背景技術：
隨著石油化工、航空航天、船舶等行業的發展，不僅對卷板機卷板能力和范圍提出了更高的要求，而且對卷板精度的要求也越來越高。目前，任何卷板機(二輥、三輥或四輥)成形后管材均存在以下缺點：(1)管材截面均不是正圓；(2)板端存在一定長度的直邊段(或預彎部分與滾彎部分曲率不同)，導致管材焊接處會出現“內噘嘴”或“外噘嘴”現象；(3)開口管材焊接后存在較大的殘余應力，影響使用性能。所以需要后續矯圓輔助工序提高管材截面的圓度，減小殘余應力。目前矯圓方式主要利用傳統卷板機對焊接后管材進行粗矯圓，過度依賴工人的經驗，并且由于卷板機結構的限制，導致生產效率低、產品精度不高。所以，開發新型管材矯圓工藝方法成為管材生產企業的迫切需求。

技術實現要素：
本發明的目的在于提供一種高效、高精度的管材輥式整體矯圓工藝方法。

本發明的方法具體如下：

1、本發明有三個軸線平行的轉輥，轉輥剛度不足時需設置支承輥；

2、調節轉輥的位置，使轉輥間距擴大，將被矯管材整體置于轉輥之間；

3、調整轉輥使其與被矯管材接觸，上輥下壓對被矯管材施力，被矯管材截面發生彈塑性變形，其中與轉輥接觸的局部區域為反彎區(曲率減小)，轉輥之間的管材部分區域為正彎區(曲率增大)，轉輥下壓的同時主動輥旋轉，在摩擦力的作用下帶動被矯管材周向轉動數圈，被矯管材周向各截面均多次交替經歷正向彎曲和反向彎曲；

4、主動輥轉動的同時，轉輥緩慢卸載，卸載完畢后取出被矯管材，矯圓過程完成。

本發明的裝置主要包括：上輥、下輥、機架、上輥驅動裝置、下輥驅動裝置、液壓系統、數控系統、底盤、油缸、滑塊等部件。底盤上固定兩個豎直相對的機架，每個機架上各設三個支撐轉輥的通孔，其上面為一個通孔，下面為兩個通孔且下面兩個通孔是以過上通孔中心的面為對稱，其中上通孔可以是圓孔，使設在其內的上輥位置則固定，上通孔也可以是中心線呈豎直的條孔，使上輥可實現豎直方向調節；兩個下通孔均為以上通孔中心線為對稱的條孔，其可以是水平條孔，使兩下輥實現水平調節，也可以是斜條孔，使兩下輥實現傾斜調節。在所述每個條孔內各設一個滑塊，每個滑塊各與一個液壓缸活塞桿相連，該液壓缸缸體固定在機架上，所述液壓缸分別與液壓系統相連，該液壓系統又與數控系統相連。在每個滑塊的中心通孔內各置有一根轉輥的一端，其中兩端設在兩機架上兩豎直條孔內的一根轉輥為上輥，另有兩端設在兩機架上兩斜條孔內的兩根轉輥為下輥。所述三個轉輥至少有一根的一端設有驅動裝置，該驅動裝置與數控系統相連。

本發明與現有技術相比具有以下優點：

1、矯圓過程中將所有轉輥置于管材外部，而不是將上輥置于管材內部(傳統卷板機矯圓方法)，這樣矯圓設備無需翻缸裝置，即可方便地放入和取出被矯管材，不僅降低了矯圓設備的復雜性，而且可以大大提高矯圓的效率。

2、本發明中轉輥剛度不足時，可為每個轉輥設置支承輥，從而提高轉輥剛度，可以大大提高矯圓設備的矯圓能力；然而，傳統卷板機矯圓方法將上輥置于管材內部，當管材直徑較小時無法設置支承輥。這樣突破了傳統卷板機矯圓結構上的缺陷。

3、本發明特別適用于長徑比較大、徑厚比較小的管材。

附圖說明

圖1是本發明例1矯圓前示意簡圖。

圖2是本發明例1加載過程中示意簡圖。

圖3是本發明例1卸載過程中示意簡圖。

圖4是本發明例1矯圓后示意簡圖。

圖5是本發明例1矯圓裝置主視圖。

圖6是本發明例1矯圓裝置左視圖。

圖7是本發明例3三輥矯圓結構形式一左視示意簡圖。

圖8是本發明例4三輥矯圓結構形式二左視示意簡圖。

圖9是本發明例5三輥矯圓結構形式三左視示意簡圖。

圖10是本發明例6設置支承輥的三輥矯圓結構左視示意簡圖。

圖11是本發明例3、4、和5下輥設支承輥的側視示意簡圖。

圖中：1.被矯管材、2.上輥、3.下輥、4.機架、5.上輥驅動裝置、6.下輥驅動裝置、7.液壓系統、8.數控系統、9.底盤、10.油缸、11.滑塊、12.支承輥、13.軸承座組件、14.支承輥油缸、15.墊塊。

具體實施方式

實例1

以外徑150mm、壁厚3mm的管材為例。管材力學性能為：彈性模量210GPa，屈服極限302MPa，塑性模量為2160MPa，泊松比0.3。被矯管材1擬合橢圓度為3.5％。本發明有三個軸線平行的轉輥，上輥2和兩個下輥3直徑均為55mm，分別可在12點鐘、4點鐘和8點鐘方向直線往復運動，三個運動方向的交點為原點O。調節轉輥的位置，使轉輥間距擴大，將被矯管材1整體置于轉輥之間，如圖1所示；調整轉輥使其與被矯管材接觸，上輥下壓對被矯管材施力，被矯管材截面發生彈塑性變形，其中與轉輥接觸的局部區域為反彎區(曲率減小)，轉輥之間的管材部分區域為正彎區(曲率增大)，上輥下壓的同時兩下輥旋轉，在摩擦力的作用下帶動被矯管材周向轉動數圈，被矯管材周向各截面均多次交替經歷正向彎曲和反向彎曲，如圖2所示；最后，下輥轉動的同時，轉輥緩慢卸載，如圖3所示；卸載完畢后取出被矯管材，矯圓過程完成，如圖4所示。

實例2

在圖5和6所示的管材輥式整體矯圓裝置的示意圖中，底盤9上固定兩個豎直相對的機架4，每個機架上各設三個支撐轉輥的通孔，其上面為一個通孔，下面為兩個通孔且下面兩個通孔是以過上通孔中心的面為對稱，其中上通孔為豎直的條孔，兩個下通孔也均為條孔，其中心線與豎直條孔中心線夾角為120度，呈斜條孔。在所述每個條孔內各設一個滑塊11，每個滑塊各與一個液壓缸10活塞桿相連，該液壓缸缸體固定在機架上，所述液壓缸分別與液壓系統7相連，該液壓系統又與數控系統8相連。在每個滑塊的中心通孔內各置有一根轉輥的一端，其中兩端設在兩機架兩上條孔內的一根轉輥為上輥，另有兩端設在兩機架上兩斜條孔內的兩根轉輥為下輥。所述上輥的一端設有驅動裝置5，兩下輥的一端設有驅動裝置6，該驅動裝置與數控系統相連。實例3

其結構基本與實例2相同，只是機架上的兩個下通孔均為以上通孔中心線為對稱的水平條孔，而且上輥為不設驅動裝置的從動輥，如圖7所示。

實例4

其結構基本與實例2相同，只是機架上的兩個下通孔均為以上通孔中心線為對稱的斜條孔，而且上輥為不設驅動裝置的從動輥，如圖8所示。

實例5

其結構基本與實例2相同，只是機架上的上通孔是圓孔，而且上輥為不設驅動裝置的從動輥，兩個下通孔均為以上通孔中心線為對稱的斜條孔，如圖9所示。

實例6

在實例3、4和5中，當下輥3剛度不足時，可為下輥設置下支承輥組件，其支撐輥12通過軸承座組件13與支撐輥油缸14連接，支撐輥油缸14固定在墊塊15上，墊塊15焊接在機架4，如圖11所示；當上輥2剛度不足時，可為上輥設置上支承輥組件，其結構與下支撐輥組件基本相同，只是墊塊需固定在機架的上橫梁上。