（東臺市遠洋不銹鋼制造有限公司，江蘇 東臺 224212）

翻邊短節(jié)是一種鋼制對焊管件，一般和松套法蘭配套，用于溫度和壓力不高但介質(zhì)腐蝕性較強的場合，如圖1所示。翻邊短節(jié)通常用耐腐蝕材料（如不銹鋼）制造，與腐蝕性介質(zhì)直接接觸，通過松套法蘭環(huán)夾緊搭接邊實現(xiàn)密封，如圖2。

圖1

圖2

圖3

翻邊短節(jié)端部搭接邊徑向尺寸大、厚度薄，加工成形較困難。其制造工藝包括：鋼管沖壓擴口后壓平工藝、鋼板沖壓后拉伸工藝、鋼板與鋼管焊接工藝、鍛件整體切削加工工藝等。上述工藝存在著工序復雜、生產(chǎn)效率低、材料成本高、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點。

1 翻邊短節(jié)搭接邊滾壓機床結(jié)構(gòu)組成

為解決以上問題，設計了一種翻邊短節(jié)搭接邊滾壓機床，見圖3。翻邊短節(jié)搭接邊滾壓機床包括機架、動力箱及電液系統(tǒng)三大部分。機架分為床身與墻板兩部分，左右兩塊墻板安裝床身上部，通過四根導軌聯(lián)接成機架。床身下中部為液壓動力及控制系統(tǒng)，床身下右側(cè)為電控柜。動力箱安裝四根導軌上，兩級液壓缸安裝在左墻板上，控制動力箱左右移動。翻邊短節(jié)原材料鋼管安裝在右墻板中部。

2 翻邊短節(jié)搭接邊滾壓機床設計

2.1 機架右墻板結(jié)構(gòu)設計

如圖4所示，機架右墻板由兩根立柱與上下兩塊連接板焊接而成。立柱為凹形截面，上下鋼管壓板座嵌入立柱凹槽中，通過液壓缸控制上壓板座升降實現(xiàn)鋼管壓板的開合。

圖4

2.2 動力箱結(jié)構(gòu)設計

圖5

如圖5所示，動力箱主要由箱體、箱蓋、轉(zhuǎn)盤、大壓頭、小壓頭、大壓頭座、小壓頭座、齒輪、滑套、減速電機等零部件組成。箱體通過滑套套裝在機架四根導軌上，箱蓋裝在箱體左側(cè)，減速電機裝在箱蓋上，輸出軸伸入箱體內(nèi)，軸上裝有齒輪。轉(zhuǎn)盤外圓套裝軸承壓入箱體上軸承孔內(nèi)，其左端加工有齒輪與減速機輸出軸齒輪嚙合實現(xiàn)轉(zhuǎn)動。大小壓頭分別裝在大小壓頭座上，可相對自由轉(zhuǎn)動。小壓頭座安裝在轉(zhuǎn)盤中心孔內(nèi)，受二級液壓缸的二級活塞桿控制實現(xiàn)左右移動。大壓頭座固定安裝在轉(zhuǎn)盤右端面上，受二級液壓缸的一級活塞桿控制隨箱體左右移動。箱體與小壓頭座移動都通過彈簧復位。

2.3 二級液壓缸設計

圖6

二級液壓缸原理圖見圖6。主要零件包括一級缸、一級活塞和二級活塞。一級缸設有①、②、③三處過油孔，一級活塞設有④、⑤兩處過油孔。油孔①控制一級活塞無桿腔液壓油進出，油孔②通過一級活塞外圓柱面環(huán)形槽及槽內(nèi)加工的油孔④與二級活塞無桿腔相通，控制二級活塞無桿腔液壓油進出，油孔③控制一級活塞有桿腔液壓油進出，同時油孔③通過二級活塞外圓柱面環(huán)形槽及槽內(nèi)加工的油孔⑤與二級活塞有桿腔相通，控制二級活塞有桿腔液壓油進出。

通過控制過油方向和順序可實現(xiàn)一、二級活塞按順序動作的要求。

2.4 電液系統(tǒng)設計

根據(jù)翻邊短節(jié)搭接邊滾壓力及動作順序要求，設計的液壓動力及控制系統(tǒng)，包括電機控制系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)兩部分，分別控制液壓泵電機和動力箱減速電機的啟動、運轉(zhuǎn)和關停及液壓系統(tǒng)壓力、方向、時間及順序。將翻邊短節(jié)搭接邊滾壓過程寫成控制程序，通過PLC進行程序控制。

3 翻邊短節(jié)搭接邊滾壓實施方式

3.1 原材料鋼管預熱

通過火焰或電加熱將翻邊短節(jié)原材料鋼管進行管口端部加熱，以方便后道工序滾壓加工。

3.2 原材料鋼管安裝

打開電控柜，合上電源開關，啟動PLC，點擊操作界面液壓電機“啟動”按鈕，選擇升降液壓缸控制按鈕，點擊“上升”。右墻板升降液壓缸活塞桿推動上壓板座上升，打開鋼管壓板。將加熱鋼管放入鋼管壓板的半圓槽內(nèi)進行軸向定位，加熱端朝左放置，等待滾壓。選擇降液壓缸控制按鈕，點擊“下降”，上壓板座活塞桿收縮下降，上、下鋼管壓板閉合，夾緊鋼管。

3.3 鋼管擴口翻邊

圖7

鋼管定位夾緊后，點擊PLC操作界面“運行”，減速電機啟動，經(jīng)減速機、齒輪、轉(zhuǎn)盤、帶動小壓頭和大壓頭圍繞鋼管口部轉(zhuǎn)動?！斑\行”信號使液壓閥組件中換向閥動作，使壓力油經(jīng)兩級液壓缸走油口②和走油口①先后向二級活塞和一級活塞的無桿腔進油，二級活塞活塞桿先向右伸出，活塞桿端軸承套右端面與小壓頭座左端面接觸，推動小壓頭座壓縮彈簧向右移動，使小壓頭與鋼管口接觸，隨著通過小壓頭向鋼管口施加作用力，從而使得圍繞鋼管口轉(zhuǎn)動的小壓頭對鋼管口施加滾壓。鋼管口經(jīng)小壓頭滾壓作用開始向外擴張翻邊，如圖7。

小壓頭對鋼管后滾壓一定時間，PLC程序根據(jù)時間參數(shù)發(fā)出動作信號，壓力油經(jīng)兩級液壓缸過油口③向一級活塞有桿腔注入，無桿腔與油箱相通，一級活塞向左移動使壓力油經(jīng)過油口⑤進入二級活塞有桿腔中，無桿腔余油經(jīng)④、②與油箱相通。二級活塞左移，小壓頭座失去壓力后在彈簧力作用下左移復位，小壓頭脫離鋼管口部結(jié)束滾壓。動力箱轉(zhuǎn)盤保持轉(zhuǎn)動狀態(tài)。

3.4 搭接邊成形

PLC程序根據(jù)時間參數(shù)向液壓閥組件發(fā)出動作信號，過油口②保持與油箱相通，過油口③經(jīng)換向閥變化與油箱相通，壓力油經(jīng)過油口①注入一級活塞無桿腔推動一級活塞向右移動，一級活塞右端面貼上箱蓋推動箱體組件壓縮彈簧向右移動，使大壓頭抵壓上鋼管口并隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動從而對鋼管口進行二次碾滾壓延，如圖8所示。大壓頭對翻邊的作用力方向使管口材料向翻邊孔口集聚。滾壓制成的翻邊短節(jié)搭接邊端面孔口材料飽滿，圓角過渡半徑較小，經(jīng)切削整理即可達到標準規(guī)定的直角要求。

圖8

PLC程序根據(jù)時間參數(shù)向液壓閥組件發(fā)出動作信號，過油口①②同時與油箱相通，壓力油經(jīng)過油口③注入一級活塞有桿腔推動一級柱塞向左移動。失去推力的箱體組件在彈簧力作用下向左移動復位。

點擊PLC操作界面升降液壓缸40控制按鈕“上升”，上壓板座帶動鋼管壓板上升，取出搭接邊滾壓完成的翻邊短節(jié)，進行下一個鋼管的加工。

[1]GB/T12459-2005，鋼制對焊無縫管件[S].