專利名稱：金屬管竹節形的內滾壓成型方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種竹節形金屬管的加工方法及裝置，具體涉及一種將金屬直管通過內滾壓成型加工成竹節狀中空管的方法及裝置。所述金屬管主要包括鋁管、銅管以及鋼管等管材，尤其針對鋁管。
背景技術：
返樸歸真是現代人的一種新的追求。竹子以其挺撥、秀氣、古樸典雅深受古今中外人士的青睞，人們喜愛采用竹子編制各種裝飾用品或生活用品，以顯示其文化和修養，竹籬笆就是其中的一種。但是由于自然資源的潰乏，大量砍伐竹子不僅會破壞生態平衡，而且給人們的生活環境帶來危害。
隨著社會進步以及技術的發展，目前在國內外裝飾市場中，仿竹的工業產品大量出現，其中最常用的是塑料仿竹制品。這種制品在日本以及東南亞一帶國家中比較流行。但是由于處理塑料廢舊品會給環境帶來嚴重污染，所以，近年來，許多國家開始對這類塑料制品加以限制。因而竹節形鋁管就成了替代塑料竹管的較好選擇。
現有技術中，將鋁合金中空管加工成竹節形鋁管通常有兩種方法，第一種是液壓脹型法，即利用液壓膨脹原理，向管內旋加高壓液壓，通過膨脹擠壓與管外的模型配合，使管壁變形成竹節狀。這種方法密封要求高，生產設備復雜，因此實踐中很少使用。第二種是橡膠脹型法，即將橡膠塊置入鋁管內，通過兩端的擠壓使橡膠塊側向膨脹與管外的模型配合，迫使管壁變形成竹節狀。這種方法必須提供足夠的擠壓力，否則變形可能不到位，另外，橡膠塊太厚，會導致側向膨脹力不足，太薄不易保持定位準確性。上述兩種方法都是利用內膨脹原理通過擴壓與管外模型配合使管壁變形成竹節狀。但這類方法的缺點是1、對于小直徑細長比大的鋁合金中空管材的仿竹節加工難度較大；2、仿竹節的外觀輪廓質量不高，尤其是當竹節向外凸起較高時仿竹節的逼真度較差；3、設備和模具結構復雜，成本較高。
本發明的目的是提供一種新的金屬管竹節形的內滾壓成型方法及裝置。該方法及裝置是一個既經濟又合適的機械加工方法及裝置，特別適合加工小直徑細長比大的金屬中空管材。
發明內容
為達到上述目的，本發明方法采用的技術方案是一種金屬管竹節形的內滾壓成型方法，其內容為(1)、在中空金屬直管外側的被加工部位，緊貼管外壁環繞圓周方向設置一副仿竹節形的凹型模具；(2)、在中空金屬直管內側對應部位，沿管內壁圓周方向均勻設置一組仿竹節形的凸型滾輪，每個滾輪由一根滾輪軸轉動支承；在管內中心位置設置一凸輪軸，在凸輪軸正向轉動過程中，利用凸輪表面相對轉動中心矢量的大小和方向的變化，先推動各滾輪軸向外作徑向移動，使各滾輪與管內壁接觸，然后帶動滾輪軸公轉，迫使滾輪在管內壁上滾壓，使管壁向外鼓起變形，直至與凹型模具完全吻合；在反向轉動過程中，凸輪表面讓位于滾輪軸，使滾輪軸連帶滾輪有徑向退回的空間。
上述技術方案中的有關內容解釋如下1、上述方案中，所述一組仿竹節形的凸型滾輪至少由三個組成，且在圓周方向勻布。
2、上述方案中，為了便于操作，可以將上述凹型模具設計成由上下兩個半模拼合而成，其中，上下兩個半模中，一個固定，另一個活動。
為達到上述目的，本發明裝置采用的技術方案是一種金屬管竹節形的內滾壓成型裝置，包括一副仿竹節形的凹型模具，該凹型模具有一圓筒形內模面，內模面的筒壁上環繞圓周方向設置仿竹節形的凹型模腔；一個內滾壓芯棒，該芯棒主要由滾輪、滾輪軸、滾架、凸輪軸構成，滾架為一中空支架，其架體周向外緣至少均布三個滾輪，每個滾輪由一根滾輪軸轉動支承，滾輪軸兩端座落在滾架上所設的滑槽中，滾輪位于滾架周向的凹腔中，滾輪的輪緣設有仿竹節凸筋；凸輪軸由凸輪與軸體兩部分構成，其中，凸輪置于滾架的中空腔內，凸輪針對滾輪軸設有弧面或斜面，該弧面或斜面同時作用于滾輪軸兩端；弧面或斜面相對轉動中心的矢量大小和方向，滿足正向轉動時矢量的大小增加，反向轉時減少的變化。
上述技術方案中的有關內容解釋如下
1、上述方案中，所述滾輪的輪緣上有兩個仿竹節凸筋，其中，兩個仿竹節凸筋中，一個大，另一個小，這種設計可以使滾壓的仿竹節更加逼真。
2、為了便于操作，將凹型模具設計成由上下兩個半模拼合而成。
3、上述方案中，所述滾架上所設的滑槽為斜槽，這樣由于滾壓的方向與滾輪軸滑動方向更加合理，可以使滾輪的滾壓效果更好。當然，滑槽采用徑向直槽也是可以的。
4、上述方案中，為了使滾壓芯棒可夠加工更長的金屬管，可以在凸輪軸端加一根驅動軸，該驅動軸與凸輪軸的軸體固定連接。
5、上述方案中，轉動滾壓芯棒可以采用手動和機動兩種方式，其中，機動時可以在驅動軸另一端設置電機，該電機經減速器與驅動軸連接。
本發明工作原理是將金屬直管，如鋁管，套在內滾壓芯棒上(此時滾輪應處于縮進狀態)，一副仿竹節形的凹型模具加裝在鋁管外，定位壓緊，使鋁管、內滾壓芯棒和凹型模具相對固定，其中，內滾壓芯棒和滾輪與凹型模具內模面上的仿竹節凹型腔對齊。正向轉動凸輪軸，凸輪外緣上的弧面或斜面同時推動各滾輪軸沿滑槽向外側移動(滾輪軸帶動滾輪由b點逐步向a點移動，見圖3所示)，帶動各滾輪向外擴張。當滾輪擴張到一定程度，與鋁管內壁接觸，接著凸輪軸帶動滾輪軸和滾架正向公轉，滾輪接觸到鋁管內壁即開始滾壓，使管壁向外鼓起變形，直至與凹型模具完全吻合。完成滾壓后，反向轉動凸輪軸，凸輪表面讓位于滾輪軸，使滾輪軸連帶滾輪有徑向退回的空間(滾輪軸帶動滾輪由a點向b點復位，見圖3所示)，此時可以將內滾壓芯棒抽出，完成一個竹節成型。
由于上述技術方案運用，本發明與現有技術相比具有下列優點1、本發明采用內滾壓加外靠模方法，成型過程中管壁無任何切削傷痕，加工質量高，外觀輪廓清晰，仿竹節形的逼真度高。不會在加工過程中劃傷和切削管材內壁，使管壁變薄或因存在切屑使竹節鼓起變形。
2、本發明構思巧妙，加工設備簡單，成本低，安全可靠。
3、本發明方法不僅能夠將短管加工成竹節形管材，更重要的是能夠對細長管進行仿竹節形加工。這在本領域中是一種創新和突破。根據理論計算，本發明可以加最小管徑為20mm，最大長度超過6m以上的鋁管材。
4、本發明方法適合加工凸起較高的環形竹節形結構。
附圖1為本發明內滾壓成型原理圖；附圖2為本發明內滾壓裝置結構剖視圖；附圖3為本發明內滾壓及斜向滑槽示意圖；附圖4為本發明滾壓成型的仿竹節形鋁管外形圖。
以上附圖中1、滾輪；2、滾輪軸；3、凸輪軸；4、上半模；5、下半模；6、滾架；7、端蓋；8、鋁管；9、凹腔；10、螺釘；11、法蘭；12、弧面；13、滑槽。
具體實施例方式
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述實施例一參見附圖1和圖2所示，一種鋁管竹節形的內滾壓成型方法，其內容為(1)、在中空鋁管8外側的被加工部位，緊貼管外壁環繞圓周方向設置一副仿竹節形的凹型模具。凹型模具由上下兩個半模4、5拼合而成，其中，下半模5固定，上半模4活動拼合。
(2)、在中空鋁管8內側對應部位，沿管內壁圓周方向均勻設置三個仿竹節形的凸型滾輪1，每個滾輪1由一根滾輪軸2轉動支承；在管內中心位置設置一凸輪軸3，在凸輪軸3正向轉動過程中，利用凸輪表面相對轉動中心矢量的大小和方向的變化，先推動各滾輪軸2向外作徑向移動，使各滾輪1與管內壁接觸，然后帶動滾輪軸2公轉，迫使滾輪1在管內壁上滾壓，使管壁向外鼓起變形，直至與凹型模具完全吻合；在反向轉動過程中，凸輪表面讓位于滾輪軸2，使滾輪軸2連帶滾輪1有徑向退回的空間。
實施例二參見附圖1～圖3所示，一種鋁管竹節形的內滾壓成型裝置，由一副仿竹節形的凹型模具、一個內滾壓芯棒和驅動機構組成。其中凹型模具由上半模4和下半模5拼合而成，下半模5作為固定拼模，上半模4作為活動拼模。上半模4與下半模5拼合后構成一圓筒形內模面，內模面的筒壁上環繞圓周方向設置仿竹節形的凹型模腔。
內滾壓芯棒由滾輪1、滾輪軸2、滾架6、凸輪軸3構成。滾架6為一中空支架，在本例中為環形支架，其架體周向外緣均布三個滾輪1。每個滾輪1由一根滾輪軸2轉動支承，滾輪軸2兩端座落在滾架6上所設的滑槽13中(滑槽13可以是斜向滑槽，見圖3所示，也可以是徑向直槽，見圖1，本例采用斜向滑槽)，滾輪1位于滾架6周向的凹腔9中，滾輪1的輪緣設有兩個仿竹節凸筋，其中，一個稍大，一個稍小，使仿竹節形的逼真度更高。凸輪軸3由凸輪與軸體兩部分構成，其中，凸輪置于滾架6的中空腔內，凸輪針對滾輪軸2設有弧面12，該弧面12同時作用于滾輪軸2兩端。弧面12相對轉動中心的矢量大小和方向，滿足正向轉動時矢量的大小增加，反向轉時減少的變化。滾架6一端用螺釘10固定法蘭11，法蘭11上有一段帶螺紋的軸，該軸與支承軸連接；另一端用端蓋7固定，端蓋7中央設孔，凸輪軸3中的軸體從該孔穿過，以接驅動機構。
驅動機構由驅動軸、減速器和電機組成，該驅動軸與凸輪軸3的軸體通過螺紋連接，驅動軸的另一端通過減速器與電機連接。
權利要求
1.一種金屬管竹節形的內滾壓成型方法，其特征在于(1)、在中空金屬直管外側的被加工部位，緊貼管外壁環繞圓周方向設置一副仿竹節形的凹型模具；(2)、在中空金屬直管內側對應部位，沿管內壁圓周方向均勻設置一組仿竹節形的凸型滾輪，每個滾輪由一根滾輪軸轉動支承；在管內中心位置設置一凸輪軸，在凸輪軸正向轉動過程中，利用凸輪表面相對轉動中心矢量的大小和方向的變化，先推動各滾輪軸向外作徑向移動，使各滾輪與管內壁接觸，然后帶動滾輪軸公轉，迫使滾輪在管內壁上滾壓，使管壁向外鼓起變形，直至與凹型模具完全吻合；在反向轉動過程中，凸輪表面讓位于滾輪軸，使滾輪軸連帶滾輪有徑向退回的空間。
2.根據權利要求1所述的內滾壓成型方法，其特征在于上述一組仿竹節形的凸型滾輪至少由三個組成，且在圓周方向勻布。
3.根據權利要求1所述的內滾壓成型方法，其特征在于上述凹型模具由上下兩個半模拼合而成，其中，上下兩個半模中，一個固定，另一個活動拼合。
4.一種金屬管竹節形的內滾壓成型裝置，其特征在于包括一副仿竹節形的凹型模具，該凹型模具有一圓筒形內模面，內模面的筒壁上環繞圓周方向設置仿竹節形的凹型模腔；一個內滾壓芯棒，該芯棒主要由滾輪、滾輪軸、滾架、凸輪軸構成，滾架為一中空支架，其架體周向外緣至少均布三個滾輪，每個滾輪由一根滾輪軸轉動支承，滾輪軸兩端座落在滾架上所設的滑槽中，滾輪位于滾架周向的凹腔中，滾輪的輪緣設有仿竹節凸筋；凸輪軸由凸輪與軸體兩部分構成，其中，凸輪置于滾架的中空腔內，凸輪針對滾輪軸設有弧面或斜面，該弧面或斜面同時作用于滾輪軸兩端；弧面或斜面相對轉動中心的矢量大小和方向，滿足正向轉動時矢量的大小增加，反向轉時減少的變化。
5.根據權利要求4所述的內滾壓成型裝置，其特征在于所述滾輪的輪緣上有兩個仿竹節凸筋。
6.根據權利要求5所述的內滾壓成型裝置，其特征在于所述兩個仿竹節凸筋中，一個大，另一個小。
7.根據權利要求4所述的內滾壓成型裝置，其特征在于所述凹型模具由上下兩個半模拼合而成。
8.根據權利要求4所述的內滾壓成型裝置，其特征在于所述滾架上所設的滑槽為斜槽。
9.根據權利要求4所述的內滾壓成型裝置，其特征在于還包括一驅動軸，該驅動軸與凸輪軸的軸體固定連接。
10.根據權利要求9所述的內滾壓成型裝置，其特征在于該驅動軸與減速器和電機連接。
全文摘要
一種金屬管竹節形的內滾壓成型方法及裝置，其特點為緊貼管外壁設置一副仿竹節形的凹型模具；沿管內壁周向均布一組仿竹節形的凸型滾輪，在管內中心位置設凸輪軸，正轉中，利用凸輪表面弧形，先推動滾輪滑槽向外移動，與管內壁接觸，然后迫使滾輪在管內壁上滾壓，使管壁向外鼓起變形，直至與凹型模具完全吻合；反轉中，凸輪表面讓位于，使滾輪軸連帶滾輪有徑向退回的空間。本發明優點是1.采用內滾壓加外靠模方法，成型中管壁無切削傷痕，加工質量高，外觀輪廓清晰，仿竹節形的逼真度高。2.構思巧妙，加工設備簡單，成本低。3.能夠對細長管材進行仿竹節形加工，最小管徑為20mm，最大長度超過6m，在本領域中是一種創新和突破。
文檔編號B21D15/00GK1569355SQ20041001479
公開日2005年1月26日 申請日期2004年4月26日 優先權日2004年4月26日
發明者張梅珍 申請人:張梅珍