使用夹具锁轨机构和夹具位置传感器的U形炉管弯曲工艺

摘要

一种U形加热炉管弯曲加工工艺，其使用一种炉管弯曲设备，所述炉管弯曲设备包括左机架和推压机构，推压机构在左机架右方，在所述左机架的右侧中间位置处固定设置有导杆，导杆在左右方向上水平延伸，导杆的左端与所述左机架固定连接，导杆的右端与推压机构的中部滑动连接，所述左机架中设置有用于原始的U形炉管上料穿过并用于已完成加工的炉管卸料通过的通道；所述导杆上在所述左机架和推压机构之间从左至右依次滑动设置有三个弯曲液压装置。

说明书

技术领域

本申请涉及加热炉炉管的制作，具体为一种U形加热炉炉管弯曲工艺。

背景技术

加热炉在工业中有着广泛的应用，例如钢坯加热、工件热处理等。为了增加加热炉的加热均匀性，加热炉炉管往往采用弯曲的形式。

在现有技术中，为了保证对具体加热炉形状的要求以及满足对具体加热热量分别的要求，通常需要对炉管的形状进行具体形状的弯曲。对于加热炉炉管的弯曲，在现有技术中往往采用冲压成型的方式。这种成型方式可以高效快速地实现弯曲加工，并且加工精度高，成本较低，在现有技术中具有广泛应用。但是，这种加热方式容易在加热炉炉管的纵向方向上产生显著大量的不均匀变形，导致加热炉炉管的横截面面积在炉管的纵向方向上具有较大变动，这使得在加热过程中加热均匀性难以控制，而且，容易在使用的过程中产生不均匀的应力集中，从而导致加热炉的使用稳定性、安全性大大降低，而且缩短了加热炉的使用寿命。

在现有技术中也具有使用弯折滚对工件进行弯折的方案。但是，这种方案往往对工件采用逐个弯的弯曲，由于工件的纵向尺寸较大，在工件的完整转动过程中，这种加工往往需要较大的加工空间，而且，由于加工过程为采用逐个弯的方式，加工过程较长，加工效率较低，由此导致加工成本上升，而且难以保证加工的形状精度。

发明内容

本发明一种U形加热炉炉管弯曲工艺，其旨在解决现有技术中加工变形不均匀和加工过程长、形状精度低等缺陷，并提供一种具有具体形状的加热炉炉管的弯曲工艺。

本发明采用的技术方案如下：

使用夹具锁轨机构和夹具位置感知传感器的U形炉管弯曲加工工艺，其使用一种炉管弯曲设备，所述炉管弯曲设备包括左机架和推压机构，推压机构在左机架右方，在所述左机架的右侧中间位置处固定设置有导杆，导杆在左右方向上水平延伸，导杆的左端与所述左机架固定连接，导杆的右端与推压机构的中部滑动连接，所述左机架中设置有用于原始的U形炉管上料穿过并用于已完成加工的炉管卸料通过的通道；所述导杆上在所述左机架和推压机构之间从左至右依次滑动设置有三个弯曲液压装置，推压机构的左侧前部固定设置有第一夹具，推压机构的左侧后部固定设置有第二夹具，左机架的右侧前部固定设置有第三夹具，左机架的右侧后部固定设置有第四夹具，在所述左机架和推压机构之间设置有前导轨和后导轨，所述前导轨在第三夹具和第一夹具之间直线延伸，并且当推压机构沿着所述导杆滑动时，第一夹具能够沿着前导轨朝向第三夹具滑动，所述后导轨在第四夹具和第二夹具之间直线延伸，并且当推压机构沿着所述导杆滑动时，第二夹具能够沿着后导轨朝向第四夹具滑动，所述后导轨上在第四夹具和第二夹具之间还滑动地设置有第五夹具和第六夹具，所述前导轨上在第三夹具和第一夹具之间还滑动地设置有第七夹具和第八夹具，八个所述夹具均包括夹具基体、内夹块和外夹块、，每个所述夹具的所述内夹块和外夹块均沿着在所述炉管发生平面弯曲时的弯曲平面中的前后方向而相对地设置，并在夹具基体上能够实现接触夹紧和分离松开的动作，其中，所述内夹块均位于所述前导轨和后导轨之间，并且为长方体形状，所述外夹块均位于所述前导轨和后导轨外侧，且为圆柱体形状；所述长方体形状和圆柱体形状的纵向轴线均垂直于所述炉管发生平面弯曲时的弯曲平面；其中，所述第三夹具和第四夹具的内夹块的右侧面上均设置有向右侧延伸的右延伸限位块，所述第一夹具和第二夹具的内夹块的左侧面上均设置有向左侧延伸的左延伸限位块，所述第五夹具、第六夹具、第七夹具和第八夹具的内夹块的左、右侧面上均分别地设置有向左侧延伸的左延伸限位块和向右侧延伸的右延伸限位块。

所述三个弯曲液压装置的中部与所述导杆滑动配合；所述三个弯曲液压装置中的每个均包括对置的前驱动液压缸和后驱动液压缸，所述前驱动液压缸和后驱动液压缸相对于导杆的纵向轴线对称设置，所述前驱动液压缸的液压杆末端铰接有前弯曲滚，并且前驱动液压缸能够沿着与导杆垂直的方向驱动对前弯曲滚施加向前的弯管推力，所述后驱动液压缸的液压杆末端铰接有后弯曲滚，并且后驱动液压缸能够沿着与导杆垂直的方向驱动对后弯曲滚施加向后的弯管推力；所述三个弯曲液压装置中的每个均还包括行走驱动机构，用以分别地驱动相应的弯曲液压装置沿着导杆滑动到不同位置。

所述推压机构的右侧设置有前支撑杆伸缩机构和后支撑杆伸缩机构，前支撑杆伸缩机构和后支撑杆伸缩机构关于所述导杆的纵向轴线对称地设置，前支撑杆伸缩机构具有前伸缩性支撑杆，前伸缩性支撑杆从推压机构的右侧穿过离开推压机构的左侧并能够用于伸入到所述炉管内，从而起到支撑炉管防止炉管发生不期望弯曲的作用，并能够在前支撑杆伸缩机构的驱动下在左右方向上往复移动；后支撑杆伸缩机构具有后伸缩性支撑杆，后伸缩性支撑杆从推压机构的右侧穿过离开推压机构的左侧并能够用于伸入到所述炉管内，从而起到支撑炉管防止炉管发生不期望弯曲的作用，并能够在后支撑杆伸缩机构的驱动下在左右方向上往复移动。

所述炉管弯曲工艺包括如下步骤：

A. 提供U形炉管；

B. 将所述U形炉管的两个臂分别穿入所述左机架上的所述通道并向右推进，直至所述U形炉管要加工的部分伸出于所述左机架；

C. 所述第二夹具和第四夹具分别将所述U形炉管的两个臂夹紧；

D. 推压机构运动，以使得第一夹具和第二夹具分别夹紧U形炉管的两个臂的末端；

E. 第五夹具和第六夹具在第四夹具和第二夹具之间对U形炉管的后臂夹紧，并使得第四夹具、第五夹具、第六夹具和第二夹具将U形炉管的所述后臂分隔成长度相等的三个长度段；第七夹具和第八夹具在第二夹具和第一夹具之间对U形炉管的前臂夹紧，并使得第二夹具、第七夹具、第八夹具和第一夹具将U形炉管的所述前臂分隔成长度相等的三个长度段；其中，所述第五夹具、第六夹具、第七夹具和第八夹具上均设置有夹具锁轨机构，所述夹具锁轨机构为液压钳式，当所述第五夹具、第六夹具、第七夹具和第八夹具在对炉管进行夹紧之前运动到导轨上的合适位置时，利用所述夹具锁轨机构而将夹具在导轨上的位置锁定，并且在已经对炉管进行夹紧之后，所述夹具锁轨机构松开以允许夹具在导轨上滑动；所述前导轨和后导轨上均固定设置有左夹具位置感知传感器和右夹具位置感知传感器，其中，所述前导轨的左夹具位置感知传感器当第七夹具的位置与其对应时被触发从而发出信号，所述前导轨的右夹具位置感知传感器当第八夹具的位置与其对应时被触发从而发出信号；所述后导轨的左夹具位置感知传感器当第五夹具的位置与其对应时被触发从而发出信号，所述后导轨的右夹具位置感知传感器当第六夹具的位置与其对应时被触发从而发出信号；前和后导轨上的所述夹具位置感知传感器在各自的导轨上定位成有助于实现将炉管的相应加工段分成所述长度相等的三个长度段；所述位置感知传感器可以是霍尔效应传感器、以及磁效应传感器等，或者可以一个是霍尔效应传感器，另一个是磁效应传感器；

F. 所述三个弯曲液压装置中的每个使其前和后弯曲滚、分别接触所述前臂和后臂上的所述三个长度段中相应的每个长度段的中点；

G. 推压机构的后支撑杆伸缩机构和前支撑杆伸缩机构对应地将后伸缩性支撑杆和前伸缩性支撑杆分别伸入U形炉管的所述后臂和前臂的管内，并留下每个臂的所述三个长度段中的左起第一个长度段未被支撑，左起第二和第三个长度段被支撑；

H. 左侧的弯曲液压装置的每个弯曲滚同步地开始向外顶压所述第一个长度段，从而使其发生U形弯曲，推压机构随着弯曲的进行而同步地跟随推压，同时，第五夹具、第六夹具、第七夹具、第八夹具也同步地跟随运动；在顶压的过程中，左侧的弯曲液压装置在其行走驱动机构的驱动下向左运动，从而使其弯曲滚保持对应于所述第一个长度段中点的位置；到第四夹具的右延伸限位块和第五夹具的左延伸限位块接触、并且第一夹具的右延伸限位块和第七夹具的左延伸限位块接触时，所述左侧的弯曲液压装置的每个弯曲滚停止顶压，并且推压机构停止继续向前推压；

I. 推压机构的后支撑杆伸缩机构和前支撑杆伸缩机构对应地将后伸缩性支撑杆和前伸缩性支撑杆分别回缩，从而使得留下每个臂的所述三个长度段中的左起第一个长度段和左起第二个长度段均未被支撑，左起第三个长度段被支撑；

J. 中间的弯曲液压装置开始顶压所述左起第二个长度段，直至第五夹具的右延伸限位块与第六夹具的左延伸限位块接触、并且第七夹具的右延伸限位块与第八夹具的左延伸限位块接触；

K. 推压机构使得所述支撑杆、完全回缩，以使左起第三个长度段未被支撑；

L. 右侧的弯曲液压装置开始顶压所述左起第三个长度段，直至第六夹具的右延伸限位块与第二夹具的左延伸限位块接触、并且第八夹具的右延伸限位块与第一夹具的左延伸限位块接触；

M. 各个夹具松开，取走弯曲加工完毕的加热炉炉管。

由于本发明中，在每个夹具上采用了延伸限位块，从而使得限位块接触后，能够对成型的形状进行一个锁定，在后续的加工作用力的作用下，不会对精确成型后的形状造成影响；而采用了一边为长方体形、一边为圆柱形的夹具，使得保证了足够的夹紧力的同时，又能够对成形的炉管形成平滑的弯曲变形；整个过程，一边在纵向方向送料，一边利用弯折滚动作进行折弯，因此，其避免了现有技术中在炉管的纵向方向上在所加工弯曲的部位产生较大纵向变形的问题，而且，在加工过程中，其采用独特的加工形式，一边送料，弯曲滚在垂直纵向方向中进行动作并且在平行纵向方向上进行移动，从而保持弯曲滚与所弯曲部位的相对位置关系，而炉管在其他夹紧装置的整体移动下被纵向送入，因此，保证了炉管整体保持纵向方向而被逐个弯进行弯折，整个弯曲过程连续，无需重复对炉管进行装夹和拆卸，使得整个加工过程加工空间小，加工过程短而且保证了加工的形状精度。而且，多个夹具能够在加工过程中滑动，保证了在加工过程中始终对炉管具有夹持定位的锁定。

附图说明

图1是本发明的弯曲装置的俯视示意图。

图2是本发明的图1中弯曲装置在对炉管弯曲完成后的俯视示意图。

图3是弯曲完成后的炉管形状的俯视示意图。

具体实施方式

下面结合附图1-3对本发明进行详细说明。

使用夹具锁轨机构和夹具位置感知传感器的U形炉管弯曲加工工艺，其使用一种炉管弯曲设备，所述炉管弯曲设备包括左机架13和推压机构10，推压机构10在左机架13右方，在所述左机架13的右侧中间位置处固定设置有导杆15，导杆15在左右方向上水平延伸，导杆15的左端与所述左机架13固定连接，导杆15的右端与推压机构10的中部滑动连接，所述左机架13中设置有用于原始的U形炉管上料穿过并用于已完成加工的炉管卸料通过的通道；所述导杆15上在所述左机架13和推压机构10之间从左至右依次滑动设置有三个弯曲液压装置9，推压机构10的左侧前部固定设置有第一夹具1，推压机构10的左侧后部固定设置有第二夹具5，左机架13的右侧前部固定设置有第三夹具4，左机架13的右侧后部固定设置有第四夹具8，在所述左机架13和推压机构10之间设置有前导轨和后导轨，所述前导轨在第三夹具4和第一夹具1之间直线延伸，并且当推压机构10沿着所述导杆15滑动时，第一夹具1能够沿着前导轨朝向第三夹具4滑动，所述后导轨在第四夹具8和第二夹具5之间直线延伸，并且当推压机构10沿着所述导杆15滑动时，第二夹具5能够沿着后导轨朝向第四夹具8滑动，所述后导轨上在第四夹具8和第二夹具5之间还滑动地设置有第五夹具7和第六夹具6，所述前导轨上在第三夹具4和第一夹具1之间还滑动地设置有第七夹具3和第八夹具2，八个所述夹具1、2、3、4、5、6、7、8均包括夹具基体、内夹块81、41和外夹块82、42，每个所述夹具的所述内夹块81、41和外夹块82、42均沿着在所述炉管发生平面弯曲时的弯曲平面中的前后方向而相对地设置，并在夹具基体上能够实现接触夹紧和分离松开的动作，其中，所述内夹块81、41均位于所述前导轨和后导轨之间，并且为长方体形状，所述外夹块82、42均位于所述前导轨和后导轨外侧，且为圆柱体形状；所述长方体形状和圆柱体形状的纵向轴线均垂直于所述炉管发生平面弯曲时的弯曲平面；其中，所述第三夹具4和第四夹具8的内夹块的右侧面上均设置有向右侧延伸的右延伸限位块83、43，所述第一夹具1和第二夹具5的内夹块的左侧面上均设置有向左侧延伸的左延伸限位块54、14，所述第五夹具7、第六夹具6、第七夹具3和第八夹具2的内夹块的左、右侧面上均分别地设置有向左侧延伸的左延伸限位块和向右侧延伸的右延伸限位块。

所述三个弯曲液压装置9的中部与所述导杆15滑动配合；所述三个弯曲液压装置9中的每个均包括对置的前驱动液压缸和后驱动液压缸，所述前驱动液压缸和后驱动液压缸相对于导杆15的纵向轴线对称设置，所述前驱动液压缸的液压杆末端铰接有前弯曲滚91，并且前驱动液压缸能够沿着与导杆15垂直的方向驱动对前弯曲滚91施加向前的弯管推力，所述后驱动液压缸的液压杆末端铰接有后弯曲滚90，并且后驱动液压缸能够沿着与导杆15垂直的方向驱动对后弯曲滚91施加向后的弯管推力；所述三个弯曲液压装置9中的每个均还包括行走驱动机构，用以分别地驱动相应的弯曲液压装置9沿着导杆15滑动到不同位置。

所述推压机构10的右侧设置有前支撑杆伸缩机构12和后支撑杆伸缩机构11，前支撑杆伸缩机构12和后支撑杆伸缩机构11关于所述导杆15的纵向轴线对称地设置，前支撑杆伸缩机构12具有前伸缩性支撑杆120，前伸缩性支撑杆120从推压机构10的右侧穿过离开推压机构10的左侧并能够用于伸入到所述炉管内，从而起到支撑炉管防止炉管发生不期望弯曲的作用，并能够在前支撑杆伸缩机构12的驱动下在左右方向上往复移动；后支撑杆伸缩机构11具有后伸缩性支撑杆110，后伸缩性支撑杆110从推压机构10的右侧穿过离开推压机构10的左侧并能够用于伸入到所述炉管内，从而起到支撑炉管防止炉管发生不期望弯曲的作用，并能够在后支撑杆伸缩机构11的驱动下在左右方向上往复移动。

所述炉管弯曲工艺包括如下步骤：

A. 提供U形炉管19；

B. 将所述U形炉管的两个臂分别穿入所述左机架13上的所述通道并向右推进，直至所述U形炉管要加工的部分伸出于所述左机架13；

C. 所述第二夹具4和第四夹具8分别将所述U形炉管的两个臂夹紧；

D. 推压机构10运动，以使得第一夹具1和第二夹具5分别夹紧U形炉管的两个臂的末端；

E. 第五夹具7和第六夹具6在第四夹具8和第二夹具5之间对U形炉管的后臂夹紧，并使得第四夹具8、第五夹具7、第六夹具6和第二夹具5将U形炉管的所述后臂分隔成长度相等的三个长度段；第七夹具3和第八夹具2在第二夹具4和第一夹具1之间对U形炉管的前臂夹紧，并使得第二夹具4、第七夹具3、第八夹具2和第一夹具1将U形炉管的所述前臂分隔成长度相等的三个长度段；其中，所述第五夹具7、第六夹具6、第七夹具3和第八夹具2上均设置有夹具锁轨机构，所述夹具锁轨机构为液压钳式，当所述第五夹具7、第六夹具6、第七夹具3和第八夹具2在对炉管进行夹紧之前运动到导轨上的合适位置时，利用所述夹具锁轨机构而将夹具在导轨上的位置锁定，并且在已经对炉管进行夹紧之后，所述夹具锁轨机构松开以允许夹具在导轨上滑动；所述前导轨和后导轨上均固定设置有左夹具位置感知传感器和右夹具位置感知传感器，其中，所述前导轨的左夹具位置感知传感器当第七夹具3的位置与其对应时被触发从而发出信号，所述前导轨的右夹具位置感知传感器当第八夹具2的位置与其对应时被触发从而发出信号；所述后导轨的左夹具位置感知传感器当第五夹具7的位置与其对应时被触发从而发出信号，所述后导轨的右夹具位置感知传感器当第六夹具6的位置与其对应时被触发从而发出信号；前和后导轨上的所述夹具位置感知传感器在各自的导轨上定位成有助于实现将炉管的相应加工段分成所述长度相等的三个长度段；所述位置感知传感器可以是霍尔效应传感器、以及磁效应传感器等，或者可以一个是霍尔效应传感器，另一个是磁效应传感器；

F. 所述三个弯曲液压装置9中的每个使其前和后弯曲滚91、90分别接触所述前臂和后臂上的所述三个长度段中相应的每个长度段的中点；

G. 推压机构10的后支撑杆伸缩机构11和前支撑杆伸缩机构12对应地将后伸缩性支撑杆110和前伸缩性支撑杆120分别伸入U形炉管的所述后臂和前臂的管内，并留下每个臂的所述三个长度段中的左起第一个长度段未被支撑，左起第二和第三个长度段被支撑；

H. 左侧的弯曲液压装置9的每个弯曲滚同步地开始向外顶压所述第一个长度段，从而使其发生U形弯曲，推压机构10随着弯曲的进行而同步地跟随推压，同时，第五夹具7、第六夹具6、第七夹具3、第八夹具2也同步地跟随运动；在顶压的过程中，左侧的弯曲液压装置9在其行走驱动机构的驱动下向左运动，从而使其弯曲滚保持对应于所述第一个长度段中点的位置；到第四夹具8的右延伸限位块83和第五夹具7的左延伸限位块接触、并且第一夹具4的右延伸限位块43和第七夹具3的左延伸限位块接触时，所述左侧的弯曲液压装置9的每个弯曲滚停止顶压，并且推压机构10停止继续向前推压；

I. 推压机构10的后支撑杆伸缩机构11和前支撑杆伸缩机构12对应地将后伸缩性支撑杆110和前伸缩性支撑杆120分别回缩，从而使得留下每个臂的所述三个长度段中的左起第一个长度段和左起第二个长度段均未被支撑，左起第三个长度段被支撑；

J. 中间的弯曲液压装置9开始顶压所述左起第二个长度段，直至第五夹具7的右延伸限位块与第六夹具6的左延伸限位块接触、并且第七夹具3的右延伸限位块与第八夹具2的左延伸限位块接触；

K. 推压机构10使得所述支撑杆110、120完全回缩，以使左起第三个长度段未被支撑；

L. 右侧的弯曲液压装置9开始顶压所述左起第三个长度段，直至第六夹具6的右延伸限位块与第二夹具5的左延伸限位块接触、并且第八夹具2的右延伸限位块与第一夹具1的左延伸限位块接触；

M. 各个夹具松开，取走弯曲加工完毕的加热炉炉管。