大口径钢管自动生产系统的制作方法

本实用新型涉及管道生产领域，特别涉及一种大口径钢管自动生产系统。

背景技术：

不锈钢异型材的加工工艺主要有两种，分别是热轧和冷轧。不同的加工工艺对于不锈钢异型材的组织和性能有很大的影响。

采用热轧工艺的缺点：经过热轧之后，不锈钢异型材内部的非金属夹杂物被压成薄片，出现分层现象，分层会使不锈钢异型材沿厚度方向受拉的性能降低。不均匀冷却造成的残余应力对变形、稳定性、抗疲劳等方面也可能产生不利的作用。

传统冷轧缺点：传统冷轧工艺仅能生产小口径的钢管，在大口径的钢管生产中，存在以下缺点；1、大口径钢管采用的原料钢带宽而且较厚，钢带卷重量大(一卷原料重达20吨)，普通的上料装置无法承受此重量，因此无法进行有效的放料；2、钢带宽度大，压拢成管状过程钢带各部位受力难控制，累积误差大，因此管材的最终形态难以控制，难以获得最终形态的产品或者合格率低；3、传统冷轧制管时，设备各部位运行速度难控制一致，速度差异会使管材表面被划伤，影响产品品质；4、传统工艺自动化程度低，滚轴以及各装置部件基本靠人工手动调节横纵向位置，生产效率低下；5、大口径钢管重量大，生产长钢管时，一端重力沉降，会使得钢管在切断出件时另一端下沉严重，使得整体变形，切口不平，需要二次切割等，原料浪费严重，生产效率也低；切断下料时也可能会因为巨大的重力使得钢管下落碰伤表面、甚至凹陷变形等。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种产品成型精度高、自动化程度高、产量高、生产效率高的大口径钢管自动生产系统。

根据本实用新型的一个方面，提供了大口径钢管自动生产系统，大口径钢管自动生产系统，包括上料放卷机构、平压辊模组、侧压辊模组、合拢模组、焊接装置和打磨装置、矫正定型机构和plc控制装置，上料放卷机构、平压辊模组、侧压辊模组、合拢模组、焊接装置和打磨装置和矫正定型机构依次相接并同步运行，plc控制装置与上料放卷机构、焊接装置、打磨装置电性连接并控制其相互配合工作。

在一些实施方式中，上料放卷机构包括底座、滑座、第一液压缸、第二液压缸和胀紧装置，第一液压缸与底座固定连接，滑座与底座滑动连接，第一液压缸的自由端与滑座固定连接并能带动滑座水平移动，第二液压缸固定于滑座，第二液压缸的自由端与胀紧装置固定连接。

在一些实施方式中，平压辊模组包括动力电机、变速箱、同步传动轴组、万向轴和平辊轴，动力电机的输出端与变速箱的输入端连接，变速箱的输出端与同步传动轴组的一端连接，万向轴的一端与同步传动轴组连接，万向轴的另一端与平辊轴连接，万向轴与平辊轴一一对应设置为多个。

在一些实施方式中，还包括同步切割机构和下料机构，同步切割机构的输入端与矫正定型机构的输出端相接，下料机构的输入端与同步切割机构的输出端相接。

在一些实施方式中，同步切割机构包括机架、导轨、安装座、动力传动装置、链条、链轮和升降切割装置，导轨固定于机架的上侧，安装座的下侧设有滚轮，滚轮与导轨配合，链条固定于安装座的下侧，升降切割装置固定于安装座的上侧，动力传动装置与链轮连接并能带动链轮转动，链轮与链条配合，导轨为两条并呈平行设置，链条位于两条导轨之间并与导轨平行。

在一些实施方式中，升降切割装置包括第一气缸、转动支架、转动支架安装座、套筒、切割动力轴、切割锯片和切割动力装置，第一气缸的一端与安装座铰接，第一气缸的另一端与套筒铰接，转动支架安装座与安装座固定连接，转动支架的一端与转动支架安装座铰接，转动支架的另一端与套筒固定连接，切割动力轴贯穿套筒，切割锯片固定于切割动力轴的一端，切割动力装置与切割动力轴的另一端连接并能带动切割动力轴转动。

在一些实施方式中，下料机构包括下料机架、接料滚轴组、卸料气缸、卸料撑杆和存放架，接料滚轴组和卸料气缸均固定于下料机架，存放架位于下料机架的一侧，卸料气缸竖向设置，卸料撑杆的一端与下料机架的一侧铰接，卸料撑杆的另一端卸料气缸的自由端铰接。

本实用新型的有益效果是：1、采用大型液压胀紧上料装置、钢带张力控制装置，可支撑重达20吨的钢带卷原料顺畅放料、上料；2、采用同步传动控制装置，使各压辊轴同步滚动，避免钢带表面拉伤；3、采用自动化控制系统，对整个生产系统中各部位的装置进行横纵向自动化调整；4、采用横纵向、环向矫正调节装置，使产品钢管精度高、形态与目标产品的形态一致度高，可通过更换矫正模具即可获得多种截面形态的产品；5、采用在线同步切割装置、下料托举装置配合，使大口径钢管生产过程无需停顿即可完成切断出件、下料工作，生产效率高，并且不会因为重力沉降使钢管变形，避免二次切割，省时省材料。本生产系统可生产大口径(口径480mm的钢管)，成型速度快，可以做成多种多样的截面形式，以适应使用条件的需要。产品成型精度高、自动化程度高、产量高、生产效率高。

附图说明

图1为本实用新型一实施方式的大口径钢管自动生产系统的结构示意图；

图2为图1所示的大口径钢管自动生产系统的上料放卷机构的俯视结构示意图；

图3为图2所示的上料放卷机构的主视结构示意图；

图4为图1所示大口径钢管自动生产系统的平压辊模组的结构示意图；

图5为图1所示大口径钢管自动生产系统的同步切割机构的结构示意图；

图6为图5所示同步切割机构的俯视结构示意图；

图7为图1所示大口径钢管自动生产系统的下料机构的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。

图1～图7示意性地显示了根据本实用新型的一种实施方式的大口径钢管自动生产系统。

参照图1，大口径钢管自动生产系统包括上料放卷机构1、平压辊模组2、侧压辊模组3、合拢模组4、焊接装置5和打磨装置6、矫正定型机构7、同步切割机构8和下料机构9和plc控制装置。上料放卷机构1、平压辊模组2、侧压辊模组3、合拢模组4、焊接装置5和打磨装置6和矫正定型机构7依次相接并同步运行，plc控制装置与上料放卷机构1、焊接装置5、打磨装置6电性连接并控制其相互配合工作。

参照图2和图3上料放卷机构1包括底座11、滑座12、第一液压缸13、第二液压缸14和胀紧装置15、张力控制机构16、放卷导向装置17、放卷驱动装置18和小车轨道装置19。

第一液压缸13固定底座11上，滑座12安装于底座11的上侧并与底座11滑动连接，底座11上设有滑槽，滑座12的两边安装于滑槽内并能沿滑槽移动。第一液压缸13的自由端与滑座12固定连接并能带动滑座12水平移动。第二液压缸14固定于滑座12，第二液压缸14的自由端与胀紧机构15固定连接并能带动胀紧机构15水平移动。

胀紧机构15包括承重支撑轴151、轴承安装座152和锥型卡座153。承重支撑轴151与第二液压缸14的自由端固定连接，轴承安装座152套装于承重支撑轴151外并与承重支撑轴151可转动连接。锥型卡座153的一端固定套装于轴承安装座152外，锥型卡座153的另一端逐渐收缩呈锥型。锥形斜口设计，前端口径小，后端大，分别在钢带卷两侧各设置一个锥形胀紧装置，由第二液压缸14提供动力，可前后伸缩移动，安装钢带时，两侧锥形胀紧装置的前端伸入钢带卷中心孔，伸入到锥形的口径与钢带孔径一样时，撑紧钢带卷。

底座11、滑座12、第一液压缸13、第二液压缸14和胀紧机构15均相对设置为两个并分别位于小车轨道装置19的两侧，两个胀紧机构5能相对夹持能相对夹持住钢卷。张力控制机构16、放卷导向装置17、放卷驱动装置18依次排列并相接于小车轨道装置19的输出端。

张力控制机构16包括机架161、张力支架162、上支撑气缸163、张力调节气缸164、电机165、驱动轮166、配合导向支杆167、下支撑气缸168、伸缩导向气缸169和导向板160。张力支架162的一端与机架161铰接，上支撑气缸163的一端与机架161铰接，上支撑气缸163的另一端与张力支架162的中部铰接，上支撑气缸163位于张力支架162的上侧。电机165和驱动轮166均安装于张力支架162的另一端，电机165的输出端与驱动轮166连接并能带动驱动轮166转动。使用时，驱动轮166压住钢带卷的上侧，由电机165带动转动以带动钢带卷转动放卷。下支撑气缸168伸缩能带动张力支架162的另一端上下移动，根据放卷过程中钢带卷的直径变化，下支撑气缸168撑住张力支架162以使驱动轮166始终压迫于钢带卷的表面。

配合导向支杆167的一端与机架161铰接，下支撑气缸168的一端与机架161铰接，下支撑气缸168的另一端与配合导向支杆167的中部铰接。下支撑气缸168位于导向支杆167的下侧。伸缩导向气缸169与配合导向支杆167固定连接，导向板160与伸缩导向气缸169的自由端固定连接。下支撑气缸168根据放卷过程中钢带卷的直径变化，下支撑气缸168伸缩可配合导向支杆167的另一端转动以调节导向板160的高度。张力调节气缸164的自由端设有张力调节轮1641，张力调节轮1641与导向板160位置相对并能相互配合以调节放卷钢带的张力。

放卷驱动装置18包括传动电机181、联动机构182、上驱动辊183、下驱动辊184、上导向辊185和下导向辊186。传动电机181与联动机构182连接并能带动联动机构182转动，上驱动辊183、下驱动辊184、上导向辊185和下导向辊186分别与联动机构182连接并能同步运行。联动机构182可以是多个相同直径并互相啮合的齿轮装置。上驱动辊183和下驱动辊184呈上下相对设置，上导向辊185和下导向辊186呈上下交替设置。传动电机181转动可带动上驱动辊183、下驱动辊184、上导向辊185和下导向辊186同步运行，能带动穿过其中的钢带进行放卷。

参照图4，平压辊模组2包括动力电机21、变速箱22、同步传动轴组23、万向轴24、平辊轴25和平压辊26。动力电机21的输出端与变速箱22的输入端连接，变速箱22的输出端与同步传动轴组23的一端连接。万向轴24的一端与同步传动轴组23连接，万向轴24的另一端与平辊轴25连接。万向轴24与平辊轴25一一对应设置为3～5组。同步传动轴组23包括多个依次交错连接的纵向动力传动轴231和横向动力传动箱232，横向动力传动箱232与万向轴24一一对应连接。横向动力传动箱232将纵向传动力转变成横向传动力。平压辊26套装于平辊轴25外并与平辊轴25固定连接，平压辊26包括相互配合的上平压辊和下平压辊，上平压辊中部凸出，下平压辊中部内凹，钢板穿过上平压辊和下平压辊之间，多个上平压辊和下平压辊组的弧度依次变化，钢板被逐渐压成弧形，钢板两侧向上弯起。

侧压辊模组3由3～4组竖向设置且一一对应的辊模31组成，辊模31的中部内凹，弧形钢板穿过两个辊模31之间，从两侧压制钢析，使钢板的两边的弧度逐渐向上并向内合拢。

合拢模组4与平压辊模组2结构相似，但其上平压辊和下平压辊均为中部内凹结构，使穿过其中的钢板的两边合拢且合拢部位被压制平整以配合后序焊接工序。

焊接装置5采用可连续输送焊剂的全自动焊接机。焊接装置3将半开口式的不锈钢板材的开口进行焊接，形成封闭的不锈钢异形管。

打磨装置6可以设置为2～3个，可对焊缝进行各个方向打磨，可使打磨更均匀。打磨装置6采用电机带动可升降的打磨头进行打磨工作，可自动控制打磨尺寸偏差，避免打磨过度或打磨不够的现象。

矫正定型机构7包括纵向矫压辊组71和横向矫压辊组72，纵向矫压辊组71与合拢模组4结构相似，横向矫压辊组72与侧压辊模组3结构相似，可对焊接成型的钢管进行纵向和横向尺寸矫正。

参照图5和图6，同步切割机构8的输入端与矫正定型机构7的输出端相接，下料机构9的输入端与同步切割机构8的输出端相接。

同步切割机构8包括机架81、导轨82、安装座83、动力传动装置84、链条85、链轮86和升降切割装置87。导轨82固定于机架81的上侧，安装座83的下侧设有滚轮831，滚轮831与导轨82配合。链条85固定于安装座83的下侧，升降切割装置87固定于安装座83的上侧。动力传动装置84与链轮86连接并能带动链轮86转动，链轮86与链条85配合。导轨82为两条并呈平行设置，链条85位于两条导轨82之间并与导轨82平行。

机架81的一侧设有与导轨82平行的导杆811，安装座83的一侧固定设有连接杆831。连接杆831的一端固定连接有导套832，导套832套装于导杆811外并与导杆811滑动连接。当安装座83沿导轨82移动时，导套832沿导杆811移动，可对安装座83起到限位作用，确保移动过程中安装座83的稳定。

动力传动装置84包括第一电机841、变速箱842和万向轴843。第一电机841的输出端与变速箱842的输入端连接，变速箱842的输出端与万向轴843的一端连接，万向轴843的另一端与链轮86连接。第一电机841产生的转动通过变速箱842传送给万向轴843，万向轴843转动以带动链轮86转动。

升降切割装置87包括第一气缸871、转动支架872、转动支架安装座873、套筒874、切割动力轴875、切割锯片876和切割动力装置877。第一气缸871的一端与安装座83铰接，第一气缸871的另一端与套筒874铰接。转动支架安装座873与安装座83固定连接，转动支架872的一端与转动支架安装座873铰接，转动支架872的另一端与套筒874固定连接。切割动力轴875贯穿套筒874，切割锯片876固定于切割动力轴875的一端，切割动力装置877与切割动力轴875的另一端连接并能带动切割动力轴875转动。

参照图7，下料机构9包括下料机架91、接料滚轴组92、卸料气缸93、卸料撑杆94和存放架95，接料滚轴组92和卸料气缸93均固定于下料机架91，存放架95位于下料机架91的一侧，卸料气缸93竖向设置，卸料撑杆94的一端与下料机架91的一侧铰接，卸料撑杆94的另一端卸料气缸93的自由端铰接。

整个生产系统采用plc控制装置联动控制，可以确保各工序配合工作，使生产过程实现自动化。

以上所述的仅是本实用新型的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。