专利名称：一种弯曲柔性芯模的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种数控弯管加工模具，具体是ー种弯曲柔性芯摸。
背景技术：
对于管壁的厚度与管的宽度之比小于1/15的矩形管称为薄壁矩形管。铝合金薄壁矩形管弯曲件由于具有重量轻、吸振能力強、频带宽和信号损耗小等优点，广泛应用于雷达、卫星地面站和微波測量等领域。然而由于薄壁矩形管中空、薄壁的特点，在其弯曲过程中极易产生起皱、截面畸变和拉裂等缺陷，严重影响其成形精度。芯模可有效防止上述缺陷的产生。然而随着弯管零件有向壁厚因子更大和弯曲半径更小的趋势发展以及结构紧凑和 空间复杂化对弯管件内表面质量要求的不断提高，已有的芯模难以满足要求。因此有必要开发ー种新的薄壁矩形管小半径弯曲柔性芯模，以满足现代エ业对弯管件的要求。目前薄壁矩形管弯曲过程中常用液压、沙粒、钢芯芯模等作为芯模进行填充。液压填充物容易附着在管件内表面上，影响其内部精度。沙粒填充物容易划伤内表面，且难以充分填充。钢芯芯模主要有弧式芯模、矩形圆弧头芯模、钢带和链式芯模等。弧式芯模和矩形圆弧头芯模结构简单，其下部是平直的，对矩形管内侧几乎起不到支撑作用，不能有效地消除起皱而且很容易造成管件破裂，不能适应薄壁矩形管小半径弯曲。钢带的填充及取出比较费时费力，使用不方便，而且容易划伤管件内表面。链式芯模结构不够紧凑、灵活。另外对于薄壁圆形管件绕弯成形，目前有球形柔性芯模，其主要适用于薄壁圆管。并且其芯头是ー个整体，在弯曲过程中容易出现芯头转动不协调的现象。由于矩形管有棱筋的存在，所以矩形管材料流动不均匀，并且不容易被充分填充。因此使用目前的芯模，弯制的矩形管件易出现起皱、截面畸变和拉裂等缺陷，严重影响管件的成形质量。
发明内容为了克服现有的薄壁矩形管小半径弯曲芯模结构不够紧凑、灵活，相对弯曲半径不够小的缺陷，本发明提出了ー种弯曲柔性芯摸。本发明包括芯棒体、芯棒夹块、插块芯头、插槽芯头、尾芯头；芯棒夹块固定在芯棒体一端的阶梯面上，形成了芯棒；芯棒夹块一端的圆柱窝与插槽芯头的圆柱头相配合，芯棒体端面的圆柱窝与插块芯头的圆柱头相配合；插块芯头和插槽芯头均有多个；插块芯头和插槽芯头通过定位凸台、定位凹槽以及销钉进行配合，形成柔性芯头，各组芯头之间通过销钉连接；所述柔性芯头的另一端安装有尾芯头，该尾芯头的圆柱头装入插槽芯头和插块芯头的圆柱窝中，通过销钉进行连接。所述的插块芯头由2个不同直径的圆形套筒的外表面相接组合而成，分别为圆柱头和芯头体；圆柱头和芯头体圆心间距约为芯头体半径的I. 5倍；插块芯头圆柱头有定位凸台；圆柱头一端与芯头体端面平齐，圆柱头外径略小于圆柱窝内径，其高度等于芯头体高度的一半；芯头体内侧开有与芯棒夹块一祥的圆柱窝，通过销钉与下ー组芯头的圆柱头进行配合；芯头体外径等于芯棒的厚度尺寸，高度为芯棒宽度尺寸的1/2 ;圆柱头的圆心处钻有圆柱销孔，其与圆柱销的配合为间隙配合，便于芯头绕圆柱销旋转；芯头的上端圆弧确定原则是与下一个芯头相交；而下端圆弧确定原则为将下ー个芯头绕圆柱头圆心旋转20°与芯头相交；这样就保证了下一个芯头相对可以旋转20°。所述的插槽芯头的数量与插块芯头的数量相同；插槽芯头和插块芯头形状相似；插插芯头圆柱头有定位凹槽；插块芯头和插槽芯头通过定位凸台和定位凹槽进行配合；插槽芯头和插块芯头通过销钉进行连接，组成ー组柔性芯头。所述的尾芯头芯头体和圆柱头外径与插槽芯头的对应外径相同；芯头体高度等于芯棒的宽度尺寸，圆柱头高度为芯头体高度的1/2 ;芯头体在圆心向圆柱头相反方向偏移一定距离进行切割形成端面。所述芯棒体一端的ー个表面为阶梯面，在该阶梯面的中部有芯棒体定位凹槽，芯棒体定位凹槽的两侧为芯棒体定位凸台；在芯棒体定位凹槽上有定位销孔，在芯棒体定位凹槽两侧的芯棒体定位凸台上有螺钉的连接孔；芯棒体端面的圆柱窝与柔性芯头中的插块芯头的圆柱头通过销钉连接相配合。所述的芯棒夹块有芯棒夹块定位凸台，中间开有定位销孔；两侧为芯棒夹块定位凹槽，芯棒夹块定位凹槽内有螺钉孔，使得芯棒夹块的表面为阶梯面，并且该阶梯面与芯棒体的阶梯面配合；芯棒夹块端面的圆柱窝与柔性芯头中的插槽芯头的圆柱头通过销钉相配
ロ O本发明由多个芯头的圆柱头与圆柱窝相互配合，并且二者之间可产生转动；芯头外圆直径与芯棒的高度相等，而且芯头与芯棒宽度和倒角都相同，使芯头外缘各点均可与矩形管内壁相配合。各芯头之间以及芯头与芯棒之间通过圆柱头、圆柱窝和销钉进行连接，这样可以方便芯头的增减及芯棒的拆装。使用时，将柔性芯模置于矩形管内。当弯曲矩形管时，芯头能够绕销钉自由转动，即可根据设计要求完成矩形管小半径弯曲成形，以满足矩形管弯曲成形曲率的要求。本发明在弯曲过程中，芯头能够绕销钉相对旋转20°，这样在实现其柔性的同吋，可以实现对小弯曲半径管坯的有效支撑。采用本发明，能够有效地消除起皱和拉裂，并将成形矩形管件的截面畸变控制在1%以内，实现最小相对弯曲半径(R/η)为2. 46的铝合金薄壁矩形管精确弯曲成形。该芯模结构紧凑，各部件连接紧密，主要零件更换方便。
图I是矩形管弯曲柔性芯模在已成形管坯内的状态示意图，图2是柔性芯模的结构示意图图3是芯头示意图图4是插块芯头示意图图5是摘槽芯头不意图，图6是尾芯头结构示意图，图7是芯棒体不意图，图8是芯棒夹块意图，图9是矩形管弯曲柔性芯模的安装示意图。其中I.矩形管2.芯头 3.尾芯头4.芯棒 5.定位销钉
6.螺纹孔 7.圆柱销 8.插槽芯头9.插块芯头 10.芯棒体
II.芯棒夹块12.定位销孔 13.圆柱头14.定位凸台 15.定位凹槽16.圆柱销孔 17.圆柱窝 18.芯头体19.螺钉孔 20.螺钉
21.芯棒夹块定位凸台 22.芯棒夹块定位凹槽23.芯棒体定位凹槽24.芯棒体定位凸台
具体实施方式
本实施例是用于截面尺寸为24. 86mmX 12. 2mmX 1mm，弯曲半径R为30mm，弯曲角度为90°的铝合金薄壁矩形管数控弯曲的柔性芯模，其相对弯曲半径为2. 46。根据薄壁矩形管截面尺寸和弯曲规格，确定芯模的宽度为22. 66mm，厚度为9. 96mm，长度为150mm，倒角 均为O. 3mm;芯头数量为4。本实施例包括一个芯棒体、ー个芯棒夹块、三个插块芯头、三个插槽芯头、ー个尾芯头、ー个定位圆柱销、四个圆柱销和两个紧固螺钉。芯棒夹块11有芯棒夹块定位凸台21,中间开有定位销孔12。两侧为芯棒夹块定位凹槽22，芯棒夹块定位凹槽22内有螺钉孔19，使得芯棒夹块11的表面为阶梯面，并且该阶梯面与芯棒体10的阶梯面配合。芯棒夹块11 一端的端面与柔性芯头通过销钉连接。芯棒夹块11端面的圆柱窝与柔性芯头中的插槽芯头8的圆柱头配合。芯棒体10—端的ー个表面为阶梯面，在该阶梯面的中部有芯棒体定位凹槽23，在芯棒体定位凹槽23上有定位销孔12 ;芯棒体定位凹槽的两侧为芯棒体定位凸台24 ;定位凸台24上有螺钉20的连接孔。芯棒体10端面的圆柱窝与插块芯头9的圆柱头配合。芯棒夹块11通过螺钉20和定位销钉5固定在芯棒体10 —端的阶梯面上，形成了芯棒4，其前端有圆柱窝17。圆柱窝17通过圆柱销孔16与芯头2进行匹配芯头2由插块芯头9和插槽芯头8配合而成。插块芯头9有多个，具体数量根据所成形的矩形管的弯曲角度和芯头相对旋转角确定。本实施例中，插块芯头有3个。插块芯头由2个不同直径的圆形套筒组合而成，使所述插块芯头9的横截面为两个外表面相接的圆环，分别为圆柱头13和芯头体18。插块芯头圆柱头13有定位凸台14,其高度和宽度约为2-3mm。圆柱头一端与芯头体端面平齐,圆柱头外径略小于圆柱窝内径，其高度等于芯头体高度的一半。芯头体内侧开有与芯棒夹块ー样的圆柱窝，通过销钉与下一组芯头的圆柱头进行配合。芯头体18外径等于芯棒4的厚度尺寸，高度为芯棒尺寸的1/2。圆柱头13的圆心处钻有圆柱销孔16，其与圆柱销的配合为间隙配合，便于芯头绕圆柱销旋转。芯头的上端圆弧确定原则是与下一个芯头相交。而下端圆弧确定原则为将下ー个芯头旋转20°与芯头相交。这样就保证了下一个芯头相对可以旋转20°。插槽芯头8的结构特征与插块芯头9的结构特征相似。插槽芯头8有多个，数量与插块芯头9的数量相同。本实施例中，插槽芯头8有3个。插槽芯头8由2个不同直径的圆形套筒组合而成，使所述插槽芯头8的横截面为两个外表面相交的圆环，分别为圆柱头13和芯头体18。插槽芯头圆柱头13有定位凹槽15，其深度和宽度约为2-3mm，以与插块芯头进行配合。插块芯头9和插槽芯头8通过定位凸台14和定位凹槽15以及销钉7进行配合，形成一组芯头2。尾芯头芯头体18和圆柱头13外径与插槽芯头的对应外径相同。芯头体18高度等于芯棒的宽度尺寸，圆柱头13高度为芯头体18高度的1/2。芯头体18在圆心向圆柱头13相反方向偏移一定距离进行切割形成端面。圆柱头13的内孔为圆柱销孔16。装配时I)安装第一节芯头。将尾芯头3的圆柱头13装入ー个插槽芯头8的圆柱窝17 中，然后扣上插块芯头9，保持尾芯头圆柱头销孔与芯头圆柱窝销孔同心；取一个销钉7，装入上述销孔中，使芯头的端面与尾芯头的两个端面分别平齐。2)以后依照上述方法安装其余各节芯头。3)安装芯棒。将最前端芯头的圆柱头装入芯棒体10的圆柱窝17中，扣上芯棒夹块11，保持芯棒圆柱窝的销孔与最前端芯头圆柱头的销孔同心；将销钉7装入销孔中；取定位销装入芯棒体与芯棒夹块的定位销孔中，并使芯棒体、芯棒夹块和芯头的外端面平齐，最后拧上两个连接螺钉，即形成了矩形管弯曲柔性芯摸。
权利要求1.ー种弯曲柔性芯模，其特征在于，包括芯棒体、芯棒夹块、插块芯头、插槽芯头、尾芯头；芯棒夹块固定在芯棒体一端的阶梯面上，形成了芯棒；芯棒夹块一端的圆柱窝与插槽芯头的圆柱头相配合，芯棒体端面的圆柱窝与插块芯头的圆柱头相配合；插块芯头和插槽芯头均有多个；插块芯头和插槽芯头通过定位凸台、定位凹槽以及销钉进行配合，形成柔性芯头，各组芯头之间通过销钉连接；所述柔性芯头的另一端安装有尾芯头，该尾芯头的圆柱头装入插槽芯头和插块芯头的圆柱窝中，通过销钉进行连接。
2.如权利要求I所述ー种弯曲柔性芯模，其特征在于，插块芯头由2个不同直径的圆形套筒的外表面相接组合而成，分别为圆柱头和芯头体；圆柱头和芯头体圆心间距约为芯头体半径的I. 5倍；插块芯头圆柱头有定位凸台；圆柱头一端与芯头体端面平齐，圆柱头外径略小于圆柱窝内径，其高度等于芯头体高度的一半；芯头体内侧开有与芯棒夹块ー样的圆柱窝，通过销钉与下一组芯头的圆柱头进行配合；芯头体外径等于芯棒的厚度尺寸，高度为芯棒宽度尺寸的1/2 ;圆柱头的圆心处钻有圆柱销孔，其与圆柱销的配合为间隙配合，便于芯头绕圆柱销旋转；芯头的上端圆弧确定原则是与下一个芯头相交；而下端圆弧确定原则为将下ー个芯头绕圆柱头圆心旋转20°与芯头相交；这样就保证了下一个芯头相对可以旋转20°。
3.如权利要求I所述ー种弯曲柔性芯模，其特征在于，插槽芯头的数量与插块芯头的数量相同；插槽芯头和插块芯头形状相似；插插芯头圆柱头有定位凹槽；插块芯头和插槽芯头通过定位凸台和定位凹槽进行配合；插槽芯头和插块芯头通过销钉进行连接，组成ー组柔性芯头。
4.如权利要求I所述ー种弯曲柔性芯模，其特征在于，尾芯头芯头体和圆柱头外径与插槽芯头的对应外径相同；芯头体高度等于芯棒的宽度尺寸，圆柱头高度为芯头体高度的1/2 ;芯头体在圆心向圆柱头相反方向偏移一定距离进行切割形成端面。
5.如权利要求I所述ー种弯曲柔性芯模，其特征在于，所述芯棒体一端的ー个表面为阶梯面，在该阶梯面的中部有芯棒体定位凹槽，芯棒体定位凹槽的两侧为芯棒体定位凸台；在芯棒体定位凹槽上有定位销孔，在芯棒体定位凹槽两侧的芯棒体定位凸台上有螺钉的连接孔；芯棒体端面的圆柱窝与柔性芯头中的插块芯头的圆柱头通过销钉连接相配合。
6.如权利要求I所述ー种弯曲柔性芯模，其特征在于，芯棒夹块有芯棒夹块定位凸台，中间开有定位销孔；两侧为芯棒夹块定位凹槽，芯棒夹块定位凹槽内有螺钉孔，使得芯棒夹块的表面为阶梯面，并且该阶梯面与芯棒体的阶梯面配合；芯棒夹块端面的圆柱窝与柔性芯头中的插槽芯头的圆柱头通过销钉相配合。
专利摘要一种弯曲柔性芯模。芯棒夹块固定在芯棒体一端的阶梯面上，形成了芯棒；芯棒夹块一端的圆柱窝与插槽芯头的圆柱头相配合，芯棒体端面的圆柱窝与插块芯头的圆柱头相配合；插块芯头和插槽芯头均有多个；插块芯头和插槽芯头配合形成柔性芯头，各组芯头之间通过销钉连接；所述柔性芯头的另一端安装有尾芯头，该尾芯头的圆柱头装入插槽芯头和插块芯头的圆柱窝中，通过销钉进行连接，多个芯头的圆柱头与圆柱窝转动配合，当弯曲矩形管时，芯头能够绕销钉自由转动，以满足矩形管弯曲成形曲率的要求。本实用新型结构紧凑，各部件连接紧密，主要零件更换方便能够有效地消除起皱和拉裂，以及减小截面畸变等缺陷。
文档编号B21D9/01GK202479291SQ201220063609
公开日2012年10月10日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者刘宽心, 刘郁丽, 杨合, 赵刚要 申请人:西北工业大学