一种圆管弯曲用芯棒的弹性球窝连接体的制作方法

本发明涉及金属薄壁空心圆管加工领域，具体涉及一种圆管弯曲用芯棒的弹性球窝连接体。

背景技术：

金属薄壁空心圆管由于具有强度高、质量轻、易成型、外形美观等优势，已广泛应用于航空、航天、车辆、船舶和石油化工等领域。然而，大径厚比、小弯曲半径薄壁管在数控弯曲成形时，由于弯管内侧管壁受压，非常容易失稳起皱；外侧受拉减薄，很容易拉裂；两者的合力使弯管截面扁化畸变，甚至塌陷，因此成形难度很大。为减少大径厚比、小弯曲半径薄壁管的成形缺陷，薄壁管在弯曲成形过程中，需要在管材内部安装芯棒，对管件提供内部支撑，从而有效地降低弯管截面塌陷和畸变。常用的芯棒类型有球窝式芯棒和链式芯棒。常见的球窝式芯棒中的芯棒珠的球和窝之间存在较大间隙，链式芯棒的轴和链片之间存在较大的间隙，会使芯球因为自重而自然下垂，不能固定在某个特定的位置。此外，芯棒和薄壁管之间也存在间隙，使芯棒对薄壁管的支撑精度不高，从而影响大径厚比、小弯曲半径薄壁管的弯曲精度。

技术实现要素：

本发明目的是为解决现有芯棒的芯球会因为自重而自然下垂，不能固定在某个特定的位置、且芯棒对薄壁管的支撑精度不够高，影响大径厚比、小弯曲半径薄壁管弯曲精度的问题，提出一种适用于圆形薄壁管的、支撑精度高的、可模块化组装的、具有一定通用性的圆管弯曲用芯棒的弹性球窝连接体。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种圆管弯曲用芯棒的弹性球窝连接体，其特征在于，其包括最外侧凸起半球珠、最外侧凹陷半球珠、中间凸起半球窝珠、中间凹陷半球窝珠、弹性约束体和卡簧；

所述的最外侧凸起半球珠包括第一半球、第一半圆柱底和第一连接半锥台；所述的第一半球的顶部设置有若干个球形凹孔，所述的球形凹孔均指向第一半球的球心；

所述的最外侧凹陷半球珠包括第二半球、第二半圆柱底和第二连接半锥台；所述的第二半球的顶部设置有若干个球形凹孔，所述的球形凹孔均指向第二半球的球心；

所述的中间凸起半球窝珠包括第三半球、内部带有第三半球窝的第三圆柱底和第三连接半锥台；所述的第三半球的顶部设置有若干个球形凹孔，所述的球形凹孔均指向第三半球的球心；所述的第三半球窝的顶部设置有若干个与所述的弹性约束体对应的球形凹陷；

所述的中间凹陷半球窝珠包括第四半球、内部带有第四半球窝的第四圆柱底和第四连接半锥台；所述的第四半球的顶部设置有若干个球形凹孔，所述的球形凹孔均指向第四半球的球心；所述的第四半球窝的顶部设置有若干个球形凹陷；

所述的弹性约束体包括约束球、拉簧和底座，所述的底座安装在所述的半球的顶部的球形凹孔内，所述的拉簧的两端连接所述的约束球和所述的底座；

所述的最外侧凸起半球珠和最外侧凹陷半球珠组合成一个完整的包括球、连接锥台和圆柱底的最外侧球珠；所述的中间凸起半球窝珠和所述的中间凹陷半球窝珠组合成一个完整的中间球窝珠，其包括球、连接锥台、带有球窝的圆柱底；所述的最外侧球珠的球与所述的中间凸起球窝珠的球窝配合连接，所述的中间凸起球窝珠的球和另一个中间凸起球窝珠的窝依次配合连接，所述的弹性约束体安装在所述的配合的球和窝的球形凹孔和球形凹陷中，所述的卡簧紧固在最外侧凸起半球珠和最外侧凹陷半球珠外周部以及中间凸起半球窝珠和所述的中间凹陷半球窝珠的外周部。

进一步地，所述的最外侧凸起半球珠的第一半球的平面上设置有第一凸起滑块；所述的第一半圆柱底的底部加工有第一半球孔，所述的第一半圆柱底的外表面上加工有安装芯球的第一安装平台和安装卡簧的第一安装凹槽；

所述的最外侧凹陷半球珠的第二半球的平面上设置有与所述的第一凸起滑块相对应的第一滑槽；所述的第二半圆柱底的底部加工有第二半球孔，所述的第二半圆柱底的外表面上加工有安装芯球的第二安装平台和安装卡簧的第二安装凹槽；

所述的中间凸起半球窝珠的第三半球的平面上设置有第三凸起滑块，所述的第三圆柱底的外表面为圆柱面，所述的圆柱面上加工有安装芯球的第三安装平台和安装卡簧的第三安装凹槽；

所述的中间凹陷半球窝珠的第四半球的平面上设置有与所述的第三凸起滑块对应的第四滑槽，所述的第四圆柱底的外表面为圆柱面，所述的圆柱面上加工有安装芯球的第四安装平台和安装卡簧的第四安装凹槽。

进一步地，为增大球和球窝的相对旋转角度，所述的第三圆柱底和第四圆柱底的底部加工为斜面。

进一步地，所述的卡簧为c形卡簧。

进一步地，所述的半球上的凸起滑块为燕尾槽形状的滑块，与之配合的滑槽为燕尾槽形状的滑槽。

进一步地，所述的约束球上设置有第一安装环，所述的底座上设置有第二安装环，所述的拉簧的两端安装在所述的第一安装环和第二安装环上。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明中，最外侧凸起半球珠的第一半球和最外侧凹陷半球珠的第二半球形成一个“球”，中间凸起半球窝珠和中间凹陷半球窝珠的半球窝形成一个“窝”，同时中间凸起半球窝珠的第一半球和中间凹陷半球窝珠的第二半球形成一个“球”，“球”和“窝”配合形成球窝配合连接；“球”上安装有弹性约束体，“窝”内部顶端加工有球形凹陷，使约束球和球形凹陷形成弹性球窝约束，可约束芯棒中芯球与芯球、芯球与芯轴间的相对位置关系，使芯球可以固定在某个指定的位置，提高芯棒对弯管的支撑精度。

(2)本发明的弹性约束体通过安装弹簧安装，操作简单，方便安装和维护。

(3)本发明的最外侧凸起半球珠和最外侧凹陷半球珠之间、中间凸起半球窝珠和中间凹陷半球窝珠之间通过燕尾形滑块和滑槽配合，再在圆柱面上的安装凹槽中安装卡簧，使配合更加可靠。

(4)半球窝的底部设置有斜面，使“球”和“球窝”的相对旋转角度更大，有利于小弯曲半径的弯曲成形。

附图说明

图1是本发明的弹性球窝连接体的整体结构示意图；

图2是图1中最外侧凸起半球窝珠1的放大结构示意图；

图3是图1中最外侧凹陷半球窝珠2的放大结构示意图；

图4是图1中中间凸起半球窝珠3的放大结构示意图；

图5是图1中中间凹陷半球窝珠4的放大结构示意图；

图6是图1中弹性约束体5的放大结构示意图；

图中，最外侧凸起半球珠1、最外侧凹陷半球珠2、中间凸起半球窝珠3、中间凹陷半球窝珠4、弹性约束体5、第一卡簧6、第一半球11、第一半圆柱底12、第一连接半锥台13、第二半球21、第二半圆柱底22、第二连接半锥台23、第三半球31、第三圆柱底32、第三连接半锥台33、第四半球41、第四圆柱底42、第四连接半锥台43、约束球51、拉簧52、底座53、第一凸起滑块111、球形凹孔112、第一半球孔121、第一安装平台122、第一安装凹槽123、第一滑槽211、第二半球孔221、第二安装平台222、第二安装凹槽223、第三凸起滑块311、第三半球窝321、第三安装平台322、第三安装凹槽323、斜面324、球形凹陷325、第四滑槽411、第四半球窝421、第四安装平台422、第四安装凹槽423、第一安装环511、第二安装环531。

具体实施方式

下面根据附图和优选实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明白，以下结合附图和实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，本发明的圆管弯曲用芯棒的弹性球窝连接体1包括最外侧凸起半球珠1、最外侧凹陷半球珠2、中间凸起半球窝珠3、中间凹陷半球窝珠4、弹性约束体5和第一卡簧6；

如图2所示，最外侧凸起半球珠1包括第一半球11、第一半圆柱底12和第一连接半锥台13；第一半球11的顶部设置有若干个球形凹孔112，球形凹孔112均指向第一半球311的球心；最外侧凸起半球珠1的第一半球11的平面上设置有第一凸起滑块111；第一半圆柱底12的底部加工有第一半球孔121，第一半圆柱底12的外表面上加工有安装芯球1的第一安装平台122和安装卡簧6的第一安装凹槽123。

如图3所示，最外侧凹陷半球珠2包括第二半球21、第二半圆柱底22和第二连接半锥台23；第二半球21的顶部设置有若干个球形凹孔112，球形凹孔112均指向第二半球21的球心；最外侧凹陷半球珠2的第二半球21的平面上设置有与第一凸起滑块111相对应的第一滑槽211；第二半圆柱底22的底部加工有第二半球孔221，第二半圆柱底22的外表面上加工有安装芯球的第二安装平台222和安装卡簧6的第二安装凹槽223。

如图4所示，中间凸起半球窝珠3包括第三半球31、内部带有第三半球窝321的第三圆柱底32和第三连接半锥台33；第三半球31的顶部设置有若干个球形凹孔112，球形凹孔112均指向第三半球31的球心；第三半球窝321的顶部设置有若干个与弹性约束体5对应的球形凹陷325；中间凸起半球窝珠3的第三半球31的平面上设置有第三凸起滑块311，第三圆柱底32的外表面为圆柱面，圆柱面上加工有安装芯球的第三安装平台322和安装卡簧6的第三安装凹槽323。

如图5所示，中间凹陷半球窝珠4包括第四半球41、内部带有第四半球窝421的第四圆柱底42和第四连接半锥台43；第四半球41的顶部设置有若干个球形凹孔112，球形凹孔112均指向第四半球41的球心；第四半球窝421的顶部设置有若干个球形凹陷325；中间凹陷半球窝珠4的第四半球41的平面上设置有与第三凸起滑块311对应的第四滑槽411，第四圆柱底42的外表面为圆柱面，圆柱面上加工有安装芯球的第四安装平台422和安装卡簧6的第四安装凹槽423。

如图2-6所示，弹性约束体5包括约束球51、拉簧52和底座53，底座53安装在半球的顶部的球形凹孔112内，约束球51上设置有第一安装环511，底座53上设置有第二安装环531，拉簧52安装于第一安装环511和第二安装环531之间。本发明的弹性约束体5通过安装弹簧安装，操作简单，方便安装和维护。

最外侧凸起半球珠1和最外侧凹陷半球珠2组合成一个完整的包括球、连接锥台和圆柱底的最外侧球珠；中间凸起半球窝珠3和中间凹陷半球窝珠4组合成一个完整的中间球窝珠，其包括球、连接锥台、带有球窝的圆柱底；最外侧球珠的球与中间凸起球窝珠的球窝配合连接，中间凸起球窝珠的球和另一个中间凸起球窝珠的窝依次配合连接；弹性约束体5安装在配合的球和窝的球形凹孔112和球形凹陷325中，卡簧6紧固在最外侧凸起半球珠1和最外侧凹陷半球珠2外周部以及中间凸起半球窝珠3和中间凹陷半球窝珠4的外周部。

为增大球和球窝的相对旋转角度，第三圆柱底32和第四圆柱底42的底部加工为斜面324。

优选地，卡簧36为c形卡簧；半球上的凸起滑块为燕尾槽形状的滑块，与之配合的滑槽为燕尾槽形状的滑槽。本发明的最外侧凸起半球珠1、最外侧凹陷半球珠2之间、中间凸起半球窝珠3、中间凹陷半球窝珠4之间均通过燕尾形滑块和滑槽配合，再在圆柱面上的安装凹槽中安装卡簧，使配合更加可靠。

安装时，第一步安装最外侧的弹性球窝连接体。先将最外侧凸起半球珠1和最外侧凹陷半球珠2安装在一起，使最外侧凸起半球珠1的第一半球11上的燕尾槽凸起滑块111和最外侧凹陷半球珠2的第二半球21上的燕尾槽第一滑槽211配合，并使最外侧凸起半球珠1和最外侧凹陷半球珠2的两个半球孔121和221对齐；然后将卡簧6装入第一安装凹槽123和第二安装凹槽223，最后将弹性约束体5的拉簧52一端钩住底座53上的第二安装环531，另一端钩住约束球51的第一安装环511，使得弹性约束体5中的约束球51的一半露在半球的外部。

第二步，安装中间的弹性球窝连接体。先将中间凸起半球窝珠3和中间凹陷半球窝珠4的第三半球窝321、第四半球窝421安装于最外侧凸起半球珠1和最外侧凹陷半球珠2的第一半球11和第二半球21外，并使中间凸起半球窝珠3的燕尾槽第三凸起滑块311和中间凹陷半球窝珠4的燕尾槽第四滑槽411配合，且第三半球窝321、第四半球窝421对齐；然后将卡簧6装入第三安装凹槽323和第四安装凹槽423，最后将弹性约束体5的拉簧52一端钩住底座53上的第二安装环531，另一端钩住约束球51的第一安装环511，使得弹性约束体5中的约束球51的一半露在半球的外部。

根据安装芯球的个数，重复第二步的安装步骤，即可完成全部的球窝连接体的安装。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。