專利名稱：輔助導管數控彎曲成型的內撐裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種快速輔助數控彎曲導管的內支撐彎曲成型裝置。尤其是涉及用于直徑在20 40mm壁厚I 2mm的航空導管在數控導管機床上快速彎曲成型的輔助裝置。
背景技術：
描述
導管是由若干個直線段和彎曲段組成的。導管能夠滿足輕量化、強韌化和低消耗等方面的要求，在航空、航天、船舶、化工、建筑等方面獲得了廣泛應用。如在航天飛行器和導彈 武器中，大量導管應用于燃料輸送系統、液壓系統、氣動系統等，輸送燃料、液壓油、氣體等工作介質。這些導管外部承受高溫、變形以及高頻振動。目前由程序控制數控導管機床彎曲成型裝置，以其生產效率高的彎曲成型方式，取代了現有技術效率低，勞動量大，操作不方便的手工半機械彎曲成型加工方式。數控彎管加工是實現導管數字化集成制造的關鍵環節。導管零件的空間形狀十分復雜，它是管材經過連續的局部的塑性變形而形成的呈任意空間曲線形狀的制品，用數控彎管機進行彎曲加工時，常在導管零件與機床和地面之間產生碰撞。設計和排管時要避免過大的圓弧、任意曲線、復合彎曲以及大于180°的圓弧。過大的圓弧不但使工裝笨重，而且受彎管機機床尺寸的限制；任意曲線、復合彎曲設計造型很不合理，極大地妨礙了機械化、自動化生產，使操作者難以擺脫笨重的體力勞動；大于180°的圓弧使彎管機無法卸模。在彎曲半徑標準化方面，彎曲半徑需要盡量實現“一管一模”和“多管一模”。對于一根管子來說，無論有幾個彎，彎曲角度如何，其彎曲半徑只能有一個，因為彎管機在彎曲過程中不更換模塊，這就是“一管一模”。而“多管一模”，就是同一直徑規格的管子應盡量采用同一種彎曲半徑，也就是使用同一套模塊彎曲不同形狀的管形，才有利于減少模塊數量。導管彎曲半徑的大小，決定了導管在彎曲成形時所受阻力的大小。一般來說，管徑大彎曲半徑小，彎曲時容易出現失穩起皺和打滑現象，彎曲質量很難保證。數控彎管機彎曲成形速度對成形質量有影響，速度太快，容易造成導管彎曲部分的扁平，圓度達不到要求，造成導管的拉裂、拉斷；速度太慢，容易造成導管的起皺和壓緊塊打滑，大管徑的管子易形成導管彎曲部分的下陷。數控彎曲導管需要合適的芯棒及其位置的輔助。芯棒放置于導管內部，隨著導管的彎曲而彎曲。芯棒在彎曲過程中主要起著支撐導管彎曲半徑的內壁防止其變形及保持導管在離開芯棒以后，仍支撐著管子周圍，使導管不至于塌癟的作用，由于芯棒的最小彎曲半徑大于所彎曲導管的彎曲半徑，彎曲過程都是從管子的一端開始，到另一端結束，具有方向性。彎曲過程由于受到機械結構的限制，使得管件只能朝一個方向彎曲。實際過程中經常發生芯棒或芯軸卡死在導管內的情況。目前國產管材在機床上彎曲成形時若不使用芯棒，其質量難以保證。芯棒的形式有很多種,如柱式芯棒,萬向單、雙、三、四球頭芯棒，定向單、多球頭芯棒等。另外，芯棒的位置對導管彎曲成形也有一定的影響理論上，它的切線應與彎管模的切線平齊，但經過大量的試驗證明，提前I 2mm較好，此時彎管質量比較理想。但提前量太大，會造成彎曲部分的外壁出現所謂“鵝頭”的現象。由于每一根導管都有自己的三維空間走向，為了保證導管彎曲加工空間走向的正確性，數控導管機床在彎曲成型中，通常采的鋼索、軸銷、球頭芯棒來進行輔助彎曲，在自由狀態下，各種導管彎曲內支撐球頭芯棒中的球頭與球頭連桿始終有一定的夾角，不能保持在同一軸線上。在導管進入時需要工人手工扶正其球頭芯棒中的球頭與球頭連桿，保持同一軸線，才能使導管正確進入支撐裝置，實現導管的數控彎曲。

發明內容
本發明的目的是針對現有技術存在的不足之處，提供一種效率高，操作方便，彎管過程中無須夾緊，進入導管方便，彎管周期短，效率高，驅動更直接，結構更精巧，能夠在自由狀態下擴展彎管空間，使導管內支撐彎曲裝置中的球頭與球頭連桿始終保持在同一軸線的快速支撐裝置。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是一種輔助導管數控彎曲成型的內撐裝置，包括，一個同軸相連球窩連桿的萬向旋轉組件，其特征在于，所述的萬向旋轉組件具有一個同軸裝配在分體式球鏈體6尾部分離球孔內的整體式球鏈體8，分體式球鏈體6通過裝配在球頭連桿I頭部的分離球窩芯軸3相連球頭連桿I，在所述整體式球鏈體8和分體式球鏈體6的圓柱上，還制有緊貼后部定位臺階的環槽，環槽內固聯有通過腹板連為一體的環形球面體7，在上述整體式球鏈體8和分體式球鏈體6的球頭的中心孔內裝配有通過彈簧 支撐的鋼珠球。本發明相比于現有技術具有如下有益效果。本發明通過引入兩級球鏈體和其上連接的導管彎曲環形球面體，輔助彎管彎曲，結構精巧，大大擴展了彎管空間，使驅動更直接，彎管過程中無須夾緊，導管彎曲加工操作簡單方便，彎管周期短，效率高。采用相連球頭連桿的分離球窩芯軸和分體式球鏈體結構，放、取導管方便。在未彎曲管材時，利用壓縮彈簧產生的力，使支撐裝置中的環形球面體與球頭連桿，在自由狀態下，始終保持在同一軸線，減少了導管的數控彎曲前期生產輔助時間，從而提高了勞動生產率，降低了產品的成本。


圖I是本發明導管彎曲內支撐裝置主視圖。圖中1球頭連桿，2螺栓,3分離球窩芯軸,4鋼珠球,5彈簧,6分體式球鏈體，7環形球面體，8整體式球鏈體，9圓環形開口彈性鎖環，10導管。
具體實施例方式在圖I所示的一種輔助導管數控彎曲成型的內撐裝置的最佳實施例中，一個同軸相連球窩連桿的萬向旋轉組件。萬向旋轉組件具有一組軸對稱的分體式球鏈體6，一個同軸裝配在分體式球鏈體6尾部分離球孔內的整體式球鏈體8，分體式球鏈體6通過裝配在球頭連桿I頭部的分離球窩芯軸3相連球頭連桿I，它們是導管10彎曲內支撐的工作主體。軸對稱的分離球窩芯軸3裝配在球頭連桿I頭部的軸向孔內。在所述整體式球鏈體8和分體式球鏈體6的圓柱上，制有緊貼后部定位臺階的環槽，環槽內固聯有通過腹板連為一體的環形球面體7，環形球面體7的厚度和徑向尺寸根據導管10管徑、壁厚和彎曲半徑確定，其外徑稍小于導管10內徑。相連環形球面體7的腹板是一個制有通孔的喇叭狀圓盤。環形球面體7的球面外圓各點處的外徑均與球頭連桿的直徑相等，使環形球面體7球頭外圓各點均可與導管10內壁相配合；球頭通過圓環形開口彈性鎖環9固定在球鏈體上。當彎曲管材時，通過活動球鏈體的連接，環形球面體7球頭能夠繞整體式球鏈體8和分體式球鏈體6的球鏈體自由轉動，彎曲成形管材曲率。
上述整體式球鏈體8和分體式球鏈體6通過腹板中心的通孔過盈配合，緊貼它們后部的定位臺階。整體式球鏈體8 —端為球體,另一端圓柱體制有定位臺階,圓柱體的中部有環槽，環槽內嵌有使整體式球鏈體8與球頭之間不產生軸向移動，方便拆裝的圓環形開口彈性鎖環9。在上述整體式球鏈體8和分體式球鏈體6的圓柱體通過一端延伸連體圓錐體連接球體。球體的中心軸線上制有一個安裝彈簧與鋼珠球的盲孔，彈簧5通過盲孔支撐鋼珠球4。分體式球鏈體6是一個沿中心線被剖成兩半的組合體，被剖成兩半的分離球窩芯軸3的球窩套在分體式球鏈體，并合攏為完整的分離球窩芯軸。它的一端制有與整體式球鏈體8滑動配合的大半圓球窩,另一端為球體,球體中心軸線上制與整體式球鏈體8基本相同，安裝彈簧與鋼珠球盲孔，球窩的底部還制有與鋼珠球4外徑相同，且深度只有球窩1/4大小的小球窩。整體式球鏈體8與分體式球鏈體6的外形形狀大小基本相同。相連分體式球鏈體6的分離球窩芯軸3的一端制有形狀與直徑均能夠與分體式球鏈體6球體相配合的球窩,球窩的底部還制有一處與鋼珠球4外徑相同且深度只有其1/4的小球窩，其軸向中心有用于 連接螺栓螺2的紋通孔。分離球窩芯軸3為沿中心線被剖成兩半軸對稱的圓柱體。分離球窩芯軸3裝配在球頭連桿I 一端盲孔內，并由另一端通過臺階孔內的螺栓2固定連接形成導管彎曲的工作主體。球頭連桿I外徑稍小于導管10內徑，垂直于軸線處制有一個用于加油的通孔。球頭連桿I另一端有一與數控導管機床拉桿相連接的螺紋孔。導管在外力矩作用下彎曲時，彎曲變形區的外側材料受到切向拉伸而伸長、內側材料受到切向壓縮而縮短，因為切向應力和應變沿管材斷面的分布是連續的，故當彎曲動作結束，由拉伸區過度到壓縮區，在其接壤處一定存在著一層纖維，該層纖維的應變為零，此纖維層成為應變中性層，他在斷面中的位置可用曲率半徑R表示。同樣也一定存在著一層纖維，該纖維層上的應變為零。次纖維層稱為應力中性層，它在斷面中的位置可用曲率半徑表示。管坯在彈性彎曲階段，應力沿斷面呈線性分布，應力與應變間的關系遵守胡克定律，故應力中性層和應變中性層互相重合并通過端面形心。跟著彎曲過程的進行，當變形程度超過材料的屈服極限后，變形性質有彈性變為塑性，故在彎曲過程中應力中性層和應變中性層不僅不相互重合，也不通過斷面形心。而是隨曲率的增大逐漸向曲率中央方向移動，并且應力中性層的移動量大于應變中性層的移動量。由金屬塑性成形原理可知，任一變形過程，其變形區的應力應變狀態都與變形前提有關。在數控導管彎曲成形過程中，數控導管彎曲是基于矢量彎管原理，按程序通過數字控制系統來彎曲任意空間立體導管的彎曲加工設備。所謂矢量彎管原理是無論多么復雜的管型，都是由直線段中心線一系列的空間矢量來表示的，通過求出空間矢量的交點坐標，可以獲得管型數據。將管型數據輸入數控設備計算機程序，通過數控程序控制固定在數控設備主軸上的彎曲模，使隨數控設備主軸一起旋轉的彎曲模、夾緊一端導管的夾模三位一體轉動。在導管與彎曲模的切點附近，導管外側裝有支撐導管的外半部和將導管壓在彎曲模凹槽中的壓力模。導管內部塞有本發明的內支撐輔助導管數控彎曲成型的萬向旋轉球頭芯棒裝置，支撐導管內壁，防止導管截面畸變和管壁褶皺。本發明引入導管內的兩級球鏈體，在壓縮彈簧產生的彈性力作用下，彈簧壓縮鋼珠球面體與球頭連桿1，在自由狀態下，不需要工人手工扶正，始終保持在同一軸線。在實際彎曲時，首先導管被送入內支撐輔助導管數控彎曲成型裝置中其前端固定在彎曲模和夾模之間，彎曲模帶動夾模使之一起旋轉，迫使導管產生塑性彎曲變形，同時在芯棒壓力模的作用下使導管其未變形的后端的直管處部分不產生橫向偏移，并且壓力模和導管一起前送進。當彎曲模在連續旋轉所需的角度后，就可完成一個連續彎曲變形的角度彎曲。此時，導管彎曲變形區的外側纖維受拉而使管子外壁變薄，內側纖維受壓而使管子內壁增厚。本發明在導管的相互作用的動態過程是從外到里依次發生整體式球鏈體8 —端球體在分體式球鏈體6右端的大半圓球窩里繞球體中心軸線上旋轉運動，同時帶動整體式球鏈體上的環形球面體7旋轉,分體式球鏈體6左端球體在 也在分離球窩芯軸3右端的大半圓球窩里繞球體中心軸線上旋轉運動，同時帶動分體式球鏈體上的環形球面體7旋轉。球頭連桿始終保持靜止，當彎曲完后，內支撐輔助導管數控彎曲成型裝置沿軸向后運動，在球頭連桿另一端與數控導管機床拉桿作用下將其抽出，導管繞彎曲逐漸成形。
權利要求
1.ー種輔助導管數控彎曲成型的內撐裝置，包括，一個同軸相連球窩連桿的萬向旋轉組件，其特征在于，所述的萬向旋轉組件具有一個同軸裝配在分體式球鏈體(6)尾部分離球孔內的整體式球鏈體(8)，分體式球鏈體(6)通過裝配在球頭連桿(I)頭部的分離球窩芯軸(3)相連球頭連桿(1)，在所述整體式球鏈體(8)和分體式球鏈體(6)的圓柱上，還制有緊貼后部定位臺階的環槽，環槽內固聯有通過腹板連為一體的環形球面體(7)，在上述整體式球鏈體(8)和分體式球鏈體(6)的球頭中心裝配有通過彈簧支撐的鋼珠球。
2.如權利要求I所述的輔助導管數控彎曲成型的內撐裝置，其特征在于，相連環形球面體(7)的腹板是ー個制有通孔的喇叭狀圓盤。
3.如權利要求I所述的輔助導管數控彎曲成型的內撐裝置，其特征在于，球頭通過圓環形開ロ弾性鎖環(9)固定在球鏈體上。
4.如權利要求I所述的輔助導管數控彎曲成型的內撐裝置，其特征在干，環形球面體(7)的球面外圓各點處的外徑均與球頭連桿的直徑相等，環形球面體(7)球頭外圓各點均與導管(10)內壁相配合。
5.如權利要求I所述的輔助導管數控彎曲成型的內撐裝置，其特征在干，所述整體式球鏈體(8) —端為球體,另一端圓柱體制有定位臺階，圓柱體的中部有環槽，環槽內嵌有使整體式球鏈體(8)與球頭之間不產生軸向移動，方便拆裝的圓環形開ロ彈性鎖環(9)。
6.如權利要求I所述的輔助導管數控彎曲成型的內撐裝置，其特征在于，在上述整體式球鏈體(8)和分體式球鏈體(6)的圓柱體通過一端延伸連體圓錐體連接球體，球體的中心軸線上制有一個安裝彈簧與鋼珠球的盲孔，彈簧(5)通過盲孔支撐鋼珠球(4)。
7.如權利要求I或6所述的輔助導管數控彎曲成型的內撐裝置，其特征在于，分體式球鏈體(6)是ー個沿中心線被剖成兩半的組合體，被剖成兩半的分離球窩芯軸(3)的球窩套在分體式球鏈體，并合攏為完整的分離球窩芯軸。
8.如權利要求I所述的輔助導管數控彎曲成型的內撐裝置，其特征在干， 所述分體式球鏈體(6)的一端制有與整體式球鏈體(8)滑動配合的大半圓球窩，另ー端為球體，球體中心軸線上制與整體式球鏈體(8)基本相同，安裝彈簧與鋼珠球盲孔，球窩的底部還制有與鋼珠球(4)外徑相同，且深度只有球窩1/4大小的小球窩。
9.如權利要求I所述的輔助導管數控彎曲成型的內撐裝置，其特征在干， 當彎曲管材時，通過活動球鏈體的連接，環形球面體(7)球頭能夠繞整體式球鏈體(8)和分體式球鏈體(6)的球鏈體自由轉動,彎曲成形管材曲率。
全文摘要
本發明公開的一種輔助導管數控彎曲成型的內撐裝置，包括，一個同軸相連球窩連桿的萬向旋轉組件，所述的萬向旋轉組件具有一個同軸裝配在分體式球鏈體(6)尾部分離球孔內的整體式球鏈體(8)，分體式球鏈體通過裝配在球頭連桿(1)頭部的分離球窩芯軸(3)相連球頭連桿(1)，在所述整體式球鏈體和分體式球鏈體的圓柱上，還制有緊貼后部定位臺階的環槽，環槽內固聯有通過腹板連為一體的環形球面體(7)，在上述整體式球鏈體和分體式球鏈體的球頭中心裝配有通過彈簧支撐的鋼珠球。本發明通過引入兩級球鏈體和其上連接的導管彎曲環形球面體，輔助彎管彎曲，擴展了彎管空間，使驅動更直接，彎管過程中無須夾緊，操作簡單方便。
文檔編號B21D9/01GK102728674SQ20121020546
公開日2012年10月17日 申請日期2012年6月20日 優先權日2012年6月20日
發明者萬世明, 劉躍文, 李光俊, 鐘偉瑛 申請人:成都飛機工業(集團)有限責任公司