專利名稱：一種彎曲柔性芯模的制作方法
技術領域：
本發明涉及ー種數控彎管加工模具，具體是ー種彎曲柔性芯摸。
背景技術：
對于管壁的厚度與管的寬度之比小于1/15的矩形管稱為薄壁矩形管。鋁合金薄壁矩形管彎曲件由于具有重量輕、吸振能力強、頻帶寬和信號損耗小等優點，廣泛應用于雷達、衛星地面站和微波測量等領域。然而由于薄壁矩形管中空、薄壁的特點，在其彎曲過程中極易產生起皺、截面畸變和拉裂等缺陷，嚴重影響其成形精度。芯模可有效防止上述缺陷的產生。然而隨著彎管零件有向壁厚因子更大和彎曲半徑更小的趨勢發展以及結構緊湊和 空間復雜化對彎管件內表面質量要求的不斷提高，已有的芯模難以滿足要求。因此有必要開發ー種新的薄壁矩形管小半徑彎曲柔性芯模，以滿足現代エ業對彎管件的要求。目前薄壁矩形管彎曲過程中常用液壓、沙粒、鋼芯芯模等作為芯模進行填充。液壓填充物容易附著在管件內表面上，影響其內部精度。沙粒填充物容易劃傷內表面，且難以充分填充。鋼芯芯模主要有弧式芯模、矩形圓弧頭芯模、鋼帶和鏈式芯模等。弧式芯模和矩形圓弧頭芯模結構簡單，其下部是平直的，對矩形管內側幾乎起不到支撐作用，不能有效地消除起皺而且很容易造成管件破裂，不能適應薄壁矩形管小半徑彎曲。鋼帶的填充及取出比較費時費力，使用不方便，而且容易劃傷管件內表面。鏈式芯模結構不夠緊湊、靈活。另外對于薄壁圓形管件繞彎成形，目前有球形柔性芯模，其主要適用于薄壁圓管。并且其芯頭是ー個整體，在彎曲過程中容易出現芯頭轉動不協調的現象。由于矩形管有棱筋的存在，所以矩形管材料流動不均勻，并且不容易被充分填充。因此使用目前的芯模，彎制的矩形管件易出現起皺、截面畸變和拉裂等缺陷，嚴重影響管件的成形質量。
發明內容為了克服現有的薄壁矩形管小半徑彎曲芯模結構不夠緊湊、靈活，相對彎曲半徑不夠小的缺陷，本發明提出了ー種彎曲柔性芯摸。本發明包括芯棒體、芯棒夾塊、插塊芯頭、插槽芯頭、尾芯頭；芯棒夾塊固定在芯棒體一端的階梯面上，形成了芯棒；芯棒夾塊一端的圓柱窩與插槽芯頭的圓柱頭相配合，芯棒體端面的圓柱窩與插塊芯頭的圓柱頭相配合；插塊芯頭和插槽芯頭均有多個；插塊芯頭和插槽芯頭通過定位凸臺、定位凹槽以及銷釘進行配合，形成柔性芯頭，各組芯頭之間通過銷釘連接；所述柔性芯頭的另一端安裝有尾芯頭，該尾芯頭的圓柱頭裝入插槽芯頭和插塊芯頭的圓柱窩中，通過銷釘進行連接。所述的插塊芯頭由2個不同直徑的圓形套筒的外表面相接組合而成，分別為圓柱頭和芯頭體；圓柱頭和芯頭體圓心間距約為芯頭體半徑的I. 5倍；插塊芯頭圓柱頭有定位凸臺；圓柱頭一端與芯頭體端面平齊，圓柱頭外徑略小于圓柱窩內徑，其高度等于芯頭體高度的一半；芯頭體內側開有與芯棒夾塊一祥的圓柱窩，通過銷釘與下ー組芯頭的圓柱頭進行配合；芯頭體外徑等于芯棒的厚度尺寸，高度為芯棒寬度尺寸的1/2 ;圓柱頭的圓心處鉆有圓柱銷孔，其與圓柱銷的配合為間隙配合，便于芯頭繞圓柱銷旋轉；芯頭的上端圓弧確定原則是與下一個芯頭相交；而下端圓弧確定原則為將下ー個芯頭繞圓柱頭圓心旋轉20°與芯頭相交；這樣就保證了下一個芯頭相對可以旋轉20°。所述的插槽芯頭的數量與插塊芯頭的數量相同；插槽芯頭和插塊芯頭形狀相似；插插芯頭圓柱頭有定位凹槽；插塊芯頭和插槽芯頭通過定位凸臺和定位凹槽進行配合；插槽芯頭和插塊芯頭通過銷釘進行連接，組成ー組柔性芯頭。所述的尾芯頭芯頭體和圓柱頭外徑與插槽芯頭的對應外徑相同；芯頭體高度等于芯棒的寬度尺寸，圓柱頭高度為芯頭體高度的1/2 ;芯頭體在圓心向圓柱頭相反方向偏移一定距離進行切割形成端面。所述芯棒體一端的ー個表面為階梯面，在該階梯面的中部有芯棒體定位凹槽，芯棒體定位凹槽的兩側為芯棒體定位凸臺；在芯棒體定位凹槽上有定位銷孔，在芯棒體定位凹槽兩側的芯棒體定位凸臺上有螺釘的連接孔；芯棒體端面的圓柱窩與柔性芯頭中的插塊芯頭的圓柱頭通過銷釘連接相配合。所述的芯棒夾塊有芯棒夾塊定位凸臺，中間開有定位銷孔；兩側為芯棒夾塊定位凹槽，芯棒夾塊定位凹槽內有螺釘孔，使得芯棒夾塊的表面為階梯面，并且該階梯面與芯棒體的階梯面配合；芯棒夾塊端面的圓柱窩與柔性芯頭中的插槽芯頭的圓柱頭通過銷釘相配
ロ O本發明由多個芯頭的圓柱頭與圓柱窩相互配合，并且二者之間可產生轉動；芯頭外圓直徑與芯棒的高度相等，而且芯頭與芯棒寬度和倒角都相同，使芯頭外緣各點均可與矩形管內壁相配合。各芯頭之間以及芯頭與芯棒之間通過圓柱頭、圓柱窩和銷釘進行連接，這樣可以方便芯頭的增減及芯棒的拆裝。使用時，將柔性芯模置于矩形管內。當彎曲矩形管時，芯頭能夠繞銷釘自由轉動，即可根據設計要求完成矩形管小半徑彎曲成形，以滿足矩形管彎曲成形曲率的要求。本發明在彎曲過程中，芯頭能夠繞銷釘相對旋轉20°，這樣在實現其柔性的同吋，可以實現對小彎曲半徑管坯的有效支撐。采用本發明，能夠有效地消除起皺和拉裂，并將成形矩形管件的截面畸變控制在1%以內，實現最小相對彎曲半徑(R/η)為2. 46的鋁合金薄壁矩形管精確彎曲成形。該芯模結構緊湊，各部件連接緊密，主要零件更換方便。
圖I是矩形管彎曲柔性芯模在已成形管坯內的狀態示意圖，圖2是柔性芯模的結構示意圖圖3是芯頭示意圖圖4是插塊芯頭示意圖圖5是摘槽芯頭不意圖，圖6是尾芯頭結構示意圖，圖7是芯棒體不意圖，圖8是芯棒夾塊意圖，圖9是矩形管彎曲柔性芯模的安裝示意圖。其中I.矩形管2.芯頭 3.尾芯頭4.芯棒 5.定位銷釘
6.螺紋孔 7.圓柱銷 8.插槽芯頭9.插塊芯頭 10.芯棒體
II.芯棒夾塊12.定位銷孔 13.圓柱頭14.定位凸臺 15.定位凹槽16.圓柱銷孔 17.圓柱窩 18.芯頭體19.螺釘孔 20.螺釘
21.芯棒夾塊定位凸臺 22.芯棒夾塊定位凹槽23.芯棒體定位凹槽24.芯棒體定位凸臺
具體實施方式
本實施例是用于截面尺寸為24. 86mmX 12. 2mmX 1mm，彎曲半徑R為30mm，彎曲角度為90°的鋁合金薄壁矩形管數控彎曲的柔性芯模，其相對彎曲半徑為2. 46。根據薄壁矩形管截面尺寸和彎曲規格，確定芯模的寬度為22. 66mm，厚度為9. 96mm，長度為150mm，倒角 均為O. 3mm;芯頭數量為4。本實施例包括一個芯棒體、ー個芯棒夾塊、三個插塊芯頭、三個插槽芯頭、ー個尾芯頭、ー個定位圓柱銷、四個圓柱銷和兩個緊固螺釘。芯棒夾塊11有芯棒夾塊定位凸臺21,中間開有定位銷孔12。兩側為芯棒夾塊定位凹槽22，芯棒夾塊定位凹槽22內有螺釘孔19，使得芯棒夾塊11的表面為階梯面，并且該階梯面與芯棒體10的階梯面配合。芯棒夾塊11 一端的端面與柔性芯頭通過銷釘連接。芯棒夾塊11端面的圓柱窩與柔性芯頭中的插槽芯頭8的圓柱頭配合。芯棒體10—端的ー個表面為階梯面，在該階梯面的中部有芯棒體定位凹槽23，在芯棒體定位凹槽23上有定位銷孔12 ;芯棒體定位凹槽的兩側為芯棒體定位凸臺24 ;定位凸臺24上有螺釘20的連接孔。芯棒體10端面的圓柱窩與插塊芯頭9的圓柱頭配合。芯棒夾塊11通過螺釘20和定位銷釘5固定在芯棒體10 —端的階梯面上，形成了芯棒4，其前端有圓柱窩17。圓柱窩17通過圓柱銷孔16與芯頭2進行匹配芯頭2由插塊芯頭9和插槽芯頭8配合而成。插塊芯頭9有多個，具體數量根據所成形的矩形管的彎曲角度和芯頭相對旋轉角確定。本實施例中，插塊芯頭有3個。插塊芯頭由2個不同直徑的圓形套筒組合而成，使所述插塊芯頭9的橫截面為兩個外表面相接的圓環，分別為圓柱頭13和芯頭體18。插塊芯頭圓柱頭13有定位凸臺14,其高度和寬度約為2-3mm。圓柱頭一端與芯頭體端面平齊,圓柱頭外徑略小于圓柱窩內徑，其高度等于芯頭體高度的一半。芯頭體內側開有與芯棒夾塊ー樣的圓柱窩，通過銷釘與下一組芯頭的圓柱頭進行配合。芯頭體18外徑等于芯棒4的厚度尺寸，高度為芯棒尺寸的1/2。圓柱頭13的圓心處鉆有圓柱銷孔16，其與圓柱銷的配合為間隙配合，便于芯頭繞圓柱銷旋轉。芯頭的上端圓弧確定原則是與下一個芯頭相交。而下端圓弧確定原則為將下ー個芯頭旋轉20°與芯頭相交。這樣就保證了下一個芯頭相對可以旋轉20°。插槽芯頭8的結構特征與插塊芯頭9的結構特征相似。插槽芯頭8有多個，數量與插塊芯頭9的數量相同。本實施例中，插槽芯頭8有3個。插槽芯頭8由2個不同直徑的圓形套筒組合而成，使所述插槽芯頭8的橫截面為兩個外表面相交的圓環，分別為圓柱頭13和芯頭體18。插槽芯頭圓柱頭13有定位凹槽15，其深度和寬度約為2-3mm，以與插塊芯頭進行配合。插塊芯頭9和插槽芯頭8通過定位凸臺14和定位凹槽15以及銷釘7進行配合，形成一組芯頭2。尾芯頭芯頭體18和圓柱頭13外徑與插槽芯頭的對應外徑相同。芯頭體18高度等于芯棒的寬度尺寸，圓柱頭13高度為芯頭體18高度的1/2。芯頭體18在圓心向圓柱頭13相反方向偏移一定距離進行切割形成端面。圓柱頭13的內孔為圓柱銷孔16。裝配時I)安裝第一節芯頭。將尾芯頭3的圓柱頭13裝入ー個插槽芯頭8的圓柱窩17 中，然后扣上插塊芯頭9，保持尾芯頭圓柱頭銷孔與芯頭圓柱窩銷孔同心；取一個銷釘7，裝入上述銷孔中，使芯頭的端面與尾芯頭的兩個端面分別平齊。2)以后依照上述方法安裝其余各節芯頭。3)安裝芯棒。將最前端芯頭的圓柱頭裝入芯棒體10的圓柱窩17中，扣上芯棒夾塊11，保持芯棒圓柱窩的銷孔與最前端芯頭圓柱頭的銷孔同心；將銷釘7裝入銷孔中；取定位銷裝入芯棒體與芯棒夾塊的定位銷孔中，并使芯棒體、芯棒夾塊和芯頭的外端面平齊，最后擰上兩個連接螺釘，即形成了矩形管彎曲柔性芯摸。
權利要求1.ー種彎曲柔性芯模，其特征在于，包括芯棒體、芯棒夾塊、插塊芯頭、插槽芯頭、尾芯頭；芯棒夾塊固定在芯棒體一端的階梯面上，形成了芯棒；芯棒夾塊一端的圓柱窩與插槽芯頭的圓柱頭相配合，芯棒體端面的圓柱窩與插塊芯頭的圓柱頭相配合；插塊芯頭和插槽芯頭均有多個；插塊芯頭和插槽芯頭通過定位凸臺、定位凹槽以及銷釘進行配合，形成柔性芯頭，各組芯頭之間通過銷釘連接；所述柔性芯頭的另一端安裝有尾芯頭，該尾芯頭的圓柱頭裝入插槽芯頭和插塊芯頭的圓柱窩中，通過銷釘進行連接。
2.如權利要求I所述ー種彎曲柔性芯模，其特征在于，插塊芯頭由2個不同直徑的圓形套筒的外表面相接組合而成，分別為圓柱頭和芯頭體；圓柱頭和芯頭體圓心間距約為芯頭體半徑的I. 5倍；插塊芯頭圓柱頭有定位凸臺；圓柱頭一端與芯頭體端面平齊，圓柱頭外徑略小于圓柱窩內徑，其高度等于芯頭體高度的一半；芯頭體內側開有與芯棒夾塊ー樣的圓柱窩，通過銷釘與下一組芯頭的圓柱頭進行配合；芯頭體外徑等于芯棒的厚度尺寸，高度為芯棒寬度尺寸的1/2 ;圓柱頭的圓心處鉆有圓柱銷孔，其與圓柱銷的配合為間隙配合，便于芯頭繞圓柱銷旋轉；芯頭的上端圓弧確定原則是與下一個芯頭相交；而下端圓弧確定原則為將下ー個芯頭繞圓柱頭圓心旋轉20°與芯頭相交；這樣就保證了下一個芯頭相對可以旋轉20°。
3.如權利要求I所述ー種彎曲柔性芯模，其特征在于，插槽芯頭的數量與插塊芯頭的數量相同；插槽芯頭和插塊芯頭形狀相似；插插芯頭圓柱頭有定位凹槽；插塊芯頭和插槽芯頭通過定位凸臺和定位凹槽進行配合；插槽芯頭和插塊芯頭通過銷釘進行連接，組成ー組柔性芯頭。
4.如權利要求I所述ー種彎曲柔性芯模，其特征在于，尾芯頭芯頭體和圓柱頭外徑與插槽芯頭的對應外徑相同；芯頭體高度等于芯棒的寬度尺寸，圓柱頭高度為芯頭體高度的1/2 ;芯頭體在圓心向圓柱頭相反方向偏移一定距離進行切割形成端面。
5.如權利要求I所述ー種彎曲柔性芯模，其特征在于，所述芯棒體一端的ー個表面為階梯面，在該階梯面的中部有芯棒體定位凹槽，芯棒體定位凹槽的兩側為芯棒體定位凸臺；在芯棒體定位凹槽上有定位銷孔，在芯棒體定位凹槽兩側的芯棒體定位凸臺上有螺釘的連接孔；芯棒體端面的圓柱窩與柔性芯頭中的插塊芯頭的圓柱頭通過銷釘連接相配合。
6.如權利要求I所述ー種彎曲柔性芯模，其特征在于，芯棒夾塊有芯棒夾塊定位凸臺，中間開有定位銷孔；兩側為芯棒夾塊定位凹槽，芯棒夾塊定位凹槽內有螺釘孔，使得芯棒夾塊的表面為階梯面，并且該階梯面與芯棒體的階梯面配合；芯棒夾塊端面的圓柱窩與柔性芯頭中的插槽芯頭的圓柱頭通過銷釘相配合。
專利摘要一種彎曲柔性芯模。芯棒夾塊固定在芯棒體一端的階梯面上，形成了芯棒；芯棒夾塊一端的圓柱窩與插槽芯頭的圓柱頭相配合，芯棒體端面的圓柱窩與插塊芯頭的圓柱頭相配合；插塊芯頭和插槽芯頭均有多個；插塊芯頭和插槽芯頭配合形成柔性芯頭，各組芯頭之間通過銷釘連接；所述柔性芯頭的另一端安裝有尾芯頭，該尾芯頭的圓柱頭裝入插槽芯頭和插塊芯頭的圓柱窩中，通過銷釘進行連接，多個芯頭的圓柱頭與圓柱窩轉動配合，當彎曲矩形管時，芯頭能夠繞銷釘自由轉動，以滿足矩形管彎曲成形曲率的要求。本實用新型結構緊湊，各部件連接緊密，主要零件更換方便能夠有效地消除起皺和拉裂，以及減小截面畸變等缺陷。
文檔編號B21D9/01GK202479291SQ201220063609
公開日2012年10月10日 申請日期2012年2月24日 優先權日2012年2月24日
發明者劉寬心, 劉郁麗, 楊合, 趙剛要 申請人:西北工業大學