專利名稱：擴徑機的推拉式雙擴頭的制作方法
技術領域：
本發明擴徑機的推拉式雙擴頭屬于管道制造和加工技術領域，主要用于高材質、
厚壁直縫埋弧焊管的擴徑生產。
背景技術：
擴徑是直縫埋弧焊管制造中最重要的工藝環節之一，它是一種利用液壓力或機械 壓力從內壁使鋼管產生徑向擴脹的一種冷加工成型技術。擴徑不僅是保證直縫埋弧焊管幾 何尺寸精度的關鍵工序，也是消除鋼管的成型和焊接殘余應力的關鍵工序，同時還是對焊 管焊縫獨特的、最嚴格和最有效的質量檢驗手段。目前國內外直縫埋弧焊管擴徑生產所用 的機械擴徑機都采用拉桿式單錐形擴頭、多瓣脹塊的設計方式。這種擴徑機在加載擴徑過 程中，被擴徑鋼管所需能量只能通過一個擴頭的移動做功來提供，其結構設計的主要特點 為拉桿一端與錐形擴頭連接，拉桿另一端與擴徑油缸活塞連接，多瓣模具徑向面緊貼在擴 頭錐面，可獲得來自油缸的驅動力，多瓣模具的軸向面在導向盤的止推作用下不發生軸向 移動。擴徑時，油缸活塞通過拉桿對錐形擴頭加載，迫使錐頭移動并對多瓣脹塊產生推力， 在擴頭和導向盤的共同作用下，多瓣脹塊逐漸徑向張開并對鋼管實施進行擴徑。生產實踐 表明，建立在這種設計理念上的擴徑機，主要存在三方面缺點其一，為滿足單擴頭擴徑的 能量要求，油缸需為擴頭提供很大的驅動力，作為力傳動構件的拉桿在其尺寸設計空間有 限的情況下，將承受很大的拉壓循環應力，極易在其螺紋連接處易發生疲勞斷裂；其二，擴 徑工作系統難以實現封閉潤滑，惡劣的潤滑條件會加速設備各構件的磨損；其三，由于未形 成封閉潤滑，潤滑油難以回收利用，加大了生產成本，對作業環境造成嚴重污染。由于上述 不利條件的限制，這種傳統的機械擴徑機在設備安全可靠性方面將面臨嚴重的挑戰，難以 適應焊管新產品高材質化、大厚壁化方向發展的趨勢。
發明內容
本發明的目的在于提供一種能夠減小擴頭驅動力，減小脹塊和擴頭之間的摩擦系 數、改善摩擦副之間的散熱的有關擴徑機的推拉式雙擴頭設計方法。 本發明的目的是通過以下措施來達到的，本發明由油缸、左活塞、右活塞、外套筒、
推桿、拉桿、密封架、徑向柱塞、蓋板、右擴頭、左擴頭、鎖緊螺母組成，拉桿的一端通過鎖緊
螺母與右擴頭相連接，拉桿的另一端與左活塞通過鎖緊螺母相連接，推桿的一端與左擴頭
相連接，推桿的另一端與右活塞相連接，拉桿套在推桿內，密封架固定連接的外套筒，外套
筒連接油缸，徑向柱塞安裝在密封架上設置的條形孔內，蓋板固定在徑向柱塞上。 在左擴頭上有斜面，在右擴頭上有斜面，徑向柱塞的端部是錐面，徑向柱塞端部的
錐面與左擴頭和右擴頭上的斜面配合。 在密封架環向上開設條形孔，每個條形孔內安裝容納一個柱塞，在條形孔上設密 封槽，在密封槽內安裝密封圈。 密封架套在左擴頭和右擴頭上，左擴頭和右擴頭可以在密封架內軸向移動。
徑向柱塞和蓋板組成脹塊，徑向柱塞與擴頭錐面緊貼，徑向柱塞的徑向為條形、其 周向為近似三角形，蓋板與鋼管內壁接觸。 油缸采用雙活塞伺候油缸，油缸的左活塞連接拉桿，拉桿連接右擴頭，油缸的右活 塞連接推桿，推桿連接左擴頭，可分別通過對應的推桿和拉桿同時對與桿連接的左擴頭、右 擴頭實施相同移動量的推、拉加載，進而同時驅動多瓣脹塊緊貼兩個擴頭錐面實現脹管擴徑。 啟動油缸，左、右擴頭開始相互靠近，與左、右擴頭斜面相接觸的徑向柱塞開始向
外做徑向運動，蓋板與焊管的內壁相接觸，徑向柱塞和蓋板向外脹起時，焊管受力發生塑性 膨脹變形，保持一定時間，從而完成一段焊管的擴徑。在單次擴徑工作長度保持不變的條件 下，采用推拉式雙擴頭對鋼管進行擴徑與采用單錐形擴頭進行相比，擴頭在擴徑過程所需 要的驅動力可減小一半。此外，由于柱塞和條形孔之間存在密封設計空間，在條形孔上開設 密封槽，加裝密封圈后可達到密封設計要求，使得擴頭和脹塊接觸部分在擴徑的全過程中 處于封閉的全油潤滑狀態，潤滑條件將得到大大改善。 本發明設計合理，效果良好，減小了擴頭驅動力，改善了脹塊和擴頭之間潤滑條
件，大大增強了設備的可靠性，能源利用效率有大幅提高。
附圖1是本發明擴徑機的推拉式雙擴頭結構示意圖。
附圖2是本發明的徑向柱塞結構示意圖。
附圖3是附圖2的俯視圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步說明。 圖中油缸1 ，左活塞2，右活塞3，外套筒4，推桿5，拉桿6，密封架7，徑向柱塞8， 蓋板9，右擴頭10，焊管ll，鎖緊螺母12，左擴頭13，鎖緊螺母14，進油口 15，進油口 16，防 塵圈17，組合密封圈18，導向帶19。 如附圖1所示，本發明由油缸1、左活塞2、右活塞3、外套筒4、推桿5、拉桿6、密封 架7、徑向柱塞8、蓋板9、右擴頭10、左擴頭13、鎖緊螺母12、鎖緊螺母14等組成，拉桿的一 端通過鎖緊螺母12與右擴頭10相連接，另一端與左活塞2通過鎖緊螺母14相連接，推桿5 的一端與左擴頭13相連接，另一端與右活塞3相連接，拉桿6套在推桿5內，密封架7通過 與油缸1相連接的外套筒4進行連接固定，密封架7上設置了跟徑向柱塞8數量一致的柱 塞孔，每個柱塞孔上都開了三條槽，分別裝上防塵圈17、組合密封圈18、導向帶19，以保證 徑向柱塞8在密封架7上設置的柱塞孔內做徑向運動時里面的油不外漏，達到密封的效果， 蓋板9固定在徑向柱塞8上，啟動油缸1，進油口 15開始進油充壓，左活塞2在壓力作用下 向左移動，與左活塞2相連接的拉桿開始軸向向左運動，同時，右活塞3向右運動，推動與之 連接的推桿5，與推桿5連接的左擴頭13開始向右運動，右擴頭10在拉桿6的作用下向左 運動，左右擴頭開始相互靠近，與左右擴頭斜面相接觸的徑向柱塞8開始向外做徑向運動， 蓋板9固定在徑向柱塞8上并與焊管11的內壁相接觸，徑向柱塞8和蓋板9向外脹起時， 焊管11受力發生塑性膨脹變形，保持一定時間，從而完成一段焊管的擴徑，然后卸去壓力，進油口 16開始進油充壓，開始在兩活塞的另外一側施加壓力，拉桿6在左活塞2的作用下 推回右擴頭10，同時，推桿5在右活塞3的作用下拉回左擴頭13，收攏柱塞8和蓋板9，移動 焊管11，使未擴徑部分到達蓋板9的位置，經過重復上述步驟多次，即可完成整支焊管的擴 徑工作。 如附圖2、附圖3所示，本發明徑向柱塞的端部是錐面，徑向柱塞端部的錐面與左 擴頭和右擴頭上的斜面配合，徑向柱塞和蓋板組成脹塊，徑向柱塞與擴頭錐面緊貼，徑向柱 塞的徑向為條形、其周向為近似三角形。 本發明采用了一個雙活塞伺服油缸作為擴徑機的動力系統，并提供了左擴頭、右 擴頭及多瓣脹塊有機組合的工作方式，雙活塞伺服油缸可分別通過對應的推桿和拉桿同時 對與桿連接的左擴頭、右擴頭實施相同移動量的推、拉加載，進而同時驅動多瓣脹塊緊貼兩 個擴頭錐面實現脹管擴徑，本發明中的每個擴頭只需提供總能量的一半，而在每個擴頭移 動距離與傳統擴徑機單擴頭移動距離保持不變的情況下，擴頭移動所需的驅動力可相應減 小一半。本發明采用密封架，密封架外套兩個擴頭，擴頭可以在密封架內軸向移動，每瓣脹 塊由兩部分組成，其中與擴頭錐面緊貼的部分為柱塞，其徑向為條形、其周向為近似三角 形，與鋼管內壁接觸的部分為蓋板。沿密封架環向上開設對應數量的條形孔，每個條形孔可 容納一個柱塞，當兩個擴頭軸向移動時，柱塞在兩個擴頭錐面的推動下，在條形孔內發生徑 向移動，并推動整個多瓣脹塊發生徑向移動，從而達到擴徑脹管的目的，由于柱塞和條形孔 之間存在密封設計空間，在條形孔上開設密封槽，加裝密封圈后可達到密封設計要求，使得 擴頭和脹塊接觸部分在擴徑的全過程中處于封閉的全油潤滑狀態，潤滑條件將得到大大改 善，在擴徑過程中，伴隨擴頭的來回循環移動，密封腔內潤滑油所占體積大小循環變化，潤 滑油處于反復流動狀態，實現對潤滑油的冷卻功能。
權利要求
一種擴徑機的推拉式雙擴頭，其特征是由油缸、左活塞、右活塞、外套筒、推桿、拉桿、密封架、徑向柱塞、蓋板、右擴頭、左擴頭、鎖緊螺母組成，拉桿的一端通過鎖緊螺母與右擴頭相連接，拉桿的另一端與左活塞通過鎖緊螺母相連接，推桿的一端與左擴頭相連接，推桿的另一端與右活塞相連接，拉桿套在推桿內，密封架固定連接的外套筒，外套筒連接油缸，徑向柱塞安裝在密封架上設置的柱塞孔內，蓋板固定在徑向柱塞上。
2. 根據權利要求1所述的擴徑機的推拉式雙擴頭，其特征是在左擴頭上有斜面，在右 擴頭上有斜面，徑向柱塞的端部是錐面，徑向柱塞端部的錐面與左擴頭和右擴頭上的斜面 配合。
3. 根據權利要求1所述的擴徑機的推拉式雙擴頭，其特征是在密封架環向上開設條形 孔，每個條形孔內安裝容納一個柱塞，在條形孔上設密封槽，在密封槽內安裝密封圈。
4. 根據權利要求1所述的擴徑機的推拉式雙擴頭，其特征是密封架套在左擴頭和右擴 頭上，左擴頭和右擴頭在密封架內軸向移動。
5. 根據權利要求1所述的擴徑機的推拉式雙擴頭，其特征是徑向柱塞和蓋板組成脹 塊，徑向柱塞與擴頭錐面緊貼，徑向柱塞的徑向為條形，徑向柱塞的周向為近似三角形，蓋 板與鋼管內壁接觸。
6. 根據權利要求1所述的擴徑機的推拉式雙擴頭，其特征是油缸是雙活塞，油缸的左 活塞連接拉桿，拉桿連接右擴頭，油缸的右活塞連接推桿，推桿連接左擴頭。
全文摘要
本發明擴徑機的推拉式雙擴頭屬于管道制造和加工技術領域，由油缸、左活塞、右活塞、外套筒、推桿、拉桿、密封架、徑向柱塞、蓋板、右擴頭、左擴頭、鎖緊螺母組成，拉桿的一端通過鎖緊螺母與右擴頭相連接，拉桿的另一端與左活塞通過鎖緊螺母相連接。推桿的一端與左擴頭相連接，推桿的另一端與右活塞相連接，拉桿套在推桿內。密封架固定連接的外套筒，外套筒連接油缸，徑向柱塞安裝在密封架上設置的柱塞孔內。蓋板固定在徑向柱塞上。本發明設計合理，效果良好，減小了擴頭驅動力，改善了脹塊和擴頭之間潤滑條件，大大增強了設備的可靠性，能源利用效率有大幅提高。
文檔編號B21D41/02GK101745587SQ20101010172
公開日2010年6月23日 申請日期2010年1月20日 優先權日2010年1月20日
發明者張同軒, 陳昌, 黃克堅 申請人:番禺珠江鋼管有限公司