CN101367099A - 柔性弯管芯模 - Google Patents

Abstract

一种柔性弯管芯模，包括芯头体(6)、连接轴(5)、窝球节(3)、定位键(11)、芯头套(2)和弹性卡环(1)，机械连接而成。将窝球节(3)装入芯头套(2)作为芯头，多个窝球节(3)通过球体和球窝之间的嵌套配合相链接，通过卡环(1)和定位健(11)轴向定位；芯头套(2)的外圆表面各点的外径均与芯头体(6)的直径相等，使芯头套(2)的外表面各点均可与管子(4)的内壁相配合。使用时，通过活动球节，芯头套(2)能够绕球节自由转动，以满足管材弯曲成形曲率的要求。本发明能够顺利弯曲最小相对弯曲半径为1.0D的大口径薄壁管，能够将成形管件的椭圆度控制在5％以内，具有结构紧凑，主要易损件更换方便以及通用性强的特点。

Description

柔性弯管芯模

一、技术领域

本发明涉及一种数控弯管模具，具体是一种柔性弯管芯模。

二、背景技术

目前，公知的弯管芯模种类较多，有圆柱芯模、圆柱圆头芯模、链式芯模和软轴芯模等。构造是由芯头体、芯头、链接装置连接而成。弯管成形时根据管材的直径、壁厚、弯曲半径等参数要求选用合适的芯模。但是，不锈钢、铝合金、钛合金等大口径薄壁管小弯曲半径(壁厚小于1毫米，壁厚因子大于50，相对弯曲半径小于1.5)成形对芯模有着更高的要求，而目前所使用的芯模结构由于芯头套和连接装置的设计局限，造成结构不够紧凑、灵活，不能适应薄壁管小半径弯曲，很容易造成管件破裂。

三、发明内容

为了克服现有的弯管芯模结构不够紧凑，相对弯曲半径不够小的缺陷，本发明提出了一种弯管的柔性芯模。

本发明包括芯头体和多个窝球节、芯头套和卡环，并且芯头套和卡环的数量同窝球节的数量，其中：

窝球节为轴对称形状，是实现本发明目的的重要零件，其数量根据弯管的弯曲角度和弯曲半径确定。窝球节一端为内圆形的球窝，另一端为球体。球体直径约为管径大小的1/3，球窝为大半圆，其内径略大于球体的外径；在球窝窝口的外壁上沿圆周有定位台阶，在窝壁的中部有卡环槽；窝壁在窝的下部两侧向球的一端延伸，形成了球体与球窝连接的颈，并成为球体的底部；球体的中心线处有一垂直于窝球节轴线的键槽。球窝中心至球体中心的距离约为管径大小的1/3，球窝深度约为球窝直径的1/4。

在多个窝球节中，有一个窝球节没有窝，在球上亦没有键槽，但其外形同其它窝球节相同，并且该窝球节为完整的，其余的窝球节则在加工完成后沿中心线被剖成两半。

芯头套的外形为圆环状，其宽度根据管径、壁厚和弯曲半径确定，略小于管径大小的1/3，其外径稍小于管材内径。沿芯头套内圆表面有偏置的、带通孔的环形腹板，该腹板的轴向宽度同窝球节的窝口至卡环的宽度相等，约为芯头套宽度的1/3；腹板的中心线与圆环的中心线不重合，向芯头套中心线一侧的边缘处偏移、位于芯头套宽度的1/3处；腹板中心有台阶状的通孔，其中小直径通孔与窝球节的窝壁相配合，大直径的通孔与内圆形窝口的定位台阶相配合，并且上述配合均为滑动配合。芯头套的圆心与芯头套圆环的径向中心线交汇处构成了芯头套的中心点，外圆上任何一点过芯头套的中心点、与另一侧相对应的点之间的直径均与芯头体直径相同；圆环内壁为斜面，使腹板两侧的壁厚大于圆环外缘。

卡环为有开口的圆环形弹性件，其外径大于芯头套腹板通孔的最小直径，内径与卡环槽的外径相同，厚度与卡环槽的宽度相匹配。

连接轴的一端是形状与直径均能够与球体相配合的球窝，其轴向中心有螺纹通孔，用于安装螺栓。连接轴为轴对称圆柱形，在加工完成后沿中心线被剖成两半。

芯头体为有内孔的圆柱形，其外径稍小于管子内径，二者之间为干涉配合。芯头体一端用于安装连接轴，故该端内孔的长度和直径均与连接轴的长度和直径相适应，并且二者之间为间隙配合。芯头体另一端的孔为台阶状，用于安放连接螺栓。其外端为光孔，用于放置螺帽，内端为螺纹孔，该螺纹孔直径同连接轴内螺栓孔直径相同，且在装配后两个孔相贯通。

装配时：

1)安装第一节窝球节。将完整的窝球节的球体装入一个芯头套的内孔中，使球窝一端的端面与芯头套腹板端面平齐；取一个卡环，嵌入窝壁上卡环槽内，使窝球节与芯头套之间不产生轴向移动。

2)安装第二节窝球节。取一对被剖成两半的窝球节，将球窝套在第一节窝球节的球体上，并合拢为完整的窝球节；将定位键插入位于该窝球节球窝壁上的键槽内，使两半的窝球节不产生轴向移动；将该窝球节的球体装入一个芯头套内，并将卡环嵌入球窝壁上卡环槽内，使窝球节与芯头套之间不产生轴向移动。

3)以后依照上述方法安装其余各节窝球节。

4)安装连接轴。将被剖成两半的连接轴的球窝套住最后一节窝球节球体，并合拢为完整的连接轴；将连接轴装入芯头体一端的内孔中，并从另一端用螺栓固定，即形成了柔性芯模。

在装配时需要注意，窝球节的球体从芯头套的腹板偏置一边放入芯头套内。

使用时，将柔性芯模置于管子内，即可根据设计要求完成弯管。

本发明由多个窝球节的球体与球窝相互配合，并且二者之间可产生转动；芯头套外圆各点处的外径均与芯头体直径相等，使芯头套外圆各点均可与管内壁相配合；并且芯头套内的腹板偏置以缩短芯头间距、增大芯头套内侧空间，避免小半径弯曲时芯头之间出现干涉。芯头套通过弹性卡环固定在窝球节上，以达到固定芯头套的目的，同时方便拆装。当弯曲管材时，通过活动球节的连接，芯头套能够绕球节自由转动，以满足管材弯曲成形曲率的要求。在制作芯模时，将管材按直径分成区间，制作窝球节，使用时，只需根据管内径加工芯头套，同一直径区间内窝球节和弹性卡环可以通用，避免了设计浪费。

使用本发明时，能够将成形管件的椭圆度控制在5％以内，并且能够顺利弯曲最小相对弯曲半径1.0D的大口径薄壁管。该芯模结构紧凑，各部件连接紧密，主要易损件更换方便，并且只要改变芯头体和芯头套外形，即可以用于矩形管、异型管的弯曲成形，通用性强。

四、附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是柔性芯模的结构示意图，

图2是连接轴的结构示意图，

图3是窝球节的结构示意图，

图4是芯头套的结构示意图，

图5是卡环的结构示意图，

图6是柔性芯模的安装示意图，

图7是柔性弯管芯模外形图。其中：

1.卡环       2.芯头套     3.窝球节      4.管子       5.连接轴    6.芯头体

7.连接螺栓   8.卡环槽     9.键槽        10.定位台阶  11.键

五、具体实施方式

实施例一

本实施例是用于直径为127mm、壁厚为1.25mm、弯曲半径R为190.5mm的大口径薄壁管数控弯曲设计的柔性芯模，其相对弯曲半径1.5D。

根据管材尺寸和弯曲规格，确定芯头体和芯头套外径均为124.02mm，窝球节数量为3节。本实施例包括一个芯头体、一个联接轴、三个窝球节、三个芯头套和三个弹性卡环。

窝球节为轴对称形状。其中两个窝球节的一端为内圆形的球窝，另一端为球体。球窝为大半圆，其内径略大于球体的外径；在球窝口的外壁上沿圆周有定位台阶，在球窝壁的中部有卡环槽；球窝壁从球窝的下部两侧向球体的一端延伸，形成了球体与球窝连接的颈，并在球体的下部与球体相接；球体的中心线处有一垂直于窝球节轴线的键槽。这两个窝球节在加工完成后被沿中心线剖成两半。另一个窝球节没有球窝，在球体上亦没有键槽，但其外形同其它窝球节，并且该窝球节为完整的。

芯头套的外形为圆环状，其宽度为38mm。沿芯头套内圆表面有环形腹板，该腹板的轴向宽度同窝球节的窝口至卡环的宽度相等，约为芯头套宽度的1/3；腹板的中心线与圆环的中心线不重合，而是向芯头套中心线一侧的边缘处偏移、位于芯头套宽度的1/3处；腹板中心有台阶状的通孔，其中小直径通孔与窝球节的窝壁相配合，大直径的通孔与内圆形窝口的定位台阶相配合，并且上述配合均为滑动配合。芯头套的圆心与芯头套圆环的径向中心线交汇处构成了芯头套的中心点，外圆上任何一点过芯头套的中心点，与另一侧相对应的点之间的直径均与芯头体直径相同；圆环内壁为斜面，使腹板两侧的壁厚大于圆环外缘。

卡环为有开口的圆环形弹性件，其外径大于芯头套腹板通孔的最小直径，内径与卡环槽的外径相同，厚度与卡环槽的宽度相匹配。

连接轴的一端是形状与直径均能够与球相配合的球窝，中心有一螺纹通孔，用于安装螺栓。连接轴为轴对称圆柱形，在加工完成后沿中心线被剖成两半。

芯头体为有内孔的圆柱形，其外径与管子内径相同，二者之间为干涉配合。芯头体的一端用于安装连接轴，故该端内孔的长度和直径均与连接轴的长度和直径相适应，并且二者之间为间隙配合。芯头体另一端的孔为台阶状，用于安放连接螺栓；其外端为光孔，用于放置螺帽，内端为螺纹孔，该螺纹孔直径同连接轴内螺栓孔直径相同，并且在装配后两个孔相贯通。

装配时：

1)安装第一节窝球节。将完整的窝球节的球体装入一个芯头套的内孔中，使球窝一端的端面与芯头套腹板端面平齐；取一个卡环，嵌入窝壁上卡环槽内，使窝球节与芯头套之间不产生轴向移动。

2)安装第二节窝球节。取一对被剖成两半的窝球节，将其球窝套在第一节窝球节的球体上，并合拢为完整的窝球节；将定位键插入位于该窝球节球体上的键槽内，使两半的窝球节不产生轴向移动；将该窝球节的球体装入一个芯头套内，并将卡环嵌入窝壁上的卡环槽内，使窝球节与芯头套之间不产生轴向移动。

3)依照上述方法安装第三节窝球节。

4)安装连接轴。将被剖成两半的连接轴的球窝套住最后一节窝球节的球体，并合拢为完整的连接轴；将连接轴装入芯头体一端的内孔中，并从另一端用螺栓固定，即形成了柔性芯模。

在装配时需要注意，窝球节的球体从芯头套的腹板偏置一边放入芯头套内。

拆卸时，按照上述步骤逆序操作。

实施例二

本实施例是用于直径为50mm，壁厚为1mm和弯曲半径R为75mm的大口径薄壁管数控弯曲设计的柔性芯模，其相对弯曲半径1.5D。

根据管材尺寸和弯曲规格，确定芯头体和芯头套外径均为47.5mm，窝球节数量为2节。具体模具设计方式和装配方法同实例一相同，在弯曲过程中柔性芯头能够顺利弯到1.5倍管径的弯曲半径，因此保证了小弯曲半径的弯曲成形。

两个窝球节为轴对称形状。其中一个窝球节的一端为内圆形的球窝，另一端为球体。球窝为大半圆，其内径略大于球体的外径；在球窝口的外壁上沿圆周有定位台阶，在球窝壁的中部有卡环槽；球窝壁从球窝的下部两侧向球体的一端延伸，形成了球体与球窝连接的颈，并在球体的下部与球体相接；球体的中心线处有一垂直于窝球节轴线的键槽。这两个窝球节在加工完成后被沿中心线剖成两半。另一个窝球节没有球窝，在球体上亦没有键槽，但其外形同其它窝球节，并且该窝球节为完整的。

芯头套的外形为圆环状，其宽度为24mm。沿芯头套内圆表面有环形腹板，该腹板的轴向宽度同窝球节的窝口至卡环的宽度相等，约为芯头套宽度的1/3；腹板的中心线与圆环的中心线不重合，而是向芯头套中心线一侧的边缘处偏移、位于芯头套宽度的1/3处；腹板中心有台阶状的通孔，其中小直径通孔与窝球节的窝壁相配合，大直径的通孔与内圆形窝口的定位台阶相配合，并且上述配合均为滑动配合。芯头套的圆心与芯头套圆环的径向中心线交汇处构成了芯头套的中心点，外圆上任何一点过芯头套的中心点，与另一侧相对应的点之间的直径均与芯头体直径相同；圆环内壁为斜面，使腹板两侧的壁厚大于圆环外缘。

卡环为有开口的圆环形弹性件，其外径大于芯头套腹板通孔的最小直径，内径与卡环槽的外径相同，厚度与卡环槽的宽度相匹配。

连接轴的一端是形状与直径均能够与球相配合的球窝，中心有一螺纹通孔，用于安装螺栓。连接轴为轴对称圆柱形，在加工完成后沿中心线被剖成两半。

芯头体为有内孔的圆柱形，其外径与管子内径相同，二者之间为干涉配合。芯头体的一端用于安装连接轴，故该端内孔的长度和直径均与连接轴的长度和直径相适应，并且二者之间为间隙配合。芯头体另一端的孔为台阶状，用于安放连接螺栓；其外端为光孔，用于放置螺帽，内端为螺纹孔，该螺纹孔直径同连接轴内螺栓孔直径相同，并且在装配后两个孔相贯通。

装配时：

1)安装第一节窝球节。将完整的窝球节的球体装入一个芯头套的内孔中，使球窝一端的端面与芯头套腹板端面平齐；取一个卡环，嵌入窝壁上卡环槽内，使窝球节与芯头套之间不产生轴向移动。

2)安装第二节窝球节。取一对被剖成两半的窝球节，将其球窝套在第一节窝球节的球体上，并合拢为完整的窝球节；将定位键插入位于该窝球节球体上的键槽内，使两半的窝球节不产生轴向移动；将该窝球节的球体装入一个芯头套内，并将卡环嵌入窝壁上的卡环槽内，使窝球节与芯头套之间不产生轴向移动。

3)安装连接轴。将被剖成两半的连接轴的球窝套住最后一节窝球节的球体，并合拢为完整的连接轴；将连接轴装入芯头体一端的内孔中，并从另一端用螺栓固定，即形成了柔性芯模。

在装配时需要注意，窝球节的球体从芯头套的腹板偏置一边放入芯头套内。

拆卸时，按照上述步骤逆序操作。

Claims (5)

1.一种柔性弯管芯模，包括芯头体、芯头和链接装置，其特征在于：

a.还包括有连接轴、多个窝球节、芯头套和弹性卡环，将窝球节装入芯头套作为芯头；

b.窝球节由球体与球窝构成，多个窝球节通过球体和球窝之间的嵌套配合相链接；球体直径约为管径大小的1/3，球窝为大半圆，其内径略大于球体的外径；球窝中心至球体中心的距离约为管径大小的1/3，球窝深度约为球窝直径的1/4；

c.芯头套的外形为圆环状，外圆上任何一点过芯头套的中心点、与另一侧相对应的点之间的直径均与芯头体的直径相同；沿芯头套内圆表面有偏置的、带通孔的环形腹板，其宽度约为芯头套宽度的1/3；圆环内壁为斜面，并且腹板两侧的壁厚大于圆环外缘；

d.卡环为有开口的圆环形弹性件，其外径大于芯头套腹板通孔的最小直径，内径与卡环槽的外径相同，厚度与卡环槽的宽度相匹配；

e.连接轴的一端有能够与球体相配合的球窝，轴向中心有螺纹通孔；连接轴在加工完成后沿中心线被剖成轴对称的两半；

f.安装时，首先将完整的窝球节的球体装入一个芯头套的内孔中，并将一个卡环嵌入窝壁上卡环槽内；再将一对被剖成两半的窝球节的球窝套在第一节窝球节的球体上，并合拢为完整的窝球节；将定位健插入该窝球节球部的键槽内，并将卡环嵌入窝壁上卡环槽内；以后依照上述方法安装其余各节窝球节；最后将被剖成两半的连接轴的窝套住最后一节窝球节的球，并合拢为完整的连接轴；将连接轴装入芯头体一端的内孔中，并从另一端用螺栓固定。

2.如权利要求1所述柔性弯管芯模，其特征在于窝球节一端为内圆形的球窝，另一端为球体；球窝的内径略大于球体的外径；在球窝口处的外壁上沿圆周有定位台阶，在窝壁的中部有卡环槽；窝壁在内圆形窝的下部两侧向球的一端延伸，形成了球与窝连接的颈；球体的中心线处有一垂直于窝球节轴线的键槽。

3.如权利要求1所述的柔性弯管芯模，其特征在于芯头套的中心点在由芯头套的圆心与芯头套的径向中心线交汇处。

4.如权利要求2所述柔性弯管芯模，其特征在于位于链接末端的窝球节为完整的窝球节，该窝球节没有窝，球体上亦没有键槽，但其外形同其它窝球节；其余的各节窝球节则是轴向对称的两半。

5.如权利要求1所述柔性弯管芯模，其特征在于窝球节的窝体位于芯头套的腹板的中心线向芯头套中心线一侧的边缘处偏移、位于芯头套宽度的1/3处。

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