本发明属于薄壁管件弯曲成形防皱技术领域，特别涉及了一种用于薄壁管件弯曲成形的直径可调芯棒节和芯棒结构。
背景技术：
目前弯管技术在航空航天工业、船舶制造业以及汽车产业等多种行业有着广泛的应用，弯管技术的提升对这些产业产品的质量提升有着至关重要的作用。
目前由于弯管技术存在着弯管起皱以及截面变形等缺陷，限制了弯管的应用。
目前一些企业针对薄壁管件弯曲成形褶皱以及截面变形的问题采用了金属芯棒填充的方法，由于刚性芯棒会因为位置问题可能会导致弯管报废、内壁刮擦等问题，针对这些情况一些企业研发了适用于薄壁弯管的球窝形柔性芯棒。但由于对应每种直径的弯管都要生产不同直径的芯棒，使得弯管弯曲成形成本高。
技术实现要素：
本发明的目的是克服现有技术的不足，提出了一种用于薄壁管件弯曲成形的直径可调芯棒节和芯棒结构，本发明具有能适用于不同直径薄壁管道弯曲成形的优点。
本发明所采取的技术方案如下：
一、一种用于薄壁管件弯曲成形的直径可调芯棒节：
包括沿圆周均匀分布的一级圆弧块、二级圆弧块以及一级连杆圈组件、二级连杆圈组件、导轨轴和连接头；连接头通过螺纹连接固定在导轨轴的一端上，导轨轴的中部外活动套接有一级连杆圈组件和二级连杆圈组件，导轨轴另一端沿周向间隔均布设有若干导向杆组件；导轨轴外围设有若干圆弧块，圆弧块沿圆周周向紧密排列成一圈，圆弧块一端连接一级连杆圈组件或二级连杆圈组件，圆弧块另一端与导向杆组件配合。
所述的一级连杆圈组件和二级连杆圈组件均由一个圆环板和固定在圆环板上的若干根直杆构成，圆环板可转动地套装在导轨轴的中部上，若干根直杆沿圆环板周向间隔均布，每根直杆沿圆环板径向布置并固定连接到圆环板；所述的圆弧块分为一级圆弧块和二级圆弧块的两种，若干一级圆弧块和若干二级圆弧块沿导轨轴外围周向交替布置成一圈，所有一级圆弧块和二级圆弧块沿圆周周向相接布置成一个完整的圆环；每个一级圆弧块一端侧面与一根连杆的一端铰接，一根连杆的另一端与一级连杆圈组件的一根直杆外端铰接，每个二级圆弧块一端侧面与一根连杆的一端铰接，一根连杆的另一端与二级连杆圈组件的一根直杆外端铰接；若干导向杆组件沿导轨轴周向间隔均布，并且各个导向杆组件分别对应各个圆弧块布置，每个导向杆组件包括同轴可相互配合套装的导杆和套筒，朝向导轨轴中心的导杆内端固定连接到导轨轴的另一端外周面上。
相邻两个一级圆弧块之间形成用于二级圆弧块径向移动的导槽，使得与二级圆弧块对应的导向杆组件中的导杆长度短于与一级圆弧块对应的导向杆组件中的导杆长度二级圆弧块先通过两侧的一级圆弧块之间的导槽沿径向导向移动，在刚移动出导槽时，二级圆弧块所连接的导向杆组件中的套筒刚套装于导杆中，使得二级圆弧块移动出导槽后继续被导向杆组件沿径向导向移动。
导向杆组件的数量、一级连杆圈组件中的直杆数量、二级连杆圈组件中的直杆数量和圆弧块的数量相同。
所述的一级连杆圈组件和二级连杆圈组件中的直杆和各自的连杆之间通过连接销铰接。
所述的导轨轴中部设有阶梯台阶，一级连杆圈组件和二级连杆圈组件的圆环板置于阶梯台阶上，阶梯台阶上还装有固定端盖，紧定螺钉穿设连接圆环板和固定端盖后连接到阶梯台阶。
所述的一级连杆圈组件和二级连杆圈组件中的圆环板布置在不同的平面，一级连杆圈组件和二级连杆圈组件整体旋转，带动各根直杆跟随圆环板一起旋转。
所述的连接头通过螺纹套接到在导轨轴的一端上。
所述的一级连杆圈组件和二级连杆圈组件旋转运动分别带动一级圆弧块和二级圆弧块在导向杆组件导向下沿径向运动，实现芯棒节直径变化。一级连杆圈组件和二级连杆圈组件旋转运动相互独立，一级圆弧块和二级圆弧块的径向运动相互独立。通过旋转一级连杆圈组件以及二级连杆圈组件实现芯棒节直径变化后能通过紧定螺钉实现机构的锁止，在管件弯曲成形过程中提供支撑力。
二、一种用于薄壁管件弯曲成形的直径可调芯棒结构：
主要由上述直径可调芯棒节依次串接连接而成，相邻的直径可调芯棒节之间通过一个直径可调芯棒节的连接头套装在另一个直径可调芯棒节的球窝中进行连接。
所述直径可调芯棒节可通过旋转连杆圈组件，带动圆弧块沿径向导轨移动以增加直径，并在一定空隙时用二级圆弧块进行补偿，形成一个近似的圆形，在调整到适当直径后利用紧定螺钉固定。
使用本发明时，通过旋转一级连杆圈组件可以使得一级圆弧块的沿径向移动从而调节芯棒节的直径，当一级圆弧块组成的外圆间隙过大时可以调节二级圆弧块对外圆进行补偿成为一个近似的大圆。
本发明的有益效果是：
本发明结构清楚简单，通过旋转连杆圈组件来调节芯棒节的直径，从而使得一个芯棒能够适配不同直径的弯管，用一个芯棒适应一个系列直径的薄壁弯管，减少管件弯曲成形制造芯棒的成本。
本发明适用于不同直径的薄壁管件弯曲成形防皱，通过调节各个芯棒节的直径以满足不同直径弯管的需求。
附图说明
图1为本发明直径可调芯棒节等轴侧视图；
图2为本发明直径可调芯棒节主视图；
图3为本发明直径可调芯棒节剖视图；
图4a、4b分别为本发明直径可调芯棒节在直径最大和最小状态图；
图5为本发明直径可调芯棒节直径调节示意图；
图6为本发明直径可调芯棒节组装成的芯棒图。
图中：1、一级圆弧块，2、二级圆弧块，3、连杆，4、一级连杆圈组件，5、二级连杆圈组件，6、导轨轴，7、连接头，8、紧定螺钉，9、连接销，10、固定端盖。
具体实施方式
下面结合附图说明为本发明作详细说明
如图1、2、3所示，本发明具体实施包括沿圆周均匀分布的一级圆弧块1、二级圆弧块2以及一级连杆圈组件4、二级连杆圈组件5、导轨轴6和连接头7；连接头7通过螺纹连接固定在导轨轴6的一端上，导轨轴6的中部外活动套接有一级连杆圈组件4和二级连杆圈组件5，导轨轴6另一端沿周向间隔均布设有若干导向杆组件；导轨轴6外围设有若干圆弧块，圆弧块沿圆周周向紧密排列成一圈，圆弧块一端连接一级连杆圈组件4或二级连杆圈组件5，圆弧块另一端与导向杆组件配合。
如图2所示，一级连杆圈组件4和二级连杆圈组件5均由一个圆环板和固定在圆环板上的若干根直杆构成，圆环板可转动地套装在导轨轴6的中部上，若干根直杆沿圆环板周向间隔均布，每根直杆沿圆环板径向布置并固定连接到圆环板；圆弧块分为一级圆弧块1和二级圆弧块2的两种，若干一级圆弧块1和若干二级圆弧块2沿导轨轴6外围周向交替布置成一圈，所有一级圆弧块1和二级圆弧块2沿圆周周向相接布置成一个完整的圆环；每个一级圆弧块1一端侧面与一根连杆3的一端铰接，一根连杆3的另一端与一级连杆圈组件4的一根直杆外端铰接，每个二级圆弧块2一端侧面与一根连杆3的一端铰接，一根连杆3的另一端与二级连杆圈组件5的一根直杆外端铰接；若干导向杆组件沿导轨轴6周向间隔均布，并且各个导向杆组件分别对应各个圆弧块布置，每个导向杆组件沿导轨轴6径向布置，每个导向杆组件包括同轴可相互配合套装的导杆和套筒，朝向导轨轴6中心的导杆内端固定连接到导轨轴6的另一端外周面上，与一级圆弧块1对应的远离导轨轴6中心的套筒外端固定连接到一级圆弧块1，与二级圆弧块2对应的远离导轨轴6中心的套筒外端固定连接到二级圆弧块2。
如图2所示，相邻两个一级圆弧块1之间形成用于二级圆弧块2径向移动的导槽，使得与二级圆弧块2对应的导向杆组件中的导杆长度短于与一级圆弧块1对应的导向杆组件中的导杆长度，一级圆弧块1位于径向最外侧位置时，二级圆弧块2先通过两侧的一级圆弧块1之间的导槽沿径向导向移动，在刚移动出导槽时，二级圆弧块2所连接的导向杆组件中的套筒刚套装于导杆中，使得二级圆弧块2移动出导槽后继续被导向杆组件沿径向导向移动，从而实现了在导轨轴6导轨长度受限的情况下，二级圆弧块2通过一级圆弧块1两边的导槽进行导向。
一级连杆圈组件4和二级连杆圈组件5中的直杆和各自的连杆3之间通过连接销9铰接。
如图3所示，导轨轴6中部设有阶梯台阶，一级连杆圈组件4和二级连杆圈组件5的圆环板置于阶梯台阶上，阶梯台阶上还装有固定端盖10，紧定螺钉8穿设连接圆环板和固定端盖10后连接到阶梯台阶，使得一级连杆圈组件4和二级连杆圈组件5的圆环板被固定端盖10轴向限位安装固定，紧定螺钉8伸入到阶梯台阶开有的1/4弧形槽中可沿槽移动，紧定螺钉8同时也能旋进固定。
一级连杆圈组件4和二级连杆圈组件5中的圆环板布置在不同的平面，一级连杆圈组件4和二级连杆圈组件5整体旋转，带动各根直杆跟随圆环板一起旋转。工作时一级连杆圈组件4和二级连杆圈组件5整体旋转方向相反。
具体实施中，设置有八块一级圆弧块1和八块二级圆弧块2。一级连杆圈组件4上的八根直杆分别与沿圆周均匀分布的八个连杆3通过连接销9铰接，并且与一级圆弧块1和导轨轴6的导轨组成曲柄滑块机构实现一级圆弧块的径向运动；二级连杆圈组件5上的八根直杆分别与沿圆周均匀分布的八个连杆3通过连接销9铰接，并且与二级圆弧块2和导轨轴6的导轨组成曲柄滑块机构实现二级圆弧块的径向运动。
八个一级圆弧块1通过连杆3以及一级连杆圈组件4的连接能实现沿导轨轴6的导轨径向的同步运动以改变芯棒节的直径。八个二级圆弧块2通过连杆3以及二级连杆圈组件5的连接能实现沿导轨轴6的导轨径向的同步运动以实现由一级圆弧块1形成圆的间隙进行补偿。
如图4a、4b所示，直径可调芯棒节能在一定范围内调节直径大小，图4a是芯棒节最大直径的状态，图4b是芯棒节最小直径状态。使用本发明时，通过旋转一级连杆圈组件可以使得一级圆弧块的沿径向移动从而调节芯棒节的直径，用二级圆弧块对一级圆弧块形成的外圆间隙进行补偿。
如图5所示，本发明一种用于薄壁管件弯曲成形的直径可调芯棒节的一级连杆圈组件4的直径为l1，连杆3长度为l2，则芯棒节的最大直径rmax＝l1+l2+l3，l3表示连杆3与一级圆弧块1连接点到一级圆弧块1外弧面的径向距离。当一级连杆圈组件4旋转一个角度θ时，芯棒节的直径为r＝l4+l3，l4表示回转中心到连杆3与一级圆弧块1连接点的距离。其中l4、l1和l2满足余弦定理，即满足方程l12+l42-l22-2*l1*l4*cos(θ)＝0。因此可以根据所需要的直径求得连杆圈组件的旋转角度。
如图6所示，具体实施中，将多个直径可调芯棒节依次串接连接而组装成直径可调芯棒结构，相邻的直径可调芯棒节之间通过一个直径可调芯棒节的连接头7套装在另一个直径可调芯棒节的球窝中进行连接。连接头7通过螺纹套接到在导轨轴6的一端上，导轨轴6的一端设有外螺纹，连接头7一端设有内螺纹，外螺纹和内螺纹连接使得连接头7和导轨轴6相套装。