該發明涉及一種模具，具體的說是一種大口徑鋼管成型模具。

背景技術：

大口徑鋼管是在大口徑螺旋焊管和高頻焊管基礎上涂敷塑料而成，最大管口直徑達1200mm，可根據不同的需要涂敷聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、環氧樹脂(EPOZY)等各種不同性能的塑料涂層，附著力好，抗腐蝕性強，可耐強酸、強堿及其它化學腐蝕，無毒、不銹蝕、耐磨、耐沖擊、耐滲透性強，管道表面光滑，不粘附任何物質，能降低輸送時的阻力，提高流量及輸送效率，減少輸送壓力損失。涂層中無溶劑，無可滲出物質，因而不會污染所輸送的介質，從而保證流體的純潔度和衛生性，在-40℃到+80℃范圍可冷熱循環交替使用，不老化、不龜裂，因而可以在寒冷地帶等苛刻的環境下使用，使用范圍廣。

就目前來說，對于大口徑鋼管的連接方式，大多采用焊接、法蘭連接和承插連接，用焊接方式連接大口徑鋼管，易出現漏水等問題，且維修不便、成本高；用法蘭連接的方式連接大口徑鋼管，需要在鋼管的連接處設置法蘭，設置法蘭工序繁瑣且不便；所以考慮采用承插連接的方式連接大口徑鋼管，承插連接的關鍵是在于制作承插連接的承插口，在承口處還需設置溝槽，可用密封圈進行密封，以保證其連接的密封性。

本申請人之前申請了一項有關的發明專利，《一種防腐鋼肋增強螺旋鋼管及其制作方法》，公開號：CN105221850A，其中，該文獻中提及了該鋼管的制作工藝，該工藝的實施，需要一種擴口設備，或者稱之為擴口模具，現有的模具或者模組都是針對小口徑的鋼管進行制作的，急需要開發一套適用于大口徑尤其是1.2米以上大口徑鋼管的擴口模組。

技術實現要素：

為了解決現有技術的不足，本發明提供一種大口徑鋼管成型模具，此處說說的大口徑是指直徑至少在1米及1米以上的，鋼管是指純鋼的管道，不包括鋼塑復合管道，首要解決的技術問題是，采用焊接方式連接兩個大口徑鋼管易出現漏水問題，且維修不方便、費用高，提供一種在鋼管端部直接成型的模組，次要技術問題是，大口徑鋼管的承口制作難度大，降低制作成本和制作難度。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案為：

本發明的大口徑鋼管擴脹模具，其特征在于，包括

傳動軸，長的通軸，端部與第一動力源連接，

套筒，長的圓形筒，套置在傳動軸上且同心設置，端部與第二動力源連接，

伸縮筒組件，所述伸縮筒組件包括承口成型弧形模板、滑動軸承座和雙頭螺栓組件，至少三個所述承口成型弧形模板沿著傳動軸周向等角度均勻布置，所述承口成型弧形模板通過正反絲雙頭螺栓組件活動連接在所述滑動軸承座上，在滑動軸承座的中央位置設置有通孔，所述通孔處安裝滑動離合組件和法蘭盤，其中所述法蘭盤與套筒固定連接，所述滑動軸承座通過滑動離合組件與所述傳動軸進行僅僅在軸向上滑動的活動連接。

在承口成型弧形模板的外表面沿周長方向設置有等長度的圓弧凸起。

在承口成型弧形模板內表面的兩邊緣處設置有萬向球軸承。

所述滑動離合組件包括內齒輪和外齒輪，所述內齒輪固定安裝在滑動軸承座的通孔處，所述內齒輪和外齒輪為齒咬合配合，且所述外齒輪與所述傳動軸之間為鍵配合。

所述正反絲雙頭螺栓組件包括雙頭螺栓、梯形塊和圓柱體，其中，所述雙頭螺栓由為三個，左、右兩個雙頭螺栓關于中間的雙頭螺栓對稱，且左、右兩個雙頭螺栓一端通過絲套與所述承口成型弧形模板內表面鉸接連接，另一端通過絲套與梯形塊鉸接連接，在梯形塊中具有一個螺紋孔，所述螺紋孔中安裝有一個帶有螺紋的圓柱體，所述圓柱體內外絲構件且一端與滑動軸承座鉸接連接，另一端與中間的雙向螺栓進行螺紋配合，中間的雙向螺栓與所述承口成型弧形模板內表面鉸接連接。

該大口徑鋼管為直徑不小于1米的鋼管。

本發明的有益效果是：

本發明是一種大口徑鋼管成型模具，是通過用中頻感應加熱來制作大口徑鋼管承口的模具，采用承插連接的方式可避免采用焊接方式連接易出現的漏水問題以及維修不便、成本高的問題，也可避免采用法蘭連接工序繁瑣的問題。本發明的大口徑鋼管成型模具，具有使用方便，制作精度高且效率高的優點。

附圖說明

圖1為成型模組的立體結構示意圖。

圖2為成型模組的主視圖。

圖3為成型模組的剖視圖。

圖4為圖3的局部放大圖。

圖5為本發明的第一圓筒組件結構示意圖。

圖6為本發明的第二圓筒組件結構示意圖。

圖7為伸縮筒組件結構示意圖。

圖8為伸縮筒組件中的滑動軸承座的結構示意圖。

圖9為伸縮筒組件局部立體圖。

圖10為大口徑螺旋鋼管擴脹模具的立體圖。

圖11為圖10中局部剖視圖。

圖中：100-第一圓筒組件，110-第一圓筒外殼，111-圓環結構，112-肋板，120-第一連接塊，121-螺紋孔，122軸承，130-第一雙頭螺栓組件，131-第一雙頭螺栓，132-固定塊，

200-第二圓筒組件，210-第二圓筒外殼，220-第二連接塊，230-第二雙頭螺栓組件，

300-伸縮筒組件，310-承口成型弧形模板，311-圓弧凸起，312-萬向球軸承，320-滑動軸承座，321-內齒輪，322-外齒輪，323-弧形通孔，324過渡板，330-第三雙頭螺栓組件，331-第三雙頭螺栓，332-梯形塊，333-固定塊，334圓柱體，

410-雙頭螺旋組件，420-傳動軸，430-套筒。

具體實施方式

參考圖1至圖8，本發明是一種大口徑鋼管成型模組，是通過用中頻感應加熱配合擴圓的動作來制作大口徑鋼管的承口的模具，其中采用中頻感應加熱，將鋼管端部加熱至鍛造溫度，本發明所說的鍛造溫度與鍛造工藝和鋼管的材質有關，指的便于擴口變形的溫度，其指標看變形量而定。臨界變形量－溫度－晶粒大小三者間的三軸圖在鍛造手冊等有關資料里找得到，對于普通鋼而言，一般溫度在700～1000℃，范圍允許波動，然后通過擴口整形模組進行動作，形成規整的擴口部分，擴口后的承口部分可以直接容納插接端，通過該模組的使用，可以避免焊接方式連接易出現的漏水問題以及維修困難的問題，使用方便且效率高。同時，承口和管道部分的同軸度更高。

本發明的一種大口徑鋼管成型模具，包括第一圓筒組件100、第二圓筒組件200、伸縮筒組件300、正反絲雙頭螺旋組件410、傳動軸420和套筒430。

為方便描述，對本模組進行空間定位，參考圖1，前、后、左、右、上、下三維立體空間的構成。

在傳動軸420和雙頭螺旋組件410上，從前向后，依次安裝有第一圓筒組件100、伸縮筒組件300和第二圓筒組件200，且第一圓筒組件100安裝在傳動軸420的前端，第一圓筒組件100與傳動軸420是轉動配合，采用的是軸承。第二圓筒組件200與套筒430是滑動配合，此處的滑動配合是通過軸套進行的。

關于傳動軸和套筒430的配合關系，軸套內徑和傳動軸的直徑相當，套置關系，在沒有其他外部約束力的情況下，套筒430相對于傳動軸是自由狀態，可以轉動，也可以軸向移動。例如，當傳動軸安裝在減速機上時，傳動軸具有轉動的自由度，此時套筒具有轉動和移動的多向自由度。其中的傳動軸由第一動力源驅動轉動，套筒430由第二動力源驅動直線移動，兩者之間的運動互不干涉。本處所說的第一、第二動力源只是便于描述，并不限定必然是兩個獨立的動力源，也可以是一個動力源，一個動力源可以采用分速器進行動力分解，也可達到控制的目的。

在功能上，傳動軸420的轉動只能帶動伸縮筒組件300的轉動。

雙頭螺旋組件410的螺紋分別與第一圓筒組件100和第二圓筒組件200中的圓孔配合，通過雙頭螺旋組件將兩個圓筒組件連成一體。第一和第二圓筒組件之間形成一個定間距，所謂的定間距是指，兩個圓筒組件之間的間隙和距離是一個固定值，該間隙和空間是伸縮筒組件的安裝和活動空間。

伸縮筒組件與第一圓筒組件100和第二圓筒組件200的連接面上分別設置有萬向球軸承312，可減小摩擦。其中，伸縮筒組件可相對于兩個圓筒組件轉動，且在軸向的滾動配合的限制下，僅僅具有轉動的能力。

通常的，萬向球軸承312的商品形式是萬向球軸承，將萬向球軸承固定在伸縮筒的側面上，與側面第一圓筒組件和第二圓筒組件上的配合面進行配合，用于支撐伸縮筒組件的伸縮動作。

套筒430從后向前套在傳動軸420上，穿過第二圓筒組件200的中心，固定在滑動軸承座320上。套筒的一端與伸縮筒組件固定連接，另一端連接驅動機構，例如液壓缸、絲杠等，具備前后移動的能力。

第一圓筒組件100與第二圓筒組件200結構相同，且關于伸縮圓筒組件300對稱設置，下面以第一圓筒組件100為例介紹其結構特點，第二圓筒組件不做贅述。

第一圓筒組件100包括第一圓筒外殼110、第一連接塊120和第一雙頭螺栓組件130。

第一圓筒外殼110為一個無蓋的圓筒狀的殼體結構，且在無蓋圓筒狀殼體結構的底面，通過焊接的方式固定圓環結構111。在圓筒狀殼體的內部，側面圓周與底面圓環的交界處，均勻地設置有肋板112，可提高第一圓筒組件的強度。在圓筒狀殼體側面的內部，均勻地設置有四個凸起，凸起上設置有圓孔，可通過螺栓與第一雙頭螺栓組件130連接，第一雙頭螺栓組件采用的是正螺旋和反螺旋螺紋，通過正向調節伸長，通過反向調節縮短。通過第一雙頭螺栓組件的應用，可以調節第一圓筒外殼的圓度，在不考慮調節的情況下，第一雙頭螺栓組件也可以使用鋼筋替代，鋼筋的兩端焊接在第一圓筒外殼110和第一連接塊120上，形成不可調節的連接。

第一連接塊120為一個圓形的塊狀結構，在第一連接塊120的中間設置有通孔，通孔內安裝軸承122，可通過軸承122與傳動軸420配合，即，傳動軸與第一連接塊之間是可轉動的配合。在中心通孔的外側，均勻地設置有四個圓孔121，用來與雙頭螺栓的一端配合，通過該圓孔對雙頭螺栓實現第一和第二圓筒組件的連接。在第一連接塊120的圓周側面上，均勻地設置有四個凸起，凸起上設置有圓孔，可通過螺栓與第一雙頭螺栓組件130連接。

第一雙頭螺栓組件130由第一雙頭螺栓131和兩端的固定塊132組成，兩端的固定塊132結構相同，螺紋旋向相反，且固定塊中與第一雙頭螺栓131連接的一端設置有螺紋孔，可與雙頭螺栓配合；固定塊132的另一端設置有通孔，可通過螺栓分別與第一圓筒外殼和第一連接塊上的凸起連接。第一雙頭螺栓兩端的螺紋為正螺紋和反螺紋，通過正、反螺紋的原理，第一雙頭螺栓組件130可用來調節第一圓筒外殼的圓度，避免橢圓的產生，方便與待加工鋼管配合。

第二圓筒組件200包括第二圓筒外殼210、第二連接塊220和第二雙頭螺栓組件230，各部分結構基本與第一圓筒組件中各部分的結構相同，調節原理也相同，其中，由于第二連接塊220是直接與套筒430配合的，所以產生的是滑動配合，在第二連接塊的通孔中安裝的是軸套221。

大口徑鋼管擴脹模具，涉及伸縮套筒組件、傳動軸420和套筒430。通過套筒控制擴張模具的擴張，通過傳動軸控制模具的旋轉動作。參考圖9至圖11。

伸縮筒組件300包括承口成型弧形模板310、滑動軸承座320和第三雙頭螺栓組件330。

承口成型弧形模板310等角度的分為四部分，四部分結構相同，周向均勻布置。

可通過第三雙頭螺栓組件330來調節承口成型弧形模板310的圓度和半徑的大小。在承口成型弧形模板的外表面，沿周長方向設置有等長度的圓弧凸起311，屬于模具的一部分，用來制作大口徑鋼管承口處的溝槽，溝槽處可安裝密封圈來進行密封。在承口成型弧形模板的內表面的中間，每一部分上都均勻地設置有三個凸起，凸起上設置有圓孔，可通過梯形塊332將承口成型弧形模板310與滑動軸承座320連接，形成三點支撐，提供足夠的支撐力，在連接處還安裝有軸承，在需要調節承口成型弧形模板310的半徑大小時，可使第三雙頭螺栓組件330繞連接處轉動。

在承口成型弧形模板310內表面的兩邊緣處，沿軸向分別向外側設置有萬向球軸承，萬向球軸承312分別與第一圓筒外殼110和第二圓筒外殼210底面的圓環結構配合，即萬向球軸承312可在接觸的圓環結構上滾動，在伸縮圓筒組件與第一、第二圓筒外殼組件發生相對轉動時，可減小摩擦。

滑動軸承座320為一圓形的塊狀結構，為一個異形的專用件，整體為圓柱形，在滑動軸承座320的中央位置設置有通孔，用來安裝直線運動軸承、滑動離合組件和法蘭盤，其中法蘭盤通過螺栓與滑動軸承座配合，法蘭盤同時與套筒430焊接固定連接，用于驅動滑動軸承座的直線移動。

在中心通孔的前側，安裝滑動離合組件，該滑動離合組件包括內齒輪321和外齒輪322，可通過螺栓將內齒輪321固定安裝在滑動軸承座320上，參考圖7，與內齒輪321配合的是外齒輪322，可保證外齒輪322與內齒輪321同步旋轉，在外齒輪322的中心設置有通孔，在通孔的上方設置有鍵槽，通孔可通過鍵與傳動軸配合，以保證傳動軸與外齒輪322的同步旋轉，即，傳動軸的動作可以驅動滑動軸承座320的轉動，同時，滑動軸承座也受到套筒430的軸向驅動，且兩個動力源在滑動軸承座處形成合力，可以同時控制滑動軸承座的軸向移動和周向轉動。

在滑動軸承座320上，與第一圓筒組件上的第一連接塊120中的與雙頭螺旋組件410配合的圓孔對應的位置上，設置有四個弧形通孔323，弧形通孔323內靠近后側的面上安裝有直線運行軸承，直線運行軸承容雙頭螺旋組件穿過，可與雙頭螺旋組件配合，并可使雙頭螺旋組件沿弧形通孔323滑動，可以降低摩擦力，并有利于維護。在滑動軸承座320的圓周側面上，均勻地設置有四個凸起，凸起上設置有圓孔，可通過螺栓與第三雙頭螺栓組件330連接，且雙頭螺栓組件可繞連接處轉動，四組雙頭螺栓均勻布置，四個弧形通孔323的轉動角度小于90度，大于45度，例如80度，通過和轉動、軸向移動的配合，形成連續的擴張口，后面再進行詳細的介紹。

第三雙頭螺栓組件330有四個分別與四個承口成型弧形模板對應，每一組第三雙頭螺栓組件支撐一個承口成型弧形模板，形成支撐，且具有調節功能。

與第一雙頭螺栓組件不同的是，第三雙頭螺栓組件330是由三個小的第三雙頭螺栓331組成，三個小的第三雙頭螺栓331左中右三組，其中，左右兩個雙頭螺栓關于中間的雙頭螺栓。左右兩個雙頭螺栓一端固定在承口成型弧形模板310的凸起上，另一一端通過鉸接的方式安裝在梯形塊332上。

梯形塊是一個梯形的塊狀結構。

梯形塊332為梯形的塊狀結構，異形的專用件，在梯形塊332中具有一個螺紋孔，螺紋孔中安裝有一個帶有螺紋的圓柱體，兩者之間通過螺紋進行旋合連接，圓柱體334一端和滑動軸承座320鉸接連接，另一端與中間的第三雙向螺栓進行旋合配合，通過圓柱體334，承口成型弧形模板具備一定范圍內的自動調節和三維空間的調節功能。同時在兩側萬向球軸承312的限制下，可以沿著徑向伸縮。

在梯形塊332的兩個斜面上，分別設置有可與左右兩側的雙頭螺栓固定塊連接的凸起，梯形塊下面的凸起通過螺栓與滑動軸承座320上的凸起配合，使梯形塊332可繞圓柱體334連接處轉動。

梯形塊332斜面的凸起分別通過鉸接的方式與左右兩個雙頭螺栓上的固定塊333連接，中間的第三雙頭螺栓直接與繞梯形塊332內的帶有螺紋的圓柱體進行轉動連接。可通過轉動第三雙頭螺栓組件330中的第三雙頭螺栓331來調節承口成型弧形模板310的圓度和半徑的大小，并通過三個支撐對弧形模板進行足夠的支撐，并且可通過套筒來推動滑動軸承座320使第三螺栓組件330繞連接處發生轉動，由此來改變承口成型弧形模板310的大小，方便大口徑鋼管承口的加工。

也就是說，當滑動軸承座320相對于承口弧形模板進行軸向移動后，第三螺栓組件可以沿著軸線方向發生偏轉，形成一定夾角。

也就是說，中間的伸縮筒組件300相對于第一圓筒組件100和第二圓筒組件200在軸向上的位置是不變的，滑動軸承座320相對于第一圓筒組件100和第二圓筒組件200在軸向上的位置是可以改變的，且驅動力來自于套筒，當滑動軸承座320的位置改變后，第三雙頭螺栓組件必然發生傾斜，根據三角形計算，四個承口成型弧形模板310所圍合而成的圓也必然改變。

雙頭螺旋組件410較第一與第三雙頭螺栓組件中的雙頭螺栓大些，共四個，從后向前穿過第二圓筒組件200和伸縮筒組件300，前端帶螺紋的一端與第一圓筒組件100中第一連接塊120上的圓孔121配合，中間穿過伸縮筒組件300中滑動軸承座320上的弧形通孔323，弧形通孔323中安裝有直線運動軸承，雙頭螺旋組件410可在直線運動軸承中滑動，雙頭螺旋組件410后端帶螺紋的一端與第二圓筒組件200中的第二連接塊220上的圓孔配合，這樣的配合關系可保證在中間伸縮筒組件轉動的同時，第一圓筒組件100和第二圓筒組件200不會發生轉動，從而使雙頭螺旋組件410在伸縮筒組件中滑動軸承座320上的弧形通孔323中滑動。

在承口成型弧形模板310上靠近第一圓筒組件的位置焊接一個過渡板324，用于過渡，并在此處形成斜面，避免管道在此處直徑驟變，形成圓滑過渡。

傳動軸420一端連接第一動力源，例如動力減速機，局部套置套筒后另一端從后向前穿過第二圓筒組件200、伸縮筒組件300和第一圓筒組件100，在傳動軸420的前端通過軸承與第一圓筒組件100配合，在伸縮筒組件300處通過鍵連接的方式與滑動軸承座320的外齒輪322配合，即傳動軸420的轉動可帶動伸縮筒組件300的轉動，也就是說傳動軸420轉動，外齒輪亦隨之轉動。

在第二圓筒組件200處，套筒430通過軸承與第二圓筒組件200配合。在第一動力源將動力傳遞給傳動軸420時，傳動軸420轉動，傳動軸420轉動則通過外齒輪、滑動軸承座320帶動伸縮筒組件300轉動。但第一圓筒組件100、第二圓筒組件200與雙頭螺栓是固定的，第四雙頭螺栓410只能在伸縮筒組件300中滑動軸承座320上的弧形通孔323中滑動，所以傳動軸420只能在一定角度內進行往復運動。

套筒430從后向前安裝在傳動軸420上，穿過第二圓筒組件200的中心(軸套配合)，套筒430前端通過法蘭盤的方式固定安裝在滑動軸承座320上,形成一體，在套筒430的前端設置有一個凸塊，可通過螺釘將套筒固定在滑動軸承座320上，即套筒430的直線運動可帶動滑動軸承座320的直線運動，套筒430在軸向上往復運動，繼而使伸縮筒組件300的直徑發生變化，使得模板與待擴口管道部分進行接觸和分離，分離后，承口成型弧形模板復位。在套筒的后端連接有第二動力源，可控制套筒430沿傳動軸進行往復直線運動，套筒的作用在于，

當需要將模具放入大口徑鋼管的端口時，第二動力源控制套筒430向前移動，使滑動軸承底座320向前滑動，即第三雙頭螺栓組件繞連接處轉動，發生一定角度的傾斜，此時伸縮筒組件的承口成型弧形模板310直徑變小，與第一、第二圓筒外殼直徑相同，可順利進入大口徑鋼管端口；

當需要制作大口徑鋼管的承口時，使第二動力源控制套筒430向后移動，使滑動軸承底座320向后滑動，即第三雙頭螺栓組件繞連接處轉動，使伸縮筒組件的承口成型弧形模板310直徑變大，可使大口徑鋼管端口處的直徑變大，即可做成承口。

本發明的使用過程：

將模具放在大口徑鋼管的端口處，通過第二動力源控制套筒430向前移動，使滑動軸承底座320向前滑動，即第三雙頭螺栓組件繞連接處轉動，發生一定角度的傾斜，傾斜角度減小，此時伸縮筒組件的承口成型弧形模板310模擬直徑變小，與第一、第二圓筒外殼直徑相同，直徑縮小后，模具整體可順利進入大口徑鋼管端口，使得鋼管的端部與第二圓筒組件200的前邊沿對齊；

用中頻感應加熱的方式將待制作承口的大口徑鋼管一端加熱，使方便改變其半徑的大小。

伸縮筒組件300整體插入到大口徑鋼管內，控制第二動力源使套筒430向后移動，繼而使滑動軸承底座320向后滑動，即第三雙頭螺栓組件繞連接處轉動，使伸縮筒組件的承口成型弧形模板310直徑變大，在外力的作用下，承口成型弧形模板直接作用于鋼管的內壁，可使大口徑鋼管端口處的直徑變大，進行擴口。

由于直徑變大后的承口成型弧形模板310的四部分之間有間隙，所以制作的承口會是不規則的圓口，例如在兩個承口成型弧形模板的空隙處，不能被撐開，啟動第一動力源，使傳動軸420在一定角度內順時針轉動，例如80度，轉動的同時，帶動管道轉動80度，即，使伸縮筒組件中的滑動軸承座320上的弧形通孔323沿雙頭螺栓410做一定角度的轉動。

在轉至弧形通孔323的極限位置時，再控制第二動力源，使套筒430向前移動，伸縮筒組件的承口成型弧形模板310直徑變小，承口成型弧形模板310的外表面離開大口徑鋼管的內壁，然后再控制第一動力源，使傳動軸反方向角度的轉動，例如逆時針轉動80度，即轉回原來的位置。

控制第二動力源，使套筒430向后移動，伸縮筒組件的承口成型弧形模板310模擬直徑變大，承口成型弧形模板貼合大口徑鋼管的內壁，然后再控制第一動力源，傳動軸420轉動，使承口成型弧形模板310將大口徑鋼管的內壁撐開，完成一個程序的動作。

通過控制第一動力源和第二動力源，使傳動軸420和套筒430進行多次的往復運動，每一次程序的動作，轉動角度在80度左右，在完成十圈左右的運動后，即可完成大口徑鋼管承口的制作，上述的擴口過程中，往復運動可保證承口的制作精度和圓度。

上面所述的實施例僅僅是對本發明的優選實施方式進行描述，并非對本發明的范圍進行限定，在不脫離本發明設計精神的前提下，本領域相關技術人員對本發明的各種變形和改進，均應擴如本發明權利要求書所確定的保護范圍內。