一种增压式缩口机的制作方法

本发明涉及轧钢设备技术领域，特别涉及用于生产无缝钢管的一种增压式缩口机。

背景技术：

顶管工艺的工作原理是通过传动齿条顶推顶杆，使预穿芯棒完成缩口后的毛管经多家辊模进行顶管延伸轧出荒管，达到减径、减壁、延伸的目的。cpe是斜轧穿孔和延伸(cross-rollpiercingandelongation)的缩写，cpe顶管工艺是一种改良的顶管工艺。cpe顶管工艺是将预穿芯棒且端部缩口的毛管依次通过多架辊模实现减径、减壁和延伸，顶制出荒管。为了在顶管机中延伸空心毛管，就必须给空心毛管制以“杯底”，即缩口，以便芯棒在顶管过程中不至于顶穿、溜棒。缩口机是cpe机组工艺能否实现的关键设备之一，其能否顺利可靠地缩口关系到荒管顶制的质量乃至成败，直接影响到机组的成材率和作业率。缩口机的工作原理是先将芯棒预先穿入毛管后再进行缩口，然后将空心毛管和芯棒一起送入顶管机受料槽。

目前常用的缩口机主要是两爪和三爪缩口。对于两爪缩口，目前两爪的缩口机采用两个液压缸来完成动作，一个负责调整缩口中心线位置，一个用于完成缩口，两个液压缸协调完成缩口工序；由于缩口模孔型考虑稍有不足，两爪缩口杯底周向封闭贴合度有待进一步提高。对于三爪缩口，目前主要有两种，一种是一爪固定，另两爪收口；还有一种是三爪同时收口。前者的问题是固定爪位置不变，不利于毛管进入缩口工位；后者克服了前者的弊端，但由于机构的费力杠杆，往往选取很大缸径的驱动液压缸，动作行程长，造成设备庞大，所需液压流量大，动作节奏缓慢，影响生产效率，造成毛管温降较大，进而不利于顶管顺利进行。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种增压式缩口机，能够由一个液压缸完成缩口动作，设备结构简捷，响应速度快。

为达到上述目的，本发明提出了一种增压式缩口机，至少包括机架和安装在所述机架上的液压缸和同步摆动单元，其中，所述同步摆动单元包括两个摆动组件，每个所述摆动组件均包括拉杆、摆臂、心轴和扇形齿，所述摆臂通过所述心轴铰接在所述机架上，所述摆臂的一端与所述拉杆铰接，所述摆臂的另一端安装有缩口模，所述拉杆的一端铰接在所述液压缸的缸头上，所述拉杆的另一端铰接在所述摆臂上，所述扇形齿套设在所述心轴上并与所述摆臂固接，两个所述摆动臂之间具有间隔，两个所述扇形齿相互啮合，两个所述摆动组件在所述液压缸的驱动下同步打开和闭合。

如上所述的增压式缩口机，其中，两个所述摆臂上的所述缩口模抱合后形成圆形的缩口孔。

如上所述的增压式缩口机，其中，所述同步摆动单元还包括推动组件，所述推动组件包括推座、吊耳导杆和传动件，所述吊耳导杆设置在两个所述摆臂之间，所述吊耳导杆的一端铰接在所述机架上，所述推座呈筒状，所述推座的一端为封闭端，所述推座的另一端为开放端，所述推座的开放端套设在所述吊耳导杆的另一端并能沿所述吊耳导杆的轴线往复滑动，所述封闭端安装有缩口模，三个所述缩口模抱合后形成圆形的缩口孔，所述推座和所述摆臂之间通过所述传动件相连接。

如上所述的增压式缩口机，其中，所述推座和所述吊耳导杆之间还套设有轴套，所述轴套的外壁固接在所述推座的内壁上，所述轴套的内壁与所述吊耳导杆的侧壁滑动配合。

如上所述的增压式缩口机，其中，所述传动件为传动拉杆，所述传动拉杆的一端铰接在所述推座上，所述传动拉杆的另一端铰接在所述摆臂上。

如上所述的增压式缩口机，其中，所述传动件包括第一传动杆、第二传动杆和第三传动杆，所述第一传动杆的一端、第二传动杆的一端和第三传动杆的一端通过销轴铰接在一起，所述第一传动杆的另一端铰接在所述机架上，所述第二传动杆的另一端铰接在所述摆臂上，所述第三传动杆的另一端铰接在所述推座上。

如上所述的增压式缩口机，其中，所述机架包括两个竖直设置的支撑板，两个所述支撑板相对设置且具有间隔，所述液压缸固设在两个所述支撑板之间，所述摆动组件的所述心轴设置在两个所述支撑板之间，所述心轴垂直于所述支撑板设置并贯穿两个所述支撑板，所述吊耳导杆的一端通过销轴铰接在两个所述支撑板之间。

如上所述的增压式缩口机，其中，所述缩口模具有内凹的弧弯面，所述弧弯面和所述缩口模的侧壁之间开设圆弧形的过渡面。

如上所述的增压式缩口机，其中，所述弧弯面包括顺序设置的第一侧弧面、底弧面和第二侧弧面，所述第一侧弧面、所述底弧面和所述第二侧弧面均为圆弧曲面。

如上所述的增压式缩口机，其中，所述第一侧弧面和所述底弧面之间、所述底弧面和所述第二侧弧面之间均具有间隔。

与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：

本发明提出的增压式缩口机，由一个液压缸完成缩口动作，设备结构简捷，响应速度快。

本发明提出的增压式缩口机，缩口压力增压明显，用较小的液压缸产生数倍增压的效果，保证缩口到位。

本发明提出的增压式缩口机对缩口孔型改进完善，缩口杯底周向封闭，且贴合度高，利于顶管稳妥可靠地进行。

本发明提出的增压式缩口机能够实现同步自动找正，并且对中性好。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明的缩口示意图；

图2是本发明的提出的增压式缩口机(两爪缩口模闭合)的立面图；

图3是本发明的提出的增压式缩口机(两爪缩口模打开)的立面图；

图4是本发明提出的增压式缩口机(三爪缩口模闭合)的立面图；

图5是本发明提出的增压式缩口机(三爪缩口模打开)的立面图；

图6是本发明提出的增压式缩口机(多连杆三爪缩口模闭合)的立面图；

图7是本发明提出的增压式缩口机(多连杆三爪缩口模打开)的立面图；

图8是本发明提出的增压式缩口机的多连杆结构图。

图9为本发明中缩口模的侧视图；

图10为本发明中缩口模的立体图；

图11为两爪四边缩口模的示意图；

图12为两爪六边缩口模的示意图；

图13为三爪六边缩口模的示意图。

附图标记说明：

100增压式缩口机；10机架；

11支撑板；20液压缸；

30同步摆动单元；31摆动组件；

311拉杆；312摆臂；

313心轴；314扇形齿；

32缩口模；321第一侧弧面；

322底弧面；323第二侧弧面；

324侧壁；

326过渡面；33推动组件；

331轴套；332推座；

333吊耳导杆；334传动件；

3341第一传动杆；3342第二传动杆；

3343第三传动杆；3344销轴；

200芯棒；300毛管；

c缩口中心线。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

请参考图1至图13，本发明提出了一种增压式缩口机100，该增压式缩口机100至少包括机架10和安装在机架10上的液压缸20和同步摆动单元30，同步摆动单元30包括两个摆动组件31，每个摆动组件31均包括拉杆311、摆臂312、心轴313和扇形齿314，摆臂312通过心轴313铰接在机架10上，摆臂312的一端与拉杆311铰接，摆臂312的另一端安装有缩口模32，拉杆311的一端铰接在液压缸20的缸头上，拉杆311的另一端铰接在摆臂312上，扇形齿314套设在心轴313上并与摆臂312固接，两个摆动组件31的摆臂312之间具有间隔，两个扇形齿314相互啮合，两个摆动组件31在液压缸20的驱动下同步打开和闭合。

本发明提出的增压式缩口机100，如图1至图6所示，两个摆动组件31对称设置，并且两个摆动组件31均与液压缸20的缸头连接，两个摆动组件31之间还通过两个相互啮合的扇形齿314实现同步动作，进而使得两个摆动组件31能够在液压缸20的驱动下同步打开和闭合，由一个液压缸20完成缩口动作，设备结构简捷，液压缸体大小适中，动作行程紧凑，响应节奏快，占用时间短，作业效率高，缩口质量可靠。

在本发明一个可选的例子中，如图2、图3所示，每个摆臂312上均安装有缩口模32，缩口模32固定在摆臂312的端部，通过两个摆臂312的开合实现两个缩口模32相对于缩口中心线c的同步对中，两个缩口模32抱合后形成缩口孔。具体的，液压缸20的缸头收缩时，缸头驱动拉杆311一同回缩，在拉杆311的带动下，摆臂312绕心轴313转动，两个摆臂312与拉杆311相连的一端相互靠近，两个摆臂312的另一端相互远离，进而实现两个缩口模32的分离(打开)；液压缸20的缸头伸出时，在拉杆311的带动下，摆臂312绕心轴313反向转动，两个摆臂312与拉杆311相连的一端相互远离，两个摆臂312的另一端相互靠近，两个缩口模32闭合形成缩口孔，进行对毛管的缩口动作。

缩口时，如图1所示，芯棒200穿入毛管300内部，缩口模32对毛管300端部施压变形收口。芯棒200前端直径稍小，形成一个台阶；两个缩口模32将毛管300端部紧抱在芯棒200头上，待形变完成后，两个缩口模32打开。缩口初始，毛管300端部承受二个缩口模32减径变形所形成的缩口力，而随着变形的进行，两个缩口模32产生的缩口力由已经抱在芯棒200上的毛管300和芯棒200前端缩口部分共同承受，毛管300受芯棒200和缩口模32的挤压变形发生金属流动。随着液压缸20的推进，两个缩口模32抱合，缩口压力迅速陡增，越接近缩口动作完成，缩口增压越明显。

在本发明一个可选的例子中，如图4至图7所示，同步摆动单元30还包括推动组件33，推动组件33包括推座332、吊耳导杆333和传动件334，吊耳导杆333设置在两个摆臂312之间，吊耳导杆333的一端铰接在机架10上，推座332呈筒状，推座332的一端为封闭端，推座332的另一端为开放端，推座332的开放端套设在吊耳导杆333的另一端外并能沿吊耳导杆333的轴线往复滑动，推座332和两个摆臂312之间均连接有传动件334，推座332上也设有缩口模32，缩口模32固设在推座332的封闭端的端面上，三个缩口模32抱合后形成圆形的缩口孔。通过两个摆臂312的同步开合实现安装在摆臂312端部的缩口模32的开合，在摆臂312开合的同时，与摆臂312连接的传动件334推动推座332，实现安装在推座332上缩口模32与安装在摆臂312上的缩口模32同步开合，具体的，液压缸20的缸头收缩时，两个摆臂312打开，推座332沿吊耳导杆333朝向液压缸20滑动，三个缩口模32打开；当液压缸20的缸头伸出时，两个摆臂312闭合，推座332沿吊耳导杆333背向液压缸20滑动，三个缩口模32闭合形成圆形的缩口孔，进行对毛管的缩口动作。在上述过程中，由于吊耳导杆333是铰接在机架10上的，并不固定，可以自由摆动，进而防止超静定，保证三个缩口模32能够自动对中抱合。

在一个可选的例子中，如图8所示，推座332和吊耳导杆333之间还套设轴套331，轴套331的外壁固接在推座332的内壁上，轴套331的内壁与吊耳导杆333的侧壁之间滑动配合。

在一个可选的例子中，如图4、图5所示，传动件334为传动拉杆，传动拉杆的一端通过销轴铰接在推座332上，传动拉杆的另一端通过销轴铰接在摆臂312上。当摆臂312转动时，传动拉杆推动推座332沿吊耳导杆333的轴向滑动。进一步的，设置时，使传动拉杆与摆臂312的铰接点(销轴)尽量靠近心轴313，这样传动拉杆和摆臂一起到杠杆放大力的效果。

在另一个可选的例子中，如图7、图7所示，传动件334包括第一传动杆3341、第二传动杆3342、第三传动杆3343，第一传动杆3341的一端、第二传动杆3342的一端和第三传动杆3343的一端通过销轴3344铰接在一起，第一传动杆3341的另一端铰接在机架10上，第二传动杆3342的另一端铰接在摆臂312上，第三传动杆3343的另一端铰接在推座332上。这样，通过销轴3344将第一传动杆3341、第二传动杆3342、第三传动杆3343铰接在一起是为了能够相互转动，实现力的增益效果，当第一传动杆3341、第三传动杆3343趋于同一平面上或接近180°时，第二传动杆3342一个很小的推力即可实现对推座332产生推力陡增放大的效果，用较小的液压缸即可产生数倍增压的效果，最终保证缩口到位。

在本发明一个可选的例子中，如图9、图10所示，缩口模32本体具有内凹的弧弯面，该弧弯面和缩口模32的侧壁324之间开设圆弧形的过渡面326(又称入口圆角)，便于毛管的导入，具体的，入口圆角开设在缩口模32的侧壁上并延伸至弧弯面，为便于加工，一般采用倒角，当然，为了更圆滑，也可采用倒圆处理。

在一个可选的例子中，弧弯面包括顺序设置的第一侧弧面321、底弧面322和第二侧弧面323。其中，第一侧弧面321、底弧面322和第二侧弧面323均为圆弧曲面且圆弧的半径相同，第一侧弧面321和底弧面322之间、底弧面322和第二侧弧面323之间均具有间隔，以利于缩口时金属流动，且有效保证将毛管端紧扣与芯棒端部，不至于撑开脱离。同时，第一侧弧面321和底弧面322之间的间隔、底弧面322和第二侧弧面323之间的间隔均通过圆角过渡。

在另一个可选的例子中，弧弯面包括两个侧弧面，两个侧弧面均为圆弧曲面且圆弧的半径相同，两个侧弧面之间具有间隔。

在本发明中，如图11至图13所示，缩口孔由两个缩口模32抱合而成(两爪六边缩口模)，也可以由三个缩口模抱合而成(三爪六边缩口模)。两个或三个缩口模32抱合后，缩口杯底周向封闭，且贴合度高，利于顶管稳妥可靠地进行。

在本发明一个可选的例子中，如图8所示，机架10包括两块竖直设置的支撑板11，两个支撑板11相对设置且具有间隔，吊耳导杆333的一端通过销轴铰接在两个支撑板之间。

在本发明一个可选的例子中，两个摆动组件31上、下设置，摆动组件31的心轴313设置在两块支撑板11之间，心轴313垂直于支撑板设置并贯穿两块支撑板11，液压缸20固设在两个支撑板11之间，液压缸20的缸头能沿缩口中心线c伸缩。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。