
9、图9是卷制各规格锥管时主轴锥体部分横截面垂直变化的理论形象图
10、图10是图11的实样形象示意图，也是主轴工作部分尺寸分布简图
11、图11是各规格锥管卷制时两端关节处的最终坐标值情况
权利要求
1.金属锥管卷制机技术·1、主轴两端支撑轴承为球形向心轴承·2、托辊的承重外圆上串排多个向心轴承·3、主轴工作部分的设计思路·4、使用计算公式和坐标图进行设计的方法。
全文摘要
金属锥管卷制机属于一种金属机械冷加工一次成型技术。在此之前金属锥管的成型方法只有非机械法(手工成型法)，或低级机械法(分块拼合与用直管卷制机附加模具后强行卷制法)而没有一次成型法。现用四项关键技术组成运用解决了这个问题。四项关键技术包括1、支持主轴两端的轴承改为球形关节轴承；2、支持的托辊轴变为串排滚球轴承；3、主轴工作部分有一定锥度；4、用计算法加坐标图法解决数据的计算。此机械适用于金属及非金属的板材的锥管成型法。
文档编号B21C37/18GK102139293SQ201010100778
公开日2011年8月3日 申请日期2010年1月26日 优先权日2010年1月26日
发明者田农 申请人:田农