CN110743993B - 以金属线材为原料的斜轧零件自动化生产装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及金属塑性成形工艺与装备技术领域，提供了一种以金属线材为原料的斜轧零件自动化生产装置，包括线材坯料单元、矫直机构、剪切机构、导料机构、斜轧机；金属线材卷料置于矫直机构下方，线材在牵引轮牵引下由导向轮进入矫直机构，在矫直机构中完成矫直后进入导料机构；当导料机构中的线材长度达到所需长度时，牵引电机停止运动，剪切机构将线材切断，剪切机构复位，牵引电机重新牵引线材，被剪断线材在后方线材推力下进入斜轧机，线材在轧辊作用下完成轴向进给及回转成形。本发明结构简单，无需其他辅助设备，仅通过矫直机构、剪切机构及导料机构便可实现自动上料，全程自动化，大大节省人工成本；一体化程度高，大幅缩减占地面积。

Description

以金属线材为原料的斜轧零件自动化生产装置

技术领域

本发明涉及金属塑性成形工艺与装备技术领域，特别涉及一种以金属线材为原料的斜轧零件自动化生产装置。

背景技术

以金属线材为原料的斜轧技术具有非常广阔的应用各领域，例如球类零件斜轧、斜轧穿管及其他复杂零件的斜轧等，斜轧具有生产效率高、工作载荷小、产品性能优良、干净无污染、材料利用率高的特点，因此发展相应技术具有重要意义。目前绝大多数以金属线材为原料的斜轧技术往往难以实现金属线材矫直完成后直接自动化上料，通常需要在矫直机与斜轧机之间放置上料架及相应自动化设备来实现生产线的全程自动化，使得整体设备庞大、复杂，不仅增加了成本，且整条生产线占地面积大。

发明内容

本发明的目的就是克服现有技术的不足，提供了一种以金属线材为原料的斜轧零件自动化生产装置，全程自动化生产，大大节省人工成本，整体结构简单，一体化程度高。

本发明采用如下技术方案：

一种以金属线材为原料的斜轧零件自动化生产装置，包括线材坯料单元、矫直机构、剪切机构、导料机构、斜轧机；

所述线材坯料单元，用于存放金属线材坯料；

所述矫直机构，用于牵引并矫直金属线材坯料；

所述剪切机构，用于剪切金属线材坯料，剪切过的每段金属线材坯料长度相同；

所述导料机构，用于将剪切后的金属线材坯料导入斜轧机，防止金属线材坯料在长径比较大的情况下发生弯曲；

所述斜轧机，用于将金属线材坯料轧制成目标件；

金属线材坯料自所述线材坯料单元开始，依次经所述矫直机构、剪切机构、导料机构、斜轧机，制成目标件，实现自动化生产。

进一步的，所述生产装置还包括轧机安装基础，用于安装斜轧机以及相应配套的水箱及出料箱。

进一步的，所述线材坯料单元包括金属线材卷料、圆螺母及放置金属线材卷料的放料盘；放料盘通过螺栓安装于地面，圆螺母用于线材料卷的轴向固定。

进一步的，所述线材坯料单元设置于所述矫直机构的下方。

进一步的，所述矫直机构包括矫直机构底板、矫直机构安装架、纵向矫直机构、横向矫直机构、导向轮、牵引轮、牵引伺服电机、减速器；

所述纵向矫直机构、横向矫直机构、导向轮、牵引轮均设于所述矫直底板上方；所述牵引伺服电机、减速器均设于矫直底板下方；所述牵引轮在所述牵引伺服电机的驱动下牵引线材坯料运动；所述纵向矫直机构用于线材坯料的纵向矫直，所述横向矫直机构用于线材坯料的横向矫直。

进一步的，所述剪切机构包括液压缸、柱形刀头、刀头导槽；

所述液压缸通过螺栓与矫直机构底板连接，所述柱形刀头安装于所述液压缸上方，所述刀头导槽与矫直机构底板下方通过螺栓连接；

所述柱形刀头的直径与刀头导槽内径相等，柱形刀头在液压缸的推动下在刀头导槽内作往返线性运动，通过柱形刀头与刀头导槽的相对运动实现对金属线材剪切；

当线材被切断后，柱形刀头复位至初始位置，线材同时恢复至初始位置，此时被切断线材与未被切断线材同轴线，牵引伺服电机重新开始工作驱动牵引轮带动后方坯料运动，被切断线材在后方线材的推力下继续向前运动；被切断线材进入斜轧机后，改由轧辊带动线材完成轴向进给及回转成形。

进一步的，所述牵引轮沿线材轴线方向的牵引速度小于由轧辊提供的轴向速度。

进一步的，所述导料机构包括长导料筒、短导料筒；所述长导料筒一侧为半圆柱形，防止线材在随刀具纵向运动时发生弯折，另一侧为圆柱形用于将坯料导入轧机，为坯料提供导向及支撑作用；所述短导料筒用于安装并支撑长导料筒。

进一步的，所述斜轧机包括左辊系、右辊系、出料轨道；所述轧辊机为两辊系，两辊系所含部件相同，轧辊安装于辊系上，分别由伺服电机驱动作旋转运动，完成对金属线材的轧制成形。

进一步的，所述轧机安装单元包括轧机安装基础、水箱、出料箱、导轨；所述轧机安装基础通过螺栓固定在地面上，导轨通过螺栓安装于轧机安装基础上，水箱及出料箱放置于导轨上方。

本发明的有益效果为：无需增加辅助设备，仅通过矫直机构、剪切机构以及导料单元便可实现线材坯料的自动化上料，全程自动化生产，大大节省人工成本，整体结构简单，一体化程度高，大大减小占地面积。

附图说明

图1所示为本发明实施例一种以金属线材为原料的斜轧零件自动化生产装置的结构示意图。

图2所示为实施例中线材坯料单元的结构示意图。

图3所示为实施例中矫直机构的结构示意图。

图4所示为实施例中剪切机构的结构示意图。

图5所示为实施例中导料单元的结构示意图。

图6所示为实施例中斜轧机的结构示意图。

图7所示为实施例中轧机安装基础单元的结构示意图。

图中：1.线材坯料单元；2.矫直机构；3.剪切机构；4.导料机构；5.斜轧机；6.轧机安装基础；7.放料盘；8.线材卷料；9.圆螺母；10.矫直机构安装架；11.矫直机构底板；12.导向轮；13.纵向矫直机构；14.横向矫直机构；15.牵引轮；16.减速器；17.牵引伺服电机；18.液压缸；19.柱形刀头；20.刀头导槽；21短导料筒；22.长导料筒；23.右辊系；24.左辊系；25.伺服电机系统；26.水箱；27.轧机安装基础；28.伺服电机支撑；29.出料箱；30.导轨。

具体实施方式

下文将结合具体附图详细描述本发明具体实施例。应当注意的是，下述实施例中描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达到更好的技术效果。在下述实施例的附图中，各附图所出现的相同标号代表相同的特征或者部件，可应用于不同实施例中。

如图1所示，本发明实施例一种以金属线材为原料的斜轧零件自动化生产装置，包括线材坯料单元1、矫直机构2、剪切机构3、导料机构4、斜轧机5、轧机安装单元。

所述线材坯料单元1，用于存放金属线材坯料。优选的，如图2所示，所述线材坯料单元1包括放料盘7、金属线材卷料8、圆螺母9。放料盘7柱形轴端为锥形方便放入卷料，圆螺母9通过螺纹将线材卷料轴向固定，整个线材坯料单元1通过螺栓固定在地面上。

所述矫直机构2，用于牵引并矫直金属线材坯料。优选的，如图3所示，所述矫直机构2包括矫直机构安装架10、矫直机构底板11、导向轮12、纵向矫直机构13、横向矫直机构14、牵引轮15、减速器16、牵引伺服电机17。矫直机构安装架10通过螺栓固定在地面上，矫直机构安装底板11使用螺栓安装于矫直机构安装架10上，横向矫直机构14、纵向矫直机构13均通过螺栓与矫直机构底板11连接，牵引轮15下方接减速器16及牵引伺服电机17，减速器16与牵引伺服电机17通过螺栓连接，减速器16通过螺栓安装于矫直机构底板11下方。

所述剪切机构3，用于剪切金属线材坯料，剪切过的每段金属线材坯料长度相同。优选的，如图4所示，所述剪切机构4包括液压缸18、柱形刀头19、刀头导槽20。液压缸18通过螺栓安装于矫直机构底板11下方，刀头导槽20同样使用螺栓安装于矫直机构底板11下方。柱形刀头19与液压缸18固定连接，使液压缸18可带动柱形刀头19在刀头导槽20内沿轴线方向作直线往复运动。

所述导料机构4，用于将剪切后的金属线材坯料导入斜轧机5，防止金属线材坯料在长径比(长度与直径之比)较大的情况下发生弯曲。优选的，如图5所示，所述导料机构4包括长导料筒22、短导料筒21，长导料筒22一侧通过螺栓与矫直机构底板11连接，另一侧嵌入短导料筒21内孔内，短导料筒21通过螺栓安装在斜轧机底座上。

所述斜轧机5，用于将金属线材坯料轧制成目标件。优选的，如图6所示，所述斜轧机5包括左、右机架，左辊系24、右辊系23、伺服电机系统25。两机架转轴以坯料轴线对称布置；左、右同步齿轮啮合、使两机架同步对中压下；两轧辊分别由两辊系同轴固定；倾角调整螺栓调整两轧辊的倾斜角；径向压下单元调整两机架的开度来改变调整两轧辊的辊距；坯料在轧辊/坯料的摩擦力作用下，在两轧辊之间被斜轧成形。斜轧机5具有同步对中压下、竖直中心线不偏移、机架强度高、安装调试简单等优点。斜轧机5通过螺栓安装于轧机安装基础27上。

所述轧机安装单元，用于安装斜轧机5以及相应配套的水箱26及出料箱29。优选的，如图7所示，所述轧机安装单元包括轧机安装基础27、水箱26、电机支撑28、出料箱29、导轨30。轧机安装基础27通过螺栓固定在地面上，电机支撑28、导轨30均通过螺栓与轧机安装基础27连接，水箱26及出料箱29放置于导轨30上方。

本发明实施例的工作原理如下：

金属线材在牵引轮15的牵引下从线材卷料8开卷，在导向轮12的作用下进入矫直机构2，分别经纵向、轴向两方向矫直后进入导料机构4后继续向前运动，当线材长度到达所需长度时，牵引伺服电机17停止工作，线材停止轴向进给，此时液压缸18开始工作，驱动柱形刀头19在刀头导槽20内运动，通过柱形刀头19与刀头导槽20的相对运动完成线材的剪切，剪切完成后柱形刀头19复位，牵引伺服电机17重新启动驱使未被剪断线材继续运动，被剪断线材在后方线材的推力下继续在导料机构4中前进，最终进入斜轧机5。斜轧机5可采用多种，优选为如下方式：轧辊由伺服电机系统25驱动作旋转运动，辊系24、25采用悬臂式结构，仅单边安装轴承进而简化辊系，达到快捷换辊目的。辊系倾角调整通过轧机下方倾角调整机构实现，倾角调整机构作用线较长，可实现高精度调节角度。压下装置以及齿轮同步机构能够保证两机架同步对中压下，保证竖直轧制中心线位置固定。双转轴式机架结构能够缩短下方转轴与轧制中心线距离，从而减小机架距离调整引起的水平轧制中心线位置波动。导料辅助装置能够防止坯料在轧制过程中发生甩摆及大幅抖动，保证坯料平稳前进。通过调节两辊系间距，可实现不同直径线材轧制。

本发明具无需增加其他辅助设备，仅通过必要的矫直机构2、剪切机构3以及导料机构4便可实现线材坯料的自动化上料轧制，装置自动化程度高，整体结构简单，方便安装调节，占地面积小，可大大降低成本，适用于以金属线材为原料的轧制成形。

本文虽然已经给出了本发明的几个实施例，但是本领域的技术人员应当理解，在不脱离本发明精神的情况下，可以对本文的实施例进行改变。上述实施例只是示例性的，不应以本文的实施例作为本发明权利范围的限定。

Claims (8)

1.以金属线材为原料的斜轧零件自动化生产装置，其特征在于，包括线材坯料单元、矫直机构、剪切机构、导料机构、斜轧机；

所述线材坯料单元，用于存放金属线材坯料；

所述矫直机构，用于牵引并矫直金属线材坯料；所述矫直机构包括矫直机构底板、矫直机构安装架、纵向矫直机构、横向矫直机构、导向轮、牵引轮、牵引伺服电机、减速器；所述纵向矫直机构、横向矫直机构、导向轮、牵引轮均设于所述矫直机构底板上方；所述牵引伺服电机、减速器均设于矫直机构底板下方；所述牵引轮在所述牵引伺服电机的驱动下牵引线材坯料运动；所述纵向矫直机构用于线材坯料的纵向矫直，所述横向矫直机构用于线材坯料的横向矫直；

所述剪切机构，用于剪切金属线材坯料，剪切过的每段金属线材坯料长度相同；

所述导料机构，用于将剪切后的金属线材坯料导入斜轧机，防止金属线材坯料在长径比较大的情况下发生弯曲；所述导料机构包括长导料筒、短导料筒；所述长导料筒一侧为半圆柱形，防止线材在随刀具纵向运动时发生弯折，另一侧为圆柱形用于将坯料导入轧机，为坯料提供导向及支撑作用；所述短导料筒用于安装并支撑长导料筒；

所述斜轧机，用于将金属线材坯料轧制成目标件；

金属线材坯料自所述线材坯料单元开始，依次经所述矫直机构、剪切机构、导料机构、斜轧机，制成目标件，实现自动化生产。

2.如权利要求1所述的以金属线材为原料的斜轧零件自动化生产装置，其特征在于，所述生产装置还包括轧机安装单元，用于安装斜轧机以及相应配套的水箱及出料箱。

3.如权利要求1所述的以金属线材为原料的斜轧零件自动化生产装置，其特征在于，所述线材坯料单元包括金属线材卷料、圆螺母及放置金属线材卷料的放料盘；放料盘通过螺栓安装于地面，圆螺母用于线材料卷的轴向固定。

4.如权利要求3所述的以金属线材为原料的斜轧零件自动化生产装置，其特征在于，所述线材坯料单元设置于所述矫直机构的下方。

5.如权利要求1所述的以金属线材为原料的斜轧零件自动化生产装置，其特征在于，所述剪切机构包括液压缸、柱形刀头、刀头导槽；

所述液压缸通过螺栓与矫直机构底板连接，所述柱形刀头安装于所述液压缸上方，所述刀头导槽与矫直机构底板下方通过螺栓连接；

所述柱形刀头的直径与刀头导槽内径相等，柱形刀头在液压缸的推动下在刀头导槽内作往返线性运动，通过柱形刀头与刀头导槽的相对运动实现对金属线材剪切；

当线材被切断后，柱形刀头复位至初始位置，线材同时恢复至初始位置，此时被切断线材与未被切断线材同轴线，牵引伺服电机重新开始工作驱动牵引轮带动后方坯料运动，被切断线材在后方线材的推力下继续向前运动；被切断线材进入斜轧机后，改由轧辊带动线材完成轴向进给及回转成形。

6.如权利要求5所述的以金属线材为原料的斜轧零件自动化生产装置，其特征在于，所述牵引轮沿线材轴线方向的牵引速度小于由轧辊提供的轴向速度。

7.如权利要求1-6任一项所述的以金属线材为原料的斜轧零件自动化生产装置，其特征在于，所述斜轧机包括左辊系、右辊系、出料轨道；所述斜轧机为两辊系，两辊系所含部件相同，轧辊安装于辊系上，分别由伺服电机驱动作旋转运动，完成对金属线材的轧制成形。

8.如权利要求2所述的以金属线材为原料的斜轧零件自动化生产装置，其特征在于，所述轧机安装单元包括轧机安装基础、水箱、出料箱、导轨；所述轧机安装基础通过螺栓固定在地面上，导轨通过螺栓安装于轧机安装基础上，水箱及出料箱放置于导轨上方。

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