专利名称：用于轧辊水平布置辗环机的环件轴向定位装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及金属压力成型领域，尤其是一种加工大型筒体锻件用轧辊水平布 置辗环机的环件轴向定位装置。
技术背景随着我国核反应堆、石油化工、风力发电、航空航天等重要领域技术装备的快速发 展，对大型筒型锻件的需求与日俱增，同时对环件的尺寸、性能和材质都提出了更高的要 求。但这种大型筒节对设备能力要求极高，生产难度较大。现有的辗环机设备无论立式或卧式均为单机架结构，即抱辊、驱动辊、芯辊一端通 过机架支撑另一端为悬空，由于该悬臂式结构上述辗环机普遍存在以下缺点刚性差，轧制 时，各辊悬空侧变形大，不利于提高轧制能力；轧辊轴线与传动轴轴向均不平行，传动系统 均需配置转向机构，而转向机构则限制了轧制能力的提高，同时传动系统复杂，增加了设备 和基础的造价，如轧辊纵向布置的卧式结构，提高轧制力受伞齿轮模数制约。由于上述局 限，目前国内外辗环设备最大轧制力不超过600吨，生产的环件重量、规格小，高度普遍小 于1米，仅用于轴承环、齿圈、法兰、轮毂等产品的生产制造。因此目前大型筒型锻件生产还不得不依靠大型水压机进行自由锻造来解决，该工 艺生产工效低，尺寸精度差，锻件利用率较低，需多次加热，能耗大，锻件制造成本较高。为此，本申请人发明了一种超大型轧辊水平布置的径向辗环机(已申请发明专 利)，其机架由纵向并相对设置的传动侧机架和操作侧机架、传动侧机架和操作侧机架底部 之间的底横梁、传动侧机架和操作侧机架外侧的强化支撑筋板组成，传动侧机架和操作侧 机架通过底横梁连接成开式机架，通过斜楔与地脚螺栓，机架紧固于地基上，两侧机架采用 两片整体封闭式铸造，刚性好，在外侧设有强力支撑筋板，以提高机架的侧向刚性；其芯辊、 驱动辊、抱辊轴线相互平行均为水平设置，驱动辊设置于传动侧机架和操作侧机架下部之 间，芯辊设置于驱动辊上方的传动侧机架和操作侧机架之间，芯辊进给机构成对设置并分 别设置于芯辊两端，芯辊两端分别通过芯辊轴承座与对应芯辊进给机构相连；并设置有抽 辊机构，上下料时，通过抽辊机构抽出芯辊装配，环件吊装后，再将芯辊装配送入两侧机架 之间，完成芯辊装配与芯辊进给机构的连接后。由于轧辊水平布置，机架采用双机架结构， 驱动辊、芯辊、抱辊均通过两端支撑，刚性好，能够承受的轧制能力大，能够轧制的环件产品 规格、重量大，范围广，能适应大型筒节制造要求。与现有水压机自由锻加工大型筒节相比， 加工效率高，连续辗环时间短，加热次数少，节约能源，减少损耗；加工精度高，大大减少后 续加工余量，提高材料利用率，降低制造成本；轧制比大，连续辗压，锻件变形均勻可减少锻 造裂纹的产生以及晶粒的长大，环件性能好；与锻造相比，冲击、震动和噪音小。但上述超大型轧辊水平布置辗环机由于轧辊水平布置，也没有机台的存在，与现 有立式辗环机的轧辊倾斜布置、卧式辗环机的轧辊垂直布置相比，无法利用环件与机台的 配合，利用环件自重进行环件的轴向定位，由于环件毛坯的壁厚不均，轧制时会造成轴向 力，导致轧件跑偏，尤其是大型筒节环件的毛坯尺寸误差通常很大，影响尤其严重。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够避免轧件跑偏，从而保证轧制顺 利进行，用于轧辊水平布置辗环机的环件轴向定位装置本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是用于轧辊水平布置辗环机的环 件轴向定位装置，包括分别设置于环件轴向两侧的限位结构及限位结构的调节装置，所述 调节装置设置于限位结构相对环件的另一侧，所述限位结构与调节装置固定连接且限位结 构随调节装置沿环件轴向运动。本实用新型的有益效果是通过环件两侧限位结构与环件端面的接触配合，限制 了环件沿其轴向的运动空间，避免了轧件跑偏，保证了轧制的顺利进行；而限位结构与调节 装置固定连接且限位结构随调节装置沿环件轴向运动，能够适应与各种规格环件的生产。进一步的，所述调节装置包括导向结构，所述导向结构由导柱及设置有导向孔的 固定支架组成；所述导柱穿过导向孔并与固定支架滑动配合，导柱一端与限位结构固定连 接。避免了由于环件旋转对调节装置所施加纵向弯矩的影响。进一步的，为了避免由于限位结构受力与导柱不同轴导致水平弯矩的产生，所述 限位结构是宽度大于环件直径的推板，所述推板的调节装置成对设置于推板两端。进一步的，所述导柱截面为矩形，沿导柱轴向设置有至少两个固定支架。进一步的，所述固定支架导向孔的孔型由两个上下相对设置的滚柱或者沿导柱周 向布置的四个滚柱组成，所述滚柱与导柱对应表面滚动配合。进一步的，为了保证推板的快速安装和更换，所述导柱与推板连接一端的端头设 置有与导柱固定连接的挂板，所述推板与挂板相邻一侧设置有固定于其上的挡块，所述挡 块位于挂板上方且两者接触并通过固定销限位固定。进一步的，所述挡块底面、挂板顶面分别为相配合的斜面，所述斜面与推板相邻的 一端水平高度大于与导柱相邻的一端。进一步的，所述设置于推板两端的导柱的挂板之间设置有连接板。由于轧辊水平布置径向辗环机主要适用于生产大型筒节，由壁厚不均导致的轴向 力大，为了避免由于对环件轴向位置矫正的矫正力过大造成环件端面的破坏。进一步的，所 述调节装置包括驱动装置，所述驱动装置设置有由限位结构位移传感器、压力传感器和控 制器组成的闭环控制系统。轧制前，两侧限位结构处于最大开口度位置，环件放置到位后， 两侧限位结构随调节装置运动，并在限位结构位位移传感器的监控下完成环件的对中，对 中完成后，开始轧制；在上述对中动作过程中，可通过两侧限位机构的位移传感器信号同时 完成对环件的测宽工作；而轧制时，驱动装置保持适当的轴向力，限位结构位置固定，防止 环件跑偏，但根据压力传感器当某侧限位结构所受轴向力大于设定的侧压力时，停止轧制， 同时后退限位结构，然后再次对环件进行对中，对中完成后继续轧制。作为一种优选方案，所述驱动装置是液压缸，所述限位结构位移传感器是液压缸 活塞杆的位移传感器，所述受力传感器是液压缸的油压压力传感器。
图1是设置有本实用新型环件轴向定位装置的轧辊水平布置辗环机的布置示意图；图2是本实用新型环件轴向定位装置的主视图；图3是本实用新型环件轴向定位装置的俯视图；图4是图3的A-A向剖视图；图5是图3的B-B向剖视图；图6是图3的C-C向剖视图。图中标记为环件1 ；机架2 ；推板3 ；导柱4 ；固定支架5 ；挂板6 ；挡块7 ；固定销8 ；连接板9 ；液压缸10 ；活塞杆11 ；缸体12 ；下滚柱13 ；上滚柱14 ；插销15 ；支撑板16 ；耐 磨板17;防尘罩18。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。如图1、图2、图3、图4、图5、图6所示，本实用新型的用于轧辊水平布置辗环机的 环件轴向定位装置，包括分别设置于环件1轴向两侧的限位结构及限位结构的调节装置， 所述调节装置设置于限位结构相对环件1的另一侧，所述限位结构与调节装置固定连接且 限位结构随调节装置沿环件1轴向运动。通过环件1两侧限位结构与环件1端面的接触配合，限制了环件1沿其轴向的运 动空间，避免了轧件跑偏，保证了轧制的顺利进行；而限位结构与调节装置固定连接且限位 结构随调节装置沿环件轴向运动，能够适应于各种规格环件1的生产。调节装置可以是由液压缸、丝杆等构成的自动调整结构，但轧制过程中，环件1随 驱动辊绕其自身轴向旋转，环件1的转动会对限位结构施加一个向下或向上的力，或者在 对中时，直径较小的环件由于位于下方，推力会对限位结构施加一个偏载力，该力会在液压 缸、丝杆上形成向下或向上的弯矩，从而造成液压缸、丝杆的变形损坏。因此为了避免该力 所形成弯矩对调整结构的影响，所述调节装置包括导向结构，所述导向结构由导柱4及设 置有导向孔的固定支架5组成；所述导柱4穿过导向孔并与固定支架5滑动配合，导柱4 一 端与限位结构固定连接。上述限位结构可以是V形槽、挡块、板等，环件轴向定位装置可以设置四个并分别 设置在环件1两端水平径向两侧的位置；也可以仅在环件1两侧设置宽度大于环件直径的 板；或者一个设置宽度大于环件直径的板，另一侧设置在环件水平径向两侧。但由于环件1 规格的不同，其直径也不同，因此当设置在环件1水平径向两侧时，限位结构所受轴向力与 导柱4轴线并不同轴，因此导柱4会受到水平的弯矩，同时可能还需要设置限位结构的左右 调整结构，结构复杂，环件1水平径向两侧的环件轴向定位装置同步控制复杂。因此，最好 的，所述限位结构是宽度大于环件1直径的推板3，所述推板3的调节装置成对设置于推板 3两端。结构简单，同时避免了水平弯矩的形成。具体的，为了更好的适应各种规格环件的生产，推板3顶部高度高于辗环机所允 许生产最大直径环件1的轴线高度，推板3底部高度低于辗环机所允许生产最小直径环件1 的轴线高度，同时为了避免推板3与辗环机抱辊、芯辊的干涉，推板1为倒置的翼形板且底 部开有容芯辊穿过的圆弧槽。当然也可以设置多个允许范围不同的推板。上述导柱4的截面可以是任意的，如圆形、矩形、三角形等，但导柱4主要受向上或向下的弯矩，因此导柱的纵向强度应当足够；同时，由于导柱4与环件1相对运动方向的不 同，为了保证各位置导柱4，也即分别对应弯矩向上、向下两种不同受力情况的导柱4之间 的通用。最好的，所述导柱4截面为矩形，沿导柱4轴向设置有两个固定支架5。同时，为了在保证强度足够的前提下减轻导柱4的自重，所述导柱是箱式结构，其 空腔内设置有纵向支撑板16。为了方便导柱4的维护，箱式导柱4的上下表面分别设置有 耐磨板17。上述的固定支架5也可以设置两个以上，在导向孔长度足够的前提下也可以仅设 置一个固定支架5。固定支架5可以是独立的组件也可以是辗环机机架的一部分，但为了维 护、更好的方便，最好的设置为单独组件，并固定于辗环机机架。为了保证导柱4运动的顺畅，所述固定支架5导向孔的孔型由两个上下相对设置 的滚柱或者沿导柱4周向布置的四个滚柱组成，所述滚柱与导柱4对应表面滚动配合。为 了减少结构的复杂度，最好的由两个上下相对设置的滚柱构成，上滚柱14、下滚柱13两端 分别通过止推轴承支撑。仅设置上滚柱14、下滚柱13，导柱4两侧的限位可以由导向孔侧 壁构成，但由于导柱几乎不会受水平的弯矩，为了进一步减小滑动摩擦，最好的，通过导槽 限制导柱4的左右位移。具体的，导槽是设置在下滚柱13上的环形凹槽，导柱4下部位于 槽内，通过导柱4两侧面与槽侧面的配合进行限位。为了保证导柱的润滑，避免杂物落入，避免环件高温对润滑的影响，设置有固定在 固定支架5上并把导柱4包围的防尘罩18。由于推板3与环件1直接接触，受高温影响，推板容易变形，同时推板还受环件的 摩擦，因此为了方便推板的维护和更换，所述导柱4与推板3连接一端的端头设置有与导柱 4固定连接的挂板6，所述推板3与挂板6相邻一侧设置有固定于其上的挡块7，所述挡块7 位于挂板6上方且两者接触并通过固定销8限位固定。为了避免推板脱落，固定销8穿出 挡块7顶面并用穿过固定销8顶端的插销15卡住。进一步的为了保证推板3与挂板6相邻侧面之间的紧密接触，避免由于两者配合 间隙所导致的轴向定位误差及固定销8承受剪切力，所述挡块7底面、挂板6顶面分别为相 配合的斜面，所述斜面与推板3相邻的一端水平高度大于与导柱4相邻的一端。通过推板 3的自重保证了两侧相邻表面的紧贴。为了减轻推板的自重，推板采用箱式结构，其内部设置有纵横交错的支撑板，同 时，由于环件可能位于两导柱4之间，因此为了保证推板中部的抗变形性能，所述设置于推 板3两端的导柱4的挂板6之间设置有连接板9。上述有导柱构成的调节装置，可以是人工调整的装置。但由于轧辊水平布置径向 辗环机主要适用于生产大型筒节，由壁厚不均导致的轴向力大，为了避免由于对环件轴向 位置矫正的矫正力过大造成环件端面的破坏。最好采用自动控制，具体的，所述调节装置包 括驱动装置，所述驱动装置设置有由限位结构位移传感器、压力传感器和控制器组成的闭 环控制系统。轧制前，两侧限位结构处于最大开口度位置，环件放置到位后，两侧限位结构随调 节装置运动，并在限位结构位移传感器、压力传感器的监控下完成环件的对中，在上述对中 动作过程中，可通过两侧限位机构的位移传感器信号同时完成对环件的测宽工作；而轧制 时，驱动装置保持适当的轴向力，限位结构位置固定，防止环件跑偏；但当环件跑偏时，根据压力传感器当某侧限位结构所受轴向力大于设定的侧压力时，停止轧制，同时后退限位结构，然后再次对环件进行对中，对中完成后继续轧制。上述驱动装置可以是丝杠、直线马达、液压缸等，但采用液压缸时，传感器设置最 为简单，同时可以共享辗环机进给系统的液压控制系统，因此，最好的，所述驱动装置是液 压缸10，所述限位结构位移传感器是液压缸10活塞杆11的位移传感器，所述压力传感器是 液压缸10的油压压力传感器。上述液压缸10可以通过导柱4对推板进行驱动，但此时两侧液压缸10同步效果 差，导柱容易卡阻，因此，最好的，液压缸10缸体12固定于机架2，活塞杆11与连接板9球 头铰接，球头铰接能够有效避免推板将向上或向下的弯矩传递至活塞杆11。
权利要求用于轧辊水平布置辗环机的环件轴向定位装置，其特征在于包括分别设置于环件(1)轴向两侧的限位结构及限位结构的调节装置，所述调节装置设置于限位结构相对环件(1)的另一侧，所述限位结构与调节装置固定连接且限位结构随调节装置沿环件(1)轴向运动。
2.如权利要求1所述的用于轧辊水平布置辗环机的环件轴向定位装置，其特征在于 所述调节装置包括导向结构，所述导向结构由导柱(4)及设置有导向孔的固定支架(5)组 成；所述导柱(4)穿过导向孔并与固定支架(5)滑动配合，导柱(4) 一端与限位结构固定连接。
3.如权利要求2所述的用于轧辊水平布置辗环机的环件轴向定位装置，其特征在于 所述限位结构是宽度大于环件(1)直径的推板(3)，所述推板(3)的调节装置成对设置于推 板(3)两端。
4.如权利要求2所述的用于轧辊水平布置辗环机的环件轴向定位装置，其特征在于 所述导柱(4)截面为矩形，沿导柱(4)轴向设置有至少两个固定支架(5)。
5.如权利要求4所述的用于轧辊水平布置辗环机的环件轴向定位装置，其特征在于 所述固定支架(5)导向孔的孔型由两个上下相对设置的滚柱或者沿导柱(4)周向布置的四 个滚柱组成，所述滚柱与导柱(4)对应表面滚动配合。
6.如权利要求5所述的用于轧辊水平布置辗环机的环件轴向定位装置，其特征在于 所述导柱(4)与推板(3)连接一端的端头设置有与导柱(4)固定连接的挂板(6)，所述推板 (3)与挂板(6)相邻一侧设置有固定于其上的挡块(7)，所述挡块(7)位于挂板(6)上方且 两者接触并通过固定销(8)限位固定。
7.如权利要求6所述的用于轧辊水平布置辗环机的环件轴向定位装置，其特征在于 所述挡块(7)底面、挂板(6)顶面分别为相配合的斜面，所述斜面与推板(3)相邻的一端水 平高度大于与导柱(4)相邻的一端。
8.如权利要求6所述的用于轧辊水平布置辗环机的环件轴向定位装置，其特征在于 所述设置于推板(3)两端的导柱(4)的挂板(6)之间设置有连接板(9)。
9.如权利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的用于轧辊水平布置辗环机的环件轴向定位 装置，其特征在于所述调节装置包括驱动装置，所述驱动装置设置有由限位结构位移传感 器、压力传感器和控制器组成的闭环控制系统。
10.如权利要求9所述的用于轧辊水平布置辗环机的环件轴向定位装置，其特征在于 所述驱动装置是液压缸(10)，所述限位结构位移传感器是液压缸(10)活塞杆(11)的位移 传感器，所述受力传感器是液压缸(10)的油压压力传感器。
专利摘要本实用新型涉及金属压力成型领域，公开了一种能够避免轧件跑偏，从而保证轧制顺利进行，用于轧辊水平布置辗环机的环件轴向定位装置，包括分别设置于环件轴向两侧的限位结构及限位结构的调节装置，所述调节装置设置于限位结构相对环件的另一侧，所述限位结构与调节装置固定连接且限位结构随调节装置沿环件轴向运动。通过环件两侧限位结构与环件端面的接触配合，限制了环件沿其轴向的运动空间，避免了轧件跑偏，保证了轧制的顺利进行；而限位结构与调节装置固定连接且限位结构随调节装置沿环件轴向运动，能够适应与各种规格环件的生产。适用于轧辊水平布置的径向辗环机，尤其是超大型的轧辊水平布置的辗环机。
文档编号B21H1/06GK201702303SQ20102020756
公开日2011年1月12日 申请日期2010年5月28日 优先权日2010年5月28日
发明者叶洪生, 安开场, 崔永刚, 江浩, 陈建平 申请人:二重集团(德阳)重型装备股份有限公司