多辊式无缝锥管超精密成型装置及无缝锥管成型工艺

摘要

本发明公开了一种多辊式无缝锥管超精密成型装置及无缝锥管成型工艺，成型装置包括机架、管材驱动装置、锥管成型辊模和往复运动机构；锥管成型辊模包括若干组沿待加工管材轴线方向依次排列的成型模块，每组成型模块均包括三个绕轴线径向围绕分布的辊模本体，三个辊模本体配合后形成一个整圆形的冷压模口，且随着三个辊模本体的同步旋转，形成的冷压模口直径逐渐增大或减小；成型加工时，进入锥管成型辊模内的直管驱动辊模本体旋转，辊模本体给予直管反作用力对其进行成型加工。本发明具有可以加工毫米级别的毛细柔性无缝锥管、使毛细柔性无缝锥管在加工合格率以及加工精度上均满足工业生产要求的优点。

权利要求

1.多辊式无缝锥管超精密成型装置，其特征在于：包括机架（1），机架（1）上安装有管材驱动装置（2），管材驱动装置（2）将管材旋转输送至锥管成型辊模（3），锥管成型辊模（3）连接有往复运动机构（4）；所述锥管成型辊模（3）包括若干组沿待加工管材轴线方向依次排列的成型模块（31），每组成型模块（31）均包括三个绕轴线径向围绕分布的辊模本体（311），辊模本体（311）固定在模架（32）上，辊模本体（311）圆周上设有一圈成型槽，三个辊模本体（311）的成型槽配合后形成一个整圆形的冷压模口，且随着三个辊模本体（311）的同步旋转，形成的冷压模口直径逐渐增大或减小；

所述模架（32）包括若干个首尾相连的三棱柱状内芯（321），内芯（321）中心线上设有与所生产的无缝锥管配套的通孔（325），内芯（321）的三个侧面上对应设有封盖（322），内芯（321）的侧面与对应的封盖（322）配合后内部形成有可供辊模本体（311）嵌入的容置空间，若干个内芯（321）与所有封盖（322）的配合体外部套有柱形外壳（323）；

无缝锥管成型时：将等径直管安装在管材驱动装置上，在管材驱动装置作用下等径直管自身做旋转运动并以一定速度沿直线输入锥管成型辊模内，锥管成型辊模在往复运动机构带动下进行往复运动，进入锥管成型辊模内的等径直管驱动辊模本体旋转，辊模本体给予等径直管反作用力对其进行滚压式成型加工。

2.根据权利要求1所述的多辊式无缝锥管超精密成型装置，其特征在于：沿锥管直线运动方向的相邻两组成型模块（31）中，前组成型模块（31）的最小冷压模口直径大于后组成型模块（31）的最小冷压模口直径且小于后组成型模块（31）的最大冷压模口直径。

3.根据权利要求2所述的多辊式无缝锥管超精密成型装置，其特征在于：所述辊模本体（311）的中心设有轴孔，辊模本体（311）通过轴安装。

4.根据权利要求1、2或3所述的多辊式无缝锥管超精密成型装置，其特征在于：所述成型槽的有效工作长度为其所在圆周周长的1/2‑3/4。

5.根据权利要求1所述的多辊式无缝锥管超精密成型装置，其特征在于：所述柱形外壳（323）的两端设有限位挡块（324）。

6.根据权利要求1所述的多辊式无缝锥管超精密成型装置，其特征在于：所述管材驱动装置（2）包括第一直线运动驱动电机（201），第一直线运动驱动电机（201）连接有一对第一丝杠（202），第一丝杠（202）上架设有管材安装板（203），管材安装板（203）上设有旋转电机（204），管材安装板（203）沿管材进给方向一侧设有第二直线运动驱动电机（205），第二直线运动驱动电机（205）连接有一对第二丝杠（206），第二丝杠（206）上架设有管材托板（207）。

7.根据权利要求1所述的多辊式无缝锥管超精密成型装置，其特征在于：所述往复运动机构（4）包括转盘（401），转盘（401）的边缘经连杆（402）与锥管成型辊模（3）相连接，锥管成型辊模（3）底部连接有滑板（403），锥管成型辊模（3）下方设有对滑板（403）纵向限位的滑道（404）。

8.根据权利要求1所述的多辊式无缝锥管超精密成型装置，其特征在于：所述锥管成型辊模（3）的外侧四周围设有格挡板（33）。

说明书

多辊式无缝锥管超精密成型装置及无缝锥管成型工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及无缝锥管制造技术领域，特别是一种多辊式无缝锥管超精密成型装置及无缝锥管成型工艺。

背景技术

[0002] 目前，石油、化工、医疗、消防、电力、机械设备、物流设备、造船、建筑、仪器仪表、水暖家电、军事等领域均需要用到锥管，由于锥管主要原料以碳钢为主，也可使用不锈钢、合
金钢等各种材料得到不同性能的锥管，传统热推成型的方式会对加工材料造成不可逆的内
部分子结构的改变，使得加工得到的锥管失去材料本身的性能，因此，对于一些对材料要求
高的使用环境，冷压成型已经成为锥管加工的主流。

[0003] 对于锥管的冷压成型，滚压式加工由于其可以加工大尺寸管材、加工过程中管材爆裂概率小等优点已经逐渐取代挤压式加工成为现代锥管冷压成型的主流，在我司申请并
公开的专利申请CN 109351777A中，已经公开了一种旋转滚压式生产加工无缝锥管设备，用
于将无缝钢管加工为锥形空心圆管，包括机架、驱动机构、滚压模具组件和钢管送给脱模机
构；滚压模具组件滑动安装在机架中，其至少包括一对滚轮，滚轮上环设有凹槽，凹槽的底
面各位置距滚轮中心点的距离均不相同，一对滚轮上的凹槽组成模腔；钢管送给脱模机构
用于将钢管逐步送入到滚压模具组件中；驱动机构带动滚压模具组件左右移动，同时转向
相反的一对滚轮进行转动，从而钢管在一对滚轮组成的模腔进行滚压加工成型。

[0004] 上述专利已经基本解决了常规尺寸锥管的冷压成型加工，但涉及到更为精密的如医疗器械、仪器仪表及其他特定要求下毛细柔性无缝锥管，其外径在2.5‑6.5mm，上述专利
中的设备其模具为一对滚轮上的凹槽组成的模腔，无法加工出这种毫米级别的锥管，即使
将上述设备进行等比例缩放，其加工锥管的精度及成功率均无法达到生产要求，单个毛细
柔性无缝锥管的加工成本也是非常高昂。

[0005] 因此，现有的锥管成型设备无法很好地加工毫米级别的毛细柔性无缝锥管，毛细柔性无缝锥管无论在加工合格率以及加工精度上均无法满足生产需求，亟需一种新的无缝
锥管超精密成型装置及成型工艺，来满足市场对毛细柔性无缝锥管的需求。

发明内容

[0006] 本发明的目的在于，提供一种多辊式无缝锥管超精密成型装置及无缝锥管成型工艺。它具有可以加工毫米级别的毛细柔性无缝锥管、使毛细柔性无缝锥管在加工合格率以
及加工精度上均满足工业生产要求、降低了毛细柔性无缝锥管的制造成本的优点。

[0007] 本发明的技术方案：多辊式无缝锥管超精密成型装置，包括机架，机架上安装有管材驱动装置，管材驱动装置将管材旋转输送至锥管成型辊模，锥管成型辊模连接有往复运
动机构；所述锥管成型辊模包括若干组沿待加工管材轴线方向依次排列的成型模块，每组
成型模块均包括三个绕轴线径向围绕分布的辊模本体，辊模本体固定在模架上，辊模本体
圆周上设有一圈成型槽，三个辊模本体的成型槽配合后形成一个整圆形的冷压模口，且随
着三个辊模本体的同步旋转，形成的冷压模口直径逐渐增大或减小。

[0008] 前述的多辊式无缝锥管超精密成型装置中，沿锥管直线运动方向的相邻两组成型模块中，前组成型模块的最小冷压模口直径大于后组成型模块的最小冷压模口直径且小于
后组成型模块的最大冷压模口直径。

[0009] 前述的多辊式无缝锥管超精密成型装置中，所述辊模本体的中心设有轴孔，辊模本体通过轴安装。

[0010] 前述的多辊式无缝锥管超精密成型装置中，所述成型槽的有效工作长度为其所在圆周周长的1/2‑3/4。

[0011] 前述的多辊式无缝锥管超精密成型装置中，所述模架包括若干个首尾相连的三棱柱状内芯，内芯中心线上设有与所生产的无缝锥管配套的通孔，内芯的三个侧面上对应设
有封盖，内芯的侧面与对应的封盖配合后内部形成有可供辊模本体嵌入的容置空间，若干
个内芯与所有封盖的配合体外部套有柱形外壳。

[0012] 前述的多辊式无缝锥管超精密成型装置中，所述柱形外壳的两端设有限位挡块。

[0013] 前述的多辊式无缝锥管超精密成型装置中，所述管材驱动装置包括第一直线运动驱动电机，第一直线运动驱动电机连接有一对第一丝杠，第一丝杠上架设有管材安装板，管
材安装板上设有旋转电机，管材安装板沿管材进给方向一侧设有第二直线运动驱动电机，
第二直线运动驱动电机连接有一对第二丝杠，第二丝杠上架设有管材托板。

[0014] 前述的多辊式无缝锥管超精密成型装置中，所述往复运动机构包括转盘，转盘的边缘经连杆与锥管成型辊模相连接，锥管成型辊模底部连接有滑板，锥管成型辊模下方设
有对滑板纵向限位的滑道。

[0015] 前述的多辊式无缝锥管超精密成型装置中，所述锥管成型辊模的外侧四周围设有格挡板。

[0016] 采用前述的多辊式无缝锥管超精密成型装置制造无缝锥管的成型工艺：将等径直管安装在管材驱动装置上，在管材驱动装置作用下等径直管自身做旋转运动并以一定速度
沿直线输入锥管成型辊模内，锥管成型辊模在往复运动机构带动下进行往复运动，进入锥
管成型辊模内的等径直管驱动辊模本体旋转，辊模本体给予等径直管反作用力对其进行滚
压式成型加工。

[0017] 与现有技术相比，本发明锥管在往复运动的锥管成型辊模作用下进行滚压式冷压成型，其中锥管成型辊模包括若干组沿待加工管材轴线方向依次排列的成型模块，每组成
型模块均包括三个绕轴线径向围绕分布的辊模本体，由于待加工管材是做边旋转边直线进
给的运动，辊模本体这种围绕一周的环形分布设计相比于现有的对模式设计，使得管材接
触辊模本体时，将作用力分散到三个不同的辊模本体上，三个不同的辊模本体同时给予管
材反作用力对其进行滚压式成型加工，反作用力更为分散和均匀，得到加工精度更高的锥
管，可以用于加工毫米级别的毛细柔性无缝锥管，由于本发明每组成型模块均由三个绕管
线环形围绕分布的辊模本体构成，对于辊模本体自身的容错率更高，也使毛细柔性无缝锥
管在加工合格率以及加工精度上均能满足工业生产要求，采用本发明设备进行毛细柔性无
缝锥管的加工也大大降低了毛细柔性无缝锥管的制造成本。

[0018] 进一步地，沿锥管直线运动方向的相邻两组成型模块中，前组成型模块的最小冷压模口直径大于后组成型模块的最小冷压模口直径且小于后组成型模块的最大冷压模口
直径，这种尺寸设计使得本发明在理想条件下，只需调整成型模块组数，即可完成所需长度
的锥管的连续成型加工。

[0019] 更进一步地，本发明辊模本体的成型槽的有效工作长度为其所在圆周周长的1/2‑3/4，合理利用辊模本体上的工作区域，可以有效防止滚压加工出现辊模本体与管材之间发
生干涉等情况；本发明的辊模本体安装在模架上，模架包括若干个首尾相连的三棱柱状内
芯，内芯中心线上设有与所生产的无缝锥管配套的通孔，内芯的三个侧面上对应设有封盖，
内芯的侧面与对应的封盖配合后内部形成有可供辊模本体嵌入的容置空间，为辊模本体量
身定制，有助于提高设备运行的稳定性。

[0020] 综上，本发明具有可以加工毫米级别的毛细柔性无缝锥管、使毛细柔性无缝锥管在加工合格率以及加工精度上均满足工业生产要求、降低了毛细柔性无缝锥管的制造成本
的优点。

附图说明

[0021] 图1是本发明的结构示意图；

[0022] 图2是锥管成型辊模的结构示意图；

[0023] 图3是成型模块的结构示意图；

[0024] 图4是内芯的结构示意图；

[0025] 图5是封盖的结构示意图；

[0026] 图6是柱形外壳的三维结构示意图；

[0027] 图7是柱形外壳的截面结构示意图；

[0028] 图8是成型模块在模架内的安装状态示意图；

[0029] 图9是锥管成型辊模在滑板上的安装方式示意图；

[0030] 图10是管材驱动装置的结构示意图。

[0031] 附图标记：1‑机架，2‑管材驱动装置，3‑锥管成型辊模，4‑往复运动机构，31‑成型模块，32‑模架，33‑格挡板，201‑第一直线运动驱动电机，202‑第一丝杠，203‑管材安装板，
204‑旋转电机，205‑第二直线运动驱动电机，206‑第二丝杠，207‑管材托板，311‑辊模本体，
321‑内芯，322‑封盖，323‑柱形外壳，324‑限位挡块，325‑通孔，401‑转盘，402‑连杆，403‑滑
板，404‑滑道。

具体实施方式

[0032] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

[0033] 实施例：多辊式无缝锥管超精密成型装置，主要用于加工外径尺寸为2.5‑6.5mm之间的毛细柔性无缝锥管，结构如图1至图10所示，包括机架1，机架1上安装有管材驱动装置
2，管材驱动装置2将管材旋转输送至锥管成型辊模3，锥管成型辊模3连接有往复运动机构
4；所述锥管成型辊模3包括若干组沿待加工管材轴线方向依次排列的成型模块31，每组成
型模块31均包括三个绕轴线径向围绕分布的辊模本体311，辊模本体311固定在模架32上，
辊模本体311圆周上设有一圈成型槽，三个辊模本体311的成型槽配合后形成一个整圆形的
冷压模口，且随着三个辊模本体311的同步旋转，形成的冷压模口直径逐渐增大或减小。

[0034] 在实际应用过程中，由于毛细柔性无缝锥管在应用时的使用长度无需太长，故本实施例中成型模块31的组数为4组即可，可以满足生产需求；沿锥管直线运动方向的相邻两
组成型模块31中，前组成型模块31的最小冷压模口直径大于后组成型模块31的最小冷压模
口直径且小于后组成型模块31的最大冷压模口直径，也即本发明的每个辊模本体311均是
经过尺寸上的设计，使得前后两组成型模块31形成的圆形冷压模口直径存在相互重叠的一
部分，来进行多级交替式的无缝锥管连续冷压成型；辊模本体311的中心设有轴孔，辊模本
体311通过轴安装；所述成型槽的有效工作长度为其所在圆周周长的1/2‑3/4，合理地利用
了辊模本体311上的工作区域，可以有效防止滚压加工出现辊模本体311与管材之间发生干
涉等情况。

[0035] 模架32包括若干个首尾相连的三棱柱状内芯321，内芯321中心线上设有与所生产的无缝锥管配套的通孔325，内芯321的三个侧面上对应设有封盖322，内芯321的侧面与对
应的封盖322配合后内部形成有可供辊模本体311嵌入的容置空间，容置空间略大于辊模本
体311尺寸，使得辊模本体311装入后在径向具有一定的调整空间，若干个内芯321与所有封
盖322的配合体外部套有柱形外壳323，将所有封盖322与内芯321的配合体封紧固定，进行
径向限位，柱形外壳323的两端设有限位挡块324进行轴向限位，模架32为辊模本体311量身
定制，有助于提高设备运行的稳定性。

[0036] 管材驱动装置2包括第一直线运动驱动电机201，使管材实现直线进给运动，第一直线运动驱动电机201连接有一对第一丝杠202，第一丝杠202上架设有管材安装板203，管
材安装板203上设有旋转电机204，使管材实现旋转运动，管材安装板203沿管材进给方向一
侧设有第二直线运动驱动电机205，第二直线运动驱动电机205连接有一对第二丝杠206，第
二丝杠206上架设有管材托板207，托板在第二直线运动驱动电机205作用下实现直线运动，
辅助管材的直线运动；所述往复运动机构4包括转盘401，转盘401经尺寸的传动部件连接有
电机，转盘401的边缘经连杆402与锥管成型辊模3相连接，锥管成型辊模3底部连接有滑板
403，锥管成型辊模3下方设有对滑板403纵向限位的滑道404，防止锥管成型辊模3脱离直线
运动的滑道404；所述锥管成型辊模3的外侧四周围设有格挡板33，使成型加工部分与前面
管材的驱动部分分开，便于管理和维护。

[0037] 本发明的锥管成型工艺：将等径直管安装在管材驱动装置2上，用于成型的等径直管内部插入一根锥形芯棒作为内模，在第一直线运动驱动电机201、第一丝杠202和旋转电
机204作用下等径直管自身做旋转运动并以一定速度沿直线输入锥管成型辊模3内，在等径
直管与芯棒同步进给的同时，锥管成型辊模3在往复运动机构4带动下进行往复运动，进入
锥管成型辊模3内的等径直管驱动辊模本体311旋转，同时辊模本体311给予等径直管反作
用力对其进行连续滚压式的成型加工，将其加工成无缝锥管。

[0038] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便
于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以
特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。