专利名称：双驱动推压式钢管扩径装置的制作方法
技术领域：
本实用新型双驱动推压式钢管扩径装置属于钢管加工领域，特别是涉及 一种直缝埋弧焊钢管扩径生产技术领域。
背景技术：
扩径机利用金属的塑性，从管腔内部对管体实施分段扩径进而达到管制 品胀形工艺目的，它是一种用于直缝埋弧焊管生产的关键性技术设备，其作 用主要表现在两方面通过扩径，提高钢管的制作精度；通过扩径，降低管 体内应力，提高焊管的使用安全。目前焊管行业所采用的机械扩径技术是一 种"拉拔式"单扩头分段扩径生产技术。生产实践表明，这种"拉拔式"单 扩头分段机械扩径技术在结构设计上不适合大直径、大厚壁、高材质钢管的 扩径生产，主要体现在以下三个方面
(1) "拉拔式"单扩头分段机械扩径原理如附图1所示，扩头9上有8、 IO两个底面，其中底面8的面积较小。在对钢管l的扩径过程中，扩径系统 实际上是处于一种循环交变的应力状态，对拉拔杆6的安全系数要求很高， 其临界安全尺寸在理论上宜尽可能采用大尺寸设计方案。但在"拉拔式"扩 径系统中，为实现胀块2的径向移动，拉拔杆6与扩头9之间利用螺帽11 实现连接，因受结构空间限制，拉拔杆6的截面设计参数只能在小于扩头底 面8的面积范围内选取，因而不利于拉拔杆6的安全设计，在大直径、大厚 壁、高材质钢管的扩径过程中，容易发生拉拔杆6的疲劳断裂。
(2) 在扩径胀管的过程中，如附图l所示，"拉拔式"单扩头机械扩径 系统的拉拔杆6承受很大的拉应力；系统归位时，胀块2和扩头9之间存在 自锁现象，为了进行解锁，拉拔杆6须施加推力，而与拉拔杆6配套使用的 套筒T形键3以及T形槽4之间存在拉力，在构件内部产生拉应力。因此， 在整个"拉拔式"扩径系统的工作过程中，由于敏感构件总是处于拉应力状 态，不利于发挥结构材料性能的优势，加上易损构件锥套7的存在，导致扩 径系统可靠性差，因而不适合大直径、大厚壁、高材质钢管的扩径生产。(3)"拉拔式"扩径技术的单扩头设计方案，每次分段扩径所完成的工 作量非常有限，工作效率难以提高，以至于整管全程扩径之后的累计循环扩 径频数过多，构件也因此而降低其使用寿命。这也是造成"拉拔式"机械扩 径技术不适合大直径、大厚壁、高材质钢管的扩径生产的重要原因。 发明内容
本实用新型避免了现有技术中的不足之处，提供一种适合大直径、大壁 厚、高材质钢管，高效、安全的双驱动推压式钢管扩径装置及扩径工艺。
本实用新型的目的是通过以下措施来达到的，双驱动推压式钢管扩径装 置由两个推压杆，两个套筒，两个扩头， 一个导向杆， 一套胀块构成，两个 动力油缸分别安装在主机架的两端，可移动活动抱块连接动力油缸活塞和推 压杆，两组可移动活动抱块左右对称安装，活动抱块油缸推动可移动活动抱 块与油缸活塞和推压杆连接。可移动活动抱块在控制油缸的作用下，实现活 动抱块的开启和闭合，达到同时抱紧、松开动力油缸活塞和推压杆的目的。
两个套筒左右对称配置，套筒一端通过T型键与胀块相连，套筒一端被 摇臂定位框架定位，两个套筒分别从胀块的两侧对胀块实现中间定位。在套 筒与胀块连接的端面上，根据胀块数量，开设等数量的径向T形槽。T形槽 在套筒端面的环向上均匀分布，通过套筒T形键与胀块保持径向可活动连接。
两个推压杆左右对称设置，推压杆一端与扩头连接，推压杆另一端通过 可移动活动抱块与动力油缸活活塞连接，推压杆在套筒内，垫圈设置在推压 杆和套筒之间。推压杆贯穿套筒，并通过垫圈与套筒相互支撑。扩径过程中， 随着动力油缸的活塞的移动，推压杆随之移动并传递所需动力。
两个扩头左右对称相对排放设置，两个扩头是一个阳极扩头和一个阴极 扩头，扩头一端与推压杆连接，扩头斜面设有T型槽，通过扩头T形键与对 应的胀块连接，两个扩头通过导向杆连接。两扩头之间通过导向杆以承插方 式连接。胀块通过T型键和T型槽，与扩头、套筒保持连接；移动导向杆插 在扩头上，密封圈设置在移动导向杆与扩头之间。扩头在扩径过程中起着向 胀块传递动力的作用。扩头外形为正多棱台，棱台表面分为侧面和底面，侧 面也即棱台斜面；棱台底面分上底面和下底面，下底面的面积更大，与推压 杆32保持固定连接。在扩头的每个侧面上，沿侧面中心线开设一条贯通上、 下底面的T形槽，T形槽的开口面与扩头对应侧面重合。本实用新型的扩头有两个， 一个是阳极扩头，另一个是阴极扩头。阳极扩头和阴极扩头通过导 向杆保持纵向承插移动关系。阳极扩头通过螺纹把导向杆一端固定，导向杆 另一端伸入阴极扩头内腔，可在阴极扩头内腔纵向移动。导向杆在扩头移动 的过程中起着导向作用，且控制润滑油的输出及补充。
T形键是为两个构件之间建立可移动连接而设置的构件，T形键固定在胀 块上，按照胀块连接对象的不同，T形键分为套筒T形键和扩头T形键两种， 套筒T形键分别与阳极扩头和阴极扩头配套使用。扩径时，两套套筒T形键 在各自对应的套筒径向槽内发生径向移动，扩头T形键在各自对应的扩头T 形槽内定向移动，系统归位时，扩头T形槽拉住扩头T形键把张开的胀块收 拢。
胀块截面外形类似于底边具有一定厚度的等腰三角形，是一种直接对钢 管实施膨胀的构件，胀块通过T形槽和T形键分别与套筒和扩头保持活动连 接。 一套胀块所包括的胀块数量与单个扩头侧面的总数相同。每个胀块上都 设计了两个摩擦平面和一个工作弧面，两个摩擦平面分别与阳极扩头和阴极
扩头上对应的斜面保持同条件接触。当两个扩头发生轴向移动时，胀块的摩 擦面可在扩头的侧面(斜面)发生相对径向移动。当胀块工作弧面与钢管的 内壁接触时，使得钢管被接触部分发生胀形。
主机架上设置过程控制装置，主要包括一个旋转定位机构、 一个辊道输 送系统、两个可移动摇臂连接机构、两个摇臂定位机构、两个扶稳机构组成。
旋转定位机构主要由旋转定位框架、上夹持油缸、下夹持油缸、上夹持 块以及下夹持块组成，上夹持油缸连接推动上夹持块，下夹持油缸连接推动 下夹持块，上夹持块和下夹持块夹住胀块，从而控制整个工作装置的轴向移 动，协助辊道输送系统完成旋转。
可移动摇臂机构主要由一个可移动摇臂连接框架、两个摇臂抱块油缸以 及两个可移动摇臂抱块组成，两个可移动摇臂抱块安装在可移动摇臂连接框 架上,实现动力油缸与推压杆之间的可选择性连接，并跟随动力油缸活塞在导 轨上前后移动。
摇臂定位机构主要由一个摇臂定位框架、两个定位抱块油缸、两个定位 抱块组成，定位抱块油缸连接控制的定位抱块，定位抱块抱住并顶住套筒， 实现对套筒的选择性定位功能。
6扶稳机构主要由一个扶稳框架、两个扶稳油缸组成，扶稳油缸安装在扶 稳框架上,两个扶稳油缸互成120度角度，扶稳油缸向推压工作装置伸縮。在 胀管的过程中，扶稳机构主要防止工作装置的失稳。
辊道输送系统主要包括支座平台、偏转油缸、焊缝对中调整辊轮、支撑 架、钢管输送辊轮以及主机架承重平台。主机架承重平台上设置支座平台， 支座平台上设置有支撑架，支座平台上设置有钢管输送辊轮，支座平台上设 置有焊缝对中调整辊轮。辊道输送系统上的焊缝对中调整辊轮、钢管输送辊 轮、支撑架在高度上具有一定范围的调节功能，可适应对不同规格钢管的扩 径生产；推压工作装置依靠辊道输送系统的旋转功能，在主机架上实现出入； 辊道输送系统具有支撑工作装置及钢管重量的作用；辊道输送系统具有纵向 移动工作装置和钢管的功能。
进行钢管扩径时，钢管完全套在双驱动推压式钢管扩径装置上的套筒， 两动力油缸同步加载，两个推压杆驱动扩头同步移动，在两个套筒对胀辟轴 向定位的作用下，迫使钢管胀形，从而达到扩径胀管的目的。
本实用新型操作调整方便，工作过程安全，特别适合大管径、大壁厚、高 材质钢管的高效扩径生产。
附图1是单扩头分段机械扩径原理结构示意图。
附图2是本实用新型的双驱动推压式扩径装置的结构示意图。
附图3是附图2的俯视图。
附图4是本实用新型的双驱动推压式扩径装置的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
如附图2、附图3所示，本实用新型的双驱动推压式扩径装置的阴极扩 头和阳极扩头以旋转定位框架19为中心，左右对称设置。扩径过程中，扩头 的大底面与推压杆32连接,胀块可以通过扩头T型键在阳极扩头和阴极扩头 的斜面T型槽内滑动并挂住位于扩头下侧的胀块。两推压杆32以旋转定位框 架19为中心，左右同轴线设置，推压杆32—端与扩头大底面连接，另一端 通过可移动摇臂连接机构与动力油缸12保持可选择性连接;两个套筒以旋转 定位框架19为中心，左右同轴线设置，每个套筒一端设有T形槽，通过套筒T形键与胀块保持径向活动连接，套筒另一端与摇臂定位框架15连接，实现 轴向定位。阴极扩头、阳极扩头、导向杆、推压杆32、套筒35、动力油缸 12在装配过程中保持同轴线。主机架23上设置过程控制装置，主要包括一 个旋转定位机构、 一个辊道输送系统、两个可移动摇臂连接机构、两个摇臂 定位机构、两个扶稳机构组成。旋转定位机构主要由旋转定位框架19、上夹 持油缸37、下夹持油缸41、上夹持块39以及下夹持块40组成，上夹持油缸 37连接推动上夹持块39，下夹持油缸41连接推动下夹持块40，上夹持块39 和下夹持块40夹住胀块64,从而控制整个工作装置的轴向移动，协助辊道 输送系统完成旋转。可移动摇臂机构主要由一个可移动摇臂连接框架13、两 个摇臂抱块油缸31以及两个可移动摇臂抱块30组成，两个可移动摇臂抱块 安装在可移动摇臂连接框架上，实现动力油缸12与推压杆32之间的可选择性 连接，并跟随动力油缸活塞在导轨43上前后移动。摇臂定位机构主要由一个 摇臂定位框架15、两个定位抱块油缸33、两个定位抱块34组成，定位抱块 油缸33连接控制的定位抱块34，定位抱块抱住并顶住套筒35，实现对套筒 35的选择性定位功能。扶稳机构主要由一个扶稳框架17、两个扶稳油缸18 组成，固定在主机架大梁16上，扶稳油缸安装在扶稳框架17上,两个扶稳油 缸互成120度角度，扶稳油缸向推压工作装置伸缩。在胀管的过程中，扶稳 机构主要防止工作装置的失稳。辊道输送系统主要包括支座平台45、偏转油 缸20、焊缝对中调整辊轮49、支撑架50、钢管输送辊轮48以及主机架承重 平台22。主机架承重平台22上设置支座平台45，支座平台45上设置有支撑 架50，支座平台45上设置有钢管输送辊轮48，支座平台45上设置有焊缝对 中调整辊轮49。辊道输送系统上的焊缝对中调整辊轮49、钢管输送辊轮48、 支撑架50在高度上具有一定范围的调节功能，可适应对不同规格钢管的扩径 生产；推压工作装置依靠辊道输送系统的旋转功能，在主机架上实现出入； 辊道输送系统具有支撑工作装置及钢管重量的作用；辊道输送系统具有纵向 移动工作装置和钢管的功能。两个动力油缸12分别安装在主机架23的两端， 可移动活动抱块连接动力油缸活塞和推压杆，两组可移动活动抱块左右对称 安装，可移动活动抱块连接油缸活塞和推压杆，活动抱块油缸推动可移动活 动抱块与油缸活塞和推压杆连接。可移动活动抱块在控制油缸的作用下，实 现活动抱块的开启和闭合，达到同时抱紧、松开动力油缸活塞和推压杆的目的。两个套筒32左右对称配置，套筒一端通过T型键与胀块相连，套筒一端 被摇臂定位框架15定位，两个套筒分别从胀块的两侧对胀块实现中间定位。 两个推压杆左右对称设置，推压杆一端与扩头连接，推压杆另一端通过可移 动活动抱块与动力油缸活活塞连接，扩径过程中，随着动力油缸12的活塞的 移动，推压杆32随之移动并传递所需动力。两个扩头左右对称相对排放设置， 扩头一端与推压杆连接，两扩头之间通过导向杆以承插方式连接。扩头在扩 径过程中起着向胀块传递动力的作用。当两个扩头发生轴向移动时，胀块的 摩擦面可在扩头的侧面(斜面)发生相对径向移动。使得钢管被接触部分发 生胀形。
如附图4所示，本实用新型的双驱动推压式扩径装置由两个推压杆32， 两个套筒35，两个扩头， 一个导向杆69， 一套胀块64构成，两个动力油缸 分别安装在主机架的两端，两个套筒32左右对称配置，套筒一端通过T型键 61与胀块相连，在套筒35与胀块64连接的端面上，根据胀块数量，开碍等 数量的径向T形槽。T形槽在套筒端面的环向上均匀分布，通过套筒T形键 61与胀块64保持径向可活动连接。两个推压杆左右对称设置，推压杆一端 与扩头连接，推压杆另一端通过可移动活动抱块与动力油缸活活塞连接，垫 圈60设置在推压杆和套筒之间。推压杆32贯穿套筒35，并通过垫圈60与 套筒35相互支撑。扩径过程中，随着动力油缸的活塞的移动，推压杆32随 之移动并传递所需动力。两个扩头左右对称相对排放设置，两个扩头是一个 阳极扩头63和一个阴极扩头66，扩头一端与推压杆连接，扩头斜面设有T 型槽，通过扩头T形键62与对应的胀块连接，两个扩头通过导向杆69连接。 移动导向杆插在扩头上，密封圈70设置在移动导向杆与扩头之间。阳极扩头 63通过螺纹把导向杆69—端固定，导向杆另一端伸入阴极扩头66内腔，可 在阴极扩头66内腔纵向移动。推压杆32上设置单项阀67等构件；
双驱动推压式钢管扩径时，扩径机依靠主机架、双驱动推压扩径装置以 及辊道输送系统协同完成装管和进管。进行装管时，先把辊道输送系统旋转 出主机架23，适时交替升降辊道输送系统上的各支撑架50，纵向移动钢管 65并使钢管在输送辊轮48上行走。当整支钢管完全套在双驱动推压式钢管 扩径装置上的套筒时，完成装管。接着辊道输送系统把工作装置连同钢管一 起旋入主机架，实现进管。启动两个动力油缸12，完成与推压杆32的对中，再启动可移动摇臂连接机构，可移动摇臂抱块30把动力油缸12和推压杆32 连接在一起；启动摇臂定位机构，定位抱块30抱紧并顶住套筒35;启动旋 转定位机构，上、下夹持油缸把工作装置松开，移动钢管对扩径机进行喂料， 当钢管以一定分段长度套在胀块64上后，启动扶稳机构，扶住推压扩径的工 作装置，准备扩径；两动力油缸12同步加载，两个推压杆32驱动阴极扩头 66和阳极扩头63同步移动，在两个套筒对胀块轴向定位的作用下，胀块紧 贴两个扩头斜面发生径向移动，迫使钢管胀形，从而达到扩径胀管的目的。 第二步工作完成后，由于存在钢管冷变形回弹现象，胀块与两个扩头的斜面 处于自锁状态。为消除自锁现象，两动力油缸同时对两个扩头分别反方向加 载，在两个套筒对胀块的轴向定位作用下，两个扩头与胀块脱离自锁状态。 随着两个扩头的继续移动，胀块径向收拢。第三步工作完成后，启动扶稳机 构，收回扶稳油缸18，利用辊道输送系统，把钢管65未扩径部分按工艺所 指定的工作量继续移动到胀块64上，再启动扶稳机构，扶稳推压扩径工,装 置，重复第二到第四步动作，直至完成整支钢管65的扩径；完成对整支钢管 65的扩径后，把钢管移动到推压扩径装置阴极扩头66的一侧。启用辊轮输 送系统的旋转功能，把双驱动推压扩径装置连同钢管一起旋出主机架，接着 把扩径后的钢管送入下一道工序，再重复进管和装管，并准备下一支钢管的 扩径。
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权利要求1、一种双驱动推压式钢管扩径装置，两个动力油缸分别安装在主机架的两端，可移动活动抱块连接动力油缸活塞和推压杆，两组可移动活动抱块左右对称安装，其特征是由两个推压杆，两个套筒，两个扩头，一个导向杆，一套胀块构成，两个套筒左右对称配置，套筒一端通过T型键与胀块相连，两个推压杆左右对称设置，推压杆一端与扩头连接，推压杆在套筒内，两个扩头左右对称相对排放设置，扩头一端与推压杆连接，扩头斜面设有T型槽，通过扩头T形键与对应的胀块连接，两个扩头通过导向杆连接。
2、 根据权利要求1所述的双驱动推压式钢管扩径装置，其特征是套筒一端 被摇臂定位框架定位，两个套筒分别从胀块的两侧对胀块实现中间定位， 在套筒与胀块连接的端面上，开设径向T形槽，T形槽在套筒端面的J^向 上均匀分布。
3、 根据权利要求1所述的双驱动推压式钢管扩径装置，其特征是两个扩头 是一个阳极扩头和一个阴极扩头，阳极扩头和阴极扩头通过导向杆纵向 承插，阳极扩头通过螺纹把导向杆一端固定，导向杆另一端伸入阴极扩 头。
4、 根据权利要求1所述的双驱动推压式钢管扩径装置，其特征是胀块通过T 型键和T型槽，与扩头、套筒保持连接。
5、 根据权利要求1所述的双驱动推压式钢管扩径装置，其特征是扩头斜面 设有T型槽，扩头外形为正多棱台，棱台表面分为侧面和底面，在扩头 的每个侧面上，沿侧面中心线开设一条贯通上、下底面的T形槽，T形槽 的开口面与扩头对应侧面重合。
6、 根据权利要求1所述的双驱动推压式钢管扩径装置，其特征是主机架上 设置过程控制装置，包括一个旋转定位机构、 一个辊道输送系统、两个 可移动摇臂连接机构、两个摇臂定位机构、两个扶稳机构组成，旋转定 位机构由旋转定位框架、上夹持油缸、下夹持油缸、上夹持块以及下夹 持块组成，上夹持油缸连接推动上夹持块，下夹持油缸连接推动下夹持块，上夹持块和下夹持块夹住胀块，可移动摇臂机构由一个可移动摇臂 连接框架、两个摇臂抱块油缸以及两个可移动摇臂抱块组成，两个可移 动摇臂抱块安装在可移动摇臂连接框架上，摇臂定位机构由一个摇臂定 位框架、两个定位抱块油缸、两个定位抱块组成，定位抱块油缸连接控 制的定位抱块，定位抱块抱住并顶住套筒，扶稳机构由一个扶稳框架、 两个扶稳油缸组成，扶稳油缸安装在扶稳框架上，两个扶稳油缸互成120度角度，辊道输送系统包括支座平台、偏转油缸、焊缝对中调整辊轮、 支撑架、钢管输送辊轮以及主机架承重平台，主机架承重平台上设置支 座平台，支座平台上设置有支撑架，支座平台上设置有钢管输送辊轮， 支座平台上设置有焊缝对中调整辊轮。
专利摘要本实用新型双驱动推压式钢管扩径装置及扩径工艺属于钢管加工领域，由两个推压杆，两个套筒，两个扩头，一个导向杆，一套胀块构成，两个动力油缸分别安装在主机架的两端，可移动活动抱块连接动力油缸活塞和推压杆，两组可移动活动抱块左右对称安装，两个套筒左右对称配置，套筒一端通过T型键与胀块相连，两个推压杆左右对称设置，推压杆一端与扩头连接，推压杆在套筒内，两个扩头左右对称相对排放设置，扩头一端与推压杆连接，扩头斜面设有T型槽，通过扩头T形键与对应的胀块连接，两个扩头通过导向杆连接，本实用新型操作调整方便，工作过程安全，特别适合大管径、大壁厚、高材质钢管的高效扩径生产。
文档编号B21D39/08GK201415240SQ20092000523
公开日2010年3月3日 申请日期2009年3月18日 优先权日2009年1月24日
发明者冯钊棠, 王利树, 昌 陈, 黄克坚, 黄杰生 申请人:番禺珠江钢管有限公司