一种圆形管弯曲成形用齿轮链式芯棒的制作方法

本发明涉及的一种圆形管弯曲成形用齿轮链式芯棒。

背景技术：

金属薄壁空心管件由于具有强度高、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（d/t>50）、小弯曲半径(r/d<2)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。

为了减少大径厚比、小弯曲半径薄壁管的弯曲成形缺陷，需要在薄壁管内部安装芯棒来提供内部支撑。最常用的芯棒类型有球窝式芯棒和链式芯棒。球窝式芯棒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，使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、且现有芯棒对薄壁管的支撑精度不高，影响大径厚比、小弯曲半径薄壁管弯曲精度的问题，提出一种具有一定通用性、能够适用大径厚比、小弯曲半径薄壁管弯曲成形用、支撑精度高的圆形管弯曲成形用齿轮链式芯棒。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种圆形管弯曲成形用齿轮链式芯棒，包括1个以上用于支撑圆形管弯管段的芯球、用于支撑圆形管直线段的芯轴和用于连接芯球与芯球之间以及连接芯球与芯轴之间的齿轮链式连接体；其中所述的齿轮链式连接体包括单侧齿轮板、双侧齿轮板、连接片、长限位环、短限位环和轴；所述的芯球为球形结构的壳体，所述壳体内部开设有第一安装型腔，所述的芯轴为圆柱体结构的芯轴；

所述的单侧齿轮板分2对，每对2个，所述的芯球个数为双侧齿轮板的对数+1,所述的双侧齿轮板每对2个；所述的2对单侧齿轮板分别位于双侧齿轮板的两端，所述的2对单侧齿轮板之间安装有1对以上的双侧齿轮板。

所述的单侧齿轮板的一端加工有半圆齿，所述的单侧齿轮板上的半圆齿的圆心位置开设有1个第一轴安装通孔，所述的单侧齿轮板上与半圆齿的圆心同一高度位置还开设有1个第一轴安装通孔；所述的双侧齿轮板的两端分别加工有半圆齿，所述的双侧齿轮板上的半圆齿的圆心位置也开设有第一轴安装通孔；所述的单侧齿轮板上的半圆齿与双侧齿轮板上一侧的半圆齿之间啮合相连；所述的相邻2个双侧齿轮板之间也通过半圆齿啮合相连；

所述的连接片的两端加工有两个半圆，所述的两个半圆的圆心位置开设有第二轴安装通孔；所述的单侧齿轮板上的半圆齿和所述的双侧齿轮板上的半圆齿的两侧分别安装有连接片；

所述的长限位环和短限位环均为空心圆柱体，所述的长限位环和短限位环的内部开设有第三轴安装通孔；

其中1个所述的单侧齿轮板、长限位环、另1个单侧齿轮板之间通过轴间隙配合安装相连且1个所述的单侧齿轮板、短限位环、另1个单侧齿轮板之间还通过轴间隙配合安装相连；1个所述的双侧齿轮板、短限位环、另1个所述的双侧齿轮板之间通过轴间隙配合安装相连；相邻的所述单侧齿轮板和双侧齿轮板之间或相邻的双侧齿轮板和双侧齿轮板之间的轴上安装同一片连接片，即所述的轴依次穿过1个连接片上第二轴安装通孔、1个单侧齿轮板圆心上的第一轴安装通孔、第2个连接片上第二轴安装通孔、短限位环上的第三轴安装通孔、第3个连接片上第二轴安装通孔、第2个单侧齿轮板圆心上的第一轴安装通孔、第4个连接片上第二轴安装通孔；所述的轴依次穿过1个连接片上第二轴安装通孔、1个双侧齿轮板上的第一轴安装通孔、第2个连接片上第二轴安装通孔、短限位环上的第三轴安装通孔、第3个连接片上第二轴安装通孔、第2个双侧齿轮板上的第一轴安装通孔、第4个连接片上第二轴安装通孔；所述的轴还依次穿过1个单侧齿轮板非圆心上的第一轴安装通孔、长限位环上的第三轴安装通孔、第2个单侧齿轮板圆心上的第一轴安装通孔。

所述的芯球上的第一安装型腔一侧的壳体的壁面开设有连接片的第一安装面；所述的第一安装面上开设有第四轴安装通孔；所述的第一安装型腔内安装有齿轮链式连接体，所述的第一安装面与连接片相贴合放置，且所述的芯球的第四轴安装通孔内安装有轴，且所述的轴与芯球的第四轴安装通孔过盈配合安装；所述的第一安装型腔纵向中线位置的壳体上开设有倾斜面。所述的芯轴靠近芯球一端开设有第二安装型腔，所述的第二安装型腔一侧的壳体的壁面开设有连接片的第二安装面；所述的第二安装面上开设有第五轴安装通孔；所述的第二安装型腔内安装有齿轮链式连接体，所述的第二安装面与连接片相贴合放置，且所述的芯轴的第五轴安装通孔内安装有轴，且所述的轴与芯轴的第五轴安装通孔过盈配合安装；

所述的芯轴的另一端中间位置开设有带内螺纹的孔，所述的芯轴外表面设有安装平台，所述的安装平台上开设有安装通孔。

所述的长限位环以及其两侧的单侧齿轮板均安装在芯轴的第二安装型腔或最外侧芯球的第一安装型腔内；所述的短限位环以及其两侧的双侧齿轮板均安装在除最外侧芯球以外的其他芯球的第一安装型腔内。

本发明的有益效果是：

1）芯球和芯球间、芯球和芯轴间，通过齿轮啮合的链式连接，来连接和约束相互之间的关系，使芯球可以定位在任意位置，提高了芯棒对薄壁管的支撑精度，从而可提高薄壁管的弯曲精度。

2）芯球靠近弯曲内侧设置有斜度，使芯球间贴合更加紧密，有利于实现小弯曲半径的管件弯曲成形。

3）两个芯球之间、或芯轴和芯球之间通过4个连接片连接和约束之间的距离，保证了相邻两个齿轮板之间的啮合关系。

4）轴连接了芯球和齿轮链式连接体，同时也为相邻两个齿轮板之间的啮合提供了旋转轴。

5）齿轮链式连接体和芯球为模块化设计，可根据实际需要，安装所需的芯球个数和齿轮链式连接体长度。

6）轴和芯球、芯轴过盈配合，和单侧齿轮板、双侧齿轮板、连接片、长限位环、短限位环间隙配合，使芯球之间、芯球和芯轴之间通过齿轮啮合调节角度，精度高。

7）圆柱体的芯轴和球形的芯球，适合对各种规格和尺寸的圆管弯曲成形提供内部支撑。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中齿轮链式连接体的放大结构示意图；

图3是图1中单侧齿轮板的放大结构示意图；

图4是图1中双侧齿轮板的放大结构示意图；

图5是图1中连接片的放大结构示意图；

图6是图1中芯球的放大示意图；

图7是图1中芯轴的横切面放大示意图；

图8是图1中长限位环结构示意图。

具体实施方式

本实施例的一种圆形管弯曲成形用齿轮链式芯棒，如图1-8所示，包括1个以上用于支撑圆形管弯管段的芯球1、用于支撑圆形管直线段的芯轴2和用于连接芯球1与芯球1之间以及连接芯球1与芯轴2之间的齿轮链式连接体3；其中所述的齿轮链式连接体3包括单侧齿轮板31、双侧齿轮板32、连接片33、长限位环34、短限位环35和轴36；所述的芯球1为球形结构的壳体14，所述壳体14内部开设有第一安装型腔11，所述的芯轴2为圆柱体结构的芯轴；

所述的单侧齿轮板31分2对，每对2个，所述的芯球1个数为双侧齿轮板32的对数+1,所述的双侧齿轮板32每对2个；所述的2对单侧齿轮板31分别位于双侧齿轮板32的两端，所述的2对单侧齿轮板31之间安装有1对以上的双侧齿轮板32。

所述的单侧齿轮板31的一端加工有半圆齿311，所述的单侧齿轮板31上的半圆齿311的圆心位置开设有1个第一轴安装通孔312，所述的单侧齿轮板31上与半圆齿311的圆心同一高度位置还开设有1个第一轴安装通孔312；所述的双侧齿轮板32的两端分别加工有半圆齿311，所述的双侧齿轮板32上的半圆齿311的圆心位置也开设有第一轴安装通孔312；所述的单侧齿轮板31上的半圆齿311与双侧齿轮板32上一侧的半圆齿311之间啮合相连；所述的相邻2个双侧齿轮板32之间也通过半圆齿311啮合相连；

所述的连接片33的两端加工有两个半圆331，所述的两个半圆331的圆心位置开设有第二轴安装通孔332；所述的单侧齿轮板31上的半圆齿311和所述的双侧齿轮板32上的半圆齿311的两侧分别安装有连接片33；所述的长限位环34和短限位环35均为空心圆柱体，所述的长限位环34和短限位环35的内部开设有第三轴安装通孔341；

其中1个所述的单侧齿轮板31、长限位环34、另1个单侧齿轮板31之间通过轴36间隙配合安装相连且1个所述的单侧齿轮板31、短限位环35、另1个单侧齿轮板31之间还通过轴36间隙配合安装相连；1个所述的双侧齿轮板32、短限位环35、另1个所述的双侧齿轮板32之间通过轴36间隙配合安装相连；相邻的所述单侧齿轮板31和双侧齿轮板32之间或相邻的双侧齿轮板32和双侧齿轮板32之间的轴36上安装同一片连接片33，即所述的轴36依次穿过1个连接片33上第二轴安装通孔332、1个单侧齿轮板31圆心上的第一轴安装通孔312、第2个连接片33上第二轴安装通孔332、短限位环33上的第三轴安装通孔341、第3个连接片33上第二轴安装通孔332、第2个单侧齿轮板31圆心上的第一轴安装通孔312、第4个连接片33上第二轴安装通孔332；所述的轴36依次穿过1个连接片33上第二轴安装通孔332、1个双侧齿轮板32上的第一轴安装通孔312、第2个连接片33上第二轴安装通孔332、短限位环35上的第三轴安装通孔341、第3个连接片33上第二轴安装通孔332、第2个双侧齿轮板32上的第一轴安装通孔312、第4个连接片33上第二轴安装通孔332；所述的轴36还依次穿过1个单侧齿轮板31非圆心上的第一轴安装通孔312、长限位环34上的第三轴安装通孔341、第2个单侧齿轮板31圆心上的第一轴安装通孔312。

所述的芯球1上的第一安装型腔11一侧的壳体14的壁面开设有连接片33的第一安装面12；所述的第一安装面12上开设有第四轴安装通孔13；所述的第一安装型腔11内安装有齿轮链式连接体3，所述的第一安装面12与连接片33相贴合放置，且所述的芯球1的第四轴安装通孔13内安装有轴36，且所述的轴36与芯球1的第四轴安装通孔13过盈配合安装；所述的第一安装型腔11纵向中线位置的壳体14上开设有倾斜面15。所述的芯轴2靠近芯球1一端开设有第二安装型腔21，所述的第二安装型腔21一侧的壳体的壁面开设有连接片33的第二安装面22；所述的第二安装面22上开设有第五轴安装通孔23；所述的第二安装型腔21内安装有齿轮链式连接体3，所述的第二安装面22与连接片33相贴合放置，且所述的芯轴2的第五轴安装通孔23内安装有轴36，且所述的轴36与芯轴2的第五轴安装通孔23过盈配合安装。

所述的芯轴2的另一端中间位置开设有带内螺纹的孔24，所述的芯轴2外表面设有安装平台25，所述的安装平台25上开设有安装通孔26。

所述的长限位环34以及其两侧的单侧齿轮板31均安装在芯轴2的第二安装型腔21或最外侧芯球1的第一安装型腔11内；所述的短限位环35以及其两侧的双侧齿轮板32均安装在除最外侧芯球1以外的其他芯球1的第一安装型腔11内。

安装时，首先，安装芯轴2和齿轮链式连接体3。将第一根轴36从芯轴2外侧的第五轴安装通孔23处往第二安装型腔21内敲入一段距离，然后将第一个单侧齿轮板31的第一轴安装通孔312和第一个长限位环34装入第一根轴36上，并确保第一个单侧齿轮板31的半圆齿311在芯轴2的第二安装型腔21内；然后再将第一根轴36往第二安装型腔21敲入一段距离，同样将第二个单侧齿轮板31装入第一根轴36上；最后将第一根轴36全部敲入芯轴2中。

将第二根轴36从芯轴2外侧的第五轴安装通孔23处往第二安装型腔21敲入一段距离，将第一片连接片33的其中一个第二轴安装通孔332装入第二根轴36上，再将上一步的第一个单侧齿轮板31的半圆齿311的中心的第一轴安装通孔312套入第二根轴36上，再依次将第二片连接片33上的其中一个第二轴安装通孔332、第一个短限位环35、第三片连接片33上的其中一个第二轴安装通孔332装入第二根轴36上；再将第二根轴36往第二安装型腔21敲入一段距离，将第四片连接片33上的其中一个第二轴安装通孔332和上一步的第二个单侧齿轮板31装入第二根轴36上；最后将第二根轴36全部敲入芯轴2中。

然后，安装中间的第1个芯球1和齿轮链式连接体3。先将第三根轴36从中间的第1个芯球1外侧的第四轴安装通孔13处往第一安装型腔11敲入一段距离；将上一步的第一片连接片33上的另一个第二轴安装通孔332套入第三根轴36上，再装入第一个双侧齿轮板32上的其中一个半圆齿311所在的第一轴安装通孔312，并确保第一个双侧齿轮板32的另一个半圆齿311在第一安装型腔11内部；再将上一步的第二片连接片33套入第三根轴36上，再装入第二个短限位环35，再将上一步的第三片连接片33套入第三根轴36上，再同样地装入第二个双侧齿轮板32上的其中一个半圆齿311所在的第一轴安装通孔312，再将上一步的第四片连接片33套入第三根轴36上；最后将第三根轴36全部敲入第1个芯球1中。使得第一个单侧齿轮板31上的半圆齿311与第一个双侧齿轮板32上的其中一个半圆齿311啮合相连；第二个单侧齿轮板31上的半圆齿311与第二个双侧齿轮板32上的其中一个半圆齿311啮合相连。同理按照第三根轴36的安装方法，将第四根轴36依次套入第五片连接片33上的其中一个第二轴安装通孔332、第一个双侧齿轮板32的另一个半圆齿311所在的第一轴安装通孔312、第六片连接片33上的其中一个第二轴安装通孔332、第三个短限位环35、第七片连接片33上的其中一个第二轴安装通孔332、第二个双侧齿轮板32的另一个半圆齿311所在的第一轴安装通孔312、第八片连接片33上的其中一个第二轴安装通孔332，并将第四根轴36也全部敲入第1个芯球1中。

本实施例采用4个芯球，然后通过齿轮链式连接体3的安装将第1个芯球1与第2个芯球1相连；先将第五根轴36从第2个芯球1的外侧的第四轴安装通孔13处往第一安装型腔11内敲入一段距离；将上一步的第五片连接片33上的另一个第二轴安装通孔332套入第五根轴36上，再装入第三个双侧齿轮板32上的其中一个半圆齿311所在的第一轴安装通孔312，并确保第三个双侧齿轮板32的另一个半圆齿311在第一安装型腔11内部；再将上一步的第六连接片33套入第五根轴36上，再装入第四个短限位环35，再将上一步的第七连接片33套入第五根轴36上，再同样地装入第四个双侧齿轮板32上的其中一个半圆齿311所在的第一轴安装通孔312，再将上一步的第八连接片33套入第五根轴36上；最后将第五根轴36全部敲入第2个芯球1中。使得第一个双侧齿轮板32的另一个半圆齿311与第三个双侧齿轮板32上的其中一个半圆齿311啮合相连；使得第二个双侧齿轮板32的另一个半圆齿311与第四个双侧齿轮板32上的其中一个半圆齿311啮合相连；同理按照第五根轴36的安装方法，将第六根轴36依次套入第九片连接片33上的其中一个第二轴安装通孔332、第三个双侧齿轮板32的另一个半圆齿311所在的第一轴安装通孔312、第十片连接片33上的其中一个第二轴安装通孔332、第五个短限位环35、第十一片连接片33上的其中一个第二轴安装通孔332、第四个双侧齿轮板32的另一个半圆齿311所在的第一轴安装通孔312、第十二片连接片33上的其中一个第二轴安装通孔332，并将第六根轴36也全部敲入第2个芯球1中。

按照上述同理方式安装，将第七根轴36依次套入第九片连接片33上的另一个第二轴安装通孔332、第五个双侧齿轮板32的其中一个半圆齿311所在的第一轴安装通孔312、第十片连接片33上的另一个第二轴安装通孔332、第六个短限位环35、第十一片连接片33上的另一个第二轴安装通孔332、第六个双侧齿轮板32的其中一个半圆齿311所在的第一轴安装通孔312、第十二片连接片33上的另一个第二轴安装通孔332，并将第七根轴36也全部敲入第3个芯球1中。使得第三个双侧齿轮板32的另一个半圆齿311与第五个双侧齿轮板32上的其中一个半圆齿311啮合相连；使得第四个双侧齿轮板32的另一个半圆齿311与第六个双侧齿轮板32上的其中一个半圆齿311啮合相连。接着将第八根轴36依次套入第十三片连接片33上的其中一个第二轴安装通孔332、第五个双侧齿轮板32的另一个半圆齿311所在的第一轴安装通孔312、第十四片连接片33上的其中一个第二轴安装通孔332、第七个短限位环35、第十五片连接片33上的其中一个第二轴安装通孔332、第六个双侧齿轮板32的另一个半圆齿311所在的第一轴安装通孔312、第十六片连接片33上的其中一个第二轴安装通孔332，并将第八根轴36也全部敲入第3个芯球1中。

最后，安装最外端的第4个芯球1和齿轮链式连接体3。按照上述同样的方法，将第九根轴36依次套入第十三片连接片33上的另一个第二轴安装通孔332、第三个单侧齿轮板31圆心上的第一轴安装通孔312、第十四片连接片33上的另一个第二轴安装通孔332、第八个短限位环35、第十五片连接片33上的另一个第二轴安装通孔332、第四个单侧齿轮板31圆心上的第一轴安装通孔312、第十六片连接片33上的另一个第二轴安装通孔332，并将第九根轴36也全部敲入第4个芯球1内侧的第四轴安装通孔13中。使得第五个双侧齿轮板32的另一个半圆齿311与第三个单侧齿轮板31圆心上的第一轴安装通孔312啮合相连；使得第六个双侧齿轮板32的另一个半圆齿311与第四个单侧齿轮板31圆心上的第一轴安装通孔312啮合相连。然后将第三个单侧齿轮板31远离圆心的第一轴安装通孔312套入第十根轴36上，再将第二个长限位环34装入第十根轴36上，再将第四个单侧齿轮板31远离圆心的第一轴安装通孔312套入第十根轴36上；最后将第十根轴36全部敲入第4个芯球1中。

圆型管弯曲成形用齿轮链式芯棒全部安装完后，通过芯轴2尾端的内螺纹的孔24，将芯棒安装到弯管机上，并在安装通孔26处通过销定位，完成芯棒在弯管机上的安装。

本实施例的一种圆形管弯曲成形用齿轮链式芯棒首先芯球和芯球间、芯球和芯轴间，通过齿轮啮合的链式连接，来连接和约束相互之间的关系，使芯球可以定位在任意位置，提高了芯棒对薄壁管的支撑精度，从而可提高薄壁管的弯曲精度。第二芯球靠近弯曲内侧设置有斜度，使芯球间贴合更加紧密，有利于实现小弯曲半径的管件弯曲成形。第三两个芯球之间、或芯轴和芯球之间通过4个连接片连接和约束之间的距离，保证了相邻两个齿轮板之间的啮合关系。第四轴连接了芯球和齿轮链式连接体，同时也为相邻两个齿轮板之间的啮合提供了旋转轴。第五齿轮链式连接体和芯球为模块化设计，可根据实际需要，安装所需的芯球个数和齿轮链式连接体长度。第六轴和芯球、芯轴过盈配合，和单侧齿轮板、双侧齿轮板、连接片、长限位环、短限位环间隙配合，使芯球之间、芯球和芯轴之间通过齿轮啮合调节角度，精度高。第七圆柱体的芯轴和球形的芯球，适合对各种规格和尺寸的圆管弯曲成形提供内部支撑。