专利名称：利用带钢直接卷制金属法兰的方法及其成卷设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种金属法兰的加工方法，尤其涉及利用带钢巻制法兰的方法 及其巻制设备。
背景技术：
长期以来，人们一直关注金属法兰的制作新方法，因为无论是利用钢板冲 制法、切割-焊接法，还是浇铸法都存在不少缺陷，例如，钢板冲制法，虽然加 工效率高，但钢材的利用极低；切割-焊接法虽然钢材的利用率有所提高，但需 切割后再焊接，若采用气体切割法还需机械加工，若采用线切割成本又高，而 且生产效率低；浇铸法不仅能耗高，而且需要机械精加工，很难实现流水作业， 效率也不高，成本高。利用带钢直接巻制法兰是长期以来人们一直想攻克的技 术难题。广东省中山市的喻勇在公开号为CN1824457A专利文献中公开了一种 利用带钢加热巻制法兰的技术设想，并提供了实施方案，其步骤为① 扁钢成型，根据一次性制作的法兰坯体的数量以及法兰成品的厚度和宽 度制作出带加工余量的扁钢，所述扁钢的重量为需要制作的多个相同规格 的法兰成品重量总和的1.01 1.03倍；② 根据法兰成品的内孔直径制作圆柱形模具；③ 将扁钢加热到700°C~900°C，然后送入扎巻机围绕步骤②的圆柱形模具 巻制成螺旋柱体，所述螺旋柱体的圈数与需要制作的法兰坯体数量匹配；④ 纵向切开螺旋柱体，得到多个具有切口的法兰坯体；⑤ 将法兰坯体压平后进行切口焊接；⑥ 对法兰坯体的焊接处进行探伤检测以及退火处理；⑦ 将法兰坯体在500'C 90(TC的温度下进行模煅成型。 在该专利文献中虽然提及了利用带钢巻制法兰的技术设想，没有公开巻制模具的结构及在什么样的扎巻机上进行巻制等关键必要技术，根据这一文献还 不能实施，即使该方案能实施，它采用的是热扎法，在整个加工过程中需要经
过二次加热， 一次退火处理，不仅能耗大，工艺复杂，而且巻制后的加工余量 还较大，还达不到无屑加工水平，它还不是人们所期待的技术方案。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种带钢直接巻制金属法兰的方法，另一个目 的是提供一种金属法兰专用成巻设备。利用带钢直接巻制金属法兰的方法如下① 按金属法兰的外径、内径和厚度尺寸选取相应的带钢；② 在常温条件下将带钢的起始端折成90。弯头；③ 将带钢的起始端弯头插入金属法兰专用成巻设备中巻制模芯的端面槽口 内，由金属法兰专用成巻设备巻制成螺旋环柱体；④ 沿最底层巻的起始端折弯处径向进行切割，去除始端折弯头，得法兰开口坯；⑤ 对法兰开口坯的开口处进行去锐边、毛刺；⑥ 将法兰开口坯整平，并将开口焊接平整，得法兰闭合坯；⑦ 对法兰闭合坯的焊接缝进行去渣、修磨，得法兰精制坯；⑧ 将法兰精制坯进行二次压力整形，使其满足平面度要求； (D加工连接孔系。对于一般要求的法兰经过上述加工即能满足，对于平面度要求较高的法兰， 可直接进行平面磨削就能满足要求。所述金属法兰专用成巻设备，包括电机l、减速器2、模芯连接盘IO、巻制 模芯14、端面轴承12、端面压环13、螺母座15、预紧螺杆16、综合杆17、导 向杆18、防转柱19和机座7，巻制模芯14为二阶圆柱体，其外圈的上端面为 一牙端面凸轮，其升程与法兰的厚度相对应，螺母座15固定在巻制模芯14内 圈的上端面上，巻制模芯14固定在模芯连接盘10上，端面压环13通过端面轴 承12套装在巻制模芯14上，并位于一牙端面凸轮上，预紧螺杆16与螺母座15 螺纹连接，预紧螺杆16的升程与法兰的厚度相对应，即螺母座15每转一圈其 上升的高度与法兰的厚度相对应，综合杆17串套在预紧螺杆16上、两根导向 杆18固定在端面压环13上，综合杆17套装在两导向杆18上，且综合杆17水 平交叉地置于两防转柱19之间，电机1经减速器2和传动机构带动模芯连接盘 10，在带钢的输入端与巻制模芯14之间设有迫使带钢30顺利成型的导向轮调
所述导向轮调整装置20，包括两个固定滑座201、下滑块202、芯轴203、 导向轮204、上滑块205、调节螺杆206、盖板207、螺纹痤208，其中上滑块 205、下滑块202、导向轮204均串装在芯轴203上，上滑块205、下滑块202 通过两端的外凸部份可滑动地装卡在两个固定滑座201的滑槽内，上滑块205 和下滑块202分别由调节螺杆206调节，带钢卡在导向轮204中间的槽口内。
进一步，在靠近巻制模芯14的端面槽口 141的进料处设有整形滚压轮4.0， 整形滚压轮40与巻制模芯14的外圆相切。
更进一步，在巻制模芯14的周边设有多个整形滚压轮40，所有整形滚压轮 40均与巻制模芯14的外圆相切。在上述发明中，从电机1到模芯连接盘10之间的传动方式有多种方案，其中如下三种方案是优选的① 电机1——减速器2——主动齿轮3——一组同轴安装的从动齿轮4、蜗杆5 部件——蜗轮6-模芯连接盘10;② 电机1——减速器2——主动齿轮3——二至三组对称分布的同轴安装的从动 齿轮4、蜗杆5部件——蜗轮6——模芯连接盘10;③ 电机1——减速器2——模芯连接盘10。
本发明不仅提供了一种利用带钢型材直接巻制金属法兰的全新方法，而且 提供了金属法兰专用成巻设备，在巻制过程中既不要加热，又不要回火或退火 处理，而且能连续巻制加工，焊接量最少，经实际生产验证，内外圆的尺寸精 度、法兰的平面度等关键技术指标可达到IT9级，六米长的带钢型材的利用率 高达97%，带钢越长，利用率越高， 一人可操作十台成巻机，不仅操作简捷， 而且十分安全可靠，生产效率高，成本低。
图1为由带钢直接巻制成螺旋环柱体；图2为法兰开口坯； 图3为法兰闭合口坯；图4为金属法兰的巻制原理示意图；图5为本发明的一种结构示意图；图6、图7为本发明中导向轮调整装置的一种结构示意图；其中，图7为图6中的A-A剖视其中l-电机；2-减速器；3-主动齿轮；4-从动齿轮；5-蜗杆；6-蜗轮；7-机座; 8-蜗杆轴承座；9-主轴；10-模芯连接盘；ll-法兰；12-端面轴承；13-端面压环; 14-巻制模芯；15-螺母座；16-预紧螺杆；17-综合杆；18-导向杆；19-防转柱；20-导向轮调整装置；201-固定滑座；202-下滑块；203-芯轴；204-导向轮；205-上滑块；206-调节螺杆；207-盖板；208-螺纹座；
具体实施例方式下面以巻制外径为460mm，内径为360mm，厚度为5mm的六孔法兰为例，结合附图举例详细说明本发明的具体实施方案 巻制方法如下① 选取宽度为50mm，厚度为5mm的带钢；② 在常温条件下将带钢的起始端折成90。弯头，弯头尺寸为5 6mm③ 将带钢弯头插入金属法兰专用成巻设备中巻制模芯14的端面槽口 141 内，由金属法兰专用成巻设备巻制成螺旋环柱体，如附图l所示；④ 沿最底层巻的起始端折弯头处进行径向切割，去除始端折弯头，得若干 个法兰开口坯，如附图2所示；⑤ 将法兰开口坯的开口处进行去锐边毛刺；⑥ 将法兰开口坯整平，将开口焊接平整，得法兰闭合坯，如附图3所示；⑦ 对法兰闭合坯的焊接缝进行去渣、修磨，得法兰精制坯；⑧ 将法兰精制坯进行二次压力整形并冲六孔，使其满足平面度要求； 对于一般要求的法兰经过上述加工即能满足；若该法兰的平面度要求较高，可直接将法兰精制坯进行平面磨削就能满足要求。 本例中，金属法兰专用成巻设备的结构如下所述金属法兰专用成巻设备，包括电机l、减速器2、模芯连接盘IO、巻制 模芯14、端面轴承12、端面压环13、螺母座15、预紧螺杆16、综合杆17、导 向杆18、防转柱19和机座7，电机1带动减速器2，再经主动齿轮3带动两对 称分布的从动齿轮4，从动齿轮4安装在蜗杆5上，两蜗杆5随之同步转动，从 而带动蜗轮6转动，由于蜗轮6和模芯连接盘10都固定安装在主轴9上，模芯 连接盘10与蜗轮6同步转动，巻制模芯14固定在模芯连接盘10上，巻制模芯 14的外圈上端面为一牙端面凸轮，其升程5mm，在巻制模芯14外圈的上端面 设有槽口 141，端面压环13通过端面轴承12套装在巻制模芯14上，压住带钢30，螺母座15固定在巻制模芯14内圈的上端面上，预紧螺杆16与螺母座15 螺纹连接，螺母座15每转一圈上升5mm，综合杆17串套在预紧螺杆16上、两 根导向杆18固定在端面压环13上，综合杆17套装在两导向杆18上，且综合 杆17水平地置于两防转柱19之间，在带钢30的输入端与巻制模芯14之间设 有导向轮调整装置20，所述导向轮调整装置20，包括两个固定滑座201、下滑 块202、芯轴203、导向轮204、上滑块205、调节螺杆206、盖板207、螺纹座 208，其中下滑块202、导向轮204、上滑块205、均串装在芯轴203上，上滑块 205、下滑块202通过两端的外凸部份可滑动地装卡在两个固定滑座201的滑槽 内，上滑块205和下滑块202分别由调节螺杆206调节，带钢30卡在导向轮204 中间的槽口内。在上例中，若在靠近巻制模芯14进料处设有能转动的整形滚压轮40，整形 滚压轮40与巻制模芯14的外圆相切，待巻带钢的利用率最高。若在巻制模芯14的周边设有2~3个整形滚压轮40，所有整形滚压轮40均 与巻制模芯14的外圆相切，加工出的法兰圆度精度更高。 在上例中，从电机1到模芯连接盘10之间的传动方式有多种方案，本例采用的 方案为电机1——减速器2——主动齿轮3——二组同轴安装的从动齿轮4、 蜗杆5部件——蜗轮6——模芯连接盘10;所述金属法兰专用成巻设备既可为立式，如附图5所示，也可为卧式，驱 动模芯连接盘IO转动的传动结构形式也很多，只要采用本发明的巻制原理的其 它一切等功能代换的结构均属本发明的保护范围。
权利要求
1、一种利用带钢直接卷制金属法兰的方法，包括如下步骤①按金属法兰的外径、内径和厚度尺寸选取相应的带钢型材；②在常温条件下将带钢型材的起始端折成90°弯头；③将带钢型材的起始端弯头插入金属法兰的专用成卷设备中卷制轮的端面槽口内，由金属法兰专用成卷设备卷制成螺旋环柱体；④沿最底层卷的起始端折弯处径向进行切割，去除折弯头，得法兰开口坯；⑤对法兰开口坯的开口处进行去锐边、毛刺；⑥将法兰开口坯整平，并将开口焊接平整，得法兰闭合坯；⑦对法兰闭合坯的焊接缝进行去渣、修磨，得法兰精制坯；⑧将法兰精制坯进行二次压力整形，使其满足平面度要求。
2、 一种金属法兰专用成巻设备，其特征是包括电机(1 )、模芯连接盘(10)、 巻制模芯(14)、端面轴承(12)、端面压环(13)、螺母座(15)、预紧螺杆(16)、 综合杆(17)、导向杆(18)、防转柱(19)和机座(7)，巻制模芯(14)的外 圈的上端面为一牙端面凸轮，其升程与法兰的厚度相对应，螺母座(15)固定 在巻制模芯(14)内圈的上端面上，巻制模芯(14)固定在模芯连接盘(10) 上，端面压环(13)通过端面轴承(12)套装在巻制模芯(14)的一牙端面凸 轮上，预紧螺杆(16)与螺母座(15)螺纹连接，螺杆(16)的升程与法兰的 厚度相对应，综合杆(17)串套在预紧螺杆(16)上、导向杆(18)固定在端 面压环(13)上，综合杆(17)套装在两导向杆(18)上，且综合杆(17)水 平交叉地置于两防转柱(19)之间，模芯连接盘(10)由经电机(1)经传动机 构驱动，在钢带的输入端与巻制模芯(14)之间设有迫使钢带(30)顺利成型 的导向轮调整装置(20)。
3、 根据权利要求2所述金属法兰专用成巻设备，其特征是所述导向轮调 整装置(20)，包括两个固定滑座(201)、下滑块(202)、芯轴(203)、导向轮(204)、上滑块(205)、调节螺杆(206)、盖板(207)、螺纹痤(208)，其中 上滑块(205)、下滑块(202)、导向轮(204)均串装在芯轴(203)上，上滑 块(205)、下滑块(202)通过两端的外凸部份可滑动地装卡在两个固定滑座(201) 的滑槽内，上滑块(205)和下滑块(202)分别由调节螺杆(206)调节，带钢 (30)卡在导向轮(205)中间的槽口内。
4、 根据权利要求2或3所述金属法兰专用成巻设备，其特征是在靠近巻 制模芯(14)的端面槽口 (141)的进料处设有整形滚压轮(40)，整形滚压轮(40)与巻制模芯(14)的外圆相切。
5、 根据权利要求2或3所述金属法兰专用成巻设备，其特征是在巻制模 芯(14)的周边设有多个整形滚压轮(40)，所有整形滚压轮(40)均与巻制模 芯(14)的外圆相切，其中在靠近巻制模芯(14)的端面槽口 (141)的进料处 设有整形滚压轮(40)。
6、 根据权利要求2或3所述金属法兰专用成巻设备，其特征是从电机(l) 到模芯连接盘(10)之间的传动方式为如下三种方案中的任一种-① 电机(1)——减速器(2)——主动齿轮(3)--组同轴安装的从动齿轮(4)、蜗杆(5)部件——蜗轮(6)——模芯连接盘(10);② 电机(1)——减速器(2)——主动齿轮(3)——二至三组对称分布的同轴 安装的从动齿轮(4)、蜗杆(5)部件——蜗轮(6)——模芯连接盘(10);③ 电机(1)——减速器(2)——模芯连接盘IO。
7、 根据权利要求6所述金属法兰专用成巻设备，其特征是从电机U) 到模芯连接盘(10)之间的传动方式为电机(1)——减速器(2)——主动齿轮(3)——二组对称分布的同轴安装的 从动齿轮(4)、蜗杆(5)部件——蜗轮(6)——模芯连接盘(10)。
8、 根据权利要求5所述金属法兰专用成巻设备，其特征是在巻制模芯(14) 的周边设有二个整形滚压轮(40)，所有整形滚压轮(40)均与巻制模芯(14) 的外圆相切，其中在靠近巻制模芯(14)的端面槽口 (141)的进料处设有整形 滚压轮(40)，两个整形滚压轮(40)之间分布夹角为120° 。
9、 根据权利要求5所述金属法兰专用成巻设备，其特征是在巻 制模芯(14)的周边设有三个整形滚压轮(40)，所有整形滚压轮(40)均与巻 制模芯(14)的外圆相切，其中在靠近巻制模芯(14)的端面槽口 (141)的进 料处设有整形滚压轮(40),三个整形滚压轮(40)之间分布夹角为120° 。
全文摘要
本发明公开了一种利用带钢直接卷制金属法兰的方法，并提供一种金属法兰专用成卷设备。在卷制过程中既不要加热，又不要回火或退火处理，而且能连续卷制加工，焊接量最少，经实际生产验证，内外圆的尺寸精度、法兰的平面度等关键技术指标可达到IT9级，带钢型材的利用率高达97％，带钢越长，利用率越高，一人可操作十台成卷机，不仅操作简捷，而且十分安全可靠，生产效率高，成本低。
文档编号B21C37/15GK101125345SQ20071016295
公开日2008年2月20日 申请日期2007年9月26日 优先权日2007年9月26日
发明者柳锁兵 申请人:柳锁兵