专利名称：高压气瓶旋压收口工艺及自控装置的制作方法
技术领域：
本发明属于高压气瓶制作工艺，特别是旋压收口工艺及自控装置。
常规高压气瓶生产工艺采用刮板式收口机对圆形钢管收制瓶口。收口过程中，刮板机与钢管表面呈曲面接触方式。采用这种工艺，由于受力不均，往往造成瓶脖出现裂纹、扭曲、蹋陷，内部出现金属疙瘩等缺陷。在瓶身与瓶脖并接部分金属分布不均匀，有明显的瓶肩。刮板和钢管表面摩擦力很大，刮板机的曲面使用几次后就被磨成不规则曲面，造成瓶子的曲面部分有多道沟纹。
德国莱菲尔德公司提供一种辊轮旋压收口机进行瓶口收制。其收口工艺是多次旋压成型。具有点线接触，并配有高度自动化的数字控制系统。所收制的瓶口外观几何形状、尺寸均匀一致，操作安全可靠，机具使用寿命长。此收口工艺采用13或14个往复。英国曼斯菲尔德气瓶厂的收口工艺采用12个往复，其具体工艺如下第一往复以99%速度从0°右旋到45.3°，使金属弯曲外延;再以50%的速度向主轴方向进给26.64mm，往轴向镦压;再以99%速度从45.3°左旋到0°，内延旋压;再以99%速度管壁向向左进给23.643mm。
第二往复以99%速度从0°右旋到66°，弯曲外延;以50%速度向主轴向进给14.652mm，往轴向镦粗;以99%速度从66°左旋到0°，内延旋压;以99%速度管壁向向左进给16.317mm。
第三往复以50%速度从0°右旋到74.1°，弯曲外延，形成细颈，这时易在颈根内陷;以50%的速度往主轴向进行3.663mm，向主轴向镦厚;以99%速度从74.1°左旋到10°，内延旋压。
第四往复旋轴以99%速度从10°右旋到77°，同时向主轴向辅以9.99mm的内插，强力内延镦厚旋压，这时可能造成颈根内生长金属疙瘩，或成实心体;以50%的速度向主轴向进给18.315mm，轴向镦压;以90%的速度从77°左旋至0°，内延旋压。
第五往复以99%速度从10°右旋到78°;以50%速度向主轴向进给13.32mm，轴向镦厚;以99%速度从78°左旋到10°，内延旋压。
第六往复以99%速度右旋到80°，以50%速度向主轴向进给13.32mm，轴向镦厚，左旋均匀内延。
第七往复以99%速度从10°右旋到80°，弯曲外延;以50%速度向主轴向进给9.99mm，轴向镦厚;以99%速度从80°左旋到10°，内延旋压。
第八往复以99%速度从10°右旋到80°，弯曲外延;以50%速度向主轴向进给9.99mm，轴向镦厚;以99%速度从80°左旋到10°，内延旋压。
第九往复以99%速度从10°右旋到43.4°，再旋到81.5°，切掉曲面端部小尖头;以99%速度从81.50°左旋到10°，进行光整。
第十往复以99%速度向右行进9.99mm使辊轮脱离瓶体母线;以99%速度从0°右旋到71.4°;以99%速度向主轴向进给21.645mm;以99%的速度从71.4°左旋到10°。
第十一往复以99%速度脱开瓶体母线，向右行进13.32mm，并从10°不与曲面接触右旋到比成形角略小1°多的角71.4°;以99%的速度强行向主轴方向拉拔19.98mm-13.32mm，以99%速度从71.4°左旋到10°。
第十二往复以99%速度脱开瓶母线，向右行进7.659mm，瓶体从10°旋到72.3°。
这个工艺存在着有可能产生金属疙瘩和工艺过程过长的缺点，同时，在更换品种规格时必须更换辊轮。
本发明的目的是提供一种对不同品种不必更换辊轮的七次往复的高压钢瓶旋压收口工艺，以提高劳动生产率和钢瓶质量。
本发明的另一个目的是提供旋压收口工艺的自动控制装置，保证该工艺的准确实施，保证生产出具有优良的综合机械性能、外观质量和几何尺寸的钢瓶。
按照本发明的高压气瓶收口工艺，由七次往复所组成，其工艺过程是1)将圆型钢管端部220mm长部分加热到1150～1250℃。
2)将加热后的钢管运送到停在滑轨后端的小车上的V型接料托盘架上，此托盘架上有压点开关感知钢管是否被推入其上。当感知钢管已被推到托盘架上时，要判断收料装置是否停在底部(如果停在上部，小车前进时会把它撞坏)，还要判断主轴的卡紧装置是否处于放松状态。在回答“是”后，自动令小车前进到滑轨前端。小车上有一开关，当此开头碰到前支架的臂上时，小车油马达减速，遇到装在滑轨前板的小车前极限时，小车停车。
3)处于小车上的圆型推料器，判断卡爪为打开位置时，向前将钢管推入主轴内，碰到其前极限即行停止。
4)令卡紧装置卡紧钢管，当传来确切的卡紧信号时，即令小车和小车上推料器返回，返回行程达到1/3时，即可启动主轴旋转，令旋压辊轮向下到位，轮缘与钢管壁隙在0.1～0.5mm范围内，同时打开二个辅助加热喷枪及辊轮的气水冷却器。
5)当极限开关感知小车、推料器回程到位，主轴测速装置测得主轴已达到全速的80%时，即进行七个往复的辊轮旋压收口。到第七个往复进行一半时，辊轮将按逆时针对近乎椭球表面进行光整，此时关掉右边喷枪，待光整完以后，再关左边喷枪，同时关断对辊轮冷却介质，辊轮向上回程到位，主轴停转，卸下收好口的钢瓶。
所述的七个往复是第一个往复，以80%的速度从0.73°右旋到41.18°，使金属弯曲外延，再以50%的速度向主轴向进给26.64mm，往轴向镦压，再以80%的速度从41.18°左旋到0.73°，内延旋压，再以80%的速度向管壁向左进给23.65mm。
第二个往复，以80%的速度从0.73°右旋到60.89°，弯曲外延，再以50%的速度向轴向进给14.64mm，往轴向镦粗，再以80%的速度从60.89°左旋到0.73°，内延旋压，再以80%的速度回管壁左进给13.97mm。
第三个往复，以52%的速度从0.73°右旋到67.62°弯曲外延，形成较细的颈，旋转轴以52%的速度从67.62°左旋到0.73°，平移轴配以相辅内插速度往主轴方向进给9.33mm，再以80%的速度在管壁方向向左进给7.02mm。
第四个往复，以80%的速度从0.73°右旋到75.73°，弯曲处延，切掉第三往复形成的小颈，但在颈根留出尖部空腔，向左上方小角度(5°角)往主轴向大位移14.986mm内插，以旋转轴满速的12.5%速度行进，用强力使端部小区域斜线方向加厚内延，再以80%的速度从70.93°左旋至0.73°，内延旋压，平移轴以50%的速度在管壁方向向左进给2.00mm。
第五个往复，以80%的速度从0.73°右旋到75.93°向右金属流量加速端部加厚，以5°小角及平移延伸长度6.985mm，以旋转轴全速的25%内插，再以80%速度从70.93°左旋到0.73°，内延旋压，再以67%速度沿管壁方向进给2.0mm，第六个往复，以旋转轴最大速度的52%从0.73°右旋到成形角66.70°，辅助向主轴向进给11.81mm内插，形成基本合乎要求的瓶颈，再以80%的速度从形成角66.70°左旋到10°，第七个往复，以52%的速度从10°右旋到成形角66.70°进行光整，轻微弯曲处延，以辊轮圆弧R点对瓶颈外赶，使瓶颈平直，并以较低的30%速度向外赶61.28mm，到瓶颈外端处，再以30%的速度从辊轮圆弧R点向左赶瓶颈，最后对颈根部进行大约12mm的拔颈，总共进给73.93mm，此时关闭右喷枪，再以12.5%的低速从成形角66.70°向左光整曲面到5°角，关闭左喷枪，最后以93.3%的速度从5°角回到0°，平移轴向左走行186.48mm的内插。
采用本发明的收口工艺和控制装置，可对多品种、多规格的钢瓶进行收口而不必更换辊轮，亦不必调整偏心旋压的偏心值，因而也不必在打印机处经常调动偏心。在改变品种和规格及生产工况变化时，容易变更控制曲线。所收制的瓶口剖面厚度增加很自然，过渡圆滑，美观大方，曲面和瓶颈内剖面经络线分布规则，表面光滑，偏心球面美观，收口曲面最大厚度适宜，瓶颈圆环厚度大，内孔小且无金属息肉，有利于提高后步工序的作业率。
按照本发明的高压气瓶旋压收口工艺的自动控制装置系统框图如附图
所示。该控制系统以主控制计算机(1)，分别和此主控计算机相连的曲线定位控制器(2)，交、直流输入/输出组件(3)，液压润滑系统在线故障检测器及彩色CRT画面显示器(4)，主轴速度检测器(5)，高频接近开关测速脉冲及输入脉冲整形放大接口线路(6)，与曲线定位控制器相接的电液伺服阀的驱动控制器(7)等所组成。
曲线定位控制器(2)，交、直流输入/输出组件(3)，液压润滑系统在线故障检测及彩色CRT画面显示系统(4)和主轴速度在线检测装置(5)分别和主控计算机相接，曲线定位控制器(2)又与驱动控制器和电液伺服阀(7)相连接，高频接近开关测速脉冲及输入脉冲整形放大接口线路(6)则和主轴速度在线检测装置相连接。
在本发明的实施方案中，主控计算机(1)采用A2NCPU，曲线定位控制器(2)采用智能组件AD71，直流输入/输出组件采用AX71、AY40，交流输入/输出组件采用AX20、AY22，液压、润滑系统在线故障检测及彩色CRT显示系统(4)采用智能组件AD57，主轴速度在线检测装置(5)采用智能组件AD61。
按照本发明的自动控制系统以主计算机A2NCPU为中心，主机CPU上配有内装控制程序的内存盒。控制程序包括运载小车前后控制、推料器前后控制，卡爪卡紧、放松控制，旋轮上下运动控制，顶料器前后控制，卸料器升起降落控制，两个喷枪点火灭火控制，旋轮风冷水冷控制，与中频炉的联锁控制，液压泵电机星角启动控制，抱闸离合器联锁控制等收口机顺序联锁控制程序。
曲线定位控制智能组件AD71与电液伺服阀间设有驱动控制器，负责对来自曲线定位控制智能组件AD71的脉冲按4相，8拍方式进行分配，电液伺服阀驱动滑台、转台，以控制旋轮进行二维运动。
主机CPU通过二个通道与在线测量主轴转速的脉冲计数的高速计数器组件进行通讯联系，以确认主轴是零速(停止)还是达到可以旋压的速度档次。
采用本发明的收口工艺及控制装置的生产实践表明，此项工艺是完全成功的，控制系统的运行是可靠的，所生产的高压气瓶瓶颈表面质量和内部质量都很优良。
权利要求
1.一种高压气瓶辊轮多次旋压收口工艺，其特征在于当主轴测速装置测得主轴已达到全速的80%时，即进行七个往复的辊轮旋压收口过程来完成收口，所述的七个往复是第一往复，以80%的速度从0.73°右旋到41.18°，使金属弯曲外延，再以50%的速度向主轴向进给26.64mm，往轴向镦压，再以80%的速度从41.18°左旋到0.73°，内延旋压，再以80%的速度向管壁向左向进给23.65mm，第二往复，以80%的速度从0.73°右旋到60.89°，弯曲外延，再以50%的速度向轴向进给14.64mm，往轴向镦粗，再以80%的速度从60.89°左旋到0.73°，内延旋压，再以80%的速度向管壁向向左进给13.97mm，第三往复，以52%的速度从0.73°右旋到67.62°弯曲外延，形成较细的颈，旋转轴以52%的速度从67.62°左旋到0.73°，平移轴配以相辅内插速度往主轴方向进给9.33mm，再以80%的速度在管壁方向向左进给7.02mm，第四个往复，以80%的速度从0.73°右旋到75.73°，弯曲外延，切掉第三往复形成的小颈，但在颈根留出尖部空腔，向左上方小角度(5°角)往主轴向大位移14.986mm内插，以旋转轴满速的12.5%速度行进，用强力使端部小区域斜线方向加厚内延，再以80%的速度从70.93°左旋至0.73°，内延旋压，平移轴以50%的速度在管壁方向向左进给2.00mm，第五个往复，以80%的速度从0.73°右旋到75.93°向右金属流量加速端部加厚，以5°小角及平移延伸长度6.985mm，以旋转轴全速的25%内插，再以80%速度从70.93°左旋到0.73°，内延旋压，再以67%速度沿管壁方向进给2.0mm，第六往复，以旋转轴最大速度的52%从0.73°右旋到成形角66.70°，辅助向主轴向进给11.81mm内插，形成基本合乎要求的瓶颈，再以80%的速度从形成角66.70°左旋到10°，第七往复，以52%的速度从10°右旋到成形角66.70°进行光整，轻微弯曲处延，以辊轮圆弧R点对瓶颈外赶，使瓶颈平直，并以较低的30%速度向外赶61.28mm，到瓶颈外端处，再以30%的速度从辊轮圆弧R点向左赶瓶颈，最后对颈根部进行大约12mm的拔颈，总共进给73.93mm，此时关闭右喷枪，再以12.5%的低速从成形角66.70°向左光整曲面到5°角，关闭左喷枪，最后以93.3%的速度从5°角回到0°，平移轴向左走行186.48mm的内插动作。
2.一种高压气瓶旋压收口工艺的控制系统，其特征在于此控制系统由主控计算机(1)、分别和此主控计算机相连的曲线定位控制器(2)，交、直流输入/输出组件(3)，液压润滑系统在线故障检测及彩色CRT画面显示器(4)，主轴速度检测器(5)，与此主轴速度检测器相接的高频接近开关测速脉冲及输入脉冲整形放大接口线路(6)、与所述的曲线定位控制器(2)相接的电液伺服阀的驱动控制器(7)所组成。
3.根据权利要求2的高压气瓶旋压收口工艺的控制系统，其特征在于所述的主控计算机采用A2NCPU。
4.根据权利要求2的高压气瓶旋压收口工艺的控制系统，其特征在于所述的曲线定位控制器(2)采用智能组件AD71。
5.根据权利要求2的高压气瓶旋压收口工艺的控制系统，其特征在于所述的交、直流输入/输出组件为直流输入/输出组件采用AX71，AY40，交流输入/输出组件采用AX20，AY22。
6.根据权利要求2的高压气瓶旋压收口工艺的控制系统，其特征在于所述的液压润滑系统在线故障检测及彩色CRT显示系统(4)采用智能组件AD57。
7.根据权利要求2的高压气瓶旋压收口工艺的控制系统，其特征在于所述的主轴速度在线检测装置(5)采用智能组件AD61。
全文摘要
目前使用的高压气瓶旋压收口工艺过程长，存在可能产生金属疙瘩、更换品种时必须更换辊轮等缺点。本发明的工艺过程仅用7个往复，而且能生产出具有优良的综合机械性能、外观质量和几何尺寸的钢瓶，与此同时，发明了一种用于此工艺过程的自动控制系统，由主控计算机，曲线定位控制器，交直流输入输出组件，液压、润滑系统在线故障检测及彩色CRT显示器、主轴速度检测器、电液伺服阀驱动控制器等部分所组成。
文档编号B21D41/04GK1093625SQ93104379
公开日1994年10月19日 申请日期1993年4月13日 优先权日1993年4月13日
发明者罗兴权, 于绍申, 杨丽宾, 黄晴 申请人:鞍山钢铁公司, 鞍山钢铁公司自动化研究所, 鞍山高压容器厂