[發明專利]一種大直徑環件機械擴徑機

有效

• 申請號: 201610631061.7
• 申請日: 2016-08-04
• 公開（公告）號: CN106216538B
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 李毅波;黃明輝;潘晴
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: B21D41/02
• 分類號: B21D41/02;B21D37/10;B21D37/12
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 鄧建輝

技術領域

本發明涉及一種擴徑機，尤其涉及一種大直徑環件機械擴孔機。

背景技術

機械擴徑是一種先進制造技術,是制造大直徑、高鋼級管線鋼管及航空航天武器裝備用大型連接環件的一個重要工藝環節。機械擴徑一般采用斜塊擴孔原理，通過分瓣凸模分段使環件產生塑性變形，達到改善制品尺寸和形狀精度、消除焊接殘余應力并同時形成有利于提高制品承載能力的殘余應力狀態，以及提高屈服強度的目的。

機械式擴徑機的擴徑頭由扇形模具、斜塊、楔形體組成。扇形模具固定在斜塊上，斜塊與楔形體相聯，楔形體通過擴徑軸與液壓缸活塞桿相聯接。當液壓缸活塞帶動楔形體移動時，扇形模具向外擴展。擴徑力借助斜塊通過扇形模具作用在工件上，使得環件或管坯的直徑得以擴大。中國發明專利公開號為CN104001817A、CN103920823A、CN103170521A、CN102965589A的發明專利等都是與該類擴徑機相關的發明。

當所需擴徑的環件直徑比較小時，該類擴徑機不僅在功能上滿足需求，而且具有尺寸精度較高、容易補償模具磨損、適用性強等特點，因而得到了廣泛的應用。隨著航空航天和重載工業的高速發展，主承力構件朝著大型整體化方向發展，連接環類構件的直徑也由原來的3～5米，擴展到了8～10米，對于該類大型環件，如果擴徑時依舊采用傳統形式的擴徑頭，由于擴徑頭各組成斜塊、楔形體及扇形模具都是實心體，擴徑機楔形體、斜塊及扇形模具的整體尺寸與體積將十分龐大，不僅造成材料的浪費，還會產生由于需要推動巨形斜塊及扇形模具運行而帶來的能量損耗與能源浪費。

根據國內外有關資料可知擴徑到鋼管或環件直徑的1％～1.5％之間就可以消除成形殘余應力和提高圓度、直度，經計算，對于直徑為10米的鋁合金環件，擴徑3％所需達到的力不超過30MN，施加至每塊瓣膜上的力不超過2.5MN，完全可以采用鉸桿機構驅動瓣模進行擴徑作業。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種結構緊湊、體積小及能源損耗低的大直徑環件機械擴徑機。

為了解決上述技術問題，本發明提供的大直徑環件機械擴徑機，包括活塞缸、支撐盤、固定工作臺及滑塊，所述支撐盤上表面中心處設有固定工作臺，所述活塞缸安裝于固定工作臺的中心孔內并通過活塞桿與滑塊下端面相連，至少兩套鉸桿增力裝置沿固定工作臺圓周方向均勻布置，所述支撐盤上沿固定工作臺圓周方向均布有與所述鉸桿增力裝置相對應的分瓣凸模，每套鉸桿增力裝置包括增力桿、施力桿，兩者通過一連接片鉸接在滑塊圓周壁上，形成定點旋轉機構，所述增力桿另一端鉸接在固定工作臺圓周壁上，形成定點旋轉機構，所述施力桿另一端與其相對應的分瓣凸模鉸接，每套分瓣凸模底部設有導槽，所述支撐盤上表面沿圓周方向均布有與所述導槽相配合的徑向導軌，每套分瓣凸模在各自相對應的鉸桿增力裝置作用下在徑向導軌上滑動。

該擴徑機還包括導柱導向裝置，所述導向導柱下端固定在固定工作臺上，導向導柱柱體部分與滑塊內的導向套配合，實現滑塊的導向。

每套分瓣凸模包括基礎模具和與所述基礎模具螺栓連接的擴徑瓣模，所述基礎模具內表面焊接有與所述鉸桿增力裝置的施力桿鉸接的分瓣凸模連接塊，基礎模具底部開有與所述徑向導軌相配合的導槽。

所述擴徑瓣模底部開設有與所述徑向導軌相配合的導槽。

所述支撐盤上安裝有至少兩套帶動環件轉動的旋轉機構，所述旋轉機構沿圓周方向均布,通過轉動環件，進行二次擴孔，糾正由于分瓣凸模間的間隙造成的擴徑不均勻問題。

所述旋轉機構包括旋轉支撐輥、旋轉支撐輥軸承座以及驅動液壓馬達，所述旋轉支撐輥安裝于徑向導軌內，輥面高度稍高于所述徑向導軌上表面，旋轉支撐輥帶動環件轉動，旋轉支撐輥承載環件重量并對環件導向。

所述分瓣凸模的基礎模具設計為偏心凸模結構，偏心圓直徑依據實際工藝需要，由模瓣間所允許的最小間隙值確定。所述分瓣凸模的擴徑瓣模設計為偏心模結構，偏心圓直徑依據實際工藝需要，由模瓣間所允許的最小間隙值確定。

所述大直徑環件的直徑為5m以上。

本發明的有益效果：

采用鉸桿增力機構，將液壓缸施加在滑塊上的力進行放大，使得機械擴徑機能夠獲得較大的輸出力，充分滿足大型環件擴徑力的需求；鉸桿機構的采用不僅可以將滑塊的豎直運動轉化成模具的徑向運動，徑向位移大小幾乎不受限制且行程方便可調，有效避免了傳統錐桿瓣模式脹形機所帶來的模具材料浪費問題，節約了生產和制造成本，特別適合于直徑為5m以上的大直徑環件的擴徑，另外，鉸桿機構使用方便，便于維修與配件更換，能有效降低維護成本。