鋼管加厚機(jī)送料裝置的改進(jìn)

任明杰 徐能惠

(金屬材料擠壓/鍛造國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西710032)

隨著市場(chǎng)對(duì)加厚管需求的增加，各鋼廠都在努力提高產(chǎn)能，這就對(duì)設(shè)備的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量提出了更高的要求。為此，我們?cè)谠O(shè)計(jì)上不斷改進(jìn)，力求最大限度地滿足生產(chǎn)需要。其中對(duì)鋼管加厚機(jī)送料裝置的改進(jìn)很成功，改進(jìn)后的鋼管送料裝置結(jié)構(gòu)更加合理，縮短了生產(chǎn)周期，提高了生產(chǎn)效率。

1 不同類型鋼管加厚機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

鋼管加厚機(jī)是將鋼管端頭局部管壁加厚的鍛壓設(shè)備，主要用于生產(chǎn)加厚油管和加厚鉆桿，按其機(jī)架結(jié)構(gòu)可分為整體框架式加厚機(jī)和C形框架式加厚機(jī)，見圖1。C形框架結(jié)構(gòu)加厚機(jī)上的鋼管是從壓機(jī)的C形口側(cè)進(jìn)側(cè)出，不需要專門的送料裝置。但由于C形結(jié)構(gòu)剛性差，機(jī)架往往需要做得很笨重，從而導(dǎo)致設(shè)備噸位很大，使用不方便。整體框架結(jié)構(gòu)加厚機(jī)由于其剛性好，設(shè)備重量輕，因而被普遍采用。但其封閉的結(jié)構(gòu)使鋼管無法側(cè)進(jìn)側(cè)出，就設(shè)計(jì)了一套縱向送料裝置，利用它將鋼管沿壓機(jī)模具中心線送進(jìn)、退出。

加厚機(jī)送料裝置的運(yùn)行過程是：當(dāng)送料裝置受料后，其輥道將鋼管抬起約50 mm，使其高于?？冢缓筝伒佬D(zhuǎn)將鋼管沿軸線送入加厚機(jī)模腔，送進(jìn)長(zhǎng)度由伺服電機(jī)控制。鋼管到位后，輥道停止旋轉(zhuǎn)，接著輥道落下。當(dāng)鋼管頭部加厚完畢后，送料裝置再將鋼管抬起，使其脫模，然后送料輥道反轉(zhuǎn)，將鋼管從壓機(jī)模腔退出，退到位后，輥道落下，由步進(jìn)運(yùn)輸機(jī)將鋼管送到下一工位。

圖1 壓機(jī)的結(jié)構(gòu)Figure 1 Configuration of the presses

2 原送料裝置

2. 1 原送料裝置的結(jié)構(gòu)

原上料裝置由一個(gè)動(dòng)力升降輥道和若干非動(dòng)力升降輥道組成。非動(dòng)力升降輥道與動(dòng)力升降輥道不同的是沒有安裝伺服電機(jī)、減速機(jī)和擺動(dòng)壓緊機(jī)構(gòu)。所有非動(dòng)力輥道的蝸桿通過傳動(dòng)軸和聯(lián)軸器與動(dòng)力輥道的蝸桿相連。動(dòng)力升降輥道結(jié)構(gòu)見圖2。

1—伺服電機(jī) 2—減速機(jī) 3—輥道 4—壓輪 5—壓緊氣缸 6—擺動(dòng)架 7—擺動(dòng)油缸 8—螺母 9—絲杠 10—蝸輪 11—蝸桿 12—支架 13—升降油缸 14—升降架

2. 2 原送料裝置的動(dòng)作過程

由于不同直徑的鋼管在V形輥上的中心高不同，更換鋼管規(guī)格時(shí)，首先要調(diào)整蝸輪蝸桿升降機(jī)構(gòu)，使鋼管與模具同心。具體操作是人工轉(zhuǎn)動(dòng)蝸桿，驅(qū)動(dòng)蝸輪旋轉(zhuǎn)，通過螺母和絲杠帶動(dòng)升降油缸、升降支架及輥道上升、下降。

在生產(chǎn)過程中，鋼管被送到輥道上后，升降油缸將升降支架和輥道頂起，使鋼管高于?？诩s50 mm。接著，擺動(dòng)油缸驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)架向上翻起，壓緊氣缸帶動(dòng)壓輪向下壓緊鋼管。伺服電機(jī)帶動(dòng)輥道轉(zhuǎn)動(dòng)，將鋼管送入壓機(jī)模腔，鋼管到位后伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，壓緊氣缸抬起壓輪，松開鋼管，升降油缸落下，鋼管水平放置。當(dāng)鋼管加厚完畢后，升降油缸二次升起，壓緊氣缸驅(qū)動(dòng)壓輪重新壓緊鋼管，使其脫模，然后伺服電機(jī)帶動(dòng)輥道反向轉(zhuǎn)動(dòng)，將鋼管退出模腔。退到位后，伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)，壓輪抬起，輥道落下，擺動(dòng)油缸活塞桿回縮，擺動(dòng)架向下擺動(dòng)，由步進(jìn)機(jī)將鋼管送到下一工位。

2. 3 原送料裝置的缺陷

原送料裝置的蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，加工困難，現(xiàn)場(chǎng)安裝精度要求較高。由于每套輥道由一個(gè)油缸單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，這不僅使設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高，還存在輥道升降不同步的問題。升降架只有一個(gè)導(dǎo)桿導(dǎo)向，在有傾翻力矩的情況下，升降架容易磨損，使用壽命短。C形結(jié)構(gòu)擺動(dòng)架剛性差、易變形，從而影響壓輪的壓力，導(dǎo)致鋼管送進(jìn)和退出時(shí)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象。由于鋼管進(jìn)退的距離靠伺服電機(jī)的脈沖數(shù)來控制，打滑會(huì)使伺服電機(jī)的脈沖數(shù)與鋼管送進(jìn)或退出距離產(chǎn)生偏差，使送進(jìn)和退出位置不精確，影響鋼管加厚質(zhì)量。

3 改進(jìn)后的拉桿式送料裝置

3. 1 拉桿式送料裝置的組成

改進(jìn)后的送料裝置組成如圖3所示。主要由一個(gè)壓緊裝置、一個(gè)動(dòng)力升降輥道、若干非動(dòng)力升降輥道以及油缸組成。動(dòng)力升降輥道由伺服電機(jī)、減速機(jī)、V形輥、軸承座等組成。非動(dòng)力升降輥道與動(dòng)力升降輥道不同的是沒有安裝伺服電機(jī)和減速機(jī)。

3. 2 拉桿式送料裝置的動(dòng)作過程

拉桿式送料裝置是通過調(diào)整油缸尾部的絲杠耳環(huán)來調(diào)節(jié)鋼管的初始高度，取代了原送料裝置的蝸輪蝸桿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。具體操作是順時(shí)針旋轉(zhuǎn)手柄，轉(zhuǎn)動(dòng)螺母，通過螺紋傳動(dòng)拉動(dòng)油缸和拉桿，使曲柄順時(shí)針擺動(dòng)，將輥道頂起。反之，逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)手柄，輥道落下。相比原先的蝸輪蝸桿調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，改進(jìn)的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低、調(diào)整方便。

生產(chǎn)過程中，輥道受料后，油缸拉動(dòng)拉桿，使曲柄順時(shí)針方向擺動(dòng)，將輥道頂起，使鋼管高于?？诩s50 mm，接著，氣缸驅(qū)動(dòng)壓輪壓下，動(dòng)力輥道旋轉(zhuǎn)，將鋼管送入壓機(jī)模腔。鋼管到位后，壓輪抬起，油缸活塞桿伸出，輥道靠自重落下。鋼管加厚完畢后，輥道二次升起，壓輪壓下，使鋼管脫模，接著動(dòng)力輥道反轉(zhuǎn)，將鋼管從模腔中退出，退到位后，壓輪抬起，輥道落下，由步進(jìn)機(jī)將鋼管送到下一工位。

1—壓緊支架 2—?dú)飧?3—壓輪 4—?jiǎng)恿伒?5—非動(dòng)力輥道 6—拉桿 7—曲柄 8—油缸 9—絲杠耳環(huán) 10—螺母 11—手柄

3. 3 拉桿式送料裝置的特點(diǎn)

在新設(shè)計(jì)中，所有輥道的升降均由一個(gè)油缸驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且能夠保證各個(gè)輥道同步升降。升降導(dǎo)桿改為兩根，升降平穩(wěn)，耐磨損，使用壽命長(zhǎng)。鋼管壓緊裝置改為固定式，將壓緊支架固定在壓機(jī)口正上方，支架是由鋼板焊接而成的三角形加強(qiáng)筋板，具備了足夠的剛性。壓輪安裝在動(dòng)力輥道上方，氣缸驅(qū)動(dòng)壓輪直接壓緊鋼管，足夠的壓緊力使鋼管在送進(jìn)過程中不會(huì)出現(xiàn)打滑現(xiàn)象，保證了鋼管的送進(jìn)精度，而且省去了擺動(dòng)架擺上擺下兩個(gè)動(dòng)作，節(jié)省了輔助時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。

4 結(jié)語

改進(jìn)后的拉桿式送料裝置在生產(chǎn)實(shí)踐中得到了很好的應(yīng)用，其動(dòng)作簡(jiǎn)單可靠、運(yùn)行平穩(wěn)、生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)出的鋼管質(zhì)量得到了用戶的肯定。

[1] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.