一種用于薄壁矩形管繞彎成形的整體式柔性芯模的制作方法
【專利說明】
一、技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種數(shù)控彎管加工模具，具體是一種用于薄壁矩形管繞彎成形的整體式柔性芯模。
二、【背景技術(shù)】
[0002]由于耐功率大、振動吸收好以及波導(dǎo)損耗低等優(yōu)點(diǎn)，薄壁矩形波導(dǎo)管組件廣泛應(yīng)用于航空、航天和雷達(dá)通訊等領(lǐng)域。然而由于繞彎成形受力復(fù)雜、涉及幾何、材料和接觸多重非線性，且薄壁矩形管本身具有空心、薄壁及截面慣性矩大等特點(diǎn)，導(dǎo)致彎曲過程中管材容易產(chǎn)生截面變形、壁厚變化及回彈等缺陷，嚴(yán)重影響薄壁矩形管的成形精度。為了避免上述成形缺陷，特別是截面變形，這就需要設(shè)計合適的芯模以便實(shí)現(xiàn)薄壁矩形管的精確繞彎成形。
[0003]在傳統(tǒng)的薄壁矩形管繞彎過程中，常用液壓、沙粒、鋼芯芯模等作為芯模進(jìn)行填充。液壓填充物容易附著在管件內(nèi)表面上，影響其內(nèi)部精度，且實(shí)施困難；沙粒填充物容易劃傷內(nèi)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?zhǔn)叫灸５?，弧式芯模和矩形圓弧頭芯模結(jié)構(gòu)簡單，其下部是平直的，對矩形管內(nèi)側(cè)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(yīng)薄壁矩形管小半徑彎曲；鋼帶的填充及取出比較費(fèi)時費(fèi)力使用不方便，而且容易劃傷管件內(nèi)表面；鏈?zhǔn)叫灸＝Y(jié)構(gòu)不夠緊湊、靈活。目前，已有專利(CN102581091A)提出了適用于薄壁矩形管繞彎成形的柔性芯模結(jié)構(gòu)，該芯模結(jié)構(gòu)可以對矩形管的繞彎過程進(jìn)行有效的支撐，從而減小矩形管的截面變形；然而上述芯模結(jié)構(gòu)為組裝式的，存在尺寸小、零件多等特點(diǎn)，當(dāng)矩形管尺寸較小時，芯模的加工難度加大且安裝費(fèi)時費(fèi)力。因此有必要開發(fā)一種新型的芯模結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)對薄壁矩形管繞彎精確成形的要求，實(shí)現(xiàn)芯模的快速拆裝并實(shí)現(xiàn)不同截面尺寸矩形管的繞彎成形要求。
三、
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為了克服矩形管繞彎成形易截面變形及產(chǎn)生拉裂等缺陷，解決已有芯模結(jié)構(gòu)在矩形管截面尺寸較小時出現(xiàn)的不足，本發(fā)明提出了一種用于薄壁矩形管繞彎成形的整體式柔性芯模，該芯?？梢杂行У叵孛婊?、起皺并減少彎曲過程的拉裂，同時由于其整體式結(jié)構(gòu)便于拆卸，提高了裝配效率，且在矩形管截面尺寸較小時能夠避免因?yàn)榻M裝式芯模太小而額外增加的加工難度，對不同截面尺寸矩形管繞彎成形過程均有著較好的適應(yīng)性。
[0005]本發(fā)明包括芯棒、芯頭、尾芯頭。其中:
[0006]所述芯頭為外表面相接的圓柱和圓筒構(gòu)成的一個整體式構(gòu)件，可以簡化加工過程并便于裝配。其中直徑較小的圓柱稱為圓柱頭，圓柱頭高度與芯棒寬度相同；外徑較大的圓筒稱為芯頭體，芯頭體圓心與圓柱頭圓心的距離約為圓柱頭半徑的3倍；芯頭體高度與芯棒寬度相同，外緣曲率半徑為芯棒高度的1/2，芯頭體內(nèi)為空心圓筒結(jié)構(gòu)，稱為圓柱窩，圓柱窩的曲率半徑與圓柱頭曲率半徑相同；芯頭體遠(yuǎn)離圓柱頭的一端被一上一下兩段圓弧打斷，上段圓弧的確定原則為與下一個芯頭的芯頭體相交，而下段圓弧的確定原則為下一個芯頭旋轉(zhuǎn)15°后與下段圓弧相交。
[0007]所述芯棒為長方體零件，為整體式構(gòu)件，一端加工有螺紋孔，用于與機(jī)床的連接固定，稱為后端，一端為與長方體上下端面相切的圓筒形結(jié)構(gòu)，稱為前端。芯棒截面尺寸略小于矩形管內(nèi)截面尺寸，長度視所用矩形管長度決定。前端的圓筒形結(jié)構(gòu)外緣曲率半徑等于芯棒截面高度的1/2，且與芯頭類似，圓筒形結(jié)構(gòu)被上下兩段圓弧打斷，形成圓柱窩，上段圓弧的確定原則為與下一個芯頭相交，而下段圓弧的確定原則為下一個芯頭旋轉(zhuǎn)15°后與下段圓弧相交；前端圓筒形結(jié)構(gòu)中間的圓柱窩半徑與芯頭圓柱頭半徑相同。
[0008]所述尾芯頭結(jié)構(gòu)與芯頭結(jié)構(gòu)類似，但是沒有圓柱窩。尾芯頭的芯頭體和圓柱頭外徑與芯頭的對應(yīng)外徑相同。尾芯頭高度等于芯棒的寬度尺寸，其芯頭體在圓心向圓柱頭相反方向偏移一定距離進(jìn)行切割形成端面。
[0009]裝配時:
[0010]I)組裝芯頭。將尾芯頭的圓柱頭裝入一個芯頭的圓柱窩中，再將組裝好的芯頭的圓柱頭裝入下一個芯頭的圓柱窩中，注意保證安裝時兩個芯頭的芯頭體上的上下兩段圓弧應(yīng)該分別處于組裝后芯頭的同一側(cè)，即上段圓弧與下個芯頭的上段圓弧位于一側(cè)，下段圓弧與下個芯頭的下段圓弧位于一側(cè)，按照實(shí)際彎管時需要的芯頭個數(shù)，完成芯頭與尾芯頭的組裝，并形成一段芯頭鏈；
[0011]2)安裝芯棒。將已安裝好的芯頭鏈一端芯頭的圓柱頭裝入芯棒前端的圓柱窩，與芯頭的組裝類似，注意保持芯頭鏈的上下兩段圓弧與芯棒上下兩段圓弧位于同側(cè)，完成芯棒的組裝后，獲得最終的整體式柔性芯模。
[0012]本發(fā)明包含一個芯棒、多個芯頭和一個尾芯頭。芯頭的圓柱頭與圓柱窩相互配合以防止芯頭的脫離，而且二者之間可產(chǎn)塵轉(zhuǎn)動，使得芯頭可以隨著管件的彎曲隨管轉(zhuǎn)動，從而時刻實(shí)現(xiàn)對管件的支撐；芯頭外緣直徑與芯棒的高度相等，而且芯頭與芯棒的寬度和倒角都相同，使芯頭外緣各點(diǎn)均可與矩形管內(nèi)壁相配合。由于芯頭、芯棒和尾芯頭均為整體式結(jié)構(gòu)，直接通過具本身自帶的圓柱頭、圓柱窩結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，無需添加其他連接結(jié)構(gòu)的約束，大大簡化了芯模的安裝拆卸過程，便于調(diào)整芯頭個數(shù)且加工容易，同時整體式的結(jié)構(gòu)在矩形管截面較小時仍然能夠?qū)崿F(xiàn)精確加工，具有很高的適應(yīng)性。使用時，將芯模置于矩形管內(nèi)，配合其他繞彎成形模具實(shí)現(xiàn)矩形管的繞彎成形。當(dāng)彎曲矩形管時，芯頭能夠自由轉(zhuǎn)動，即可根據(jù)設(shè)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。
四、【附圖說明】
[0013]圖1是矩形管繞彎芯模在成形管坯內(nèi)的狀態(tài)示意圖，
[0014]圖2是芯豐旲不意圖，
[0015]圖3是芯頭示意圖，
[0016]圖4是尾芯頭示意圖，
[0017]圖5是芯棒不意圖，
[0018]圖6是矩形管整體式柔性芯模的安裝示意圖，
[0019]圖7是實(shí)施例所用矩形管形狀和截面尺寸。其中:
[0020]1.薄壁矩形管 2.芯棒 3.芯頭 4.尾芯頭 5.圓柱頭
[0021]6.芯頭體7.圓柱窩8.上段圓弧9.下段圓弧10.螺紋孔五、
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0023]本實(shí)施例使用的矩形管形狀尺寸如圖7所示，管坯長度200mm，截面尺寸為
24.86mmX 12.2mmX lmm(bXhXt)，彎曲半徑R為40mm,彎曲角度為90。，由此計算出的相對彎曲半徑(R/h)為3.28。根據(jù)矩形管截面尺寸和彎曲規(guī)格，確定芯棒的寬度為22.66mm，高度為10.0