背景技術(shù)：
隨著石油化工、航空航天、船舶等行業(yè)的發(fā)展，不僅對卷板機(jī)卷板能力和范圍提出了更高的要求，而且對卷板精度的要求也越來越高。目前，任何卷板機(jī)(二輥、三輥或四輥)成形后管材均存在以下缺點：(1)管材截面均不是正圓；(2)板端存在一定長度的直邊段(或預(yù)彎部分與滾彎部分曲率不同)，導(dǎo)致管材焊接處會出現(xiàn)“內(nèi)噘嘴”或“外噘嘴”現(xiàn)象；(3)開口管材焊接后存在較大的殘余應(yīng)力，影響使用性能。所以需要后續(xù)矯圓輔助工序提高管材截面的圓度，減小殘余應(yīng)力。目前矯圓方式主要利用傳統(tǒng)卷板機(jī)對焊接后管材進(jìn)行粗矯圓，過度依賴工人的經(jīng)驗，并且由于卷板機(jī)結(jié)構(gòu)的限制，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品精度不高。所以，開發(fā)新型管材矯圓工藝方法成為管材生產(chǎn)企業(yè)的迫切需求。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種高效、高精度的管材輥式整體矯圓工藝方法。

本發(fā)明的方法具體如下：

1、本發(fā)明有三個軸線平行的轉(zhuǎn)輥，轉(zhuǎn)輥剛度不足時需設(shè)置支承輥；

2、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)輥的位置，使轉(zhuǎn)輥間距擴(kuò)大，將被矯管材整體置于轉(zhuǎn)輥之間；

3、調(diào)整轉(zhuǎn)輥使其與被矯管材接觸，上輥下壓對被矯管材施力，被矯管材截面發(fā)生彈塑性變形，其中與轉(zhuǎn)輥接觸的局部區(qū)域為反彎區(qū)(曲率減小)，轉(zhuǎn)輥之間的管材部分區(qū)域為正彎區(qū)(曲率增大)，轉(zhuǎn)輥下壓的同時主動輥旋轉(zhuǎn)，在摩擦力的作用下帶動被矯管材周向轉(zhuǎn)動數(shù)圈，被矯管材周向各截面均多次交替經(jīng)歷正向彎曲和反向彎曲；

4、主動輥轉(zhuǎn)動的同時，轉(zhuǎn)輥緩慢卸載，卸載完畢后取出被矯管材，矯圓過程完成。

本發(fā)明的裝置主要包括：上輥、下輥、機(jī)架、上輥驅(qū)動裝置、下輥驅(qū)動裝置、液壓系統(tǒng)、數(shù)控系統(tǒng)、底盤、油缸、滑塊等部件。底盤上固定兩個豎直相對的機(jī)架，每個機(jī)架上各設(shè)三個支撐轉(zhuǎn)輥的通孔，其上面為一個通孔，下面為兩個通孔且下面兩個通孔是以過上通孔中心的面為對稱，其中上通孔可以是圓孔，使設(shè)在其內(nèi)的上輥位置則固定，上通孔也可以是中心線呈豎直的條孔，使上輥可實現(xiàn)豎直方向調(diào)節(jié)；兩個下通孔均為以上通孔中心線為對稱的條孔，其可以是水平條孔，使兩下輥實現(xiàn)水平調(diào)節(jié)，也可以是斜條孔，使兩下輥實現(xiàn)傾斜調(diào)節(jié)。在所述每個條孔內(nèi)各設(shè)一個滑塊，每個滑塊各與一個液壓缸活塞桿相連，該液壓缸缸體固定在機(jī)架上，所述液壓缸分別與液壓系統(tǒng)相連，該液壓系統(tǒng)又與數(shù)控系統(tǒng)相連。在每個滑塊的中心通孔內(nèi)各置有一根轉(zhuǎn)輥的一端，其中兩端設(shè)在兩機(jī)架上兩豎直條孔內(nèi)的一根轉(zhuǎn)輥為上輥，另有兩端設(shè)在兩機(jī)架上兩斜條孔內(nèi)的兩根轉(zhuǎn)輥為下輥。所述三個轉(zhuǎn)輥至少有一根的一端設(shè)有驅(qū)動裝置，該驅(qū)動裝置與數(shù)控系統(tǒng)相連。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：

1、矯圓過程中將所有轉(zhuǎn)輥置于管材外部，而不是將上輥置于管材內(nèi)部(傳統(tǒng)卷板機(jī)矯圓方法)，這樣矯圓設(shè)備無需翻缸裝置，即可方便地放入和取出被矯管材，不僅降低了矯圓設(shè)備的復(fù)雜性，而且可以大大提高矯圓的效率。

2、本發(fā)明中轉(zhuǎn)輥剛度不足時，可為每個轉(zhuǎn)輥設(shè)置支承輥，從而提高轉(zhuǎn)輥剛度，可以大大提高矯圓設(shè)備的矯圓能力；然而，傳統(tǒng)卷板機(jī)矯圓方法將上輥置于管材內(nèi)部，當(dāng)管材直徑較小時無法設(shè)置支承輥。這樣突破了傳統(tǒng)卷板機(jī)矯圓結(jié)構(gòu)上的缺陷。

3、本發(fā)明特別適用于長徑比較大、徑厚比較小的管材。

附圖說明

圖1是本發(fā)明例1矯圓前示意簡圖。

圖2是本發(fā)明例1加載過程中示意簡圖。

圖3是本發(fā)明例1卸載過程中示意簡圖。

圖4是本發(fā)明例1矯圓后示意簡圖。

圖5是本發(fā)明例1矯圓裝置主視圖。

圖6是本發(fā)明例1矯圓裝置左視圖。

圖7是本發(fā)明例3三輥矯圓結(jié)構(gòu)形式一左視示意簡圖。

圖8是本發(fā)明例4三輥矯圓結(jié)構(gòu)形式二左視示意簡圖。

圖9是本發(fā)明例5三輥矯圓結(jié)構(gòu)形式三左視示意簡圖。

圖10是本發(fā)明例6設(shè)置支承輥的三輥矯圓結(jié)構(gòu)左視示意簡圖。

圖11是本發(fā)明例3、4、和5下輥設(shè)支承輥的側(cè)視示意簡圖。

圖中：1.被矯管材、2.上輥、3.下輥、4.機(jī)架、5.上輥驅(qū)動裝置、6.下輥驅(qū)動裝置、7.液壓系統(tǒng)、8.數(shù)控系統(tǒng)、9.底盤、10.油缸、11.滑塊、12.支承輥、13.軸承座組件、14.支承輥油缸、15.墊塊。

具體實施方式

實例1

以外徑150mm、壁厚3mm的管材為例。管材力學(xué)性能為：彈性模量210GPa，屈服極限302MPa，塑性模量為2160MPa，泊松比0.3。被矯管材1擬合橢圓度為3.5％。本發(fā)明有三個軸線平行的轉(zhuǎn)輥，上輥2和兩個下輥3直徑均為55mm，分別可在12點鐘、4點鐘和8點鐘方向直線往復(fù)運動，三個運動方向的交點為原點O。調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)輥的位置，使轉(zhuǎn)輥間距擴(kuò)大，將被矯管材1整體置于轉(zhuǎn)輥之間，如圖1所示；調(diào)整轉(zhuǎn)輥使其與被矯管材接觸，上輥下壓對被矯管材施力，被矯管材截面發(fā)生彈塑性變形，其中與轉(zhuǎn)輥接觸的局部區(qū)域為反彎區(qū)(曲率減小)，轉(zhuǎn)輥之間的管材部分區(qū)域為正彎區(qū)(曲率增大)，上輥下壓的同時兩下輥旋轉(zhuǎn)，在摩擦力的作用下帶動被矯管材周向轉(zhuǎn)動數(shù)圈，被矯管材周向各截面均多次交替經(jīng)歷正向彎曲和反向彎曲，如圖2所示；最后，下輥轉(zhuǎn)動的同時，轉(zhuǎn)輥緩慢卸載，如圖3所示；卸載完畢后取出被矯管材，矯圓過程完成，如圖4所示。

實例2

在圖5和6所示的管材輥式整體矯圓裝置的示意圖中，底盤9上固定兩個豎直相對的機(jī)架4，每個機(jī)架上各設(shè)三個支撐轉(zhuǎn)輥的通孔，其上面為一個通孔，下面為兩個通孔且下面兩個通孔是以過上通孔中心的面為對稱，其中上通孔為豎直的條孔，兩個下通孔也均為條孔，其中心線與豎直條孔中心線夾角為120度，呈斜條孔。在所述每個條孔內(nèi)各設(shè)一個滑塊11，每個滑塊各與一個液壓缸10活塞桿相連，該液壓缸缸體固定在機(jī)架上，所述液壓缸分別與液壓系統(tǒng)7相連，該液壓系統(tǒng)又與數(shù)控系統(tǒng)8相連。在每個滑塊的中心通孔內(nèi)各置有一根轉(zhuǎn)輥的一端，其中兩端設(shè)在兩機(jī)架兩上條孔內(nèi)的一根轉(zhuǎn)輥為上輥，另有兩端設(shè)在兩機(jī)架上兩斜條孔內(nèi)的兩根轉(zhuǎn)輥為下輥。所述上輥的一端設(shè)有驅(qū)動裝置5，兩下輥的一端設(shè)有驅(qū)動裝置6，該驅(qū)動裝置與數(shù)控系統(tǒng)相連。實例3

其結(jié)構(gòu)基本與實例2相同，只是機(jī)架上的兩個下通孔均為以上通孔中心線為對稱的水平條孔，而且上輥為不設(shè)驅(qū)動裝置的從動輥，如圖7所示。

實例4

其結(jié)構(gòu)基本與實例2相同，只是機(jī)架上的兩個下通孔均為以上通孔中心線為對稱的斜條孔，而且上輥為不設(shè)驅(qū)動裝置的從動輥，如圖8所示。

實例5

其結(jié)構(gòu)基本與實例2相同，只是機(jī)架上的上通孔是圓孔，而且上輥為不設(shè)驅(qū)動裝置的從動輥，兩個下通孔均為以上通孔中心線為對稱的斜條孔，如圖9所示。

實例6

在實例3、4和5中，當(dāng)下輥3剛度不足時，可為下輥設(shè)置下支承輥組件，其支撐輥12通過軸承座組件13與支撐輥油缸14連接，支撐輥油缸14固定在墊塊15上，墊塊15焊接在機(jī)架4，如圖11所示；當(dāng)上輥2剛度不足時，可為上輥設(shè)置上支承輥組件，其結(jié)構(gòu)與下支撐輥組件基本相同，只是墊塊需固定在機(jī)架的上橫梁上。