本发明涉及一种铜管加工装置，具体涉及一种大口径铜管铸造拉拔装置。
背景技术：
铜管作为压力加工的型材，其制造工艺要经过熔炼、铸造、压力加工等过程，才能形成产品，目前国内的铜管生产均采用铜锭压制成型，特别是大口径铜管的压力加工，需要吨位很大的挤压设备，投资大，成本高。
申请号为201510192699.0的中国专利公开了一种大口径铜管连铸用内芯棒组件，包括内芯棒、固定板以及冷凝器，固定板套设在熔炼炉底部的铜液浇口上，内芯棒由芯轴套设在连接法兰的通孔中组成，并由连接法兰固定在固定板与冷凝器之间，芯轴上端依次穿过连接法兰与固定板中心的通孔与熔炼炉底部的铜液浇口连接，下端伸入冷凝器与冷凝器内壁之间形成管状空腔，在芯轴上设有与铜液浇口连通的内浇道，并在内浇道侧壁上设置垂直于内浇道的内浇口，内浇口开口于管状空腔的上方，冷凝器下方设有拉引冷凝器管状空腔内铜管的拉引装置。
在上述装置中，铜液通过铜液浇口进入内芯棒上的内浇道，并由内浇道一侧的内浇口流出，流入冷凝器的管状空腔中，通过冷凝器的冷凝水的冷凝作用，使得铜液不断地结晶凝固形成管型坯，再通过所述的拉引装置连续拉出所需长度的铜管。但由于铜液从内浇口流出后直接吸附在冷凝器的内腔壁上，且铜液的流动性差，因此铜液进入冷凝器后，铜液中部的压力较小，使得内芯棒不具有决定铜管内径的作用，因此在铜液结晶过程中，铜管的内径由铜液的流量决定，一旦铜液流量产生变化，则铜管的壁厚将具有较大波动。另外，当所需铜管的直径过大时，则内芯棒下端周向上设置的内浇口的数量也将增多，而每个内浇口的流量都将影响铜管的质量，使得影响铜管质量的因素增多，从而不可控性增大，因此该装置不适合用于加工过大口径的铜管。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种大口径铜管铸造拉拔装置，以解决铜液流量产生变化时，铜管壁厚波动较大的技术问题。
为达到上述目的，本发明的基础方案如下：
大口径铜管铸造拉拔装置包括机架、从上至下依次设置在机架上的熔炼炉、内芯棒、冷凝器和牵引机构，熔炼炉底部中心设有铜液浇口，熔炼炉内设有与铜液浇口配合的堵塞，内芯棒与熔炼炉底部固定，内芯棒的下端设有芯轴，芯轴中心设有内浇道，芯轴的周向均匀的设有多个与内浇道连通的内浇口，冷凝器内设有管状空腔，管状空腔外设有水道，芯轴伸入管状空腔内，牵引机构上设有可夹紧铜管的夹具；其特征在于，还包括定型芯棒、竖直滑动连接在机架上的模具和驱动模具上下滑动的驱动油缸，模具设于牵引机构和冷凝器之间，模具的中心设有模口，模具上设有位于模口外周的冷却水道；定型芯棒连接在芯轴上，且定型芯棒与模口相对；模具与冷凝器之间形成负压腔，并设有负压机与负压腔连通。
本方案大口径铜管铸造拉拔装置的原理在于：
提升熔炼炉内的活塞，铜液将从铜液浇口流入开设在芯轴中心的内浇道内，并由内浇道一侧的内浇口流出，流入冷凝器的管状空腔中，通过冷凝器的冷凝水的冷凝作用，使得铜液不断地结晶凝固形成管型坯。管型坯经过冷凝器后，仍具有一定温度，若将管型坯的温度控制在600摄氏度以上，管型坯仍然具有较强的塑性变形能力；当管型坯达到一定长度后，将定型芯棒压入管型坯，并使定型芯棒与芯轴连接，从而通过定型芯棒对芯轴进行支撑。通过驱动油缸推动模具向上运动，将管型坯压入模口，则负压腔内形成密闭空间。
启动负压机，则负压腔内的压力降低，位于负压腔段的管型坯将向外膨胀，从而使管型坯的壁厚变薄。模具内的冷却水道内将通入低温冷却水，因此管型坯被压入模口后会被模具进一步进行降温；从而使其塑性较低，耐压能力增强。通过牵引机构上的夹具夹紧模口内的管型坯，则移动牵引机构可拉拔出所需管材。
在本方案中，由于管状空腔的直径较小，为了使管型坯扩张后能满足所需管材的厚度要求，则管状空腔内形成的管型坯的厚度需大于所需该材厚度的2～3倍。当管型坯进入负压腔后，将在负压的作用下膨胀，从而对管型坯进行一次扩张，此时管型坯的外径将增大，厚度将降低，以为下一步拉拔加工做准备。在拉拔管型坯时，管型坯受力延展，其厚度进一步降低，最终产出所需直径的铜管。
本方案产生的有益效果是：
（一）本装置中，冷凝器内的管状空腔的直径小于所需管材的直径，从而可减少内浇口数量，减少影响管型坯尺寸的因素。
（二）本方案中，管型坯经过了膨胀和拉拔两个变形步骤，从而使得将较厚的管型坯加工为更薄的管材更加容易；另外，由于对管材进行拉拔时，由于管材自身的延展收缩，管材的直径将由大变小，而本方案通过膨胀使得管材可由直径较小的管型坯拉拔出直径更大的管材。
（三）本方案通过定型模型和模具配合，使得所拉拔出的管材的直径得以保证。
优选方案一：作为对基础方案的进一步优化，所述定型芯棒与芯轴转动连接，定型芯棒内设有第一永磁体，定型芯棒外周均匀设置有电磁线圈。在优选方案一中，电磁线圈将驱动定型芯棒转动，定型芯棒转动时，将对管材具有打磨作用，从而可增强管材的光滑度；另外，由于定型芯棒仅有一端与芯轴连接，而在定型芯棒转动时将具有较大的转动惯量，以此可以增强定型芯棒的对中性，使管材的壁厚更均匀。
优选方案二：作为对优选方案一的进一步优化，还设有压力控制阀与负压腔连接，通过压力控制阀可以改变负压腔内的压力，而负压腔内的压力大小将对管型坯的膨胀程度具有影响，对于不同的直径和壁厚将需要管型坯具有不同的膨胀程度。
优选方案三：作为对优选方案二的进一步优化，所述冷凝器上设有温度调剂器，温度调节器包括温度传感器、控制器和变量泵，温度传感器设于管状空腔内，变量泵与水道连通，温度传感器和变量泵均与控制器电连接。管型坯的膨胀程度还与管型坯的温度有关，因此需要精确控制管型坯的温度，本优选方案通过温度传感器的对温度进行监测，并通过变量泵改变冷却水的流量，从而控制管型坯的温度。
优选方案四：作为对优选方案三的进一步优化，所述机架包括基座和转盘，转盘转动连接在基座上，并设有驱动电机驱动转盘转动，所述熔炼炉、冷凝器和模具安装在转盘上，所述牵引机构安装在基座上，所述夹具与牵引机构转动连接。在优选方案四中，熔炼炉、冷凝器和模具将随转盘一同转动，从而使得管型坯受到离心力，可使铜液从内浇口流出后更均匀的分布在管状空腔的侧壁上；同时，管型坯受到离心力有助于管型坯膨胀。
附图说明
图1是本发明大口径铜管铸造拉拔装置实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
说明书附图中的附图标记包括：熔炼炉10、堵塞11、内芯棒20、内浇道21、芯轴22、冷凝器30、水道31、管状空腔32、模具40、压力控制阀41、电磁线圈42、负压腔43、冷却水道44、负压机45、定型芯棒50、第一永磁体51、牵引机构60、夹具61。
实施例基本如图1所示：
本实施例的大口径铜管铸造拉拔装置包括机架、熔炼炉10、内芯棒20、冷凝器30、定型芯棒50、模具40和牵引机构60；机架包括基座和转动连接在基座上端的转盘，转盘通过驱动电机驱动其转动，熔炼炉10、内芯棒20、冷凝器30和模具40从上至下依次安装在转盘上，牵引机构60滑动连接在基座上，且牵引机构60上设有夹具61。熔炼炉10底部中心设有铜液浇口，熔炼炉10内设有与铜液浇口配合的堵塞11，堵塞11上移可打开铜液浇口。内芯棒20与熔炼炉10底部固定，内芯棒20的下端设有芯轴22，芯轴22中心设有内浇道21，芯轴22的周向均匀的设有五个与内浇道21连通的内浇口。冷凝器30内设有管状空腔32，管状空腔32外设有水道31，芯轴22伸入管状空腔32内。冷凝器30上设有温度调剂器，温度调节器包括温度传感器、控制器和变量泵，温度传感器设于管状空腔32内，变量泵与水道31连通，温度传感器和变量泵均与控制器电连接。
模具40竖直滑动连接在转盘上，并设有驱动油缸驱动模具40上下滑动，模具40的中心设有模口，模具40上设有位于模口外周的冷却水道4431。定型芯棒50转动连接在芯轴22上，且定型芯棒50与模口相对；芯轴22上设有供定型芯棒50连接的连接孔，连接孔内设有环形卡槽，而定型芯棒50外周设有可压缩的卡齿，卡齿与卡槽配合即将定型芯棒50悬挂与芯轴22上。定型芯棒50内从第一永磁体51，定型芯棒50外周均匀设置有电磁线圈42，电磁线圈42通电后可驱动定型芯棒50转动。模具40与冷凝器30之间形成负压腔43，并设有负压机45和压力控制阀41与负压腔43连接。
提升熔炼炉10内的活塞，使转盘转动，铜液将从铜液浇口流入开设在芯轴22中心的内浇道21内，并由内浇道21一侧的内浇口流出，流入冷凝器30的管状空腔32中。冷凝器30使得铜液不断地结晶凝固形成管型坯，将管芯坯的温度控制在600摄氏度，管型坯此时仍然具有较强的塑性变形能力；当管型坯达到一定长度后，将定型芯棒50压入管型坯，并使定型芯棒50与芯轴22连接。通过驱动油缸推动模具40向上运动，将管型坯压入模口，使负压腔43内形成密闭空间。
启动负压机45，则负压腔43内的压力降低，位于负压腔43段的管型坯将向外膨胀，从而使管型坯的壁厚变薄；然后电磁线圈42通电，使定型芯棒50转动，以保证管材的光滑度。模具40内的冷却水道4431内通入低温冷却水，管型坯被压入模口后会被模具40进一步进行降温；以降低其塑性，增强其耐压能力，以便夹具61能够将其夹紧，则移动牵引机构60可拉拔出所需管材。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。