CN102974633A - 异径管的胀缩拉拔成型工艺及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及金属管材加工，尤其是一种异径管的胀缩拉拔成型方法及装置，该工艺包括第一步缩颈：将管材安装在机架上，管材的一端通过推挤座固定，中部通过安装在支撑座上的保护套支撑，然后将管材的另外一端通过缩颈推挤头进行缩颈；第二步退火：通过退火装置将缩颈后的管材进行退火；第三步拉拔：通过拉拔夹头将第二步处理后的管材进行拉拔形成异径管毛坯；第四步退火：通过退火装置将异径管毛坯进行退火；第五步定径定壁厚拉拔：通过拉拔夹头将第四步退火处理后的异径管毛坯进行定径定壁厚拉拔处理形成异径管成品。本发明由于所述结构而具有的优点是：提高了异径管的加工质量精度，实现了对相对细长异径管的生产。
Description
技术领域
本发明涉及金属管材加工，具体是一种提高异径管质量精度和能够生产相对细长异径管的胀缩拉拔成型工艺及装置。
背景技术
所谓异径管，俗称大小头，是用于管道变径处的一种管件。应用最多的是在化工厂的管道上。通常分为同心异径管和偏心异径管。异径管的材质包括不锈钢异径管和合金钢异径管，20号刚异径管等。
异径管有国家标准，如《钢制对焊无缝管件》GB/T12459-2005, 《钢板制对焊 管件》GB/T13401-2005等等。
异径管的管径规格从25（大头）*15（小头）到1500（大头）*1200（小头），异径管的长度最短为51毫米，最长610毫米。
异径管通常采用缩径成型工艺、扩径成型工艺，冲压成型工艺。
异径管的缩径成形工艺是将与异径管大端直径相等的管坯放入成形模中，通过沿管坯轴向方向的压制，使金属沿模腔运动并收缩成形。根据异径管变径的大小，分为一次压制成形或多次压制成形。
扩径成形是采用小于异径管大端直径的管坯，用内冲模沿管坯内径扩径成形。扩径工艺主要解决变径偏大的异径管不易通过缩径成形的情况，有时根据材料和产品成形需要，将扩径与缩径的方法合并使用。
除使用钢管为原料生产异径管外，对部分规格的异径管还可用钢板采用冲压成形工艺进行生产。拉伸所使用的冲模形状参照异径管内表面尺寸设计，用冲模将下料后的钢板冲压拉伸成形。
现有技术的冷拉拔是一种传统的金属变形加工工艺，广泛用于预应力钢筋的拉伸，钢铁铜线材、棒材、管材的拉拔等。这种拉伸拉拔的目的是获得高精度金属材料，如冷拉铝管，可制取高光洁度，高尺寸精度的高精度铝管材；获得形状规格多样化的棒材，如制取六方钢棒，六方铝棒，六方铜棒；获得高的经济效益，节省加工时间，降低机械加工费用，节省金属材料，如冷拉齿坯等。通常冷拉拔所拉制材料的当量直径不会很大，而长径比特别大。该冷拉拔工艺在对管材拉拔时，只能进行单一口径的拉拔，无法实现异径管的拉拔。
现有技术的工艺方法以及设备无法加工相对细长的异径管。
发明内容
本发明的目的是提供一种提高异径管质量精度和能够生产相对细长异径管的胀缩拉拔成型方法。
为实现本发明上述目的而采用的技术方案是：一种异径管的胀缩拉拔成型工艺，其特征在于：该工艺包括
第一步缩颈：将管材安装在机架上，管材的一端通过推挤座固定，中部通过安装在支撑座上的保护套支撑，然后将管材的另外一端通过缩颈推挤头进行缩颈；
第二步退火：通过退火装置将缩颈后的管材进行退火；
第三步拉拔：通过拉拔夹头将第二步处理后的管材进行拉拔形成异径管毛坯；
第四步退火：通过退火装置将异径管毛坯进行退火；
第五步扩管，定径定壁厚拉拔：通过拉拔夹头将第四步退火处理后的异径管毛坯进行扩管，即定径定壁厚拉拔处理，形成异径管成品。
通过上述方法提高了高异径管的加工质量精度，实现了对相对细长异径管的生产，具体而能言是能够制造管坯直径150毫米以内，长度4米以内的管材。
本发明的又一目的是提供一种提高异径管质量精度和能够生产相对细长异径管的胀缩拉拔制造装置。
为实现本发明上述目的而采用的技术方案是：一种异径管的胀缩拉拔成型装置，其中该装置包括
机架和液压站，固定在机架一端的推挤挡板，固定在推挤挡板上的推挤座，管材的一端固定在推挤座中；
机架的另一端具有动模座，动模座在管套推动下沿导柱向管材的端头移动，导柱固定在机架的两侧，该管套的一端与动模座连接，管套的另一端固定在由液压站控制的液压缸活塞杆端头；
通过安装在动模座上的缩颈推挤头对管材进行缩颈，该缩颈推挤头包括固定在动模座上的模套，设置在缩管模套中的缩颈模具，管材穿过缩颈模具，通过管套推动动模座，管材在缩颈模具中受推挤变形，使管材的一端直径变小，即缩颈；
将上述缩颈推挤头从动模座上卸下后安装在固定模座上，固定模座位于管材的缩颈处，固定模座固定在机架上，实现在管材缩颈处对管材进行定位；通过安装在动模座上的拉拔夹头夹紧管材的缩颈位进行拉拔，该拉拔夹头包括与动模座固定一体的芯头，芯头外设置有动模套，动模套固定在动模座上，一对卡瓣被对称的设置在动模套内，该卡瓣外壁具有锥度，内壁具有锋利的环形齿，卡瓣与芯头形成拉拔模具，在卡瓣与芯头之间具有供管材的管壁穿入的缝隙，卡瓣与芯头将管材的管壁夹紧在该缝隙中，在动模套外壁设置有一个控制卡瓣与管材离合的卡瓣离合机构；卡瓣离合机构控制卡瓣与芯头将管材的管壁夹紧后，动模座随管套向远离管材缩颈端口端移动，实现对管材的拉拔变形，使管材形成异径管毛坯；
将上述固定在模座上的缩颈推挤头卸下，在异径管毛坯的变径处通过固定在模座上的定径模具定位；将芯棒从异径管毛坯的大口径端穿入，芯棒的一端从异径管毛坯的小口径端穿出后固定在推挤挡板上，芯棒的另一端具有芯头，芯头被限位在管材变径处的内壁上；更换上述拉拔夹头的拉拔模具，通过更换后的拉拔模具将异径管毛坯大口径端夹紧，动模座随管套向远离异径管毛坯大口径端移动，管材随固定于动模座上的拉拔夹头一体移动，管材的小口径段内径在芯棒的扩管头作用下扩管，管材的小口径段外径由固定在模座上的缩颈推挤头的缩颈模具限位成型，实现对异径管毛坯小口径段的定径定壁厚。
通过上述结构，本发明所示装置提高了高异径管的加工质量精度，实现了对相对细长异径管的生产，具体而能言是能够制造管坯直径150毫米以内，长度4米以内的管材。
上述方法以及装置生产的能够广泛应用于轻轨车辆、地铁车辆或高铁车辆等需求
附图说明
本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。
附图1为本发明的结构示意图。
附图2为本发明推挤座的结构示意图。
附图3为本发明缩颈推挤头的结构示意图。
附图4为本发明拉拔夹头的结构示意图。
附图5为附图4中A向结构示意图。
附图6为本发明装置缩管拉拔时的结构示意图。
附图7为本发明装置定径定壁厚拉拔结构示意图。
图中：1、机架；2、液压站；3、推挤挡板；4、推挤座；5、管材；6、动模座；7、管套；8、导柱；9、液压缸活塞杆；10、模套；11、缩颈模具；12、固定模座；13、芯头；14、动模套；15、卡瓣；16、卡瓣离合机构；17、芯棒；18、转轴；19、弹簧；20、拨杆；21、远程控制杆；22、固定螺栓；23、卡板；24、螺栓；25、支撑座；26、外套；27、保护套；28、顶径模具；29、芯头。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
一种异径管的胀缩拉拔成型方法，其特征在于：该工艺包括
第一步缩颈：将管材安装在机架上，管材的一端通过推挤座固定，中部通过安装在支撑座上的保护套支撑，然后将管材的另外一端通过缩颈推挤头进行缩颈；
第二步退火：通过退火装置将缩颈后的管材进行退火；
第三步拉拔：通过拉拔夹头将第二步处理后的管材进行拉拔形成异径管毛坯；
第四步退火：通过退火装置将异径管毛坯进行退火；
第五步扩管，定径定壁厚拉拔：通过拉拔夹头将第四步退火处理后的异径管毛坯进行扩管，即定径定壁厚拉拔处理，形成异径管成品。现有技术的缩径成型工艺、扩径成型工艺以及冲压成型工艺无法将相对管材加工成异径管，然而通过上述工艺能够将相对管材加工成异径管，并且提高了高异径管的加工质量精度。具体而能言是能够制造管坯直径150毫米以内，长度4米以内的管材。
为进一步提高缩颈处的质量，以提高异径管的质量精度，上述实施例中，优选地：所述第一步缩颈与第二步退火交替多道次处理；在所述第一步缩颈中，每缩颈一次更换一个缩颈推挤头的缩颈模具。
为进一步提高拉拔以及定径定壁厚时的质量，以提高异径管的质量精度，上述实施例中，优选地：所述第三步拉拔与第四步退火为交替多道次处理；在所述第三步拉拔中，每拉拔一次更换一个拉拔夹头的拉拔模具；最后一道次所使用的拉拔模具将管材的内径和外径拉拔到小于设计值。
上述实施例中，优选地：所述退火时，退火装置炉内的温度均匀，温差不超过2℃；严格控制加热时间，确保透烧，材料组织转变均匀；退火结束，用机油清洗材料，使管材内外表面无沙粒。
参见附图1至7，附图中的异径管的胀缩拉拔成型装置，其中该装置包括
机架1和液压站2，固定在机架1一端的推挤挡板3，固定在推挤挡板3上的推挤座4，管材5的一端固定在推挤座4中；
机架1的另一端具有动模座6，动模座6在管套7推动下沿导柱8向管材5的端头移动，导柱8固定在机架1的两侧，该管套7的一端与动模座6连接，管套7的另一端固定在由液压站2控制的液压缸活塞杆9端头；
通过安装在动模座6上的缩颈推挤头对管材5进行缩颈，该缩颈推挤头包括固定在动模座6上的模套10，设置在缩管模套10中的缩颈模具11，管材5穿过缩颈模具11，通过管套7推动动模座6，管材5在缩颈模具11中受推挤变形，使管材5的一端直径变小，即缩颈；（上述工艺过程的缩颈就采用该结构实现）。
将上述缩颈推挤头从动模座6上卸下后安装在固定模座12上，固定模座12位于管材5的缩颈处，固定模座12固定在机架1上，实现在管材5缩颈处对管材5进行定位；通过安装在动模座6上的拉拔夹头夹紧管材5的缩颈位进行拉拔，该拉拔夹头包括与动模座6固定一体的芯头13，芯头13外设置有动模套14，动模套14固定在动模座6上，一对卡瓣15被对称的设置在动模套14内，该卡瓣15外壁具有锥度，内壁具有锋利的环形齿，卡瓣15与芯头13形成拉拔模具，在卡瓣15与芯头13之间具有供管材5的管壁穿入的缝隙，卡瓣15与芯头13将管材5的管壁夹紧在该缝隙中，在动模套14外壁设置有一个控制卡瓣15与管材5离合的卡瓣离合机构16；卡瓣离合机构16控制卡瓣15与芯头13将管材23的管壁夹紧后，动模座6随管套7向远离管材5缩颈端口端移动，实现对管材5的拉拔变形，使管材5形成异径管毛坯；（上述工艺过程的从变径处拉拔就是通过该结构实现的）。
将上述固定在模座12上的缩颈推挤头卸下，在异径管毛坯的变径处通过固定在模座12上的定径模具28定位；将芯棒17从异径管毛坯的大口径端穿入，芯棒17的一端从异径管毛坯的小口径端穿出后固定在推挤挡板3上，芯棒17的另一端具有芯头29，芯头29被限位在管材5变径处的内壁上；更换上述拉拔夹头的拉拔模具，通过更换后的拉拔模具将异径管毛坯大口径端夹紧，动模座6随管套7向远离异径管毛坯大口径端移动，管材5随固定于动模座6上的拉拔夹头一体移动，管材5的小口径段内径在芯棒17的扩管头作用下扩管，管材5的小口径段外径由固定在模座12上的缩颈推挤头的缩颈模具11限位成型，实现对异径管毛坯小口径段的定径定壁厚。在该实施例中，管材5通过固定销固定在推挤座4中，缩颈推挤头所采用缩颈模具11根据设计推挤量，具有多个缩颈模具11，每缩颈推挤依次更换一个缩颈模具11；拉拔夹头的卡瓣15与芯头15形成的拉拔模具结构作为拉拔模具用，同时该模具结构也作为定径定壁厚的拉拔模具用，根据设计拉拔量和定径定壁厚的设计拉拔量确定拉拔模具个数，根据拉拔模具个数进行多道次的拉拔，以实现提高异径管成品的质量和精度。在该实施例中，实际是通过缩颈推挤头、拉拔夹头和芯棒17配合来实现对管材5缩颈、拉拔和扩管形成成型异径管。（上述工艺过程的第五步扩管，定径定壁厚拉拔是通过该结构实现的）。
为便于对管材5抓紧的控制操作，上述实施例中，优选地：所述卡瓣离合机构16包括安装在卡瓣离合机构16上的转轴18和穿入弹簧19中的拨杆20，该弹簧19位于卡瓣离合机构16外壁，通过调整拨杆20拨动卡瓣15与管材5的离合，当卡瓣离合机构16向右推，卡瓣就往左移动，这时，活塞杆9牵引管套7带动动模座6向右移动，动模座6带动动模套14向右移动，动模套14给卡瓣15一个向心压力，卡瓣15随着动模套6向右移动，动模套14内壁死死卡住卡瓣15的外壁，则卡瓣15的环形齿死死咬住管材5，而管材5内又有芯头13顶着，金属管得力，被拉拔夹头向右拉起进行拉拔变形或定径定壁厚拉拔变形。
为便于远程控制卡瓣离合机构16，上述实施例中，优选地：所述卡瓣离合机构16顶部安装有远程控制杆21。
为便于装配，上述实施例中，优选地：通过固定螺栓22依次穿过推挤座4、推挤挡板3和卡板23，将推挤座4与推挤挡板3固定为一体。
为便于装配，上述实施例中，优选地：所述芯头13通过螺栓24与动模座6固定为一体。
由于管材5相对比较长，在强大液压推力下，管子会压塌或压弯曲，管子的中部是薄弱环节，因此，上述实施例中，优选地：在管材5的中部设置有防止管材5变形的支撑座25，支撑座25固定在机架1上，在支撑座25上安装有外套26，外套26内装有保护套27。通过该结构有效防止管材5在缩颈、拉拔和扩管形成成型异径管过程中变形，降低报废率，降低生产成本。在该实施例中，支撑座25可以由固定模座12替代，在固定模座12上安装外套26，在外套26内装保护套27来实现在管材5的保护，在实际使用过程中，支撑座25为多个，均布在管材5的中部。
上述结构中，同一个异径管的胀缩拉拔成型装置在将管材5制成异径管过程中，有效实现了缩颈、拉拔和扩管，同时通过上述五步式工艺，实现了对管材5的加工，提高了异径管成品的质量和精度。
参见附图7，附图7中所示管材5就是已经成型的异径管，将小口径段扩管后就为成型异径管。
显然，上述描述的所有实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范畴。
综上所述，本发明提高了异径管的加工质量精度，实现了对相对细长异径管的生产。
Claims (10)
1.一种异径管的胀缩拉拔成型工艺，其特征在于：该工艺包括
第一步缩颈：将管材安装在机架上，管材的一端通过推挤座固定，中部通过安装在支撑座上的保护套支撑，然后将管材的另外一端通过缩颈推挤头进行缩颈；
第二步退火：通过退火装置将缩颈后的管材进行退火；
第三步拉拔：通过拉拔夹头将第二步处理后的管材进行拉拔形成异径管毛坯；
第四步退火：通过退火装置将异径管毛坯进行退火；
第五步扩管，定径定壁厚拉拔：通过拉拔夹头将第四步退火处理后的异径管毛坯进行扩管，即定径定壁厚拉拔处理，形成异径管成品。
2.根据权利要求1所述异径管的胀缩拉拔成型工艺，其特征在于：所述第一步缩颈与第二步退火交替多道次处理；在所述第一步缩颈中，每缩颈一次更换一个缩颈推挤头的缩颈模具。
3.根据权利要求1所述异径管的胀缩拉拔成型工艺，其特征在于：所述第三步拉拔与第四步退火为交替多道次处理；在所述第三步拉拔中，每拉拔一次更换一个拉拔夹头的拉拔模具；最后一道次所使用的拉拔模具将管材的内径和外径拉拔到小于设计值。
4.根据权利要求1～3之一所述异径管的胀缩拉拔成型工艺，其特征在于：所述退火时，退火装置炉内的温度均匀，温差不超过2℃；严格控制加热时间，确保透烧，材料组织转变均匀；退火结束，用机油清洗材料，使管材内外表面无沙粒。
5.一种异径管的胀缩拉拔成型装置，其特征在于：该装置包括
机架（1）和液压站（2），固定在机架（1）一端的推挤挡板（3），固定在推挤挡板（3）上的推挤座（4），管材（5）的一端固定在推挤座（4）中；
机架（1）的另一端具有动模座（6），动模座（6）在管套（7）推动下沿导柱（8）向管材（5）的端头移动，导柱（8）固定在机架（1）的两侧，该管套（7）的一端与动模座（6）连接，管套（7）的另一端固定在由液压站（2）控制的液压缸活塞杆（9）端头；
通过安装在动模座（6）上的缩颈推挤头对管材（5）进行缩颈，该缩颈推挤头包括固定在动模座（6）上的模套（10），设置在缩管模套（10）中的缩颈模具（11），管材（5）穿过缩颈模具（11），通过管套（7）推动动模座（6），管材（5）在缩颈模具（11）中受推挤变形，使管材（5）的一端直径变小，即缩颈；
将上述缩颈推挤头从动模座（6）上卸下后安装在固定模座（12）上，固定模座（12）位于管材（5）的缩颈处，固定模座（12）固定在机架（1）上，实现在管材（5）缩颈处对管材（5）进行定位；通过安装在动模座（6）上的拉拔夹头夹紧管材（5）的缩颈位进行拉拔，该拉拔夹头包括与动模座（6）固定一体的芯头（13），芯头（13）外设置有动模套（14），动模套（14）固定在动模座（6）上，一对卡瓣（15）被对称的设置在动模套（14）内，该卡瓣（15）外壁具有锥度，内壁具有锋利的环形齿，卡瓣（15）与芯头（13）形成拉拔模具，在卡瓣（15）与芯头（13）之间具有供管材（5）的管壁穿入的缝隙，卡瓣（15）与芯头（13）将管材（5）的管壁夹紧在该缝隙中，在动模套（14）外壁设置有一个控制卡瓣（15）与管材（5）离合的卡瓣离合机构（16）；卡瓣离合机构（16）控制卡瓣（15）与芯头（13）将管材（23）的管壁夹紧后，动模座（6）随管套（7）向远离管材（5）缩颈端口端移动，实现对管材（5）的拉拔变形，使管材（5）形成异径管毛坯；
将上述固定在模座（12）上的缩颈推挤头卸下，在异径管毛坯的变径处通过固定在模座（12）上的定径模具（28）定位；将芯棒（17）从异径管毛坯的大口径端穿入，芯棒（17）的一端从异径管毛坯的小口径端穿出后固定在推挤挡板（3）上，芯棒（17）的另一端具有芯头（29），芯头（29）被限位在管材（5）变径处的内壁上；更换上述拉拔夹头的拉拔模具，通过更换后的拉拔模具将异径管毛坯大口径端夹紧，动模座（6）随管套（7）向远离异径管毛坯大口径端移动，管材（5）随固定于动模座（6）上的拉拔夹头一体移动，管材（5）的小口径段内径在芯棒（17）的扩管头作用下扩管，管材（5）的小口径段外径由固定在模座（12）上的缩颈推挤头的缩颈模具（11）限位成型，实现对异径管毛坯小口径段的定径定壁厚。
6.根据权利要求5所述异径管的异径管的胀缩拉拔成型装置，其特征在于：所述卡瓣离合机构（16）包括安装在卡瓣离合机构（16）上的转轴（18）和穿入弹簧（19）中的拨杆（20），该弹簧（19）位于卡瓣离合机构（16）外壁，通过调整拨杆（20）拨动卡瓣（15）与管材（5）的离合，当卡瓣离合机构（16）向右推，卡瓣就往左移动，这时，活塞杆（9）牵引管套（7）带动动模座（6）向右移动，动模座（6）带动动模套（14）向右移动，动模套（14）给卡瓣（15）一个向心压力，卡瓣（15）随着动模套（6）向右移动，动模套（14）内壁死死卡住卡瓣（15）的外壁，则卡瓣（15）的环形齿死死咬住管材（5），而管材（5）内又有芯头（13）顶着，金属管得力，被拉拔夹头向右拉起进行拉拔变形或定径定壁厚拉拔变形。
7.根据权利要求5或6所述异径管的异径管的胀缩拉拔成型装置，其特征在于：所述卡瓣离合机构（16）顶部安装有远程控制杆（21）。
8.根据权利要求5所述异径管的胀缩拉拔制造装置，其特征在于：通过固定螺栓（22）依次穿过推挤座（4）、推挤挡板（3）和卡板（23），将推挤座（4）与推挤挡板（3）固定为一体。
9.根据权利要求5所述异径管的胀缩拉拔制造装置，其特征在于：所述芯头（13）通过螺栓（24）与动模座（6）固定为一体。
10.根据权利要求5所述异径管的胀缩拉拔制造装置，其特征在于：在管材（5）的中部设置有防止管材（5）变形的支撑座（25），支撑座（25）固定在机架（1）上，在支撑座（25）上安装有外套（26），外套（26）内装有保护套（27）。
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