CN103341536A - 一种管材绕弯内支撑装置及管材绕弯方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种管材绕弯内支撑装置及管材绕弯方法，包括：加载机构，所述加载机构具有向一侧伸缩的伸缩杆；钢丝绳，其一端与所述伸缩杆的伸缩端相连接，其另一端连接顶盘；弹性芯模、顶推模和顶推件，依次活动地贯穿于所述钢丝绳上，所述弹性芯模的一端能与所述顶盘相抵接，所述顶推件与所述顶推模可拆装地相连接；且通过所述加载机构的伸缩杆回缩，所述顶盘与所述钢丝绳配合拉紧所述弹性芯模和所述顶推模，使得所述弹性芯模在所述管材的内腔沿径向膨胀并与所述管材的内壁充分接触。本发明实现了芯模与管材内壁的自适应配合，避免出现起皱，并且可大幅降低制造和使用成本。

Description

一种管材绕弯内支撑装置及管材绕弯方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，尤其涉及一种使用弹性芯模的管材绕弯内支撑装置及管材绕弯方法。

背景技术

众所周知，管材的绕弯成形需要多模具的协同作用和严格配合。在弯曲成形过程中，夹块带动管材与弯曲模同步转动，管材在夹块拉力的作用下，滑过弯曲切点，并在弯曲平面的弯矩作用下发生弯曲变形并与弯曲模接触，从而形成管件预定的弯曲半径，管材的弯曲力矩将由夹块对管材的拉力和管模间摩擦力的合力产生。在弯管过程中，为了防止管材出现起皱和横截面过度扃化的缺陷，需要在管腔内置入带若干球头的金属芯模，以实现管材内腔的支撑(内支撑)功能。然而，在实际生产中，现有的金属芯模尚存在有以下一些不足之处：

1、由于管材几何尺寸的差异，一种规格的管材往往需要定制多套金属芯模，模具制造成本高；

2、在弯管过程中，金属芯模与管材内壁会出现接触不均匀的现象，造成管材内腔易于划伤，且易于出现起皱等成形缺陷，成形质量难以控制；

3、此外，金属芯模本身在管腔内易于磨损，从而进一步增加了芯模的制造和使用成本。

有鉴于上述现有的金属芯模内支撑结构存在的缺点，本发明人基于多年研究及现场经验和专业知识，结合实际使用情况和机械弯管技术需求，积极加以改进和创新，以期实现一种可大幅降低制造和使用成本，能够与管材内壁均匀接触，实现芯模与管材内壁的自适应配合，避免出现起皱的管材绕弯内支撑装置及管材绕弯方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够与管材内壁均匀接触，实现芯模与管材内壁的自适应配合，避免出现起皱，并且可大幅降低制造和使用成本的管材绕弯内支撑装置。

本发明的另一目的是提供一种可大幅降低制造和使用成本，能够与管材内壁均匀接触，实现芯模与管材内壁的自适应配合，避免出现起皱的管材绕弯方法。

为达到上述目的，本发明提出一种管材绕弯内支撑装置，包括：加载机构，所述加载机构具有向一侧伸缩的伸缩杆；钢丝绳，其一端与所述伸缩杆的伸缩端相连接，其另一端连接顶盘；弹性芯模、顶推模和顶推件，依次活动地贯穿于所述钢丝绳上，所述弹性芯模的一端能与所述顶盘相抵接，所述顶推件与所述顶推模可拆装地相连接；且通过所述加载机构的伸缩杆回缩，所述顶盘与所述钢丝绳配合拉紧所述弹性芯模和所述顶推模，使得所述弹性芯模在所述管材的内腔沿径向膨胀并与所述管材的内壁充分接触。

如上所述的管材绕弯内支撑装置，其中，所述弹性芯模为橡胶棒。

如上所述的管材绕弯内支撑装置，其中，所述顶推模朝向所述顶推件的一端设有外螺纹段，所述顶推件设有内螺纹段，所述顶推模与所述顶推件螺纹配合连接。

如上所述的管材绕弯内支撑装置，其中，所述伸缩杆朝向所述钢丝绳的一端设有外螺纹段，所述钢丝绳朝向所述伸缩杆的一端设有连接螺杆，在所述连接螺杆与所述伸缩杆的外螺纹段上螺纹套接有连接螺母。

如上所述的管材绕弯内支撑装置，其中，所述加载机构为液压缸或丝杠。

如上所述的管材绕弯内支撑装置，其中，所述顶盘呈圆盘状，且所述圆盘状顶盘的中心轴与所述钢丝绳的中心轴同轴。

本发明还提供了一种管材绕弯方法，采用如上所述的管材绕弯内支撑装置，其中，所述管材绕弯方法包括：

步骤1：根据管材内径，加工弹性芯模，弹性芯模与管材内壁具有一定间隙；

步骤2：根据弹性芯模的直径，选择钢丝绳的直径尺寸，使得钢丝绳能够贯穿弹性芯模的中轴线上的通孔；

步骤3：将管材夹持在弯管机上，将钢丝绳穿过弹性芯模，钢丝绳的一端连接一顶盘，拉紧钢丝绳，顶盘与弹性芯模的一端面相抵接；钢丝绳的另一端穿过顶推模和顶推件，并与加载机构的伸缩杆固连；

步骤4：顶推件在外力作用下推送顶推模伸入管材的内腔，并与弹性芯模的另一端面抵接，以向弹性芯模传递一定的推力；同时，加载机构的伸缩杆回缩拉紧钢丝绳，使得钢丝绳驱动顶盘对弹性芯模施加反方向推力，弹性芯模在两侧推力的作用下，沿着管材径向膨胀，并与管材内壁充分接触；

步骤5：设定弯管角度，启动弯管机，开始弯管作业，弯管机的压块和顶推件一起进给，保持弯管机的弯曲模转动线速度、压块助推速度以及顶推装置的进给速度相同，同时保持加载机构对弹性芯模施加的反向推力，直至达到设定的弯管角度；

步骤6：顶推件拉动顶推模反方向回撤，使得弹性芯模的一端卸载，加载机构的伸缩杆继续回缩拉紧钢丝绳，将弹性芯模从管材内腔拉出，弹性芯模回复，卸载弯管机的夹块和压块，取出弯曲成形的管件。

如上所述的管材绕弯方法，其中，所述弹性芯模为聚氨酯橡胶棒，所述橡胶棒与所述管材内壁的间隙为1mm～2mm。

如上所述的管材绕弯方法，其中，所述钢丝绳的材料为45号钢，其直径为10mm，其屈服强度≥100MPa，沿所述橡胶棒的中轴线开设有通孔，所述通孔的孔径为13mm。

与现有技术相比，本发明具有以下特点和优点：

1、本发明采用弹性芯模替代现有的金属芯模，利用弹性芯模的弹性，在加载装置的作用下，实现弹性芯模的轴向加载，径向膨胀，膨胀后橡胶棒可以自适应地与管材内壁充分接触，克服了管材内径误差引起的芯模与管材接触不均匀的问题，可以有效地减小管材的起皱可能性和横截面扁化的程度。

2、本发明的弹性芯模采用橡胶棒，与现有的金属芯模相比，橡胶棒质软，可以减小弯管过程管材内壁的划伤。

3、本发明的橡胶棒制造和使用成本低廉，易于更换和维护。

4、本发明的橡胶棒柔性高，在加载装置的作用下，可以自适应多种规格管材的弯曲成形。

附图说明

在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。

图1为本发明管材绕弯内支撑装置的立体结构示意图；

图2为本发明管材绕弯内支撑装置在弯管作业前安装于弯管机上的剖面结构示意图；

图3为本发明管材绕弯内支撑装置安装于弯管机上进行弯管作业时的剖面结构示意图。

附图标记说明：

10-管材；1-加载机构；11-伸缩杆；2-钢丝绳；21-连接螺杆；3-弹性芯模(橡胶棒)；4-顶推模；5-顶推件；6-顶盘；7-连接螺母；8-弯管机；81-夹块；82-压块；83-弯曲模；84-防皱块。

具体实施方式

结合附图和本发明具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本发明的细节。但是，在此描述的本发明的具体实施方式，仅用于解释本发明的目的，而不能以任何方式理解成是对本发明的限制。在本发明的教导下，技术人员可以构想基于本发明的任意可能的变形，这些都应被视为属于本发明的范围。

请参考图1、图2、图3，分别为本发明管材绕弯内支撑装置的立体结构示意图；在弯管作业前安装于弯管机上的剖面结构示意图；以及安装于弯管机上进行弯管作业时的剖面结构示意图。

如图1至图3所示，本发明提出的管材绕弯内支撑装置包括：加载机构1、钢丝绳2、弹性芯模3、顶推模4、顶推件5和顶盘6，其中，加载机构1具有向一侧伸缩的伸缩杆11，以提供驱动力。钢丝绳2的一端与伸缩杆11的伸缩端相连接，其另一端连接顶盘6，通过伸缩杆11的回缩拉紧钢丝绳2，并将拉紧力传递至顶盘6。弹性芯模3、顶推模4和顶推件5依次活动地贯穿于钢丝绳2上，即钢丝绳2依次沿中心轴方向贯穿弹性芯模3、顶推模4和顶推件5后与伸缩杆11相连接，弹性芯模3、顶推模4和顶推件5能够在钢丝绳2上自由滑动。弹性芯模3的一端能与顶盘6相抵接，使得顶盘6可向弹性芯模3的一端施加压力。顶推件5与顶推模4相连接，使得顶推件5能够驱动顶推模4在钢丝绳2上往复移动。如图2所示，在本实施例中，顶推件5与顶推模4的连接端螺纹连接，即顶推模4朝向顶推件5的一端设有外螺纹段，顶推件5设有内螺纹段，顶推模4与顶推件5螺纹配合连接，使得顶推件5与顶推模4连接为一体。当然，顶推件5与顶推模4也可采用其它可拆装的连接方式，如螺栓连接，过盈配合连接等，只要保证在一定外力作用下，顶推件5与顶推模4能够一起移动即可。当加载机构1的伸缩杆11回缩，顶推件5在外力的作用下保持不动的情况下，顶盘6与钢丝绳2配合拉紧弹性芯模3和顶推模4，使得弹性芯模3的一端受到顶盘6的压紧力，其另一端受到顶推模4的压紧力，这样弹性芯模3在两侧压紧力的作用下，在管材10的内腔中沿径向膨胀并与管材10的内壁充分接触。在本实施例中，弹性芯模为橡胶棒3。利用橡胶材料的弹性，实现橡胶棒3在端面受压后的径向膨胀功能。本发明也可以采用其它公知的弹性材料，只要保证其端面受压后产生径向膨胀即可。与现有技术采用金属芯模相比，本发明通过挤压弹性芯模产生的径向膨胀，使得弹性芯模的外壁与管材内壁均匀接触，避免管材内腔划伤及起皱等成形缺陷，提高了弯管的成形质量。并且，弹性芯模采用橡胶棒，橡胶棒在其膨胀范围内可适用于不同几何尺寸的管材，这样就大大减少了芯模的使用数量，从而降低了制造成本。另外，橡胶棒本身的成本较低，因此进一步降低了制造成本。

进一步的，如图2、图3所示，为了使伸缩杆11与钢丝绳2的连接更加牢固可靠且便于拆装，伸缩杆11朝向钢丝绳2的一端设有外螺纹段，钢丝绳2朝向伸缩杆11的一端设有连接螺杆21，在连接螺杆21与伸缩杆11的外螺纹段上螺纹套接有连接螺母7，使得伸缩杆11、连接螺杆21和连接螺母7连接为一体。

在本发明的一个可选的实施例中，加载机构1采用液压缸，伸缩杆11为活塞杆。活塞杆可沿轴向伸缩运动。在本发明的另一个可选的实施例中，加载机构1也可以是丝杠结构，丝杠具有往复移动的伸缩杆。当然本发明的加载机构1还可以采用其它公知的可伸缩结构，只要能够驱动钢丝绳2拉紧即可。

为了使弹性芯模3的端部受力更加均匀，顶盘6呈圆盘状，且圆盘状顶盘6的中心轴与钢丝绳2的中心轴同轴，保证弹性芯模3受压后径向膨胀的均匀性。

请一并参考图2、图3，本发明还提供了一种采用如上所述的管材绕弯内支撑装置的管材绕弯方法，该管材绕弯方法包括：

步骤1：根据管10内径，加工弹性芯模3，使得弹性芯模3与管材10内壁具有一定间隙；在本实施例中，弹性芯模为聚氨酯橡胶棒3，橡胶棒3与管材10内壁的间隙为1mm～2mm。

步骤2：根据弹性芯模3的直径，选择钢丝绳的直径尺寸，使得钢丝绳能够贯穿弹性芯模3的中轴线上的通孔；在本实施例中，钢丝绳2的材料为45号钢，其直径为10mm，其屈服强度≥100MPa，沿橡胶棒3的中轴线开设有通孔，通孔的孔径比钢丝绳2的直径大2mm～3mm。

步骤3：通过弯管机8的夹块81将管材10夹持在弯管机8上，弯管机8包括夹块81、压块82、弯曲模83和防皱块84，将钢丝绳2穿过弹性芯模3，钢丝绳2的一端连接顶盘6，拉紧钢丝绳2，顶盘6与弹性芯模3的一端面相抵接；钢丝绳2的另一端穿过顶推模4和顶推件5，并与加载机构1的伸缩杆11固连；

步骤4：顶推件5在外力作用下推送顶推模4伸入管材10的内腔，并与弹性芯模3的另一端面抵接，以向弹性芯模3传递一定的推力F1(如2MPa)；同时，加载机构1的伸缩杆11回缩拉紧钢丝绳，使得钢丝绳2驱动顶盘6对弹性芯模3施加反方向推力F2(如10MPa)，弹性芯模3在两侧推力(压紧力)的作用下，沿着管材10径向膨胀，并与管材10内壁充分接触；

步骤5：设定弯管角度，启动弯管机8，开始弯管作业，弯管机的压块82和顶推件5一起进给，保持弯管机8的弯曲模83转动线速度、压块82助推速度V1以及顶推装置的进给速度V2相同，同时保持加载机构对弹性芯模施加的反向推力F2，直至达到设定的弯管角度；

步骤6：顶推件5拉动顶推模4沿顶推装置的进给速度V2的反方向回撤，使得弹性芯模3的一端卸载，加载机构1的伸缩杆11继续回缩拉紧钢丝绳2，将弹性芯模3从管材10内腔拉出，弹性芯模3回复原状，卸载弯管机8的夹块81和压块82，取出弯曲成形的管件。

针对上述各实施方式的详细解释，其目的仅在于对本发明进行解释，以便于能够更好地理解本发明，但是，这些描述不能以任何理由解释成是对本发明的限制，特别是，在不同的实施方式中描述的各个特征也可以相互任意组合，从而组成其他实施方式，除了有明确相反的描述，这些特征应被理解为能够应用于任何一个实施方式中，而并不仅局限于所描述的实施方式。

Claims (9)

1.一种管材绕弯内支撑装置，其特征在于，所述管材绕弯内支撑装置包括：

加载机构，所述加载机构具有向一侧伸缩的伸缩杆；

钢丝绳，其一端与所述伸缩杆的伸缩端相连接，其另一端连接顶盘；

弹性芯模、顶推模和顶推件，依次活动地贯穿于所述钢丝绳上，所述弹性芯模的一端能与所述顶盘相抵接，所述顶推件与所述顶推模可拆装地相连接；且通过所述加载机构的伸缩杆回缩，所述顶盘与所述钢丝绳配合拉紧所述弹性芯模和所述顶推模，使得所述弹性芯模在所述管材的内腔沿径向膨胀并与所述管材的内壁充分接触。

2.如权利要求1所述的管材绕弯内支撑装置，其特征在于，所述弹性芯模为橡胶棒。

3.如权利要求1所述的管材绕弯内支撑装置，其特征在于，所述顶推模朝向所述顶推件的一端设有外螺纹段，所述顶推件设有内螺纹段，所述顶推模与所述顶推件螺纹配合连接。

4.如权利要求1所述的管材绕弯内支撑装置，其特征在于，所述伸缩杆朝向所述钢丝绳的一端设有外螺纹段，所述钢丝绳朝向所述伸缩杆的一端设有连接螺杆，在所述连接螺杆与所述伸缩杆的外螺纹段上螺纹套接有连接螺母。

5.如权利要求1至4中任一项所述的管材绕弯内支撑装置，其特征在于，所述加载机构为液压缸或丝杠。

6.如权利要求1至4中任一项所述的管材绕弯内支撑装置，其特征在于，所述顶盘呈圆盘状，且所述圆盘状顶盘的中心轴与所述钢丝绳的中心轴同轴。

7.一种管材绕弯方法，采用如权利要求1至6中任一项所述的管材绕弯内支撑装置，其特征在于，所述管材绕弯方法包括：

步骤1：根据管材内径，加工弹性芯模，弹性芯模与管材内壁具有一定间隙；

步骤2：根据弹性芯模的直径，选择钢丝绳的直径尺寸，使得钢丝绳能够贯穿弹性芯模的中轴线上的通孔；

步骤3：将管材夹持在弯管机上，将钢丝绳穿过弹性芯模，钢丝绳的一端连接一顶盘，拉紧钢丝绳，顶盘与弹性芯模的一端面相抵接；钢丝绳的另一端穿过顶推模和顶推件，并与加载机构的伸缩杆固连；

步骤4：顶推件在外力作用下推送顶推模伸入管材的内腔，并与弹性芯模的另一端面抵接，以向弹性芯模传递一定的推力；同时，加载机构的伸缩杆回缩拉紧钢丝绳，使得钢丝绳驱动顶盘对弹性芯模施加反方向推力，弹性芯模在两侧推力的作用下，沿着管材径向膨胀，并与管材内壁充分接触；

步骤5：设定弯管角度，启动弯管机，开始弯管作业，弯管机的压块和顶推件一起进给，保持弯管机的弯曲模转动线速度、压块助推速度以及顶推装置的进给速度相同，同时保持加载机构对弹性芯模施加的反向推力，直至达到设定的弯管角度；

步骤6：顶推件拉动顶推模反方向回撤，使得弹性芯模的一端卸载，加载机构的伸缩杆继续回缩拉紧钢丝绳，将弹性芯模从管材内腔拉出，弹性芯模回复，卸载弯管机的夹块和压块，取出弯曲成形的管件。

8.如权利要求7所述的管材绕弯方法，其特征在于，所述弹性芯模为聚氨酯橡胶棒，所述橡胶棒与所述管材内壁的间隙为1mm～2mm。

9.如权利要求8所述的管材绕弯方法，其特征在于，所述钢丝绳的材料为45号钢，其直径为10mm，其屈服强度≥100MPa，沿所述橡胶棒的中轴线开设有通孔，所述通孔的孔径为13mm。

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