一种变径筒体加工装置及其加工方法与流程

本发明涉及一种变径筒体加工装置及其加工方法。

背景技术：

由于高压电网的建设增多，对gis产品用变径铝筒体的需求量逐渐增大，现有变径铝筒体的制造方式为在筒体的两端单独焊接一个变径接头，采用这种制造方式需要两道环形焊缝，并需要对焊缝进行打磨，同时还要对两道焊缝均进行超声波探伤和射线探伤，以检验焊缝的质量。但在实际过程中，由于工人焊接水平的差异，导致焊缝质量难以保证，返修的话便使生产成本增加，降低生产效率。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种生产效率高、生产成本低的变径筒体加工装置；本发明的目的还在于提供一种变径筒体加工方法。

为实现上述目的，本发明的变径筒体加工装置的技术方案是：

变径筒体加工装置，包括：

底架；

定心支撑座，立设在底架上，用于支撑筒体并在筒体的轴线方向上与其挡止配合以对筒体定心；

扩径芯头，与所述定心支撑座相对设置，用于沿筒体的轴向伸入筒体内以对筒体挤压成型；

液压驱动机构，固定安装在底架上且与所述扩径芯头传动连接以驱动扩径芯头沿筒体的轴向移动。

变径筒体加工装置的有益效果是：变径筒体加工装置在对筒体定心固定后，采用液压驱动机构驱动扩径芯头来对筒体进行扩径，避免了使用焊接的方式，无需考虑焊缝的质量问题，因此也避免了对焊缝的超声波探伤和射线探伤。整个加工装置结构简单，通过控制扩径芯头的移动行程即可准确对筒体进行扩径，保证筒体的成型质量，提高了生产效率，降低了生产成本。

进一步地，所述定心支撑座上设有沿扩径芯头移动方向延伸且朝向扩径芯头凸出的定心凸起，定心凸起用于与筒体插配以对筒体定心。

有益效果：定心凸起与筒体插配，对筒体起到支撑作用，同时能够在垂直于筒体轴线方向上与筒体挡止配合，定位更准确。

进一步地，所述定心凸起设有至少两个，且至少两个定心凸起的外径不同以对不同筒径的筒体定心。

有益效果：能够对至少两种不同筒径的筒体进行定心，提高整个装置的适用范围。

进一步地，所述定心凸起成对设置，成对设置的两个定心凸起中，外径较小的定心凸起用于对扩径之前的筒体定心，外径较大的定心凸起用于对一端扩径之后的筒体定心。

有益效果：使筒体在扩径之前和扩径之后均能通过定心凸起定心，即能够对筒体的两端进行扩径。

进一步地，所述变径筒体加工装置还包括设置在底架上可供所述扩径芯头沿其移动方向通过的挡板，挡板在液压驱动机构带动扩径芯头沿其退出筒体的方向移动时与扩径后的筒体挡止配合。

有益效果：在扩径芯头扩径完成后而需退出筒体内时，通过挡板与一端扩径后的筒体挡止配合，便于扩径芯头从筒体内脱出。

进一步地，所述变径筒体加工装置还包括连接在所述挡板和所述定心支撑座之间的拉杆。

有益效果：拉杆将挡板和定心支撑座连接在一起，将拉杆、定心支撑座、挡板和底架置于同一个框架内，使扩径芯头对筒体的挤压力和筒体对定心支撑座的顶压力变成框架的内力，从而能够防止定心支撑座移位，提高了定心支撑座的使用寿命。

进一步地，所述定心支撑座沿扩径芯头的移动方向位置可调地装配在底架上。

有益效果：通过调整定心支撑座在底架上的位置，能够对不同长度的筒体定心。

进一步地，所述变径筒体加工装置还包括用于支撑筒体的支撑件，所述支撑件成对设置，成对设置的两个支撑件在垂直于扩径芯头移动的方向上导向滑动装配在底架上，所述变径筒体加工装置还包括用于驱动成对设置的两个支撑件同时向相反方向移动的同步反向驱动机构。

有益效果：通过同步反向驱动机构，能够实现两个支撑件在底架上相对或相向移动，从而可以调节支撑件对筒体的支撑高度，方便筒体的对中。

优选地，所述同步反向驱动机构包括正反丝杆，正反丝杠同时与成对设置的两个支撑件螺纹配合。

有益效果：通过转动正反丝杠即可实现成对的两个支撑件向相反的方向移动，操作方便，结构简单。

本发明提供的变径筒体加工方法的技术方案是：

变径筒体加工方法包括将筒体定心固定，然后通过液压驱动机构将扩径芯头推入筒体一端来对筒体进行扩径的步骤。

附图说明

图1为本发明的变径筒体加工装置的实施例1的主视图；

图2为本发明的变径筒体加工装置的实施例1的右视图；

图3为本发明的变径筒体加工装置的实施例1的俯视图；

图4为本发明的变径筒体加工装置的实施例1中显示定心支撑座处结构的示意图；

图5为本发明的变径筒体加工装置的实施例1中显示支撑件支撑筒体时的状态示意图；

图6为本发明的变径筒体加工装置的实施例1中支撑件的结构示意图；

图7为本发明的变径筒体加工装置的实施例1中扩径芯头的结构示意图；

图8为本发明的变径筒体加工装置的实施例1中显示液压驱动机构处的装配结构的示意图。

附图标记说明：1-底架，2-液压油缸，3-油缸安装板，4-挡板，5-扩径芯头，6-长拉杆，7-支撑件，8-定心支撑座，9-定心凸起，10-液压站，11-筒体，12-挡套，13-轴向滑轨，14-径向滑轨，15-丝杠，16-拉紧器，17-定位销，18-定位销插孔，19-手轮，20-短拉杆，21-手持控制器，22-减重孔，23-螺纹孔，24-滑块，25-活塞杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

本发明的变径筒体加工装置主要对gis用筒体进行扩径加工，但是也可以对普通的筒状或管状物体进行扩径加工，本实施例1以应用在gis领域进行说明。

如图1至图3所示，变径筒体加工装置包括底架1和立设在底架1上位置可调的定心支撑座8，定心支撑座8用于支撑筒体并且在筒体11的轴线方向上与筒体11挡止配合以对筒体定心；变径筒体加工装置还包括用于对筒体11进行扩径的扩径芯头5和与扩径芯头5传动连接的液压驱动机构，定心支撑座8与扩径芯头5相对设置。液压驱动机构驱动扩径芯头5沿其轴线方向伸入筒体11内，通过挤压筒体内壁来对筒体11进行扩径。

具体的，本实施例中的液压驱动机构包括液压油缸2，如图1和图8所示，液压油缸2通过液压站10供油，液压站10连接有手持控制器21，底架1上立设有用于安装液压油缸2的油缸安装板3，液压油缸2的活塞杆25穿过油缸安装板3，通过操作手持控制器21能够控制液压站10向液压油缸2提供液压油，进而驱动活塞杆25沿筒体11的轴线方向做往返运动。

本实施例中所采用的扩径芯头5如图7所示，扩径芯头5为一变径头，扩径芯头5包括外径小于筒体内径的小径段和外径大于筒体内径的大径段，小径段便于伸入筒体11内，大径段用于将筒体11的内径撑大。小径段上设有多个减重孔22，大径段上设有与活塞杆25螺纹连接的螺纹孔23。扩径芯头5通过与活塞杆25螺纹连接实现与液压驱动机构的可拆连接，这样一来，针对不同筒径的筒体可以更换不同尺寸的扩径芯头5，从而提高整个加工装置的适用范围。

底架1上设有两道沿筒体11轴线方向延伸的轴向滑轨13，定心支撑座8的底部设有与轴向滑轨13导向滑动配合的滑块24，通过在轴向滑轨13上移动定心支撑座8，来调节定心支撑座8的位置，从而可以对不同长度的筒体11进行定心。当然，在其他实施例中，也可以通过将定心支撑座8拆掉并固定在底架上的其他位置的方式来实现定心支撑座位置的调节。如图2、图3和图4所示，定心支撑座8上还安装有定位销17，在两道轴向滑轨13之间设有沿轴向滑轨13延伸方向间隔布置的多个定位销插孔18，当定心支撑座8移动到位时，通过其上的定位销17与对应的定位销插孔18插接，即可将定心支撑座定位。定心支撑座8上设有沿扩径芯头5移动方向延伸并且与朝向扩径芯头凸出的定心凸起9，定心凸起9的外径与筒体11的内径适配，以在筒体11与定心凸起9插配后保持位置的固定，且定位凸起与扩径芯头同轴布置。本实施例中，定心凸起9共设置有四个，且四个定心凸起9的外径均不相同，且沿扩径芯头5退出筒体11的方向上外径逐渐减小。四个定心凸起中两两为一对，每对的两个定心凸起中，外径较小的定心凸起用于与扩径前的筒体插配，外径较大的用于与筒体扩径后的那端插配，这样一来，在对筒体两端进行扩径时，都能够保证筒体与扩径芯头的对中，保证筒体在扩径时的稳定；另外，两对定心凸起9能够分别对两种不同筒径的筒体定心，这也提高了整个加工装置的适用范围。为提高定心支撑座8的结构强度，沿扩径芯头5移动方向上，定心支撑座8的两侧均固定连接有三角形的加强板。

变径筒体加工装置还包括设置在底架1上用于支撑筒体的支撑件7，本实施例中，支撑件7为滚轮支架，通过其上的滚轮来对筒体进行支撑。如图1、图5和图6所示，支撑件7沿垂直于扩径芯头5的移动方向上成对设置，底架1上设有沿垂直于扩径芯头5的移动方向延伸的径向导轨14，成对设置的两个支撑件7导向滑动装配在径向导轨14上。变径筒体加工装置还包括用于驱动成对设置的两个支撑件同时向相反方向移动的同步反向驱动机构，本实施例中，同步反向驱动机构包括正反丝杠15，正反丝杠15同时螺纹穿装在成对的两个支撑件上，且正反丝杠15的分别与两支撑件螺纹配合的部分旋向相反；正反丝杠15的一端设有手轮19，通过顺时针或逆时针转动手轮19，可以驱动两支撑件7相对或相背运动，进而可调节筒体11的支撑高度，从而便于筒体11与定位凸起9和扩径芯头5对中。为进一步提高筒体的支撑平稳性，本实施例中设有两对支撑件，且两对支撑件在轴向导轨13的延伸方向上间隔布置。为了进一步防止筒体在扩径过程中移动，在支撑件上设有用于箍紧筒体的拉紧器16。

当筒体11的一端加工完成后，需要将扩径芯头5从筒体11内退出，为方便扩径芯头5的退出，在底架1上设有可供扩径芯头通过的挡板4，挡板4上设有挡套12，在扩径芯头5从筒体11内退出过程中，挡套12与一端已扩径后的筒体挡止配合，使筒体不能从挡板4通过。挡板4通过短拉杆6与油缸安装板3连接，并且挡板4通过长拉杆6与定心支撑座8连接，这样一来长拉杆6、短拉杆20、油缸安装板3、挡板4、定心支撑座8和底架1形成一个框架结构，扩径芯头5挤压筒体11而使筒体施加给定心支撑座8的力便成为框架结构的内力，防止定心支撑座8在扩径过程中移位，提高了定心支撑座8的使用寿命。

变径筒体加工装置的工作过程：首先检查电源及液压站是否完好，并检查底架1上是否无杂物覆盖后，无异常后将扩径芯头5连接在活塞杆25上，根据需要扩径的筒体的长度移动定心支撑座8，移动到位后紧固短拉杆20和长拉杆6两端的固定螺母；将筒体11水平放置在支撑件7上，旋转手轮19调整筒体11的支撑高度，使筒体11、定位凸起9和扩径芯头5的中心处于同一高度，移动筒体使筒体一端与定心凸起9插配定位，紧固支撑件上的拉紧器16，箍紧筒体的外圆，防止扩径过程中整个加工装置失稳；在扩径芯头5的圆周上涂润滑油，筒体11内腔距端部200mm范围内涂润滑油，设定好液压油缸2的行程，通过手持控制器21启动液压站10的油泵，使活塞杆25推动扩径芯头5运动，扩径芯头5伸入筒体11内至设定行程，实现一端变径；完成一端挤压成型后，通过手持控制器21控制液压油缸2反向退回扩径芯头5，挡板4上的挡套12挡住一端已变径的筒体11，直至扩径芯头5从筒体中退出；将筒体一端掉头，重复上述步骤，即可完成筒体的两端变径；松开支撑件7上的拉紧器，采用吊车将筒体吊离工作区。

采用该变径筒体加工装置，减少了需要焊接和打磨焊缝的数量，避免了超声波探伤和射线检测，提高了生产效率，节约了生产成本，同时提高了零部件质量的可靠性，加工过程中减少了粉尘、噪声和放射性污染。

变径筒体加工装置的实施例2，该实施例与上述实施例1的区别在于：定心凸起仅设置一对或者设置三对以上。

变径筒体加工装置的实施例3，该实施例与上述实施例1的区别在于：定心凸起不成对设置，此时可仅对筒体的一端进行扩径。

变径筒体加工装置的实施例4，该实施例与上述实施例1的区别在于：定心支撑座上开设供筒体穿过的穿孔，筒体穿过穿孔以实现定心，此时仍需要对筒体的一端进行挡止。

变径筒体加工装置的实施例5，该实施例与上述实施例1的区别在于：同步反向驱动机构采用齿轮齿条的形式，即在两个支撑件上均布置齿条，同时额外设置与两支撑件上齿条均啮合的齿轮，在齿轮的中心连接一根沿齿轮轴向延伸的旋转轴，通过转动旋转轴，使齿轮与齿条啮合传动，驱动两支撑件沿相反的方向移动。

变径筒体加工装置的实施例6，该实施例与上述实施例1的区别在于：定心支撑座固定安装在底架上而位置不可调，此时本发明的变径筒体加工装置仅适用于对特定长度的筒体进行扩径。

变径筒体加工装置的实施例7，该实施例与上述实施例1的区别在于：不设置挡板，通过在扩径芯头和筒体内涂抹润滑油的方式也便于扩径芯头从筒体内退出，或者采用一个压紧装置朝下压紧筒体，使筒体不能沿其轴线方向移动，在活塞杆有足够的拉力时，扩径芯头也能从筒体内退出。

变径筒体加工装置的实施例8，该实施例与上述实施例1的区别在于：不设置长拉杆，此时定心支撑座有足够的强度。

本发明的变径筒体加工方法的具体实施例：

本发明的变径筒体加工方法是采用上述实施例中的变径筒体加工装置来实现对筒体的扩径，具体步骤为：

（1）检查电源及液压站是否完好，并检查底架上是否无杂物覆盖；

（2）检查无异常后，将扩径芯头连接在活塞杆上，根据需要扩径的筒体的长度移动定心支撑座，移动到位后紧固短拉杆和长拉杆两端的固定螺母；

（3）将筒体水平放置在支撑件上，旋转手轮调整筒体的支撑高度，使筒体、定位凸起和扩径芯头的中心处于同一高度，移动筒体使筒体一端与定心凸起插配定位，紧固支撑件上的拉紧器，箍紧筒体的外圆，防止扩径过程中整个加工装置失稳；

（4）在扩径芯头的圆周上涂润滑油，筒体内腔距端部200mm范围内涂润滑油，设定好液压油缸的行程，通过手持控制器启动液压站的油泵，使活塞杆推动扩径芯头运动，扩径芯头伸入筒体内至设定行程，实现一端变径；

（5）完成一端挤压成型后，通过手持控制器控制液压油缸的活塞杆反向运动，使扩径芯头从筒体中退出；

（6）将筒体一端掉头，重复步骤（2）、（3）、（4）、（5）；

（7）松开支撑件上的拉紧器，采用吊车将筒体吊离工作区。

在其他实施例中，也可以仅对筒体的一端进行扩径，即进行上述步骤（1）、（2）、（3）、（4）、（5）、（7）。