CN103240311B - 一种用于拉弯中空金属管型材的挠性芯棒 - Google Patents

Abstract

一种用于拉弯中空金属管型材的挠性芯棒，由基板(30)、多个上垫块(31)、连接片(32)、多个下垫块(33)、多个定位螺栓(34)和多个插拨片(35)构成。上垫块(31)为大致梯形，其上设置有螺纹孔，相邻的上垫块(31)之间形成一个三角形缺口。下垫块(33)亦为大致梯形，其上设置有台阶孔。定位螺栓(34)通过台阶孔穿过连接片后螺入所述的螺纹孔。在定位螺钉锁紧的状态下上垫块(31)和下垫块(33)之间存在一个间隙(d)，其中可以插入多根插拨片(35)。采用该挠性芯棒可以保证拉弯成形过程中矩形管的弯曲表面不会出现上凸或者下凹的变形缺陷，进而保障拉弯构件的质量。

Description

一种用于拉弯中空金属管型材的挠性芯棒

技术领域

本发明涉及一种挠性芯棒，尤其是涉及一种用于拉弯中空金属管型材的挠性芯棒，。

背景技术

轨道列车自问世以来一直作为一种重要的交通工具而广泛应用，特别是近年以来，高速铁路客车发展迅速。为了确保高速铁路客车的自重轻，铝合金材料被广泛地应用于列车的门窗等附属部件的生产制造之中，其中铝合金矩形管得到了技术人员的广泛关注。目前，应用于轨道列车的门柱、门框等车辆构件的铝合金矩形管主要采用拉弯成形工艺进行弯曲，使其符合列车结构的形状要求。

在拉弯成形过程中，首先对铝合金矩形管施加接近于屈服强度的拉伸应力，使材料进入塑性变形阶段；随后，保持该拉伸应力并将矩形管弯曲直至贴合于拉弯模具；最后加大拉伸应力直至达到屈服强度的120％左右。经过拉弯工艺后，铝合金矩形管上产生的塑性变形稳定下来，即可得到形状符合要求的成形构件。

由于铝合金矩形管为中空的薄壁型材，在拉弯成形的巨大载荷下，受拉伸应力或者挤压应力的作用，变形不均匀，截面会发生凹陷或者凸出的严重变形，导致拉弯成形后的铝合金矩形管的纵向表面，特别是弯曲的弯曲内侧面，常常发生下凹或者上凸。因而生产出来的拉弯成形构件截面形状和纵向表面形状均不能满足作为轨道列车门柱或者门框构件的要求。拉弯成形构件的这种形状上的严重缺陷，严重地限制了拉弯工艺生产的中空管型材在机械领域中的应用范围。

为了解决铝合金矩形管在拉弯工艺中截面发生凹陷或者凸出的严重变形的问题，中国专利文件CN1970185A公开了一种中空铝合金型材的拉弯工艺，为了保证管材的纵向表面不发生变形，首先将管材的一端严密地焊接封口，将封口端朝下竖立，从管材的另一端灌满沙子，再向管材内灌水；随后将灌满沙子和水混合物的管材放入冷冻室内冷冻，待沙水混合物冻结后用木楔子塞住管材的另一端；最后将管材夹持在拉弯机上进行弯曲成形。采用该工艺时需要在管材中灌入沙子和水，再进行冷冻，操作过程繁琐影响了生产效率。另外，管材中罐装的沙子紧度以及沙水混合物冷冻后冻结的强度会影响成形过程的稳定性，但是沙子紧度和沙水混合物的冻结强度均难以控制，因而难以控制成形过程的稳定性。

为了保证管材拉弯成形的稳定性，并提高拉弯工艺的生产效率，亟需研发一种能够可靠、便捷地保证拉弯工艺过程中构件纵向表面不发生变形方法。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本发明的目的是提供了一种能够可靠、便捷、迅速地将铝合金矩形管固定在拉弯机的夹紧头上的夹紧垫。为了达到该目的，本发明采用了以下技术方案。

一种用于拉弯中空金属管型材的挠性芯棒，该挠性芯棒插入中空金属管型材的待弯曲的部位，其特征在于：所述的挠性芯棒由基板、多个上垫块、连接片、多个下垫块、多个定位螺栓和多个插拨片构成；所述的基板由可轴向变形的弹性金属片构成；所述的上垫块为大致梯形，其上设置有螺纹孔，多个上垫块并列地设置在所述的基板上，相邻的两个上垫块之间形成一个三角形缺口；所述的下垫块亦为大致梯形，其上设置有台阶孔；所述的定位螺栓通过所述的台阶孔穿过所述的连接片后螺入所述的螺纹孔；在所述的定位螺栓锁紧的状态下，所述的上垫块和下垫块之间存在一个间隙；所述的多个插拨片可以沿着连接片插入该间隙。

在一个优选的技术方案中，该挠性芯棒具有12个上垫块、12个下垫块、24定位螺栓和四个插拨片。

在另一个优选技术方案中，所述的四个插拨片长度依次递减，分别插入第1、4、7、10个垫块所处的位置。

优选地，所述的基板和多个上垫块一体成型。

本发明的优势在于在拉弯过程中，将该挠性芯棒插入中空管型材的空腔内，挠性芯棒抵接于中空管型材空腔的内表面，赋予了中空管型材抵抗径向压力的能力，能够保障在拉弯过程中中空管型材的弯曲内表面不会出现上凸或者下凹等意外的变形，可以保障拉弯成形构件的表观质量。

本发明的挠性芯棒结构简单，易于制造。安装使用过程简易，适用于多次反复使用。针对不同型号规格的中空管芯材，容易设计不同的挠性芯棒结构，进而提高芯棒的适用范围。

附图说明

图1是铝合金矩形管示意图；

图2是经拉弯成形后的门柱或者门框构件成品示意图；

图3是本发明的挠性芯棒正二侧视图；

图4是本发明的挠性芯棒剖视图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的实施情况，但它们并不够成对本发明的限定，仅作举例。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。

如图1所示，用于生产本发明的高速铁路客车门柱或者门框构件的原材料是铝合金矩形管1，特别是硅锰铝合金矩形管。矩形管1由矩形边框11、中隔断12、上侧边13构成，矩形边框11被中隔断12分开形成两个管状空腔，即上空腔14和下空腔15。对矩形管1施加弯曲即可得到如图2所示的高速铁路客车门柱或者门框构件2的成品。在图2中，门柱或者门框构件2具有一个或者一个以上的伸直段21以及一个或者一个以上的弯曲段22。

应到得到理解的是，本发明的挠性芯棒适用范围包括但不仅限于矩形管，也可以是圆形管或者其他异性截面的管型材。本发明的挠性芯棒适用范围包括但不限于铝合金中空管型材，也可以是不锈钢中空管型材或者是其他材料的管型材。

为了保证矩形管在拉弯工艺过程中，纵向表面，特别是弯曲内侧面不发生意外的变形，需要赋予管材抵抗径向压力的能力。为此在本发明中特别设计了一个可以插入铝合金矩形管的中空腔内的挠性芯棒，该挠性芯棒在拉弯工艺过程中赋予管材抵抗径向压力的能力，并随着矩形管的弯曲而弯曲，从而保证弯曲内侧面不发生意外的变形；在拉弯工艺完成之后，芯棒可以从弯曲成形后的矩形管中取出并回复原状，在下一次生产继续使用。

下面参照图3-4介绍挠性芯棒的具体结构。挠性芯棒3由基板30、多个上垫块31、连接片32、多个下垫块33、多个定位螺栓34以及多个插拨片35构成。

基板30由金属构成，可以在轴向上产生弹性变形。多个上垫块31是由硬质金属制成大致梯形的块体，相邻的两个上垫块31之间构成一个三角形缺口，每个上垫块31上均开有两个盲头螺孔。连接片32为弹性金属片制作而成的片条，其宽度与上垫块31相同，上面开设有用于穿过螺栓的多个通孔，在连接片32的一端部还设有一个拉钩孔。下垫块33为梯形结构，形状和尺寸与上垫块31上的三角缺口相配合，每个下垫块33上均开设有两个台阶状通孔。定位螺栓34从下垫块33的台阶状通孔穿入，在通过连接片32的通孔后，螺入上垫块31的盲头螺孔中。合理设计上垫块的盲头螺孔深度、下垫块33的台阶孔的长度以及定位螺栓34的长度，使得在定位螺栓锁紧的状态下，上垫块31和下垫块33之间存在一个空隙d，该空隙d的宽度大于连接片32的厚度，最好是该间隙的宽度约为连接片32厚度的四倍。这样，当定位螺栓34锁紧时，定位螺栓34与下垫块33的台阶孔之间滑动配合。插拨片35由弹性金属片构成，其宽度等于或者小于相应的两个定位螺栓之间的距离，该插拨片35在使用过程中沿着连接片2插入上垫块31和下垫块33之间的间隙d内。插拨片35的一端具有一个拉钩孔。

挠性芯棒3的尺寸根据需要拉弯的管材的尺寸确定。在拉弯矩形管的情况下，上垫块31的顶面与矩形管的弯曲外侧面抵接，因此，上垫块31的顶面宽度与矩形管高度相同；上垫块31、下垫块33的高度再加上连接片2和四块插拨片35的厚度应当等于矩形管的宽度。

下面针对拉弯矩形管的情况介绍本发明的挠性芯棒的安装过程。在初始状态下，24个定位螺栓分别通过下垫块33上的台阶孔、连接片2的通孔后螺入上垫块31的螺孔内并锁紧。这时候，由于上垫块31和下垫块33之间存在空隙d，并且下垫块33与定位螺栓滑动配合，因此，下垫块33的可以沿着定位螺栓滑动。这样上垫块31、下垫块33的高度再加上连接片2的厚度后仍然小于待拉弯的矩形管宽度，容易将挠性芯棒3的基板30顶面沿着矩形管的弯曲外侧面插入矩形管的中空腔内。将四个插拨片35沿着连接片2依次插入空隙d中，这样一来，空隙d被占满，下垫块33被推向矩形管的弯曲外侧面，下垫块33将抵接于矩形管的中空腔的内表面。确认四个插拨片35均准确插入，挠性芯棒3的各部件定位良好后，将挠性芯棒3连同矩形管一起送上拉弯机进行拉弯。由于在整个拉弯过程中，上垫块31和下垫块33的表面一直抵接于矩形管中空腔的内表面，完美地赋予了矩形管抵御径向压力的能力，进而保证了矩形管的弯曲内侧面不会产生意外的变形。

拉弯工艺完成之后，通过插拨片35的拉钩孔，依次将插拨片35从间隙d中取出。此时，由于间隙d的存在，下垫块33可以向上垫块31方向滑动，挠性芯棒3与弯制好的矩形管之间产生松动。随后，通过连接片2上的拉钩孔，可以很容易地将整个挠性芯棒3从弯制好的矩形管中取出。由于基板30、连接片2和插拨片35在拉弯过程中，均处于弹性变形阶段，在写出弯曲应力之后，挠性芯棒30回复到初始状态。随后，挠性芯棒就可以用于下一次拉弯生产之中。

在优选实施例中，设置了12个下垫块33，24个定位螺栓34以及四个插拨片35。四个插拨片35的长度依次递减，其中第一插拨片可以插入1#垫块、第二插拨片可以插入4#垫块，第三插拨片可以插入7#垫块，第四插拨片可以插入10#垫块。在安装芯棒的过程中，按照第一到第四的顺序依次插入空隙d内；在卸下芯棒的过程中，按照第四到第一的顺序，依次抽出插拨片。由于下垫块33跟定位螺钉34是滑动配合的，当四个插拨片分别取出后，上、下垫块之间的再次产生间隙，使得芯棒在矩形管段内得以活动，所以实验证明取出芯棒的过程非常方便快捷。

容易想到的是，各插拨片的长度及其插入的位置可以根据工艺要求进行调整。

在另一个优选实施例中，基板30和多个上垫块31可以采用相同的材料一体成型，或者通过在条块材料上铣削三角形缺口而得到。

容易想到的是，对应于圆形管或者其他异形截面的管型材，只需要设计不同截面形状的 挠性芯棒即可实现。

采用本发明的挠性芯棒能够解决矩形金属管拉伸时腹面凹陷变形的问题。该芯棒采用分层取出的方法，相比传统的方法具有结构简单实用的优点。连接片和插拔片采用有弹性的钢片，并且采用多个梯形块结构，保证了此芯棒只能单向弯曲并不易损坏，可以采用普通金属制造，成本低，加工快捷。对于质量比较大的芯棒在保证强度的前提下，可以做减重处理，操作方便。

上面结合附图对本发明的具体实施方式进行了示例性的描述，显然本发明的范围不限于此，在本发明提出的思想内做出的各种变形均没有超出本发明的范围。

Claims (4)

1.一种用于拉弯中空金属管型材的挠性芯棒，该挠性芯棒(3)插入中空金属管型材的待弯曲的部位，其特征在于：所述的挠性芯棒(3)由基板(30)、多个上垫块(31)、连接片(32)、多个下垫块(33)、多个定位螺栓(34)和多个插拨片(35)构成；所述的基板(30)由可轴向变形的弹性金属片构成；所述的上垫块(31)为大致梯形，其上设置有螺纹孔，多个上垫块(31)并列地设置在所述的基板(30)上，相邻的两个上垫块(31)之间形成一个三角形缺口；所述的下垫块(33)亦为大致梯形，其上设置有台阶孔；所述的定位螺栓(34)通过所述的台阶孔穿过所述的连接片(32)后螺入所述的螺纹孔；在所述的定位螺栓(34)锁紧的状态下，所述的上垫块(31)和下垫块(33)之间存在一个间隙(d)；所述的多个插拨片可以沿着连接片(32)插入该间隙(d)。

2.根据权利要求1所述的用于拉弯中空金属管型材的挠性芯棒，其特征在于：该挠性芯棒具有12个上垫块(31)、12个下垫块(33)、24个定位螺栓(34)和四个插拨片。

3.根据权利要求2用于拉弯中空金属管型材的挠性芯棒，其特征在于：所述的四个插拨片长度依次递减，分别插入第1、4、7、10个垫块所处的位置。

4.根据权利要求1所述的用于拉弯中空金属管型材的挠性芯棒，其特征在于：所述的基板(30)和多个上垫块(31)一体成型。