小口径管道马鞍口切口机设计

1、小口径管道马鞍口切口机设计小口径管道马鞍口切口机设计宋 丽1，孙崇书2，冯际军 2 (1. 济南大学泉城学院，山东蓬莱 265600 ； 2.蓬莱巨涛海洋工程重工有限公司，山东蓬莱 265600) 摘要：针对管道连接很多，而目前马鞍口加工的方法费时费力的问题，设计了一种适用于小口径管道马鞍口加工的设备。文中介绍了该设备的设计思路、结构以及工作原理，并通过实验验证了该设备具有加工管道马鞍口效率高，加工质量好等优点。关键词：小口径； 管道；马鞍口；机加工； 切口机 0 引言 常规的导管架、吊机、模块等，其梯子的栏杆和通道的钢管连接很多，而连接接头处需要制作马鞍口。目前，马鞍口的制作方式为切割机手工

2、切割，然后进行人工打磨，最后完成焊接1-5 。尺寸为 43 mm 和 48 mm 的两种手工切割成型的马鞍口，打磨强度大，成形质量较差，尺寸也较难控制。以每个马鞍口制作时间 5 10 min( 包括打磨等作业 )为计算依据， 1.5 万个马鞍口制作时间为 156 312 工日。 根据实际项目需求，结合机加工成形原理，提出以铣削方式一次完成马鞍口的加工方法，主要工作原理是采用玉米铣刀，使用铣刀周面加工刃一次加工形成马鞍口。 对于现场使用的设备，必须简洁，占用空间小；而且要求耐用性强，效率高；要求切口机的操作简单，安全可靠。设计切口机的出发点是节省劳动时间、降低劳动强度，要求设备简单，可自行制造，

3、成本低等。 6 1 结构 此马鞍口切口机主要包括动力头组件、设备支座、角滑座、电器控制装置、电机和夹具等。动力头组件包括皮带轮、 套管、轴承、主轴以及动力头底座，如图 1 所示。 图 1 动力头组件 动力头是加工过程的主要执行结构，通过皮带传动从电机传递过来的动力到达此处，主轴带动玉米铣刀转动，实现刀具的切削运动。角滑座由滑座底座、手轮、丝杠和滑座滑块等组成，如图2 所示。用于加工过程的行程控制，可以往复运动。摇动手轮，通过丝杠带动滑座滑块的进给或者后退，滑块上的夹具连带管件随滑块移动。 此外手轮带刻度， 方便加工过程中的尺寸控制。图2 角滑座 夹具由手柄、 V 型支撑块、夹具底板和 U 型压

4、板等组成，如图 3 所示。将需要加工的管件，固定在滑座滑块上，可随滑块的运动一起进给或者后退。图3 夹具切口机主要的组成部分：动力头组件、夹具、角滑座等，装配效果图如图 4 所示。夹具通过螺栓和角滑座连接在一起，动力头组件安装在设备支座上。图 4 主要构件装配效果图2 工作原理马鞍口切口机的动力源选择三相异步电动机(YD132M-8/6) ，电动机通过皮带传动将动力传递给动力头组件中的主轴，主轴带动铣刀转动；需要加工马鞍口的钢管通过夹具固定在角滑座的滑块上；在加工过程中摇动手柄，并通过丝杠带动滑座滑块的进给运动，实现钢管的进给，随着进给的增加，实现转动玉米铣刀的切削，完成马鞍口的成形过程。图

5、5 为制作完成的马鞍口切口机。图5切口机 3实验 为了进一步验证小口径马鞍口切口机的可靠性和实用性，以及验证本设备对比传统加工方法的优势，以M092 项目的扶手栏杆作为实验管件，分别用本设备和传统加工方法进行现场切割实验，每种方法切割总数为400件，对比实验数据如表 1所示。表1实验数据对比项目总加工时间/min 平均每个马鞍口成形时间/min 马鞍口组焊时间 /min 返工数量 /个废品数量 /个成形质量传统加工 28567.1417635613差切口机切割 3680.92110200优 通过对比发现：(1) 利用此切口机加工 1 个马鞍口所用时间小于1 min( 包含装夹时间等)； (2)

6、加工的马鞍口精度高、成形好，成功率100% ，没有返工和废料； (3) 该马鞍口切口机具有操作简单的特点；(4) 该设备加工的马鞍口，组对时缝隙小，焊接效率高。尺寸变形小，传统工艺加工的马鞍口焊后收缩2 5 mm ，使用马鞍口切口机加工的马鞍口焊后收缩1 2 mm ，而且工件尺寸容易控制。图 6 为马鞍口的加工过程。图 6 马鞍口的加工过程图 7为加工成形后的马鞍口管件。图 7加工成形后的马鞍口图8 为马鞍口组对后的焊接情况。图 8 马鞍口组对后的焊接情况 4 结论 通过对 M092 项目扶手栏杆进行马鞍口加工，并对比传统的手工切割马鞍口的方式，得出小管径马鞍口切口机具有以下优点：(1) 操作

7、简便；(2) 安全可靠， 有防护盖及开盖断电装置等；(3) 马鞍口的加工属于机械加工，口型加工精度高，无变形，加工完成之后可直接用于组对扶手栏杆； (4) 加工效率高，比传统的手工切割方式速度提高2 倍以上； (5) 成形的马鞍口焊接效率高， 比原来提高了1.5 倍；(6) 省去切割后的打磨环节，节省时间，降低生产成本。后续的改进方向：目前设计的切口机只适合水平和垂直马鞍口的加工，可通过工装夹具的改进，实现倾斜角度马鞍口的加工；此切口机只能加工 43 mm 和 48 mm 的管材，可定制与之匹配的加工刀具来扩大加工的管径范围。参考文献：1 陈联恒 .管道马鞍口的应用 J. 河南化工， 2001

8、(8) ：24-25.2 王洪涛 .特殊情况下马鞍下料焊接施工 J. 全面腐蚀控制，2016(8) ： 77-78. 3何克明 .波纹管切口机的研制J. 管道技术与设备， 2008(4) ：33-34. 4郑茂尧 .大直径管管端马鞍口数控切割机系统的研制与应用J. 中国海上石油，2016(5) ：128-129. 5阚俊林，宋广兴，高凤龙，等.管子马鞍口以及补强圈或补强鞍板开孔展开放样方法探讨J. 化工设备与管道， 2010(1) ： 77-78. 6蓬莱巨涛海洋工程重工有限公司.一种管材马鞍口自动加工装置： CN201510603640.6 P.2015-11-25. Design of S

9、mall Diameter Pipe Saddle Mouth Incision Machine SONG Li1, SUN Chong-shu2,FENG Ji-jun2 (1.Quancheng College ， University of Jinan ， Penglai 265600 ， China;2.Penglai Jutal OffshoreEngineering Heavy Industries Co., Ltd.， Penglai 265600，China) Abstract:According to pipeline connects a lot, andat presen

10、t, the problem that the method of saddle mouthprocessing is time-consuming, processing equipment forsmall diameter pipeline saddle mouth was designed. Thispaper introduced the design ideas,the structure andworking principle of the device, and advantages of highefficiency of the processing pipeline pipe saddle mouthand high processing quality are verified by experiment.Keywords:small diam