一种金属管拉伸扩径机及拉伸扩径方法

摘要

本发明提供了一种金属管拉伸扩径机，其特征在于：包括定径外模；所述定径外模后侧设有上料机构、内模、用于承托和定位管坯的定位机构、用于推动管坯移动的推管机构和芯杆机构；定径外模前侧设有拉拔机构和下料机构；芯杆机构包括芯杆和芯杆传动装置；内模可拆装地设置在芯杆前端；内模轴线、芯杆轴线和定径外模内孔轴线同轴设置；拉拔机构包括拉拔夹持部和拉拔传动装置。该金属管拉伸扩径机可实现自动化生产，能同时完成扩内径和定外径两种技术效果，提高生产效率，提高金属管外径精度。本发明还提供一种能同时实现扩内径和定外径两种技术效果、实现自动化生产、节省人力资源、生产效率高、可提升金属管外径精度的金属管拉伸扩径方法。

权利要求

1.一种金属管拉伸扩径机，其特征在于：包括定径外模；所述定径外模后侧设有上料机构、内模、用于承托和定位管坯的定位机构、用于推动管坯移动的推管机构和用于悬空固定内模的芯杆机构；定径外模前侧设有用于夹持管坯并拉动管坯移动的拉拔机构，以及下料机构；

所述芯杆机构包括芯杆和芯杆传动装置；芯杆与芯杆传动装置连接，以实现芯杆沿管坯轴向移动，从而使芯杆穿入定位在定位机构上的管坯管孔；所述内模可拆装地设置在芯杆前端；所述内模轴线、芯杆轴线和定径外模内孔轴线同轴设置；

所述拉拔机构包括用于夹持管坯的拉拔夹持部和拉拔传动装置；拉拔夹持部与拉拔传动装置连接，以实现拉拔夹持部沿管坯轴向移动；

所述拉拔夹持部包括拉拔座体、塞块和至少两个沿塞块周向布设的钳块；所述塞块通过塞块传动装置与拉拔座体连接，以实现塞块移至管坯管孔或移出管坯管孔；各个钳块分别通过钳块传动装置与拉拔座体连接，以实现各个钳块同时向内收缩以夹紧管坯外表面或者是各个钳块同时向外打开以松开管坯；所述拉拔座体与拉拔传动装置连接；

还包括设置在定径外模前侧的若干承托机构；各个承托机构分别位于拉拔夹持部移动路径的下方；各个承托机构分别连接有承托传动装置，以使承托机构升降或转动来实现高度控制；在拉动管坯向前移动过程中，拉拔夹持部移经承托机构上方时承托机构高度较低以不阻碍拉拔夹持部通过，在拉拔夹持部经过后承托机构高度升高以承托管坯。

2.根据权利要求1所述的金属管拉伸扩径机，其特征在于：所述定位机构包括至少一对上夹持定位部和下夹持定位部；所述下夹持定位部连接有下定位传动装置，以实现下夹持定位部升降从而调整下夹持定位部高度使管坯轴线与定径外模内孔轴线同轴；所述上夹持定位部连接有上定位传动装置，以实现上夹持定位部升降从而实现管坯夹持或松开。

3.根据权利要求2所述的金属管拉伸扩径机，其特征在于：所述上夹持定位部的上端面带有V型槽一或弧形槽一；所述下夹持定位部的下端面带有V型槽二或弧形槽二。

4.根据权利要求1所述的金属管拉伸扩径机，其特征在于：所述推管机构包括推管部和推管传动装置；推管传动装置采用两个油缸并排结构；两个油缸分别与推管部连接。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的金属管拉伸扩径机，其特征在于：所述芯杆内设有润滑液通路；润滑液通路与外部润滑液容器连接。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的金属管拉伸扩径机，其特征在于：所述上料机构位于定位机构的一侧；所述上料机构包括带有斜面一的上料架；上料架靠近定位机构的一侧设有拨挡块；拨挡块连接有拨挡传动装置，以实现拨挡块升降或转动。

7.一种金属管拉伸扩径方法，其特征在于：包括如下步骤：

第一步，管坯上料到定径外模后侧，将管坯夹持定位使管坯轴线与定径外模内孔轴线同轴；

第二步，移动芯杆使芯杆进入到管坯内孔，直至芯杆前端伸出管坯；在芯杆前端安装内模；

第三步，推管机构从管坯后端推动管坯前进，使管坯前端通过内模；将管坯和芯杆一起向前移动，直到内模到达定径外模内孔且管坯前端穿过定径外模，以完成管坯前端的扩内径和定外径工序；在推动管坯过程中，管坯持续被夹持定位以避免管坯弯曲；

第四步，夹持管坯前端并拉动管坯向前移动，使管坯剩余部分经过内模和定径外模以完成管坯整体扩内径和定外径；

第五步，将管坯下料；

所述第四步中，夹持管坯前端并拉动管坯向前移动是指，采用拉拔夹持部夹持管坯前端并通过拉拔传动装置使拉拔夹持部沿管坯轴向向前移动从而拉动管坯向前移动；所述拉拔夹持部包括拉拔座体、塞块和至少两个沿塞块周向布设的钳块；

所述塞块通过塞块传动装置与拉拔座体连接，以实现塞块移至管坯管孔或移出管坯管孔；各个钳块分别通过钳块传动装置与拉拔座体连接，以实现各个钳块同时向内收缩以夹紧管坯外表面或者是各个钳块同时向外打开以松开管坯；所述拉拔座体与拉拔传动装置连接；

所述拉拔夹持部的移动路径下方设有若干高度可调的承托机构；所述第四步，在拉动管坯向前移动过程中，拉拔夹持部移经承托机构上方时承托机构高度较低以不阻碍拉拔夹持部通过，在拉拔夹持部经过后承托机构高度升高以承托管坯。

说明书

一种金属管拉伸扩径机及拉伸扩径方法

技术领域

[0001] 本发明涉及金属管拉伸扩径技术领域，更具体地说，涉及一种金属管拉伸扩径机及拉伸扩径方法。

背景技术

[0002] 目前市场上对大管径、长度较长的无缝精密管材需求量很大，特别由不锈钢、铜等材料制成的大管径无缝精密管材。大管径无缝精密管材的传统加工方法是通过挤压、穿孔或热轧得到管坯，然后对管坯再进行减径、减壁加工最终达到成品尺寸，但是该加工方法的设备投资额非常大，不利于降低成本。随着技术进步，出现了拉伸扩径方法对管坯进行加工以最终达到成品尺寸。拉伸扩径是用小直径管坯生产大直径制品的一种方法，可以通过灵活改变拉拔工艺，而得到各种大规格的成品管。而现有的一些拉伸扩径机，只能保证管坯的内孔尺寸，而外径的精度偏差较大，因此通常需要增加定径精整工序。例如中国专利《液压冷拔机的扩径装置》(公开号：CN1919488A)，其主要功能就是多组辊子夹紧固定管坯，采用拉拔小车牵引芯杆连着扩径内模从管坯管孔中通过，但该加工方法由于管坯外径处于自由状态，仅仅是实现扩径，满足不了成品管外径精度的要求，需要在后续加工中增加精整设备来使外径满足成品尺寸。该方法设备投入成本高，工序繁复不利于提高生产效率。

[0003] 因此，如何设计出一种设备既能够完成扩内径工艺又可以保证外径精度要求，以实现降低生产成本和提高生产效率的技术目的，已经成为金属管加工行业内亟待解决的一大技术难题。

发明内容

[0004] 为克服现有技术中的缺点与不足，本发明的一个目的在于提供一种可实现自动化生产、能同时完成扩内径和定外径两种技术效果、提高生产效率、提高金属管外径精度的金属管拉伸扩径机。本发明的另一个目的在于提供一种能同时实现扩内径和定外径两种技术效果、实现自动化生产、节省人力资源、生产效率高、可提升金属管外径精度的金属管拉伸扩径方法。

[0005] 为了达到上述目的，本发明通过下述技术方案予以实现：一种金属管拉伸扩径机，其特征在于：包括定径外模；所述定径外模后侧设有上料机构、内模、用于承托和定位管坯的定位机构、用于推动管坯移动的推管机构和用于悬空固定内模的芯杆机构；定径外模前侧设有用于夹持管坯并拉动管坯移动的拉拔机构，以及下料机构；

[0006] 所述芯杆机构包括芯杆和芯杆传动装置；芯杆与芯杆传动装置连接，以实现芯杆沿管坯轴向移动，从而使芯杆穿入定位在定位机构上的管坯管孔；所述内模可拆装地设置在芯杆前端；所述内模轴线、芯杆轴线和定径外模内孔轴线同轴设置；

[0007] 所述拉拔机构包括用于夹持管坯的拉拔夹持部和拉拔传动装置；拉拔夹持部与拉拔传动装置连接，以实现拉拔夹持部沿管坯轴向移动。

[0008] 本发明金属管拉伸扩径机的工作原理是：首先，上料机构将管坯移送到定位机构上，定位机构承托并定位管坯，防止穿入芯杆时管坯移动；芯杆传动装置使芯杆进入到管坯内孔，直至芯杆前端伸出管坯；在芯杆前端安装内模；然后，推管机构从管坯后端推动管坯前进，使管坯前端通过内模达到一定长度；管坯和芯杆一起向前移动，使内模到达定径外模内孔且管坯前端穿过定径外模，以完成管坯前端的扩内径和定外径工序；在推动管坯过程中，管坯持续被定位机构径向定位固定避免管坯失稳弯曲；之后，拉拔夹持部夹持管坯前端，拉拔传动装置使拉拔夹持部移动从而拉动管坯向前移动，使管坯剩余部分经过内模和定径外模以完成管坯整体扩内径和定外径。

[0009] 本发明金属管拉伸扩径机有如下优点：(一)增设定径外模来限定金属管外径的形状和尺寸，提高金属管的外径精度；(二)采用先推动后拉拔的方式使管坯整体通过内模和定径外模，在一次处理过程中同时完成扩内径和定外径两种效果，实现自动化生产，不需要人手调整，有利于提高生产效率；(三)设有定位机构定位和固定管坯，满足不同规格管坯的定径加工，避免在推动管坯过程中管坯弯曲而影响工艺质量。

[0010] 优选地，所述定位机构包括至少一对上夹持定位部和下夹持定位部；所述下夹持定位部连接有下定位传动装置，以实现下夹持定位部升降从而调整下夹持定位部高度使管坯轴线与定径外模内孔轴线同轴；所述上夹持定位部连接有上定位传动装置，以实现上夹持定位部升降从而实现管坯夹持或松开。下夹持定位部的升降可调整管坯高度，使管坯轴线与定径外模内孔轴线同轴，使金属管拉伸扩径机适用于不同外径的管坯，有利于后续管坯扩径处理。上夹持定位部实现管坯夹持，可避免在推动管坯过程中管坯受压失稳而产生弯曲。

[0011] 优选地，所述上夹持定位部的上端面带有V型槽一或弧形槽一；所述下夹持定位部的下端面带有V型槽二或弧形槽二。

[0012] 优选地，所述拉拔夹持部包括拉拔座体、塞块和至少两个沿塞块周向布设的钳块；所述塞块通过塞块传动装置与拉拔座体连接，以实现塞块移至管坯管孔或移出管坯管孔；
各个钳块分别通过钳块传动装置与拉拔座体连接，以实现各个钳块同时向内收缩以夹紧管坯外表面或者是各个钳块同时向外打开以松开管坯；所述拉拔座体与拉拔传动装置连接。
塞块可防止钳块夹持管坯外表面时夹扁管坯；塞块和钳块形成内外夹持方式固定管坯，可提高夹持的稳固程度。

[0013] 优选地，所述推管机构包括推管部和推管传动装置；推管传动装置采用两个油缸并排结构；两个油缸分别与推管部连接。

[0014] 优选地，金属管拉伸扩径机还包括设置在定径外模前侧的若干承托机构；各个承托机构分别位于拉拔夹持部移动路径的下方；各个承托机构分别连接有承托传动装置，以使承托机构升降或转动来实现高度控制。承托机构高度可调，可在拉拔夹持部移经承托机构上方时承托机构高度移至低位以不阻碍拉拔夹持部通过，在拉拔夹持部经过后承托机构高度升高以承托管坯，避免管坯弯曲。

[0015] 优选地，所述芯杆内设有润滑液通路；润滑液通路与外部润滑液容器连接。在管坯与内模发生相对移动时芯杆可流出润滑液润滑管坯管孔表面,使管坯管孔表面具有良好的加工品质。

[0016] 优选地，所述上料机构位于定位机构的一侧；所述上料机构包括带有斜面一的上料架；上料架靠近定位机构的一侧设有拨挡块；拨挡块连接有拨挡传动装置，以实现拨挡块升降或转动。

[0017] 一种金属管拉伸扩径方法，其特征在于：包括如下步骤：

[0018] 第一步，管坯上料到定径外模后侧，将管坯夹持定位使管坯轴线与定径外模内孔轴线同轴；

[0019] 第二步，移动芯杆使芯杆进入到管坯内孔，直至芯杆前端伸出管坯；在芯杆前端安装内模；

[0020] 第三步，推管机构从管坯后端推动管坯前进，使管坯前端通过内模；将管坯和芯杆一起向前移动，直到内模到达定径外模内孔且管坯前端穿过定径外模，以完成管坯前端的扩内径和定外径工序；在推动管坯过程中，管坯持续被夹持定位以避免管坯弯曲；

[0021] 第四步，夹持管坯前端并拉动管坯向前移动，使管坯剩余部分经过内模和定径外模以完成管坯整体扩内径和定外径；

[0022] 第五步，将管坯下料。

[0023] 本发明金属管拉伸扩径方法，可在一次处理过程中同时实现扩内径和定外径两种技术效果，实现自动化生产，节省人力资源，提高生产效率，提升金属管的外径精度。

[0024] 优选地，所述第四步中，夹持管坯前端并拉动管坯向前移动是指，采用拉拔夹持部夹持管坯前端并通过拉拔传动装置使拉拔夹持部沿管坯轴向向前移动从而拉动管坯向前移动；

[0025] 所述拉拔夹持部的移动路径下方设有若干高度可调的承托机构；所述第四步，在拉动管坯向前移动过程中，拉拔夹持部移经承托机构上方时承托机构高度较低以不阻碍拉拔夹持部通过，在拉拔夹持部经过后承托机构高度升高以承托管坯。

[0026] 与现有技术相比，本发明具有如下优点与有益效果：

[0027] 1、本发明金属管拉伸扩径机可实现自动化生产，同时完成扩内径和定外径两种技术效果，有利于提高生产效率；设有定径外模来限定金属管外径的形状和尺寸，提高金属管的外径精度；

[0028] 2、本发明金属管拉伸扩径机设有定位机构定位管坯，避免在穿入芯杆时管坯移动以及在推动管坯过程中管坯弯曲而影响工艺质量；在拉拔过程中设有承托机构承托管坯，避免管坯弯曲；

[0029] 3、本发明金属管拉伸扩径机拉拔夹持部既可提高夹持稳固程度，又可避免夹扁管坯；

[0030] 4、本发明金属管拉伸扩径方法可在一次处理过程中同时实现扩内径和定外径两种技术效果，实现自动化生产，节省人力资源，提高生产效率，提升金属管的外径精度。

附图说明

[0031] 图1是本发明金属管拉伸扩径机的结构示意图；

[0032] 图2是图1中A-A的剖面图；

[0033] 图3是图1中B-B的剖面图；

[0034] 图4是本发明金属管拉伸扩径机中定位机构和推管机构的结构示意图；

[0035] 其中，1为上料机构、11为上料架、12为拨挡块、2为定位机构、21为下夹持定位部、22为上夹持定位部、23为V型槽二、3为推管机构、31为推管部、32为推管传动装置、4为芯杆机构、41为内模、42为芯杆、43为芯杆小车传动系统、44为芯杆小车、5为定径外模、6为拉拔机构、61为拉拔座体、62为塞块、63为钳块、64为拉拔传动装置、65为导向辊轮、66为拉拔轨道、7为下料机构、71为伸缩式接料臂、72为下料架、73为料框、81为承托传动装置、82为承托机构、9为管坯。

具体实施方式

[0036] 下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细的描述。

[0037] 实施例一

[0038] 本实施例金属管拉伸扩径机，其结构如图1～图4所示；适合于铜管坯、钢管坯、合金管坯等金属管管坯的拉伸扩径处理。金属管拉伸扩径机包括定径外模5；定径外模5后侧设有上料机构1、内模41、用于承托和定位管坯9的定位机构2、用于推动管坯9移动的推管机构3和用于悬空固定内模41的芯杆机构4；定径外模5前侧设有用于夹持管坯9并拉动管坯9移动的拉拔机构6，以及下料机构7。

[0039] 上料机构1位于定位机构2的一侧；上料机构1包括带有斜面一的上料架11；上料架11靠近定位机构2的一侧设有拨挡块12；拨挡块12连接有拨挡传动装置，以实现拨挡块12升降或转动。拨挡块12下降后，管坯滚动到定位机构2上，拨挡块12升高时阻挡后面的管坯继续滚动，实现管坯逐一上料到定位机构2上。

[0040] 定位机构2包括若干对上夹持定位部22和下夹持定位部21；实际应用中，上夹持定位部22和下夹持定位部21为至少两对以上。下夹持定位部21连接有下定位传动装置，以实现下夹持定位部21升降从而调整下夹持定位部21高度使管坯9轴线与定径外模5内孔轴线及芯杆42轴线同轴；上夹持定位部22连接有上定位传动装置，以实现上夹持定位部22升降从而实现管坯9夹持或松开。下夹持定位部21的升降可调整管坯9高度，使管坯9轴线与定径外模5内孔轴线及芯杆42轴线同轴，使金属管拉伸扩径机适用于不同外径的管坯9，有利于多规格管坯9扩径处理。上夹持定位部22实现管坯9夹持，可避免在推动管坯9过程中管坯9受压失稳而产生弯曲。

[0041] 上夹持定位部22的上端面优选带有V型槽一或弧形槽一；下夹持定位部21的下端面优选带有V型槽二23或弧形槽二。

[0042] 芯杆机构4包括芯杆42和芯杆传动装置；芯杆42与芯杆传动装置连接，以实现芯杆42沿管坯9轴向移动，从而使芯杆42穿入定位在定位机构2上的管坯9管孔；内模41可拆装地设置在芯杆42前端；内模41轴线、芯杆42轴线和定径外模5内孔轴线同轴设置。本实施例中，芯杆传动装置由芯杆小车传动系统43和芯杆小车44组成；实际应用中，芯杆传动装置也可采用其它现有传动装置。

[0043] 推管机构3包括推管部31和推管传动装置32；推管传动装置32优选采用两个油缸并排结构；两个油缸分别与推管部31连接。

[0044] 拉拔机构6包括用于夹持管坯9的拉拔夹持部和拉拔传动装置64；拉拔夹持部与拉拔传动装置64连接，以实现拉拔夹持部沿管坯9轴向移动。具体地说，拉拔夹持部包括拉拔座体61、塞块62和至少两个沿塞块62周向布设的钳块63；塞块62通过塞块传动装置与拉拔座体61连接，以实现塞块62移至管坯9管孔或移出管坯9管孔；各个钳块63分别通过钳块传动装置与拉拔座体61连接，以实现各个钳块63同时向内收缩以夹紧管坯9外表面或者是各个钳块63同时向外打开以松开管坯9；拉拔座体61与拉拔传动装置64连接。塞块62可防止钳块63夹持管坯9外表面时夹扁管坯9；塞块62和钳块63形成内外夹持方式固定管坯9，可提高夹持的稳固程度。

[0045] 金属管拉伸扩径机还包括设置在定径外模5前侧的若干承托机构82；各个承托机构82分别位于拉拔夹持部移动路径的下方；各个承托机构82分别连接有承托传动装置81，以使承托机构82升降或转动来实现高度控制。承托机构82高度可调，可在拉拔夹持部移经承托机构82上方时承托机构82高度移至低位以不阻碍拉拔夹持部通过，在拉拔夹持部经过后承托机构82高度升高以承托管坯9，避免管坯9弯曲。

[0046] 下料机构7包括伸缩式接料臂71、带有斜面二的下料架72和料框73。

[0047] 本实施例金属管拉伸扩径机的工作原理是：首先，上料机构1将管坯9移送到定位机构2上，定位机构2承托并定位管坯9；芯杆传动装置使芯杆42进入到管坯9内孔，直至芯杆42前端伸出管坯9；在芯杆42前端安装内模41；然后，推管机构3从管坯9后端推动管坯9前进，使管坯9前端通过内模41达到设定的制头长度；推管机构推动管坯，芯杆传动装置推动芯杆向前移动，直至内模41到达定径外模5内孔，且管坯9前端从定径外模5伸出，以完成管坯9前端的扩内径和定外径工序；在推动管坯9过程中，管坯9持续被定位机构2定位固定避免管坯9弯曲；之后，拉拔夹持部夹持管坯9前端，拉拔传动装置64使拉拔夹持部移动从而拉动管坯9向前移动，使管坯9剩余部分经过内模41和定径外模5以完成管坯9整体扩内径和定外径；最后，拉拔夹持部松开管坯前端，管坯从承托机构落到伸缩式接料臂71，顺着斜面二滚落到料框73中。

[0048] 本实施例金属管拉伸扩径机有如下优点：(一)增设定径外模5来限定金属管外径的形状和尺寸，提高金属管的外径精度；(二)采用先推动后拉拔的方式使管坯9整体通过内模41和定径外模5，在一次处理过程中同时完成扩内径和定外径两种效果，实现自动化生产，不需要人手调整，有利于提高生产效率；(三)设有定位机构2定位和固定管坯9，避免在推动管坯9过程中管坯9弯曲而影响工艺质量。

[0049] 实施例二

[0050] 本实施例金属管拉伸扩径机与实施例一的区别在于：本实施例中，芯杆内设有润滑液通路；润滑液通路与外部润滑液容器连接。在管坯与内模发生相对移动时芯杆可流出润滑液润滑管坯管孔表面,使管坯管孔表面具有良好的加工品质。本实施例的其余结构与实施例一相同。

[0051] 实施例三

[0052] 本实施例金属管拉伸扩径方法，包括如下步骤：

[0053] 第一步，管坯上料到定径外模后侧，将管坯夹持定位使管坯轴线与定径外模内孔轴线同轴；

[0054] 第二步，移动芯杆使芯杆进入到管坯内孔，直至芯杆前端伸出管坯；在芯杆前端安装内模；

[0055] 第三步，推管机构从管坯后端推动管坯前进，使管坯前端通过内模；将管坯和芯杆一起向前移动，直到内模到达定径外模内孔且管坯前端穿过定径外模，以完成管坯前端的扩内径和定外径工序；在推动管坯过程中，管坯持续被夹持定位以避免管坯弯曲；

[0056] 第四步，夹持管坯前端并拉动管坯向前移动，使管坯剩余部分经过内模和定径外模以完成管坯整体扩内径和定外径；

[0057] 第五步，将管坯下料。

[0058] 本发明金属管拉伸扩径方法，可在一次处理过程中同时实现扩内径和定外径两种技术效果，实现自动化生产，节省人力资源，提高生产效率，提升金属管的外径精度。

[0059] 优选地，所述第四步中，夹持管坯前端并拉动管坯向前移动是指，采用拉拔夹持部夹持管坯前端并通过拉拔传动装置使拉拔夹持部沿管坯轴向向前移动从而拉动管坯向前移动；

[0060] 所述拉拔夹持部的移动路径下方设有若干高度可调的承托机构；所述第四步，在拉动管坯向前移动过程中，拉拔夹持部移经承托机构上方时承托机构高度较低以不阻碍拉拔夹持部通过，在拉拔夹持部经过后承托机构高度升高以承托管坯。

[0061] 上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。