四辊定心大口径钢管承口成型制造设备及冷压成型方法

本发明属于钢管加工设备，具体涉及四辊定心大口径钢管承口成型制造设备及冷压成型方法。

背景技术：

1、大口径钢管广泛应用于市政给排水、农业调水、油气输送等重点工程，承插连接因装配便捷、密封性强、运维成本低，已成为管道施工主流连接工艺。钢管承口的成型精度与结构稳定性，直接决定管网连接质量与使用安全。辊压成型是大口径钢管承口加工的经典工艺，通过辊体旋转挤压使管端金属发生塑性变形，扩径并压制出承口圆弧与锥面。目前主流的双辊钢管承口成型设备依靠上下辊夹持定位，在加工大口径、长尺寸钢管时易发生径向偏移，导致承口椭圆度偏大，后续胶圈装配贴合度不足，易出现管道渗漏问题。同时，长钢管辊压加工时中段悬空，受自重作用产生下垂向变形，成型过程中易出现管壁局部减薄、甚至撕裂开裂的情况，承口壁厚偏差大。此外，辊压设备依靠上下辊均匀挤压管端，需要多次反复微调辊隙和多道次预压，无法对承口所需的渐变锥度、圆弧过渡段、密封台阶进行定点差异化精准施压，难以实现精准一体成型。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的不足，针对现有设备加工承口椭圆度大、壁厚偏差大、一体成型困难的技术问题，本发明提供一种四辊定心大口径钢管承口成型制造设备及冷压成型方法。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种四辊定心大口径钢管承口成型制造设备，包括支撑结构、限位结构、成型机构及动力机构；支撑结构包括固定于地面的底座、刚性固定在底座上方的主体框架及固定于主体框架右端的液压升降托管机构，液压升降托管机构的横梁上部设置两组支撑轮；限位结构包括翻转油缸、限位轮，翻转油缸固定于主体框架左端，限位轮固定于液压升降托管机构上端；成型机构包括四辊：承口上仿形辊、承口下仿形辊、侧定心辊a及侧定心辊b；所述四辊轴承装配于主体框架中部；承口上仿形辊与承口下仿形辊竖向夹持配对布置，侧定心辊a与侧定心辊b左右对称安装，所述四辊合围构成四辊定心夹持结构；动力机构包括液压站、液压马达、侧定心辊支撑油缸a、侧定心辊支撑油缸b、承口下仿形辊支撑油缸a、承口下仿形辊支撑油缸b及承口下仿形辊中部支撑油缸；液压站固定于底座上，液压马达固定于主体框架并齿轮传动连接承口上仿形辊；侧定心辊支撑油缸a、侧定心辊支撑油缸b分别驱动侧定心辊a、侧定心辊b；承口下仿形辊支撑油缸a、承口下仿形辊支撑油缸b及承口下仿形辊中部支撑油缸下端均连接底座，上端均连接承口下仿形辊，这三组承口下仿形辊支撑油缸均配置有压力传感器。

3、根据本发明的第二方面，提供了一种采用四辊定心大口径钢管承口成型制造设备的大口径钢管承口冷压成型方法，包括如下步骤：

4、定心找平：将钢管放置于承口下仿形辊上方，侧定心辊a、侧定心辊b向内夹紧完成径向定心，与承口上仿形辊和承口下仿形辊合围完成四辊定心结构；液压升降托管机构托举钢管尾部，承口下仿形辊及承口下仿形辊中部支撑油缸托举钢管中段，校正钢管中轴线水平；

5、轴向锁止：翻转油缸伸出抵住钢管左端面，固定钢管轴向位置，限制其轴向滑动；

6、进给挤压：液压马达驱动承口上仿形辊匀速转动，带动承口下仿形辊、侧定心辊a、侧定心辊b转动，依靠辊面摩擦力带动钢管匀速轴向进给，钢管端头进入承口上仿形辊、承口下仿形辊之间的圆弧型腔，实现冷挤压塑性变形；

7、动态随动支撑：钢管进给过程中，压力传感器采集压力信号，实时调整承口下仿形辊支撑油缸a、承口下仿形辊支撑油缸b、承口下仿形辊中部支撑油缸以及液压升降托管机构的抬升高度，全程保持钢管轴线水平；

8、成型退料：钢管端部挤压形成渐变圆弧标准承口后，液压马达反转，承口下仿形辊支撑油缸a、承口下仿形辊支撑油缸b、承口下仿形辊中部支撑油缸下降，吊取压制成型的钢管。

9、本发明的有益效果为：

10、本发明一种四辊定心大口径钢管承口成型制造设备，相较于传统钢管承口成型设备，具备显著技术优势与实用价值。本设备采用四辊定心夹持结构，通过承口上下仿形辊与双侧定心辊协同配合，可有效抑制钢管成型过程中的径向偏移问题，大幅降低大口径钢管承口的椭圆度误差，有效提升承口圆度成型精度，保障钢管后续对接装配的密封性与稳定性。同时，设备创新采用承口下仿形辊搭配三组液压油缸的多点支撑结构，能够全方位支撑管体，有效降低大口径钢管自重带来的垂向变形，精准控制承口成型厚度，显著降低承口壁厚偏差，提升钢管承口成型的整体均匀性与产品合格率。此外，本设备上下仿形辊的辊压弧度与管道标准承口轮廓精准匹配，可适配600~6000mm全规格大口径管径的承口一次性一体成型，大幅简化工序，有效降低设备投入成本，提升大口径钢管承口成型的生产效率与加工质量。本发明大口径钢管承口冷压成型方法依托前述设备实现完整加工流程，依靠四辊定心完成径向定位、双向限位实现轴向锁止，在钢管进给成型全过程实现动态随动支撑，避免长钢管自重下垂带来的成型缺陷，工序连贯可控，无需多次反复调辊、多道次预压，进一步提升大口径钢管承口成型的生产效率与加工质量。

1.一种四辊定心大口径钢管承口成型制造设备，其特征在于，包括支撑结构、限位结构、成型机构及动力机构；支撑结构包括固定于地面的底座、刚性固定在底座上方的主体框架及固定于主体框架右端的液压升降托管机构，液压升降托管机构的横梁上部设置两组支撑轮；限位结构包括翻转油缸、限位轮，翻转油缸固定于主体框架左端，限位轮固定于液压升降托管机构上端；成型机构包括四辊：承口上仿形辊、承口下仿形辊、侧定心辊a及侧定心辊b；所述四辊轴承装配于主体框架中部；承口上仿形辊与承口下仿形辊竖向夹持配对布置，侧定心辊a与侧定心辊b左右对称安装，所述四辊合围构成四辊定心夹持结构；动力机构包括液压站、液压马达、侧定心辊支撑油缸a、侧定心辊支撑油缸b、承口下仿形辊支撑油缸a、承口下仿形辊支撑油缸b及承口下仿形辊中部支撑油缸；液压站固定于底座上，液压马达固定于主体框架并齿轮传动连接承口上仿形辊；侧定心辊支撑油缸a、侧定心辊支撑油缸b分别驱动侧定心辊a、侧定心辊b；承口下仿形辊支撑油缸a、承口下仿形辊支撑油缸b及承口下仿形辊中部支撑油缸下端均连接底座，上端均连接承口下仿形辊，这三组承口下仿形辊支撑油缸均配置有压力传感器。

2.根据权利要求1所述的四辊定心大口径钢管承口成型制造设备，其特征在于，承口上仿形辊、承口下仿形辊的左端均设置可拆卸圆弧仿形段模具，所述仿形段模具的轮廓与管道标准承口轮廓相匹配；侧定心辊a、侧定心辊b均内置液压缓冲结构；承口上仿形辊、承口下仿形辊的内部均开设冷却流道。

3.根据权利要求1所述的四辊定心大口径钢管承口成型制造设备，其特征在于，液压升降托管机构能够上下滑动适配不同口径钢管；承口下仿形辊支撑油缸a、承口下仿形辊支撑油缸b及承口下仿形辊中部支撑油缸配置的压力传感器用于跟随钢管进给，实时调节对应油缸以及液压升降托管机构的抬升高度与支撑压力。

4.一种采用权利要求1-3任一项所述设备的大口径钢管承口冷压成型方法，其特征在于，包括如下步骤：