專利名稱：一種鉭鈮合金管材高精度矯直機的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于機械技術領域，涉及一種管材矯直機，具體涉及一種稀有金屬合金管材高精度矯直機，尤其是適用于鉭鈮合金、大管徑、薄管壁的合金管材的高精度矯直機。
背景技術：
目前稀有金屬及其合金材料在航空航天、電子通訊、核發(fā)電等工業(yè)領域應用的越來越廣泛，對其管材、棒材的直線度(彎曲度)提出了更高的要求，特別是對高質量的合金材料要求直線度達到0. 3mm/m以下。國內外現(xiàn)有技術的管材矯直機，已經能使合金管材達到直線度彡0. 3mm/m。如中國專利號為ZL200820010643. 4、申請日為2008. 2. 3 (是本申請在先申請的專利)中，公開了一種“合金圓材高精度矯直機，具體公開了該矯直機主要由布料臺、上料輥道、矯直主機、下料輥道、集料裝置、液壓系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)構成，特點是矯直主機采用二段等曲率反彎輥形，構造為2-2 (8)復合輥系，共設4對上下對稱的矯直輥，其中一、四對輥為雙曲線輥形，二、三對輥為等曲率反彎輥形。該矯直機對合金圓管的矯直精度達到了 0. 3mm/m”，但該矯直機對大管徑、薄管壁的高強度合金管材矯直，特別是對被矯直管材直徑為Φ 15 70mm、壁厚為0. 254 0. 381mm的鉭鈮合金管的矯直，仍然難以實現(xiàn)。

實用新型內容本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術存在的問題，提供一種管材矯直機，特別適用于鉭鈮合金管材的高精度矯直機，實現(xiàn)對管材直徑為Φ15 70mm、壁厚為0. 254 0. 381mm的鉭鈮合金管材的矯直，并達到矯直精度0. 3mm/m。本實用新型矯直機主要由布料臺、上料架、上料輥道、矯直主機、下料輥道、下料架、集料裝置、C型架、液壓站、液壓伺服系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)組成；所述液壓伺服系統(tǒng)包括位置傳感器、液壓伺服閥或比例閥、驅動器；所述電氣控制系統(tǒng)包括PLC、變頻器、人機界面；實現(xiàn)本實用新型目的的技術解決方案是所述矯直主機采用2-2(12)復合輥的構造，共設置6對上、下對稱布置的矯直輥，其中第一、二、三對輥為大輥，第四、五、六對輥為小輥，各對大輥之間的輥距相同，各對小輥之間的輥距相同，每對大輥之間的輥距與每對小輥之間的輥距不相同，即為異輥距，各矯直輥的輥形均為分段等曲率反彎輥形；所述液壓伺服系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)對矯直輥的位移量、液壓管線內的供給壓力采用閉環(huán)控制方式，對矯直速度采用無級調速；所述各對大輥之間的輥距390mm 450mm ；所述各對小輥之間的輥距245mm 305mm ；所述大輥系與小輥系之間的輥距325mm 385mm ；所述分段等曲率反彎輥形為三段等曲率反彎輥形，大輥系的三段曲率半徑范圍分別為950mm 1200mm、2050mm 2300mm、:3550mm 3800mm，小輥系的三段曲率半徑范圍分別為 350mm 600mm、850 1100mm、1550mm 1800mm ；所述每對矯直輥的等曲率反彎輥縫的長度不小于一個導程t，而為了完成高精度矯直目標，則需要矯直輥的每段輥形的工作長度不小于3個導程t ；所述6對矯直輥均設有液壓油缸，液壓活塞在缸體內的位移量由位置傳感器反饋信息，經PLC信息處理，通過控制液壓伺服閥或比例閥的閥口油流量來控制伺服閥開口度和閥口壓力差，從而控制矯直輥的位移量、液壓管線內的供給壓力，布料臺、上料架、下料架、C型架閉合均由液壓控制。本實用新型的有益效果采用液壓伺服控制裝置和位置傳感器，實現(xiàn)了矯直輥位移量(即油缸位置的位移量)的閉環(huán)控制，保證了各矯直輥位移量的一致、準確，實現(xiàn)了對被矯直管材均布矯直力的矯直效果；采用異輥距大小輥系布置結構，擴大了矯直機的矯直范圍；矯直輥為三段等曲率反彎輥形，提高了矯直精度及表面光潔度，尤其對高強度薄壁管材(如鉭鈮合金)進行矯直時，矯直輥的矯直能力有了很大提高，被矯管材在上、下輥形成的輥縫中旋轉一個導程后，就可產生一個導程長度的全圓周等厚度的塑性變形區(qū)，通過3 個導程，可實現(xiàn)全導程的反彎矯直，不會漏掉任何長度和任何相位而達到真正全長度和全方位的矯直目的，達到0. 2mm/m 0. 3mm/m的高精度矯直。

圖1為本實用新型的矯直機的結構示意圖；圖2為矯直主機的結構示意圖；圖3為矯直輥為大輥的輥形圖；圖4為矯直輥為小輥的輥形圖；圖5為矯直輥的位移量的閉環(huán)控制流程圖；圖6為液壓管線內的供給壓力的閉環(huán)控制流程圖；圖7為矯直力計算模擬示意圖；圖8為電氣控制系統(tǒng)的方框圖；圖中1、主電機1，2、主電機11，3、主電機111，4、主電機IV，5、主減速機1，6、主減速機II，7、主減速機III，8、主減速機IV ；9、第一對大輥上輥、下輥，10、第二對大輥上輥、下輥，11、第三對大輥上輥、下輥， 12、第一對小輥上輥、下輥，13、第二對小輥上輥、下輥，14、第三對小輥上輥、下輥；15、壓下調整機構I，16、壓下調整機構II，17、壓下調整機構III，18、壓下調整機構IV，19、壓下調整機構V，20、壓下調整機構VI ；21、壓上調整機構I，22、壓上調整機構II ；23、前導套，24、后導套，25、上橫梁，26、調角機構，27、立柱，28、主機底座；29、上料架，30、下料架。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型的矯直機作進一步詳細描述；本實用新型矯直機主要由布料臺、上料架四、上料輥道、矯直主機、下料輥道、下料架30、集料裝置、C型架、液壓站、液壓伺服系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)組成；所述布料臺位于矯直機的前端，布料臺與上料輥道相接，上料輥道通過導向裝置與矯直主機相連，矯直主機通過導向裝置與下料輥道相連，在下料輥道之后設有集料裝置。[0028]布料臺鋼性結構，主要完成待矯直材料撥料入上料裝置；與上料輥道前端并列放置，撥料撥叉由液壓系統(tǒng)控制將排列好的圓材撥入上料輥道。上料輥道剛性結構，安裝柔性輥道用于輸送待矯直圓材并防止損害合金材料； C型防護架防止圓材進入矯直機后甩動造成機械傷害；完成待矯直材料自動進入矯直機主機；與矯直主機通過導向裝置相連。矯直主機主機采用12輥“異輥距”棍系結構設計，構造為大輥2-2 (3)共6輥；小輥2-2C3)共6輥，計12輥，形成大、小輥復合輥系。所述異輥距設計可以擴大矯直管材直徑比達到1 5，擴大了矯直機的矯直范圍。6對矯直輥(12輥)的上輥、下輥均采用分段等曲率反彎輥形設計，能全方位矯直各種金屬合金管材及其薄壁管，精度可達0. 3mm/m。6 對矯直輥的6個上輥均可進行壓下調整，并設有液壓油缸及平衡油缸保護，第2、第5對輥的下輥可以進行壓上調整。矯直主機通過導向裝置與上、下料輥道相連。下料輥道剛性結構，安裝柔性輥道用于輸送被矯直后圓材，并防止損害合金材料。C型防護架防止造成機械傷害。完成矯直后的材料自動進入集料裝置。后部并列放置集料裝置。本實用新型的矯直機如圖1，圖2所示主電機I 1 驅動電動機(變頻調速)，通過主減速機I 5及萬向聯(lián)軸器驅動3個大輥上輥(3輥集中式驅動)。與主減速機I 5通過輸出軸法蘭連接。主電機II 2:驅動電動機(變頻調速)，通過主減速機II 5及萬向聯(lián)軸器驅動3 個大輥下輥(3輥集中式驅動)。與主減速機116通過輸出軸法蘭連接。主電機II13 驅動電動機(變頻調速)，通過主減速機II17及萬向聯(lián)軸器驅動3 個小輥上輥(3輥集中式驅動)。與主減速機III7通過輸出軸法蘭連接。主電機IV4 驅動電動機(變頻調速)，通過主減速機IV8及萬向聯(lián)軸器驅動3個小輥下輥(3輥集中式驅動)。與主減速機IV8通過輸出軸法蘭連接。主減速機15 直尺減速機用于將主電機Il進行一次性減速，滿足驅動功率的要求。與主電機Il安裝在同一底板之上，輸出三根傳動軸，通過萬向聯(lián)軸器傳動3個大輥上棍。主減速機116 直尺減速機用于將主電機112進行一次性減速，滿足驅動功率的要求。與主電機112安裝在同一底板之上，輸出三根傳動軸，通過萬向聯(lián)軸器傳動3個大輥下棍。主減速機II17 直尺減速機用于將主電機II13進行一次性減速，滿足驅動功率的要求。與主電機III3安裝在同一底板之上，輸出三根傳動軸，通過萬向聯(lián)軸器傳動3個小棍上棍。主減速機IV8 直尺減速機用于將主電機IV4進行一次性減速，滿足驅動功率的要求。與主電機IV4安裝在同一底板之上，輸出三根傳動軸，通過萬向聯(lián)軸器傳動3個小輥下棍。第一對大輥9 為輸入輥，用于薄壁管的咬入與粗矯。其上輥與該輥壓下裝置相連并設有過載保護油缸，可進行角度調整。上輥受主電機Il驅動，下輥受主電機112驅動，可進行角度調整。第二對大輥10 即中間對大輥，用于薄壁管的精矯與傳送。其上輥與該輥壓下裝置相連并設有過載保護油缸，可進行壓下及角度調整。上輥受主電機Ii驅動，下輥受主電機112驅動，可進行角度調整。第三對大輥11 用于薄壁管矯直后的圓整與傳送。該對輥速度略高于其他對輥， 以利于對管材形成微張力，提高矯直精度同時對被矯直材料起到拉出作用。其上輥受主電機Ii驅動與該輥壓下機構相連，設有過載保護油缸及平衡油缸，可進行壓下及角度調整。 其下輥受主電機II 2驅動可進行角度調整。第一對小輥12 為輸入輥，用于薄壁管的粗矯與傳送。其上輥與該輥壓下裝置相連并設有過載保護油缸，可進行角度調整。上輥受主電機III3驅動，下輥受主電機IV4驅動，可進行角度調整。第二對小輥13 即中間對小輥，用于薄壁管的精矯與傳送。其上輥與該輥壓下裝置相連并設有過載保護油缸，可進行壓下及角度調整。上輥受主電機III3驅動，下輥受主電機IV4驅動，可進行角度調整。第三對小輥14 用于較小薄壁管矯直后的咬出及圓整。該對輥速度略高于其他對輥，以利于對管材形成微張力，提高矯直精度同時對被矯直材料起到拉出作用。其上輥受主電機III3驅動與該輥壓下機構相連，設有過載保護油缸及平衡油缸，可進行壓下及角度調整。其下輥受主電機IV4驅動，可進行角度調整。壓下調整機構115 為液壓伺服控制，是第一對大輥上輥壓下調整機構，通過蝸輪蝸桿形式進行傳動，該機構設置在輸入輥過載保護油缸之上。可通過主電機11進行自動調整，也可通過手輪進行人工微調。壓下調整機構1116 為液壓伺服控制，是第二對(中間對)大輥上輥壓下調整機構，通過蝸輪蝸桿形式進行傳動，該機構設置在第二對大輥上輥過載保護油缸之上?？赏ㄟ^主電機I 1進行自動調整，也可通過手輪進行人工微調。壓下調整機構III17 為液壓伺服控制，是第三對大輥上輥壓下調整機構，通過蝸輪蝸桿形式進行傳動，該機構設置在第三對大輥上輥過載保護油缸之上。可通過主電機Ii 進行自動調整，也可通過手輪進行人工微調。壓下調整機構IV18 為液壓伺服控制，是第一對小輥上輥壓下調整機構，通過蝸輪蝸桿形式進行傳動，該機構設置在第一對小輥上輥過載保護油缸之上?？赏ㄟ^主電機II 2進行自動調整，也可通過手輪進行人工微調。壓下調整機構V19 為液壓伺服控制，是第二對(中間對)小輥上輥壓下調整機構，通過蝸輪蝸桿形式進行傳動，該機構設置在第二對小輥上輥過載保護油缸之上?？赏ㄟ^主電機II 2進行自動調整，也可通過手輪進行人工微調。壓下調整機構VI20 為第三對小輥上輥壓下調整機構，通過蝸輪蝸桿形式進行傳動，該機構設置在第三對小輥上輥過載保護油缸之上?？赏ㄟ^主電機II 2進行自動調整， 也可通過手輪進行人工微調。壓上調整機構121 為液壓伺服控制，是第二對(中間對)大輥下輥壓上調整機構，通過蝸輪蝸桿形式進行傳動。該調整機構既可通過主電機III3進行自動調整，也可通過手輪進行人工微調。壓上調整機構II 22 為液壓伺服控制，是第二對(中間對)小輥下輥壓上調整機構，通過蝸輪蝸桿形式進行傳動。該調整機構既可通過主電機IV4進行自動調整，也可通過手輪進行人工微調。[0054]此外還有前導套23、后導套對、上橫梁25、調角機構26、立柱27、主機底座觀、上料架四和下料架30等。本實施例的輥距如下各對大輥之間的輥距420mm ；各對小輥之間的輥距275mm ；大輥系與小輥系之間的輥距355mm ；大輥輥腰的直徑Φ 200mm ；大輥的長度280mm ； 小輥輥腰的直徑Φ 120mm ；小輥的長度180mm;各矯直輥的輥形均采用三段等曲率反彎輥形，如圖3，圖4所示；大輥系矯直輥的三段曲率半徑分別為P 1 = 1000mm、P 2 = 2100mm、P 3 = 3600mm ；小輥系矯直輥的三段曲率半徑分別為P 4 = 400mm、P 5 = 900mm、P 6 = 1600mm ；本實用新型的矯直機的主要參數通過如下方式確定1)每段輥形的出口角；研究兩組雙向反彎輥形，建立空間曲線三維設計法，在計算三維輥形的同時，計算出每段輥形的出口角，再按照出口角歸零的要求來確定輥形尺寸。依據反彎輥輥縫進行矯直時，出口輥縫曲線的斜角β為
權利要求1.一種鉭鈮合金管材高精度矯直機，包括布料臺、上料架、上料輥道、矯直主機、下料輥道、下料架、集料裝置、C型架、液壓站、液壓伺服系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)，其特征在于所述矯直主機采用2-2 (12)復合輥的構造，共設置6對上、下對稱布置的矯直輥，其中第一、二、 三對輥為大輥，第四、五、六對輥為小輥，各對大輥之間的輥距相同，各對小輥之間的輥距相同，大輥之間的輥距與小輥之間的輥距不相同，即為異輥距，且各矯直輥的輥形均為分段等曲率反彎輥形。
2.如權利要求1所述的鉭鈮合金管材高精度矯直機，其特征在于所述6對上、下對稱布置的矯直輥是1)第一對大輥(9)為輸入輥，用于薄壁管的咬入與粗矯，其上輥與該輥壓下裝置相連并設有過載保護油缸，可進行角度調整；上輥受主電機I (1)驅動，下輥受主電機II (2)驅動，可進行角度調整；2)第二對大輥(10):即中間對大輥，用于薄壁管的精矯與傳送，其上輥與該輥壓下裝置相連并設有過載保護油缸，可進行壓下及角度調整；上輥受主電機I (1)驅動，下輥受主電機II (2)驅動，可進行角度調整；3)第三對大輥(11):用于薄壁管矯直后的圓整與傳送，該對輥速度略高于其他對輥，以利于對管材形成微張力，提高矯直精度同時對被矯直材料起到拉出作用；其上輥受主電機 I (1)驅動與該輥壓下機構相連，設有過載保護油缸及平衡油缸，可進行壓下及角度調整； 其下輥受主電機II (2)驅動，可進行角度調整；4)第一對小輥(12):為輸入輥，用于薄壁管的粗矯與傳送，其上輥與該輥壓下裝置相連并設有過載保護油缸，可進行角度調整；上輥受主電機111(3)驅動，下輥受主電機IV(4)驅動，可進行角度調整；5)第二對小輥(13)即中間對小輥用于薄壁管的精矯與傳送，其上輥與該輥壓下裝置相連并設有過載保護油缸，可進行壓下及角度調整；上輥受主電機111(3)驅動，下輥受主電機IV (4)驅動，可進行角度調整；6)第三對小輥(14)用于較小薄壁管矯直后的咬出及圓整，該對輥速度略高于其他對輥，以利于對管材形成微張力，提高矯直精度同時對被矯直材料起到拉出作用，其上輥受主電機111(3)驅動與該輥壓下機構相連，設有過載保護油缸及平衡油缸，可進行壓下及角度調整；其下輥受主電機IV(4)驅動，可進行角度調整。
3.如權利要求1所述的鉭鈮合金管材高精度矯直機，其特征在于所述液壓伺服系統(tǒng)包括位置傳感器、液壓伺服閥或比例閥、驅動器。
4.如權利要求1所述的鉭鈮合金管材高精度矯直機，其特征在于所述液壓伺服系統(tǒng)、 電氣控制系統(tǒng)對矯直輥的位移量、液壓管線內的供給壓力均為閉環(huán)控制。
5.如權利要求1所述的鉭鈮合金管材高精度矯直機，其特征在于所述異輥距為，各對大輥之間的輥距390mm 450mm ；各對小輥之間的輥距245mm 305mm ；大輥系與小輥系之間的輥距325mm 385mm。
6.如權利要求1所述的鉭鈮合金管材高精度矯直機，其特征在于所述分段等曲率反彎輥形為三段等曲率反彎輥形，大輥系的三段曲率半徑范圍分別為950mm 1200mm、 2050mm 2300mm、:3550mm 3800mm，小輥系的三段曲率半徑范圍分別為350mm 600mm、------850 1100mm、1550mm 1800mm。
專利摘要一種鉭鈮合金管材高精度矯直機，包括矯直主機、液壓伺服系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)；矯直主機采用2-2(12)復合輥的構造，共設置6對上、下對稱布置的矯直輥，其中第一、二、三對輥為大輥，第四、五、六對輥為小輥，各矯直輥的輥形均為分段等曲率反彎輥形，輥距為異輥距；所述液壓伺服系統(tǒng)、電氣控制系統(tǒng)對矯直輥的位移量、矯直主機的壓力采用閉環(huán)控制，對矯直速度采用無級調速；本實用新型的矯直機可以達到被矯材直徑比達到1:5；被矯材直徑為Φ15mm-Φ70mm，壁厚為0.254mm-0.381mm，矯直精度可以達到0.3mm/m；該矯直機也可以矯直如高品質合金鋼等高強度合金材料的管材。
文檔編號B21D3/02GK202045211SQ20112003429
公開日2011年11月23日 申請日期2011年1月31日 優(yōu)先權日2011年1月31日
發(fā)明者崔志昌, 崔甫, 李再斌, 談業(yè)勤, 譚葉林 申請人:遼寧銀捷機械裝備制造有限公司