阅读说明：本技术 异形环及其加工设备、加工方法 (Special-shaped ring and machining equipment and machining method thereof ) 是由 高树成 黄亚连 李�杰 于 2019-11-07 设计创作，主要内容包括：本发明提供了异形环及其加工设备、加工方法,属于型材加工领域,包括拼接成环形的多个弧形段,弧形段为空心管结构,弧形段的断面为上下对称结构,弧形段的上端包括第一竖直面、第二竖直面和水平固定面,第一竖直面和水平固定面之间设有第一固定斜面,第二竖直面和水平固定面之间设有第二固定斜面,针对弧形段的断面图形,外圈折弯处设有过渡用的多个截面外R角,内圈折弯处设有多个过渡用的截面内R角,异形环由板材焊接为空心管结构且焊缝设在第一竖直面的水平的中心直线上。本发明与其他零件的接触面积为平面,方便焊接和固定,简化组装工艺,而且提升了连接强度,采用对应的加工设备,简化异形环的加工过程,降低异形环的加工成本。(The invention provides a special-shaped ring, processing equipment and a processing method thereof, belonging to the field of section processing and comprising a plurality of annularly spliced arc sections, wherein each arc section is of a hollow tube structure, the section of each arc section is of an up-and-down symmetrical structure, the upper end of each arc section comprises a first vertical surface, a second vertical surface and a horizontal fixing surface, a first fixing inclined surface is arranged between the first vertical surface and the horizontal fixing surface, a second fixing inclined surface is arranged between the second vertical surface and the horizontal fixing surface, a plurality of outer section outer R angles for transition are arranged at the bending position of an outer ring aiming at the section graph of each arc section, a plurality of inner section R angles for transition are arranged at the bending position of an inner ring, the special-shaped ring is welded into a hollow tube structure by plates, and a welding line is arranged on the horizontal central straight line of the. The special-shaped ring has the advantages that the contact area with other parts is a plane, the welding and the fixing are convenient, the assembly process is simplified, the connection strength is improved, the corresponding processing equipment is adopted, the processing process of the special-shaped ring is simplified, and the processing cost of the special-shaped ring is reduced.)

异形环及其加工设备、加工方法

技术领域

本发明属于型材加工领域，涉及摩天轮或大型固定环结构，尤其涉及圆形结构固定环的主体，一种异形环结构以及加工此异形环结构的设备。

背景技术

摩天轮是一种大型转轮状的机械建筑设施，上面挂在轮边缘的是供乘客乘搭的座舱(Gondola)，乘客坐在摩天轮慢慢的往上转，可以从高处俯瞰四周景色，最常见的摩天轮一般出现在游乐园(或主题公园)与园游会里，作为一种游乐场机动游戏，与云霄飞车、旋转木马合称是“乐园三宝”，但摩天轮也经常单独存在于其他的场合，通常作为活动的观景台使用。

摩天轮轮缘钢结构在工厂分段加工和组装，运至现场后再把轮缘组装成整体，然后连接内部的刚性桁桁架支撑或柔性钢缆索体系，最后进行整体吊装就位，轮缘的钢管桁架分段在工厂加工完成，运至现场组装成整体，接着安装轮缘内部的钢索并进行张拉，导入预应力，最后将轮盘结构和支承塔架结构形成整体结构后，进行吊装。

摩天轮的轮缘钢结构因为配合多个位置与其他零件进行连接和固定，而且作为做外圈的载体，强度高，至关重要，因为摩天轮的是圆形，考虑制作和拼装的问题，多采用空心圆管的结构，但是空心圆管结构与其他零件在焊接的过程中，因为基础面很多是弧形面，接触面积有限，或者需要制定特殊形状的与之配合的零件，造成成本较高或者焊接工艺成本提升，而且因为接触面积限制，保证强度需要很高的工艺，而强度又是安全性的保证，作为载人的设备，安全性至关重要，因此对强度和工艺有严格的要求和限制。

发明内容

本发明要解决的问题是在于提供异形环及其加工设备、加工方法，与其他零件的接触面积为平面，方便焊接和固定，简化组装工艺，而且提升了连接强度，采用对应的加工设备，简化异形环的加工过程，降低异形环的加工成本。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：异形环及其加工设备、加工方法，包括拼接成环形的多个弧形段，所述弧形段为空心管结构，所述弧形段的断面为上下对称结构，所述弧形段的上端包括第一竖直面、第二竖直面和水平固定面，所述第一竖直面和水平固定面之间设有第一固定斜面，所述第二竖直面和水平固定面之间设有第二固定斜面；

针对所述弧形段的断面图形，外圈折弯处设有过渡用的多个截面外R角，内圈折弯处设有多个过渡用的截面内R角；

异形环由板材焊接为空心管结构且焊缝设在第一竖直面的水平的中心直线上，焊缝采用剖口焊结构。

进一步的，所述第一固定斜面相对水平面的斜率小于所述第二固定斜面相对水平面的斜率，所述第一竖直面为外侧，所述第二竖直面为内侧，所述第一固定斜面连接侧拉筋，所述第二固定斜面连接表面拉筋。

进一步的，所述弧形段的断面边长公差不超过1％截面边长，截面外R角半径不超过±2mm，内R角半径不超过±2mm，所述弧形段的断面多道压制成型，异形环半径中频热弯成型。

进一步的，端面弯曲公差不超过0.2％管长，径向半径公差不超过±10mm，扭转值公差不超过2/1000管长，边凹凸度不大于0.6/1000截面边长，异形环用的板材厚度公差不超过±0.3mm。

加工异形环的设备，包括成流水线设置的送料组件、推制组件、断面成型组件、弧度成型组件和下料组件，所述断面成型组件包括四个成型辊，四个成型辊成四角设置，且形成与所述异性环外形一致的成型腔，所述成型辊沿其自身的轴线转动。

进一步的，所述成型辊固设在水平轴上，所述水平轴位于所述成辊轴线的两端分别通过四列圆柱滚子轴承与轴承座转动连接，轴承座与固定装置固定，所述轴承座远离所述成型辊的一端设有固定座，所述固定座远离成型辊的一端固设有减速机，所述减速机的输出端与所述水平轴固定连接，所述行星减速机的输入端与液压马达固定连接。

进一步的，所述水平轴远离所述液压马达的一端设有吊环，所述成型辊与所述水平轴通过键结构固定连接，所述减速机为行星减速机。

进一步的，所述成型辊的整体硬度为HRC58～62之间，所述成型辊构成成型腔的表面粗糙度为1.6，所述成型辊的直径公差为±0.05。

加工异形环的方法，包括以下步骤，S1、送料，由慢到快平稳输送，待钢管尾部进入液压推制机，停止送料；

S2、对口，利用夹紧装置将前后管头尾端口对齐夹紧，待夹紧后，确认前后管端口完全对齐后，启动推进装置，待钢管进入机组之前，调型员利用对口立辊，将钢管调到成型辊对称位置；

S3、推制，将推制机组开到起始段，打开推制门，待钢管的尾部完全进入推制机前端后，关闭推制门，启动推制机组，匀速的将钢管向前推进，使钢管在成型挤压辊的挤压下，挤压成生产计划要求的尺寸；

S4、成型，将成型辊调到规定的尺寸，启动推制设备，将方管挤压成符合要求的异形环，并及时检验参数；

S5、成弧，利用折弯设备，将异形环折弯到预设的弧度；

S6、下料，用锯床按照预设的长度切割后并用吊车转运到设定的区域。

进一步的，在S1之前先完成原料检验和上料，合格品进行上料，不合格品分类处理，上料采用天车吊运，通过V型辊道与送料，在S4中，及时测量异形环的外形尺寸，R角大小，表面凹凸度，直角度，在S6后，操作工将半成品钢管吊运到整口机组辊道上，将钢管的一端送至整口机前，并夹紧，按照钢管内径尺寸调好整形模具，对着管口边缘启动液压系统，调整管口的平整度，直到达到要求，翻转钢管，依次调整其它边缘，待一端调整完毕后，用天车吊运钢管，另一头管口按照上述步骤重复一篇，待管口符合要求，将整口好的异形环吊运至成品区，最后按照规定将编码设置好，将喷码器的油墨加好，由操作员将喷码器在钢管中间进行喷码，注意字迹的清晰，喷码完成后将剩余的油墨装好密封，留下次使用。

与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果如下。

1、本发明异形环采用对称的结构，受力均衡稳定，异形环的每段连接处设置多个截面外R角和截面内R角，避免应力集中，延长零件的使用寿命，在形成环状结构的对接处采用剖口焊结构，增大焊接面积，提升焊接强度，此异形环结构与其他零件的配合均为面接触，方便连接和固定，而且连接更加牢固和稳定，更适用于大型的环形设备，摩天轮等大设备；

2、在制作的过程中，设置多个参数，保证弧形段加工的精度和强度，保证实际安装后的安全性，弧形段的断面多道压制成型，异形环半径中频热弯成型，管子任何部位不得出现裂纹、母材损伤和明显压痕，保证强度和精度，提升质量；

3、异形环的成型设备的流水线，采用本公司一直在使用并申请专利的圆管加工为方管的生产线，不同的是多个成型辊组成的形状与之前有所不同，之前是成形为方管，此为多边的异形环结构，通过设置成型辊的相对位置来实现，然后对成型后的异形环在进行折弯的弧度处理，除了成型不同，其他的都是公知的技术，大大降低了研发和制作的成本，提升了设置的共用性，而且成型辊成组件设置，实际使用的时候可直接替换到常规的方管成型部分，进一步降低设备的投入成本。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明异形环的俯视图；

图2是本发明图1的A-A剖视图；

图3是本发明异形环的实际使用状态图；

图4是本发明加工异形环的设备流程图；

图5是本发明成型辊与异形环配合的断面图；

图6是本发明成型辊及相关零件配合后的装配图；

图7是本发明成型加工异形环的工艺流程图。

附图标记：

10、异形环；1、第一竖直面；2、第二竖直面；3、水平固定面；4、第一固定斜面；5、第二固定斜面；6、截面外R角；7、截面内R角；81、成型辊；82、水平轴；821、吊环；83、圆柱滚子轴承；84、轴承座；85、减速机；86、液压马达；87、固定座；20、表面拉筋；30、斜拉筋。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

如图1～图6所示，本发明为异形环，包括拼接成环形的多个弧形段，弧形段为空心管结构，弧形段的断面为上下对称结构，弧形段的上端包括第一竖直面1、第二竖直面2和水平固定面3，第一竖直面1和水平固定面3之间设有第一固定斜面4，第二竖直面2和水平固定面3之间设有第二固定斜面5，首先采用对称的结构，受力均衡稳定；

针对弧形段的断面图形，外圈折弯处设有过渡用的多个截面外R角6，内圈折弯处设有多个过渡用的截面内R角7，避免应力集中，延长零件的使用寿命；

异形环10由板材焊接为空心管结构且焊缝设在第一竖直面1的水平的中心直线上，焊缝采用剖口焊结构，剖口焊的角度采用60度的结构，剖口焊的深度采用板材厚度的3/5以上，优选为4/5，保证焊接的面积，提升焊接后的强度。

优选地，第一固定斜面4相对水平面的斜率小于第二固定斜面5相对水平面的斜率，第一竖直面1为外侧，第二竖直面2为内侧，第一固定斜面4连接侧拉筋，第二固定斜面5连接表面拉筋20，采用平面的结构进行焊接和固定，扩大接触面积，增加焊接的牢固性，提升整个结构的强度和稳定性，更优选地，每个弧形段的对应圆弧角度为11.5度～13.5度之间，对应的角度太大，不容易制作弧形弯曲，成型精度会降低，对应的角度太小，在实际焊机拼装的结构，增加组装工艺和难度，而且太多段片接，影响整体的强度，在保证精度和强度的前提下，合理的设置分段区间，此结构适用于半径5万毫米以上的圆弧焊接结构，强度高。

优选地，弧形段的断面边长公差不超过1％截面边长，截面外R角6半径不超过±2mm，内R角半径不超过±2mm，弧形段的断面多道压制成型，异形环10半径中频热弯成型，管子任何部位不得出现裂纹、母材损伤和明显压痕，保证强度和精度，提升质量。

优选地，端面弯曲公差不超过0.2％管长，径向半径公差不超过±10mm，扭转值公差不超过2/1000管长，边凹凸度不大于0.6/1000截面边长，异形环10用的板材厚度公差不超过±0.3mm，设置此参数，可保证异形环10的强度和精度，因此异形环10是由多个弧形段拼接而成，而且是用于超大型设备，精度和强度是至关重要的，直接影响安全性，任何一个参数的差异必须在公差范围之内，否则影响零件的成型。

加工异形环10的设备，包括成流水线设置的送料组件、推制组件、断面成型组件、弧度成型组件和下料组件，断面成型组件包括四个成型辊81，四个成型辊81成四角设置，且形成与异性环外形一致的成型腔，成型辊81沿其自身的轴线转动，送料组件、推制组件、弧度成型组件和下料组件均设有本公司现有的设备即可，之前申请过相关的专利，送料组件可参照以下两个专利，“CN201720313774.9一种矩形管生产线用传送装置”、“CN201720312779.X矩形管生产线用板材缓冲传送装置”；推制组件可以参照以下专利，“CN201720351945.7一种矩形钢管夹紧装置”、推制过程中涉及到冷却装置，可参照以下专利，“CN201720316264.7矩形管生产线用焊接冷却水循环供应装置”，推制的过程中，经过断面成型组件后形成异形环10的断面形状，成型后的异形环10经过弧度成型组件形成一定的弧度，可以参照专利“CN201310148530.6一种热管折弯方法和热管折弯制造装置”和“CN201210436582.9一种板管折弯机”，成型后，下料组件可以参照本公司的专利，“CN201720313684.X矩形钢管成型后自动输送装置”和“CN201720353033.3一种矩形管成型后传送收料装置”，传送后可以进行切断和打包，参照以下专利，“CN201720351504.7一种用于钢管挤压成型生产线的成型钢管切断平台装置”、“CN201720312658.5成型后矩形管切断装置”、“CN201720312664.0矩形钢管自动打包装置”，实现了异形环10生产设备的自动化生产线设置，提升生产的效率和精度。

优选地，成型辊81固设在水平轴82上，水平轴82位于成辊轴线的两端分别通过四列圆柱滚子轴承83与轴承座84转动连接，轴承座84与固定装置固定，轴承座84远离成型辊81的一端设有固定座87，固定座87远离成型辊81的一端固设有减速机85，减速机85的输出端与水平轴82固定连接，行星减速机85的输入端与液压马达86固定连接。

优选地，水平轴82远离液压马达86的一端设有吊环821，成型辊81、水平轴82及相关的零件成组设置，然后与固定装置进行连接，因为成型辊81的长度在1米左右，直径也较大，需要保证成型的规格和硬度，再加上相关的零件，整个水平轴82及相关零件的重量较大，设置吊环821后，有利于整组结构吊装和转运，成型辊81与水平轴82通过键结构固定连接，键的长度接近成型辊81的长度设置，减速机85为行星减速机85，行星减速机85为直传式结构，行星减速机85可提升扭矩，增加此结构的稳定性。

优选地，成型辊81的整体硬度为HRC58～62之间，成型辊81的外表面可设置渗氮层，提升成型辊81的外表面硬度，保证硬度后可才对方钢进行导向和压制，实现了按照预设的形状进行挤压变形，如果成型辊81的硬度过低，则成型辊81的使用寿命过短，而且无法保证异形环10的成型精度，成型辊81构成成型腔的表面粗糙度为1.6，成型辊81的直径公差为±0.05，设置成型辊81的尺寸精度和表面粗糙度，保证成型辊81的精度，进一步保证异形环10的精度，提升产品的合格率。

具体实施例：每个弧形段的对应圆弧角度为12.86度，板材厚度为75mm，弧形段的直径为54900mm，第一竖直面1的长度为212mm，第二竖直面2的长度为350mm，所述第一竖直面1和第二竖直面2的水平距离为980mm，上下水平固定面3的距离为640mm，水平固定面3的长度为350mm，水平固定面3靠近第一竖直面1的一端距离第一竖直面1的距离为237mm，第一竖直面1和第一固定斜面4的过渡圆角为R70，第一固定斜面4与水平固定面3的过渡圆角为R150，水平固定面3与第二固定斜面5的过渡圆角为R100，第二固定斜面5与第二竖直面2的过渡圆角为R70。

加工异形环的方法，包括以下步骤，S1、送料，由慢到快平稳输送，待钢管尾部进入液压推制机，停止送料；

S2、对口，利用夹紧装置将前后管头尾端口对齐夹紧，待夹紧后，确认前后管端口完全对齐后，启动推进装置，待钢管进入机组之前，调型员利用对口立辊，将钢管调到成型辊对称位置；

S3、推制，将推制机组开到起始段，打开推制门，待钢管的尾部完全进入推制机前端后，关闭推制门，启动推制机组，匀速的将钢管向前推进，使钢管在成型挤压辊的挤压下，挤压成生产计划要求的尺寸；

S4、成型，将成型辊调到规定的尺寸，启动推制设备，将方管挤压成符合要求的异形环，并及时检验参数；

S5、成弧，利用折弯设备，将异形环折弯到预设的弧度；

S6、下料，用锯床按照预设的长度切割后并用吊车转运到设定的区域，操作工将成型管调运到锯床上，按照生产计划单对长度的要求，确定钢管两端需要锯的尺寸，量好料头尺寸，锁紧钢管，开动锯床，一头锯切结束，用天车吊运换成另一头，同样调好料头尺寸，开机锯切，用天车将钢管吊运到待加工区。

进一步的，在S1之前先完成原料检验和上料，合格品进行上料，不合格品分类处理，上料采用天车吊运，通过V型辊道与送料，在S4中，及时测量异形环的外形尺寸，R角大小，表面凹凸度，直角度，在S6后，操作工将半成品钢管吊运到整口机组辊道上，将钢管的一端送至整口机前，并夹紧，按照钢管内径尺寸调好整形模具，对着管口边缘启动液压系统，调整管口的平整度，直到达到要求，翻转钢管，依次调整其它边缘，待一端调整完毕后，用天车吊运钢管，另一头管口按照上述步骤重复一篇，待管口符合要求，将整口好的异形环吊运至成品区，最后按照规定将编码设置好，将喷码器的油墨加好，由操作员将喷码器在钢管中间进行喷码，注意字迹的清晰，喷码完成后将剩余的油墨装好密封，留下次使用。

在实际工作过程中，异形环10在加工前，先由圆管加工成方管结构，看考专利“CN201720312599.1矩形管由圆管挤压成型装置”，然后再由方管挤压成型为异形环10结构，方管依次经过送料组件、推制组件、断面成型组件、弧度成型组件和下料组，经过断面成型组件的时候，在成型腔的限制下，实现了异形环10的成型，在强度的压力作用下，并且在空间的尺寸限制下，方管只有变形为异形环10的结构后可在继续被推进，成型后的弧形成型并下料打包，在实际实用的过程中，多段弧形段在现场对接焊接后形成圆弧，并且与多个侧拉筋和表面拉筋20焊接固定形成摩天轮或者大型圆形设备的外轮毂，一个结构中，可有多个异形环10形成完整的骨架结构，此异形环10结构，强度高，焊接稳定，而且可成段式的模块化生产，降低了加工成本，也提升了现场的焊接效率。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。