用于加工变断面无缝管的挤压的制造方法
【专利摘要】本实用新型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、螺旋定位器和定位器驱动机构；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定位器驱动机构相连，定位器驱动机构带动螺旋定位器前、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定位器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。本实用新型的操作简单，加工成本低，能够直接挤压出不同截面的空心无缝管。
【专利说明】用于加工变断面无缝管的挤压机
【技术领域】
[0001]本实用新型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】
[0002]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。
实用新型内容
[0003]本实用新型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。
[0004]本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现:
[0005]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、液压机构和加热系统，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、螺旋定位器和定位器驱动机构；
[0006]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定位器驱动机构相连，定位器驱动机构带动螺旋定位器前、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定位器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。
[0007]本实用新型的目的还可以通过以下技术方案实现:
[0008]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
[0009]进一步地:所述穿孔针采用多级式穿孔针或圆锥体穿孔针。
[0010]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。
[0011]进一步地:所述定位器驱动机构包括蜗轮、蜗杆和伺服电机，，讯号控制机构与伺服电机电连接；蜗轮套在螺旋定位器上、与螺旋定位器螺纹配合，伺服电机带动蜗杆转动，蜗杆带动蜗轮转动从而带动螺旋定位器前、后移动。
[0012]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。[0013]本实用新型的有益效果:
[0014]1、本实用新型的操作简单，加工成本低，通过讯号控制机构控制伺服油泵和螺旋定位器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。
[0015]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。
[0016]3、本实用新型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。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的结构示意图。
[0018]图2是本实用新型讯号控制机构的电路原理方框图。
[0019]图3是本实用新型反挤压加工工艺流程图。
[0020]图4是本实用新型具体实施例1采用的穿孔针。
[0021]图5是本实用新型具体实施例1形成的阶梯变断面无缝管。
[0022]图6是本实用新型具体实施例2采用的穿孔针。
[0023]图7是本实用新型具体实施例2形成的中间薄两端厚的变断面无缝管。
[0024]图8是本实用新型具体实施例2形成的两个周期变化的变断面无缝管。
[0025]图9是本实用新型具体实施例2形成的不规则变化的变断面无缝管。
[0026]图10是本实用新型具体实施例2形成的呈管壁逐渐变厚的变断面无缝管。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
[0028]具体实施例1:
[0029]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I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、加热系统、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、螺旋定位器7、定位器驱动机构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。
[0030]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米用多级式穿孔针。
[0031]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米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的输出端之二与定位器驱动机构8相连，螺旋定位器7与定位器驱动机构8相配合，设置在移动梁9的前端，定位器驱动机构8带动螺旋定位器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控制螺旋定位器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。
[0032]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。
[0033]所述定位器驱动机构8包括蜗轮8-1、蜗杆8-2和伺服电机8_3，蜗轮8_1套在螺旋定位器7上、与螺旋定位器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转动从而带动螺旋定位器7前、后移动。
[0034]采用本实用新型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，通过螺旋定位器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。
[0035]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4.8丽达到12MN，保证了穿孔针2-3可周期性的变换其位置。
[0036]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，到转換液压工作系统(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。
[0037]本实用新型具体实施的反向挤压工作流程如下:
[0038]本实用新型采用前上棒料(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带动定位器驱动机构8调节螺旋定位器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。[0039]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。
[0040]具体实施例2:
[0041]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。
[0042]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。
[0043]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。
[0044]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。
[0045]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。
【权利要求】
1.用于加工变断面无缝管的挤压机，包括机座(I)、设置在机座(I)上的预应力框架、上下料机构、压余分尚机构、挤压工具(2)、液压机构(3)和加热系统,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 )、螺旋定位器(7 )和定位器驱动机构(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)的输出端之二与定位器驱动机构(8)相连，定位器驱动机构(8)带动螺旋定位器(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)控制螺旋定位器(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:所述定位器驱动机构(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；螺旋定位器(7)设置在移动梁(9)的前端，蜗轮(8-1)套在螺旋定位器(7)上，与螺旋定位器(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)转动从而带动螺旋定位器(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。
【文档编号】B21C23/21GK203380203SQ201320414596
【公开日】2014年1月8日 申请日期:2013年7月11日 优先权日:2013年7月11日
【发明者】梁润明, 梁世斌, 李伟萍 申请人:佛山市南海区明晟机械制造有限公司, 广东伟业铝厂有限公司