大口径钢管端口扩口联动机构、设备及生产组合线的制作方法

该发明涉及一种大口径钢管的生产技术，具体的说是一种大口径钢管扩口机构、设备及生产组合线。

背景技术：

本背景技术中涉及的大口径钢管，是指直径至少在1米及1米以上的，钢管是指纯钢的管道，不包括钢塑复合管道。

针对该种大口径钢管的制作是一个难度比较大的工作，尤其涉及自动化生产设备方面。现有的模具或者模组都是针对小口径的钢管进行制作的，急需要开发一套适用于大口径尤其是1.2米以上大口径钢管的扩口模组。

目前的生产设备难以完成大批量、连续化的生产需要。

目前的生产设备结构复杂程度较高，精度有待提高。

技术实现要素：

为了解决现有技术的不足，本发明提供一种大口径钢管扩口机构、设备及生产组合线，此处所说的大口径是指直径至少在1米及1米以上的，钢管是指纯钢的管道，不包括钢塑复合管道，首要解决的技术问题是，采用焊接方式连接两个大口径钢管易出现漏水问题，且维修不方便、费用高，提供一种在钢管端部直接成型的模组，次要技术问题是，大口径钢管的承口制作难度大，降低制作成本和制作难度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

大口径钢管端口扩口联动机构，其特征在于，包括

固定盘，所述固定盘中央位置具有圆孔，以及沿着周向均布的若干长条孔，所述长条孔长度方向沿着固定盘的径向；

旋转轴套，前端固定安装固定盘，后端安装链传动链轮；

直线滑动轴承组件，安装在固定盘的背侧，且滑动方向为与所述长条孔一致；

推拉轴，推拉轴外侧依次为轴套固定套筒和旋转轴套，且推拉轴与轴套固定套筒之间为直线滑动配合，所述轴套固定套筒和旋转套筒之间转动配合，其中，推拉轴后端为驱动端，前端安装端部轴套，且端部轴套内壁两端设置有滚动轴承ⅰ；

内模板组件若干组，包括滑动支撑板和内弧形板，其中，所述滑动支撑板一端滑动的安装在直线滑动轴承组件上，另一端焊接连接内弧形板，且在所述滑动支撑板中部设置与固定盘滚动配合的滚动轴承ⅱ；

伸缩式套筒液压缸ⅰ，安装在固定盘的边沿处，且沿固定盘径向伸缩；

外模板组件若干组，与伸缩式套筒液压缸ⅰ的活塞杆通过联轴器连接在一起，所述外模板组件中的模具与内模板组件中的模板相对设置并形成与待扩口钢管相配合的整形空间；

所述内弧形板内壁分别与滑动支撑板和加强筋弧形板焊接连接；

所述端部轴套和内弧形板之间为伸缩连接杆组件。

所述内模板组件之间留有充分的收缩空间。

所述长条孔为四条，对应地，直线滑动轴承组件为四组。

每一组伸缩连接杆组件中包括四根伸缩连接杆。

所述伸缩连接杆组件包括两个左右旋固定丝帽、两件杆端轴承和一根连杆组成，且连杆的两端分别设置左、右旋丝，中部设置有旋转螺母。

所述伸缩连接杆组件使用连杆或者连板使滑动支撑板和端部轴套直接连接。

大口径钢管端口扩口设备，包括设备机架、固定轴套、动力系统、进给系统和扩口联动机构，其特征在于，所述固定轴套，内壁两端分别设置圆柱滚子轴承；所述扩口联动机构为上述的大口径钢管端口扩口联动机构，所述扩口联动机构包括：

固定盘，所述固定盘中央位置具有圆孔，以及沿着周向均布的若干长条孔，所述长条孔长度方向沿着固定盘的径向；

旋转轴套，中部通过固定轴套安装在设备机架中，且前端固定安装固定盘，后端连接动力系统；

直线滑动轴承组件，安装在固定盘的背侧，且滑动方向与所述长条孔一致；

推拉轴，推拉轴外侧依次为轴套固定套筒和旋转轴套，且推拉轴与轴套固定套筒之间之下间直线滑动配合，所述轴套固定套筒和旋转套筒之间转动配合，其中，推拉轴后端为连接动力系统，前端安装端部轴套，且端部轴套内壁两端设置有滚动轴承ⅰ；

内模板组件若干组，包括滑动支撑板和内弧形板，其中，所述滑动支撑板一端滑动的安装在直线滑动轴承组件上，另一端焊接连接内弧形板，且在所述滑动支撑板靠放置直线运动承轴端部设置与固定盘滚动配合的滚动轴承ⅱ；

伸缩式套筒液压缸ⅰ，安装在固定盘的边沿处，且沿固定盘径向伸缩；

外模板组件若干组，与伸缩式套筒液压缸ⅰ的活塞杆通过螺纹或耳环连接在一起，所述外模板组件中的模具与内模板组件中的模板相对设置并形成与待扩口钢管相配合的整形空间；

所述内弧形板内壁分别与滑动支撑板和加强筋弧形板焊接连接。

所述端部轴套和内弧形板之间为伸缩连接杆组件。

所述动力系统为电动驱动系统或/和液压驱动系统。

所述进给系统包括电动机ⅱ、以及安装在设备机架和地基导轨之间的丝杠机构和直线导轨幅。

大口径钢管端口扩口生产组合线，包括两台扩口设备以及管道托架，其中，两台扩口设备分别位于管道托架的两端，且同直线布置，其特征在于：

所述管道托架，可根据不同管径中轴线高度实现自动调节高度的托架；

所述扩口设备使用权利要求6至8中任一所述的大口径钢管端口扩口设备，且在两台扩口设备上分别配备承口扩口模具和插口扩口模具。

本发明的有益效果是：

本发明是一种大口径钢管管口成型设备，并通过用中频感应加热来完成大口径钢管扩口的制作，制作的管口尺寸精度高可以方便的快速连接，可避免采用焊接方式连接易出现的漏水问题以及维修不便、成本高的问题，也可避免采用法兰连接工序繁琐的问题。本发明的大口径钢管管口扩口设备，可以连续生产，组线方便，制作精度高，效率高，并结合具体实施例进一步地说明其优势。

附图说明

图1为大口径钢管端口扩口联动机构样式一的立体结构示意图。

图2为图1的主视图。

图3为图1的剖视图。

图3a为图3中a处局部放大图。

图4为承口内模板组件的立体图。

图5为大口径钢管端口扩口联动机构样式一的剖视图。

图6为图5的主视图。

图7为插口内模板组件的侧视图。

图8为插口内模板组件的主视图。

图9为大口径钢管端口扩口设备主视图。

图10为大口径钢管端口扩口生产线示意图。

图11为大口径钢管承插接口示意图。

图12为扩口设备工艺流程图。

图中：100固定盘，110旋转轴套，120链轮，130长条孔，

200直线滑动轴承组件，

300内模板组件，310滑动支撑板，320内弧形板，330直线运动轴承，340加强筋弧形板，350滚动轴承，

400外模板组件，410液压缸安装板，420伸缩式套筒液压缸ⅰ，430外弧形，

500推拉轴，510轴套固定套筒，520端部轴套，530伸缩连接杆组件，540轴套，550滚动轴承，560固定螺母，570固定螺母，580滚动轴承，

000固定轴套，001轴承组件，002收缩空间，003电动机ⅰ，004链条传动，005伸缩式液压油缸ⅱ，006电动机ⅱ，007丝杠机构，008直线导轨幅，009机架，010托架，011固定螺母，012联轴器，013滑动轴承座。

具体实施方式

参考图1至图8，本发明是通过用中频感应加热配合扩口的动作来制作大口径钢管管口位置的扩口工艺，其中采用中频感应加热，将钢管管口位置局部加热至锻造温度，本发明所说的锻造温度与锻造工艺和钢管的材质有关，指的便于扩口变形的温度，其指标看变形量而定。临界变形量－温度－晶粒大小三者间的三轴图在锻造手册等有关资料里找得到，对于普通钢而言，一般温度在700～1000℃，范围允许波动，然后通过扩口机构进行动作，形成规整的扩口部分，扩口后的承口部分/插口部分可以直接容纳插口端/承口端，通过该设备的使用，可以避免焊接方式连接易出现的漏水问题以及维修困难的问题，使用方便且效率高。同时，扩口部分与管道部分的同轴度更高。

参考图1至图8，本发明的一种大口径钢管端口扩口机构，包括固定盘100、直线滑动轴承组件200、内模板组件300、外模板组件400、推拉轴500、旋转轴套110、轴套固定套筒510、端部轴套520和伸缩连接杆530，下面结合动作过程，分别详述。

为方便描述，对本模组进行空间定位，参考图1，前、后、左、右、上、下三维立体空间的构成。

固定盘100，本质上是一个直径大于管道直径的钢制圆盘，固定盘中央位置具有一个圆孔，在圆孔部位，固定盘100固定在旋转轴套110上，固定点位于旋转轴套110的前端，旋转轴套110的后端部位通过金属键固定一个链轮120，容易理解，链轮120通过链传动系统与驱动动力连接后，可以驱动旋转轴套110和固定盘100转动。旋转轴套110与焊接连接在机架009上的固定轴套000进行转动连接，即通过轴承组件001进行连接，也就是说，旋转轴套110可相对固定轴套进行周向转动，这是旋转轴套与机架009的有效安装方式。

固定盘100上具有足够多的安装点和安装空间，至少具备以下安装点：

直线滑动轴承组件200的安装点，直线滑动轴承组件200通过螺钉固定在固定盘的背侧，滑动方向为与固定盘100径向一致，四个直线滑动轴承组件200在周向上均匀的布置。同时，在固定盘100上设置有长条孔130，长条孔130与直线滑动轴承组件一一对应，也就是说，在直线滑动轴承组件的有效滑动区间内，长条孔130可以给滑动支撑板留出足够的空间。对应的，在直线滑动轴承组件的外端部，通过螺栓固定一个液压缸安装板410，在液压缸安装板410上安装一个伸缩式套筒液压缸ⅰ420，容易理解，液压缸安装板和伸缩式套筒液压缸ⅰ的数量也是四组。伸缩式套筒液压缸的活塞杆通过联轴器连接外模板组件400，驱动外模板组件沿直线滑动轴承组件滑动方向进给与退回运动。外模板组件作用于待扩口钢管的外表面，其作用在以下具体动作过程中进行配套说明。

内模板组件300包括滑动支撑板310、内弧形板320和轴承330，其中，滑动支撑板310一端通过轴承330安装安装在直线滑动轴承组件200的直线导轨上，另一端连接内弧形板320，所谓的内弧形板是指用来形成内模板的金属板，在内弧形板的内表面设置有加强肋板，其中的滑动支撑板310的另一端即与该处的加强肋板340进行连接，连接方式为焊接固定。同步，在滑动支撑板310的中部位置设置一对滚动轴承350，参考图4，滚动轴承350的作用在于，贴合在固定盘100的正面，并使滑动支撑板与固定盘长条孔两侧形成滚动配合，也就是说，滑动支撑板310窄部穿过长条孔130，滑动支撑板在直线滑动轴承组件和滚动轴承的限位下，保持与固定盘的垂直关系，且可以沿着长条孔的方向进行直线运动。在被限制关系中，长条孔、滚动轴承、直线滑动轴承组件共同控制滑动支撑板的滑动方向，注意是滑动方向不是滑动动力，滑动支撑板的滑动动力将在下面的论述中进行详细说明。

推拉轴500与轴套固定套筒510之间进行滑动配合连接，具体地，轴套固定套筒两端内壁分别嵌有轴套或直线运动轴承540，参考图3a，外壁两侧安装有滚动轴承550，经过螺母560固定旋转安装在轴套110内部，使得推拉轴相对轴套固定套筒具有轴向滑动的空间，轴套相对于轴套固定套筒具有转动的，其中推拉轴长度大于旋转轴套，也就是说，推拉轴500的长度大于轴套的长度，使得推拉轴500的两端端部延伸至轴套的外部，或者说，推拉轴的两端是裸露在外部的，不仅如此，还要有足够的裸露长度，因为推拉轴在后端动力的驱动下，相对静止的轴套具有一个轴向上的滑动幅度。滑动动作为前后方向，沿轴向。

端部轴套520通过滚动轴承580和螺母570固定在推拉轴500的前端，即端部轴套相对推拉轴可进行周向转动，推拉轴的后端连接动力系统，例如伸缩式液压缸、电动推杆等。

端部轴套520的外表面设置有铰接连接孔，同时在滑动支撑板上也设置有铰接连接孔，在滑动支撑板和端部轴套之间使用伸缩连接杆组件530连接，其中每一组内模板组件中使用四根伸缩连接杆组件530，通过四根伸缩杆组件的长度调节，可以实现微调节内弧形板的位置和角度，调节包括对内弧形板的所在虚拟圆的位置，以及虚拟圆的圆度和半径的大小，至少满足四组内弧形板所组成的虚拟圆圆心与固定盘的圆心重合。伸缩连接杆组件530包括：两个旋丝帽，两件杆端轴承和一根连杆组成，且连杆的两端分别设置左右旋丝，中部设置有旋转螺母；通过施力旋转螺母，实现伸缩连接杆组件的伸长或者缩短。

内模板组件300和外模板组件400中模具样式的问题，其中，内模板组件300中的内弧形板320对应的为待扩口钢管的内表面，外模板组件400中的外弧形板430对应的为待扩口钢管的外表面，通过设计内弧形板和外弧形板的模具轮廓，形成不同的插接接口样式，例如图4和图7中的模具样式，该模具样式与钢管的设计有关，根据设计要求，理论上，模具的样式有无数种，也就是说，对模具稍加变形，就可以获得不同的管道承口和插口样式，都在本发明的保护范围之内。

上述的内模板组件之间留有充分的收缩空间002，保证内模板组件具有足够的活动空间。

参考图9和图10，大口径钢管端口扩口设备，包括设备机架、与机架焊接连接的固定轴套、动力系统、进给系统和扩口机构，其中机架009采用钢制构架，在设备机架上安装动力系统、进给系统和扩口机构，其中，动力系统包括给旋转轴套提供旋转动力的电动机ⅰ003及链条传动004，以及给推拉轴提供直线推力或者拉力的伸缩式液压缸ⅱ005，进给系统包括电动机ⅱ006、以及安装在设备机架和地基导轨之间的丝杠机构007和直线导轨幅008。

本处所说的电动机ⅰ、电动机ⅱ只是便于描述，并不限定必然是两个独立的动力源，也可以是一个动力源，一个动力源可以采用分速器进行动力分解，也可达到控制的目的。

本实施例中使用了伸缩式液压缸，所以需要配备液压站。

参考图10，大口径钢管端口扩口生产组合线，包括两台扩口设备a以及管道托架010，其中两台扩口设备分别位于管道托架的两端，且同直线布置，所谓的直线布置是指，两台设备中模具的中心在同一条直线上。两台扩口设备上的模具规格不同，分别用于钢管两端端口的扩口，根据上述的实施例，可以将模具样式ⅰ(图3)和模具样式ⅱ(图5)分别安装在两台设备上，也就是说在两台扩口设备上分别配备承口扩口模具和插口扩口模具，生产出来的管道两端的承插结构参考图11。

本生产线生产出来的大口径钢管的承插口样式之一，为便于理解承插口的插接方式，可参考图11。以图5中的模板为例，模板上沿周长方向设置有等长度的圆弧凸起，属于模具的一部分，用来制作大口径钢管管口处的沟槽，沟槽处可安装密封圈来进行密封。

本发明的使用过程参考扩口设备工艺流程图12，首先将待扩口钢管两端部中频加热，在动力电机ⅱ作用下，将内模板组件置入钢管端部腔体内，启动液压系统分别使推拉轴作往复运动，从而使伸缩连杆组件的倾斜角度在小于90°的范围内变化。当倾斜角度变大时，内模板组件在与固定盘为圆心的圆中半径随着变大，相反则半径随着变小，当伸缩连杆组件与推拉轴形成90°角时，与此同时外模板组件在动力的作用下沿径向做向心运动，并使外模板组件中的弧形板内壁与钢管扩口部位的外壁贴合，至此便完成了第一次的扩口工序；然后启动动力电源电机ⅰ，使固定盘小于180°范围内顺、逆时针旋转达到扩口模板组件之间间隙的效果；通过多频次的往复运动，达到模组件设计尺寸的扩口效果。保证承口的制作精度和圆度。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书所确定的保护范围内。