油管內襯管翻邊裝置研究

劉錫勝

（山東勝利職業學院機電工程系，山東 東營257097）

0 引言

HDPE是一種以高密度聚乙烯為基體的高分子材料，HDPE內襯油管就是在標準油管內壁加襯上HDPE內襯管。利用HDPE管變形后能自動恢復原始物理形狀的特性，用專用設備將略大于油管內徑的HDPE管進行縮徑，然后在一定的牽引力和速度下將襯管拉入油管內，撤銷拉力，襯管恢復到原來的直徑，保證襯管與油管管體緊密結合，即可制成同時具有耐磨和防腐性能的特種用途油管。

翻邊是拉伸類沖壓成型的基本工序之一，是在坯料的平面部分或曲面部分上，利用模具的作用，使之沿封閉或不封閉的曲線邊緣形成有一定角度的直壁或凸緣的成型方法。本文設計的油管內襯管翻邊裝置分為3部分——進料、翻邊和出料，這3部分由PLC控制，實現全自動化生產。

1 進料裝置

油管內襯管翻邊裝置的第一部分是進料部分，這個過程通過氣缸和滾輪等零件來實現油管的自動進料。油管內襯管翻邊裝置的進料部分如圖1所示。

利用一個放置油管的傾斜的進料架，油管被放置在上面后，可以自動滾到進料架的右邊，依次排列整齊。當需要進料時，進料架右側的氣缸向上運動頂起一根油管，由于氣缸頂端也是傾斜的，油管被頂起后會沿著氣缸頂部的傾斜度滾到右側的擔架上，繼續往右滾到架子的最右端，由氣缸再次頂起油管，油管將順著氣缸頂端的傾斜度滾到右側的滾輪上。最后由電動機帶動滾輪正轉，其他滾輪輔助轉動來帶動油管往前運動，這樣就完成了整個進料過程。

圖1 進料裝置

2 翻邊裝置

2.1 設計方案

翻邊裝置的主體部分由加熱、擴孔、成型3部分組成，根據翻邊機工作原理，可以有3種方案，如圖2、圖3、圖4所示。

在圖2直線運動型方案中，油管固定不動，翻邊機上的加熱器、擴孔模具和成型模具進行前后左右的直線移動，來完成生產過程。這種設計方案還可以把夾緊裝置和切割裝置都設計到翻邊機上，這樣就避免了再單獨設計并安置夾緊裝置和切割裝置。這種方案易于實現，操作簡單，更能保證高精度位置移動的要求。

圖2 直線運動型

圖3 圓周運動型

圖4 擺動型

在圖3圓周運動型方案中，油管固定不動，翻邊機的3部分結構進行圓周運動改變其位置，來完成生產過程。這種設計方案雖然易于實現，但翻邊機難與夾緊裝置和切割裝置設計為一體，不能放在一起就會造成裝配誤差。翻邊機的3部分進行圓周運動時，占用空間較大。

在圖4擺動型方案中，油管固定不動，翻邊機的3部分結構進行不同角度的擺動來完成生產過程。這種設計方案應用原理比較簡單，但是準確度低，很難保證每一道工序的準確位置，而且可操作性較差。

綜上所述，直線運動型方案是最好的選擇。

2.2 翻邊機的結構設計

油管內襯管翻邊裝置設計的主要部分是翻邊機的結構設計，這一部分集油管內襯管的加熱、擴孔、成型于一體，通過液壓缸帶動3部分進行前后左右的直線運動，來完成整個翻邊過程。翻邊機結構總成如圖5所示。

圖5 翻邊機結構總成

為了減少單獨安裝夾緊裝置、切割裝置和冷卻裝置的麻煩，將它們都放置在翻邊機上，降低了裝置的復雜性。

（1）夾緊裝置。夾緊裝置采用V型鐵夾緊，用液壓缸控制V型鐵進行上下移動，并且用PLC來控制液壓缸的動作。V型鐵有上、下2個，下面的用圓形螺母固定，上面的直接連接在液壓缸的活塞桿上。

（2）切割裝置。切割裝置采用的是電動機帶動鋸片轉動進行切割，由液壓缸的升降來控制鋸片的高度，液壓缸用PLC控制，由于液壓缸自身能轉動，故采用一個防轉裝置。

切割裝置中，在鋸片垂直向下的防轉裝置上安裝有距離傳感器，它能感應與鋼制油管的頭部的距離，當這個距離為50mm時，控制系統就會控制電動機停止轉動，油管停止前進，此時夾緊裝置就夾緊油管，由液壓缸帶動工作的電動機向上運動，將內襯管多余的部分切割掉，然后液壓缸帶動電動機下降到原來的位置，這樣就完成了整個切割過程。

（3）加熱裝置。加熱器主要由箱體、前蓋、后蓋、電阻絲等組成（圖6）。用于加熱的材料主要是U型管，加熱器的加熱溫度控制在200℃左右，加熱器的移動靠液壓缸活塞的推動來實現。

（4）擴孔裝置。因為HDPE管在受熱之后變形可能不夠規范，此時應用擴孔件（圖7）使HDPE內襯管擴成喇叭狀，為成型模具進行沖擊打好基礎。擴孔件的位置靠后面的方形卡槽和螺栓固定，精確度較高。前面加工2個孔方便擴孔件的安裝。

圖6 加熱器

圖7 擴孔件外形

（5）成型裝置。成型件（圖8）的作用就是在擴孔之后，對喇叭狀的HDPE管進行沖壓以使內襯管更好地貼合在油管端面，從而完成整個翻邊工作。成型件的位置靠后面的方形卡槽和螺栓固定，精確度較高。前面加工2個孔方便成型件的安裝。

（6）冷卻裝置。在內襯管翻邊結束后，油管頭部的溫度還是較高，這樣就需要冷卻裝置將油管快速冷卻，這里選擇離心式鼓風機作為冷卻裝置。

（7）輔助裝置。有加熱底座、擴孔—定型底座、底座滾輪、銷軸、螺栓等。

圖8 成型件的外形

3 出料裝置

油管內襯管翻邊裝置的最后一部分是出料部分（圖9），這部分的結構與進料部分的結構大致相似，通過滾輪和氣缸等零件來實現油管的自動出料。

圖9 出料裝置

當油管內襯管完成了整個翻邊過程時，控制系統就會控制夾緊裝置取消對油管的夾緊，電動機反轉帶動滾輪反轉，使油管退出翻邊機。在最后一個滾輪架上安裝有距離傳感器，它同樣會感應與鋼制油管端部的距離，當距離為50mm時，電動機停止轉動，油管停止后退，此時氣缸就會將油管頂起，油管滾到右側的擔架上，再由右側的氣缸將油管放到出料架上，油管順著出料架的傾斜度，自動滾到架子的右側依次排好，這樣就完成了整個出料過程。

4 結語

（1）油管內襯管翻邊裝置的主體部分由加熱、擴孔、成型3部分組成，其中擴孔件和成型件可以根據油管內襯管尺寸的變化進行更換，使得翻邊裝置的應用范圍更加廣泛。

（2）較之以前的翻邊機，本油管內襯管翻邊裝置在油管的裝夾上不再使用簡單的人力，取而代之的是液壓機械夾緊，穩定性更好。

（3）整個裝置采用PLC控制，可以實現全自動化生產，提高了生產效率，從而更適合于工業化生產，可以帶來更大的經濟效益。