管件端部锥孔自动化扩孔设备技术领域
本发明涉及一种自动化设备，尤其涉及一种用于管件端部锥孔的自动化扩孔设
备。
背景技术
管件扩孔，指将管件端部直径加以扩大，以便增加其承受荷载的区域，是用来增加
管件内径的方法。
管件扩孔的生产过程中，需要耗费大量人工对管件进行扩孔，目前这项工作基本
上为人工将管件送入扩孔机中进行扩孔；生产效率低下，且工人工作强度大，并且这种依靠
工人的实践经验来控制产品质量的方式不符合现代制造业的发展要求，难以可持续发展。
发明内容
本发明的目的在于提供一种管件端部锥孔自动化扩孔设备，将一组若干个管件置
于Z型排料架上，再通过上料机构驱动管件自动上料，通过工装固定机构固定好管件，扩孔
机构实现自动化扩孔并下料，从而实现管件扩孔过程全自动完成，大大提高生产效率，并保
证了产品质量。
为实现上述目的，本发明本发明公开了一种管件端部锥孔自动化扩孔设备，包括：
上料机构、扩孔机构、工装固定机构、落料槽、工作台、机架，所述工作台固连于所述机架上，
所述工作台呈水平放置，所述上料机构固连于所述工作台上，所述扩孔机构固连于所述工
作台，所述工装固定机构固连于所述工作台上，所述落料槽固连于所述工作台上；
所述上料机构包括Z型排料架、第一挡板、第二挡板、轨道连杆、轨道支架、顶料气
缸、浮动接头、顶块、第一顶杆、气缸支架，所述Z型排料架的底面从上到下依次由三个坡面
构成，分别是第一坡面、第二坡面、第三坡面，三个坡面收尾相接呈“Z”字型，所述轨道连杆
位于所述Z型排料架的侧面，所述轨道连杆固连于所述Z型排料架，所述第一挡板位于所述Z
型排料架的背面，所述第一挡板固连于所述Z型排料架，所述第一挡板与所述第二坡面下端
部之间的距离为大于管件的直径并且小于管件的直径的两倍，所述第二挡板位于所述Z型
排料架的正面，所述第二挡板固连于所述Z型排料架，所述第二挡板与所述第一坡面下端部
之间的距离为为大于管件的直径并且小于管件的直径的两倍，送料口位于所述第三坡面下
端部；
所述气缸支架固连于所述工作台上，所述顶料气缸的气缸体固连于所述气缸支架
上，所述顶料气缸的活塞杆固连于所述浮动接头，所述浮动接头固连于所述顶块，所述第一
顶杆固连于所述顶块，所述第一顶杆位于所述送料口的下方；
所述工装固定机构包括锲形块、管件下模块、端部抵块、第一侧挡板、侧挡块、压紧
气缸、压紧导柱、极限块、上压板、管件上模块、第二顶杆、模块底座，所述模块底座固连于所
述工作台，所述管件下模块固连于所述模块底座，所述管件下模块设置有与管件相匹配的
型腔，所述第二顶杆固连于所述顶块，所述第二顶杆位于所述管件下模块的下方，所述锲形
块较低的一端固连于所述管件下模块，所述锲形块较高的一端活动连接于所述第三坡面下
端部；
所述第一侧挡板固连于所述工作台上，所述侧挡块固连于所述第一侧挡板，所述
端部抵块固连于所述侧挡块，所述端部抵块活动连接于所述管件下模块中放置的管件；
所述上压板固连于所述第一侧挡板，所述压紧气缸的气缸体固连于所述上压板，
所述压紧气缸的活塞杆固连于所述管件上模块，所述管件上模块设置有与管件相匹配的型
腔，所述压紧导柱的下端部固连于所述管件上模块，所述压紧导柱活动连接于所述上压板，
所述压紧导柱的上端部固连于所述极限块，所述紧导柱与所述压紧气缸的活塞杆平行布
置；
所述扩孔机构包括扩孔气缸、扩孔极限块、扩孔导柱、锥形扩孔头、扩孔压板、第二
侧挡板，所述第二侧挡板固连于所述工作台上，所述扩孔气缸的气缸体固连于所述第二侧
挡板，所述扩孔气缸的的活塞杆活动连接于所述第二侧挡板，所述扩孔气缸的的活塞杆固
连于所述扩孔压板上，所述锥形扩孔头固连于所述扩孔气缸的的活塞杆，所述锥形扩孔头
的中心线与所述管件下模块中放置的管件的中心线重合，所述扩孔导柱固连于所述扩孔压
板，所述扩孔导柱活动连接于所述第二侧挡板，所述扩孔导柱固连于所述扩孔极限块，所述
扩孔导柱与所述扩孔气缸的的活塞杆平行布置。
优选地，所述管件下模块中放置的管件的端部接触所述端部抵块的平面。
优选地，所述第一挡板与所述第二坡面下端部之间的距离为管件直径的1.1-1.2
倍。
和传统技术相比，本发明管件端部锥孔自动化扩孔设备具有以下积极作用和有益
效果：
若干管件一根一根按顺序排列于所述Z型排料架上，所述Z型排料架底面从上到下
依次由三个坡面构成，分别是第一坡面、第二坡面、第三坡面，呈“Z”字型，所述Z型排料架上
放置的管件在重力作用下有向下滑动的趋势，为了保证需要进料时，排料架上的管件按照
“Z”字型下滑，在所述Z型排料架的背面设置有所述第一挡板，所述第一挡板与所述第二坡
面下端部之间的距离为大于管件的直径并且小于管件的直径的两倍，在所述Z型排料架的
正面设置有所述第二挡板，所述第二挡板固连于所述Z型排料架，所述第二挡板与所述第一
坡面下端部之间的距离为大于管件的直径并且小于管件的直径的两倍，在所述Z型排料架
的第三坡面底端设置有锲形块，所述锲形块与第三坡面底端相接触，所述第三坡面的最底
端处的管件被移走时，所述Z型排料架上放置的管件能够按照“Z”字型有序下滑一个管件位
置，且“Z”字型排料可以充分利用空间。
所述送料口位于所述Z型排料架底面最低点处，所述第一顶杆位于所述送料口的
下方，所述顶料气缸的活塞杆向运动时，驱动所述浮动接头向上运动，与所述浮动接头固连
的所述顶块向上运动，所述第一顶杆和所述第二顶杆也向上运动。
所述第一顶杆位于所述送料口的下方，所述第二顶杆位于所述管件下模块的下
方，当所述第一顶杆和所述第二顶杆向上运动时，分别推动位于所述送料口的管件和位于
所述管件下模块中的管件均向上顶起；位于所述送料口的管件沿着所述锲形块向下滑动，
推动所述管件下模块中的管件沿着所述落料槽向下滑动，同时位于所述送料口的管件进入
所述管件下模块中，由此完成了管件待扩孔件的上料和完成扩孔件的下料。
完成管件带扩孔件的上料后，所述管件下模块中的管件的一端与所述端部抵块相
接触，所述压紧气缸的驱动所述管件上模块向下运动，同时所述压紧导柱也同时往下运动，
所述压紧气缸的活塞杆到达最大位置时，所述管件上模块将所述管件下模块中的管件压
住，所述管件上模块设置有与管件相匹配的型腔，所述管件下模块设置有与管件相匹配的
型腔，管件位于所述管件下模块和所述管件上模块中的型腔中，而所述压紧导柱上端部设
置的极限块防止碰撞等意外情况的发生，由此所述工装固定机构完成了管件的装夹固定。
所述扩孔气缸的活塞杆伸出，驱动所述扩孔压板沿着所述扩孔气缸的活塞杆伸出
方向移动，驱动所述锥形扩孔头也沿着所述扩孔气缸的活塞杆伸出方向移动，所述锥形扩
孔头的中心线与所述管件下模块中放置的管件的中心线重合，因此所述锥形扩孔头进入已
完成装夹固定的管件端部，而此时管件的另一端与所述端部抵块的平面相接触，保证了管
件的位置被完全固定。
在所述锥形扩孔头的张力的作用下，管件完成端部扩孔，根据扩孔锥角的需求可
以选取不同的锥形扩孔头，所述扩孔导柱与所述锥形扩孔头平行同向运动，而所述扩孔导
柱的端部设置的扩孔极限块防止碰撞等意外情况的发生。
以一组100根管件的扩孔为例，若采用人工扩孔，每根管件的需要花费6-8秒钟，则
100根管件需要工人花费10-13分钟一刻不停的高负荷劳动才能实现。本发明管件端部锥孔
自动化扩孔设备将一组100根管件放置于所述排列架上后，可以完成自动化的上料、夹紧固
定、扩孔、下料等一系列的动作，工人仅需花费10余秒钟时间将管件放置于所述排料架上，
就可以自动完成扩孔工作，大大降低了工人的劳动强度，若一个工人同时看5-6台设备，则
生产效率可以提高5-6倍，工人工作强度降低的同时，使得产品的生产质量不依赖于工人的
熟练程度，达到生产效率和产品质量的双重提升。
通过以下的描述并结合附图，本发明管件端部锥孔自动化扩孔设备将变得更加清
晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
附图说明
图1、2为本发明管件端部锥孔自动化扩孔设备的结构示意图；
图3、4为本发明管件端部锥孔自动化扩孔设备上料机构的结构示意图；
图5、6为本发明管件端部锥孔自动化扩孔设备工装固定机构的结构示意图；
图7为本发明管件端部锥孔自动化扩孔设备扩孔机构的结构示意图。
1管件、2上料机构、3扩孔机构、4工装固定机构、5落料槽、6工作台、7机架、8 Z型排
料架、9第一挡板、10第二挡板、11轨道连杆、12送料口、13轨道支架、14顶料气缸、15浮动接
头、16顶块、17第一顶杆、18锲形块、19管件下模块、20端部抵块、21第一侧挡板、22侧挡块、
23压紧气缸、24压紧导柱、25极限块、26上压板、27管件下模块、28第二顶杆、29扩孔气缸、30
扩孔极限块、31扩孔导柱、32锥形扩孔头、33扩孔压板、34气缸支架、35模块底座、36第二侧
挡板、37第一坡面、38第二坡面、39第三坡面。
具体实施方式
现在参考附图描述本发明的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。如
上所述，本发明的目的在于提供一种管件端部锥孔自动化扩孔设备，将一组若干个管件置
于Z型排料架8上，再通过上料机构2驱动管件1自动上料，通过工装固定机构4固定好管件，
扩孔机构3实现自动化扩孔并下料，从而实现管件1扩孔过程全自动完成，大大提高生产效
率，并保证了产品质量。
图1、2为本发明管件端部锥孔自动化扩孔设备的结构示意图，图3、4为本发明管件
端部锥孔自动化扩孔设备上料机构的结构示意图，图5、6为本发明管件端部锥孔自动化扩
孔设备工装固定机构的结构示意图，图7为本发明管件端部锥孔自动化扩孔设备扩孔机构
的结构示意图。
本发明公开了一种管件端部锥孔自动化扩孔设备，包括：上料机构2、扩孔机构3、
工装固定机构4、落料槽5、工作台6、机架7，所述工作台6固连于所述机架7上，所述工作台6
呈水平放置，所述上料机构2固连于所述工作台6上，所述扩孔机构3固连于所述工作台6，所
述工装固定机构4固连于所述工作台上，所述落料槽5固连于所述工作台6上；
所述上料机构2包括Z型排料架8、第一挡板9、第二挡板10、轨道连杆11、轨道支架
13、顶料气缸14、浮动接头15、顶块16、第一顶杆17、气缸支架34，所述Z型排料架8的底面从
上到下依次由三个坡面构成，分别是第一坡面37、第二坡面38、第三坡面39，三个坡面收尾
相接呈“Z”字型，所述轨道连杆11位于所述Z型排料架8的侧面，所述轨道连杆11固连于所述
Z型排料架8，所述第一挡板9位于所述Z型排料架8的背面，所述第一挡板9固连于所述Z型排
料架8，所述第一挡板9与所述第二坡面38下端部之间的距离为大于管件1的直径并且小于
管件1的直径的两倍，所述第二挡板10位于所述Z型排料架8的正面，所述第二挡板10固连于
所述Z型排料架8，所述第二挡板10与所述第一坡面37下端部之间的距离为为大于管件1的
直径并且小于管件1的直径的两倍，送料口12位于所述第三坡面39下端部；
所述气缸支架34固连于所述工作台6上，所述顶料气缸14的气缸体固连于所述气
缸支架34上，所述顶料气缸14的活塞杆固连于所述浮动接头15，所述浮动接头15固连于所
述顶块16，所述第一顶杆17固连于所述顶块16，所述第一顶杆17位于所述送料口12的下方；
所述工装固定机构4包括锲形块18、管件下模块19、端部抵块20、第一侧挡板21、侧
挡块22、压紧气缸23、压紧导柱24、极限块25、上压板26、管件上模块27、第二顶杆28、模块底
座35，所述模块底座35固连于所述工作台6，所述管件下模块19固连于所述模块底座35，所
述管件下模块19设置有与管件1相匹配的型腔，所述第二顶杆28固连于所述顶块16，所述第
二顶杆28位于所述管件下模块19的下方，所述锲形块18较低的一端固连于所述管件下模块
19，所述锲形块18较高的一端活动连接于所述第三坡面39下端部；
所述第一侧挡板21固连于所述工作台6上，所述侧挡块22固连于所述第一侧挡板
21，所述端部抵块20固连于所述侧挡块22，所述端部抵块20活动连接于所述管件下模块19
中放置的管件1；
所述上压板26固连于所述第一侧挡板21，所述压紧气缸23的气缸体固连于所述上
压板26，所述压紧气缸23的活塞杆固连于所述管件上模块27，所述管件上模块27设置有与
管件1相匹配的型腔，所述压紧导柱24的下端部固连于所述管件上模块27，所述压紧导柱24
活动连接于所述上压板26，所述压紧导柱24的上端部固连于所述极限块25，所述紧导柱24
与所述压紧气缸23的活塞杆平行布置；
所述扩孔机构3包括扩孔气缸29、扩孔极限块30、扩孔导柱31、锥形扩孔头32、扩孔
压板33、第二侧挡板36，所述第二侧挡板36固连于所述工作台6上，所述扩孔气缸29的气缸
体固连于所述第二侧挡板36，所述扩孔气缸29的的活塞杆活动连接于所述第二侧挡板36，
所述扩孔气缸29的的活塞杆固连于所述扩孔压板33上，所述锥形扩孔头32固连于所述扩孔
气缸29的的活塞杆，所述锥形扩孔头32的中心线与所述管件下模块19中放置的管件1的中
心线重合，所述扩孔导柱31固连于所述扩孔压板33，所述扩孔导柱31活动连接于所述第二
侧挡板36，所述扩孔导柱31固连于所述扩孔极限块30，所述扩孔导柱31与所述扩孔气缸29
的的活塞杆平行布置。
更具体地，所述管件下模块19中放置的管件1的端部接触所述端部抵块20的平面。
更具体地，所述第一挡板9与所述第二坡面38下端部之间的距离为管件1直径的
1.1-1.2倍。
见图1至图7，接下来详细描述本发明管件端部锥孔自动化扩孔设备每个步骤的工
作过程和工作原理：
若干管件1一根一根按顺序排列于所述Z型排料架8上，所述Z型排料架8底面从上
到下依次由三个坡面构成，分别是第一坡面37、第二坡面38、第三坡面39，呈“Z”字型，所述Z
型排料架8上放置的管件1在重力作用下有向下滑动的趋势，为了保证需要进料时，排料架8
上的管件1按照“Z”字型下滑，在所述Z型排料架8的背面设置有所述第一挡板9，所述第一挡
板9与所述第二坡面38下端部之间的距离为大于管件1的直径并且小于管件1的直径的两
倍，在所述Z型排料架8的正面设置有所述第二挡板10，所述第二挡板10固连于所述Z型排料
架8，所述第二挡板10与所述第一坡面37下端部之间的距离为大于管件1的直径并且小于管
件1的直径的两倍，在所述Z型排料架8的第三坡面39底端设置有锲形块18，所述锲形块18与
第三坡面39底端相接触，所述第三坡面39的最底端处的管件1被移走时，所述Z型排料架8上
放置的管件1能够按照“Z”字型有序下滑一个管件位置，且“Z”字型排料可以充分利用空间。
所述送料口12位于所述Z型排料架8底面最低点处，所述第一顶杆17位于所述送料
口12的下方，所述顶料气缸14的活塞杆向运动时，驱动所述浮动接头15向上运动，与所述浮
动接头15固连的所述顶块16向上运动，所述第一顶杆17和所述第二顶杆28也向上运动。
所述第一顶杆17位于所述送料口12的下方，所述第二顶杆28位于所述管件下模块
19的下方，当所述第一顶杆17和所述第二顶杆28向上运动时，分别推动位于所述送料口12
的管件1和位于所述管件下模块19中的管件1均向上顶起；位于所述送料口12的管件1沿着
所述锲形块18向下滑动，推动所述管件下模块19中的管件1沿着所述落料槽5向下滑动，同
时位于所述送料口12的管件1进入所述管件下模块19中，由此完成了管件1待扩孔件的上料
和完成扩孔件的下料。
完成管件1带扩孔件的上料后，所述管件下模块19中的管件1的一端与所述端部抵
块20相接触，所述压紧气缸23的驱动所述管件上模块27向下运动，同时所述压紧导柱24也
同时往下运动，所述压紧气缸23的活塞杆到达最大位置时，所述管件上模块27将所述管件
下模块19中的管件1压住，所述管件上模块27设置有与管件1相匹配的型腔，所述管件下模
块19设置有与管件1相匹配的型腔，管件1位于所述管件下模块19和所述管件上模块27中的
型腔中，而所述压紧导柱24上端部设置的极限块25防止碰撞等意外情况的发生，由此所述
工装固定机构4完成了管件的装夹固定。
所述扩孔气缸29的活塞杆伸出，驱动所述扩孔压板33沿着所述扩孔气缸29的活塞
杆伸出方向移动，驱动所述锥形扩孔头32也沿着所述扩孔气缸29的活塞杆伸出方向移动，
所述锥形扩孔头32的中心线与所述管件下模块19中放置的管件1的中心线重合，因此所述
锥形扩孔头32进入已完成装夹固定的管件1端部，而此时管件1的另一端与所述端部抵块20
的平面相接触，保证了管件1的位置被完全固定。
在所述锥形扩孔头32的张力的作用下，管件1完成端部扩孔，根据扩孔锥角的需求
可以选取不同的锥形扩孔头32，所述扩孔导柱31与所述锥形扩孔头32平行同向运动，而所
述扩孔导柱31的端部设置的扩孔极限块30防止碰撞等意外情况的发生。
以一组100根管件的扩孔为例，若采用人工扩孔，每根管件的需要花费6-8秒钟，则
100根管件需要工人花费10-13分钟一刻不停的高负荷劳动才能实现。本发明管件端部锥孔
自动化扩孔设备将一组100根管件放置于所述排列架上后，可以完成自动化的上料、夹紧固
定、扩孔、下料等一系列的动作，工人仅需花费10余秒钟时间将管件放置于所述排料架上，
就可以自动完成扩孔工作，大大降低了工人的劳动强度，若一个工人同时看5-6台设备，则
生产效率可以提高5-6倍，工人工作强度降低的同时，使得产品的生产质量不依赖于工人的
熟练程度，达到生产效率和产品质量的双重提升。
最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于
上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简
单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本发明的保护范围。