CN104259278A - 一种用于双脊矩形管绕弯成形的柔性叉形芯模 - Google Patents

Abstract

一种用于双脊矩形管绕弯成形的柔性叉形芯模。芯棒为叉形件，由两个芯棒夹块固定在芯棒体叉形前端的阶梯面上组成；插块芯头和插槽芯头均有多个；插块芯头和插槽芯头配合形成芯头，各组芯头之间通过圆柱头和圆柱窝连接；芯头和芯棒的连接靠芯棒端面的圆柱窝和芯头的圆柱头配合实现；芯头的另一端安装有尾芯头，该尾芯头的圆柱头装入芯头的圆柱窝中实现连接；多个芯头的圆柱头与圆柱窝转动配合。当弯曲矩形管时，叉形的芯棒可以适应双脊矩形管的脊槽结构，实现对管件的支撑；芯头能够自由转动，以满足双脊矩形管弯曲成形曲率的要求。本发明结构紧凑，主要零件更换方便，能够有效地消除拉裂以及减小截面畸变等缺陷。

Description

一种用于双脊矩形管绕弯成形的柔性叉形芯模

一、技术领域

本发明涉及一种数控弯管加工模具，具体是一种用于双脊矩形管绕弯成形的柔性叉形芯模。

二、背景技术

由于具有截止频率低、工作带宽宽、特性阻抗低、损耗小、耐功率大等优点，双脊矩形管弯曲件被作为重要的波导管连接件，广泛应用于航空、航天、雷达及卫星等通讯领域。然而由于双脊矩形管本身具有空心、带有脊槽及截面惯性矩大等特点，导致弯曲过程中管材在脊槽及内外腹板处局部刚性不足，容易产生截面变形、壁厚变化及回弹等缺陷，严重影响双脊矩形管的成形精度。使用芯模可有效防止上述缺陷的产生。由于双脊矩形管具有脊槽结构，决定了现有的普通矩形管绕弯成形所使用的芯模难以用于双脊矩形管的绕弯成形过程。

目前双脊矩形管绕弯过程中常用弹簧钢片、松香、橡胶、尿素、低熔点合金等作为芯模进行填充。弹簧钢带的填充及取出比较费时费力，使用不方便，而且容易划伤管件的内表面。松香质硬脆、易碎裂，破碎后的细小颗粒尖利异常，容易破坏管子内部的粗糙度，甚至导致波导管产生畸变。低熔点合金质脆，抗弯扭能力差，易粘附波导管且在内壁形成腐蚀源使其不易清除。尿素填料需要严格控制环境温度及填料灌装凝固冷却后的放置时间，否则凝固填料极易熔化，起不到芯模的作用。因此有必要开发一种新型的芯模结构，以适应现代工业对双脊矩形管精确绕弯成形的生产要求。

三、发明内容

为了克服双脊矩形管绕弯成形易截面变形及拉裂的缺陷，并适应双脊矩形管具有脊槽这一结构特征，本发明提出了一种用于双脊矩形管绕弯成形的柔性叉形芯模，该芯模可以有效地消除起皱和拉裂，并减少弯曲过程的截面畸变。

本发明包括芯棒、芯头、尾芯头及圆柱销。其中：

芯棒为叉形件，由芯棒夹块和芯棒体组成，是实现本发明的重要零件。芯棒外形尺寸略小于双脊矩形管内尺寸。芯棒体为叉形件，长方体尾部可以通过螺钉孔实现与机床的连接；两个叉形前端各有一个阶梯状表面，且阶梯状表面方向指向外侧；在阶梯状表面的中间部位是芯棒体定位凹槽，定位凹槽上设有定位销孔；凹槽的两侧为芯棒体定位凸台，凸台上设有螺钉孔用以安装紧固螺钉。芯棒夹块有定位凸台和定位凹槽，形状为F形；在芯棒夹块的凹槽部分钻有螺钉孔，用于安装紧固螺钉。在中间定位凸台的中心有一个定位销孔，用于定位芯棒夹块和芯棒体的位置，确保芯棒体和芯棒夹块装配后各面平齐，定位销与定位销孔的配合为过渡配合。芯棒夹块与芯棒体通过销钉和螺钉进行连接。芯棒体和芯棒夹块前端有圆柱窝，组装后芯棒圆柱窝直径略大于芯棒叉形前端厚度尺寸的1/2，深度均为芯棒叉形前端宽度尺寸的1/4。芯棒体和芯棒夹块前端分别有上下两段圆弧，其曲率半径为芯棒前端厚度的1/2，位置确定原则是上端圆弧与芯头相交，而下端圆弧确定原则为将下一个芯头旋转15°与圆弧相交。

芯头由插块芯头和插槽芯头组成。芯头数量根据双脊矩形管的弯曲角度和单个芯头的相对旋转角度确定。插槽芯头和插块芯头的一端为圆柱头，另一端为芯头体。插块芯头圆柱头有定位凸台，其宽度和高度均约为1mm，相应插槽的芯头圆柱头有定位凹槽。插块芯头和插槽芯头通过定位凸台和定位凹槽进行配合。圆柱头一端与芯头体端面平齐，其宽度等于芯棒圆柱窝的宽度。芯头体内侧开有与芯棒夹块一样的圆柱窝，圆柱窝与下一组芯头的圆柱头进行配合。芯头体外径等于芯棒厚度，宽度为芯棒宽度的1/2。圆柱头外径略小于圆柱窝内径，其宽度等于圆柱窝宽度的一半。芯头的上端圆弧确定原则是与下一个芯头相交，下端圆弧确定原则为将下一个芯头旋转15°与芯头相交。这样就保证了下一个芯头相对可以旋转15°。芯头装配好后，后一组芯头圆柱头位于前一组芯头的圆柱窝内，圆柱头借助圆柱窝的约束进行固定，并在圆柱窝内产生相对旋转运动。

在多个芯头中，尾芯头没有圆柱窝，芯头体和圆柱头外径与插槽芯头的对应外径相同。芯头体高度等于芯棒的宽度尺寸，圆柱头宽度约为芯头体宽度的1/2，并且该圆柱头为完整的。芯头体在圆心向圆柱头相反方向偏移一定距离进行切割形成端面。

装配时：

1)安装第一节芯头。将尾芯头的圆柱头装入一个插槽芯头的圆柱窝中，然后扣上插块芯头，保持尾芯头圆柱头与芯头圆柱窝同心；

2)安装第二节芯头。将第一节芯头的圆柱头装入一个插槽芯头的圆柱窝中，然后扣上插块芯头。以后依照上述方法安装其余各节芯头及尾芯头，得到两条芯头链。

3)安装芯棒。将最前端芯头的圆柱头装入芯棒体的圆柱窝中，扣上芯棒夹块，保持芯棒圆柱窝的销孔与最前端芯头圆柱头的销孔同心；取定位销装入芯棒体与芯棒夹块的定位销孔中，最后通过螺钉孔的紧固螺钉进行固定，完成芯棒的组装，获得最终的柔性叉形芯模。

本发明包含叉形芯棒，通过两个叉形芯棒前端伸入双脊矩形管脊槽两侧矩形管腔的方式，克服了双脊矩形管无法整体使用芯模的缺陷。多个芯头的圆柱头与圆柱窝相互配合，并且二者之间可产生转动；芯头外缘直径与芯棒的厚度相等，而且芯头与芯棒宽度和倒角都相同，使芯头外缘各点均可与矩形管内壁相配合。各芯头之间以及芯头与芯棒之间通过圆柱头、圆柱窝进行连接，使得芯头的安装拆卸变的十分方便快捷，且便于调整芯头个数。使用时，将芯模置于双脊矩形管内。当弯曲双脊矩形管时，芯头能够自由转动，即可根据设计要求完成矩形管小半径弯曲成形，以满足矩形管弯曲成形曲率的要求。

四、附图说明

图1是双脊矩形管绕弯芯模在已成形管坯内的状态示意图，

图2是芯模示意图，

图3是芯头示意图，

图4是插块芯头示意图，

图5是插槽芯头示意图，

图6是尾芯头结构示意图，

图7是芯棒体示意图，

图8是芯棒夹块示意图，

图9是双脊矩形管弯曲柔性芯模的安装示意图，

图10是实施例所用双脊矩形管形状和截面尺寸。其中：

1.双脊矩形管         2.芯头             3.尾芯头           4.芯棒         5.销钉孔

6.螺纹孔             7.插槽芯头         8.插块芯头         9.芯棒体       10.芯棒夹块

11.销钉孔            12.圆柱头          13.定位凸台        14.定位凹槽    15.芯头体

16.圆柱窝            17.螺钉孔          18.螺钉            19.芯棒夹块定位凸台

20.芯棒夹块定位凹槽  21.芯棒体定位凹槽  22.芯棒体定位凸台  23.销钉

五、具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

本实施例使用的双脊矩形管形状尺寸如图10所示，管坯长度200mm，弯曲半径R为40mm。根据双脊矩形管截面尺寸和弯曲规格，确定芯模的宽度为17.89mm，厚度为7.8mm，长度为152.5mm；芯头数量为8。

本实施例包括1个芯棒体、2个芯棒夹块、6个插块芯头、6个插槽芯头、2个尾芯头、2个定位圆柱销和4个紧固螺钉。

芯棒夹块10表面为阶梯面，该阶梯面可以与芯棒体的阶梯面配合，阶梯面包括芯棒夹块定位凸台19和芯棒夹块定位凹槽20。芯棒夹块定位凸台19中间开有定位销孔11，其两侧为芯棒夹块定位凹槽20，芯棒夹块定位凹槽20内有螺钉孔17。芯棒夹块10通过其圆柱窝16与芯头的圆柱头12对应配合。

芯棒体9为叉形件，由长方体尾部和两个叉形前端组成。每个叉形前端有一个表面为阶梯面，且该阶梯面指向外侧；阶梯面的中部有芯棒体定位凹槽21，芯棒体定位凹槽21的两侧为芯棒体定位凸台22；芯棒体定位凹槽21上有定位销孔11，芯棒体定位凹槽两侧的芯棒体定位凸台22上有安装螺钉18的螺钉孔17。在所述芯棒体9两个叉形前端有阶梯面一端的端面有圆弧形凹槽，该圆弧形凹槽半径与芯头外径相同，且该端面内有圆柱窝，可以与芯头的圆柱头进行配合。

芯棒夹块10通过螺钉18和定位销钉23固定在芯棒体9的阶梯面上，形成了芯棒4，其前端有圆柱窝16。该圆柱窝16的宽度与芯棒体上圆柱窝的宽度之和略大于芯头圆柱头宽度，以利于和芯头圆柱头进行装配。

芯头2由插块芯头8和插槽芯头7配合而成。

插块芯头8有多个，具体数量根据所成形的矩形管的弯曲角度和芯头相对旋转角确定。本实施例中，插块芯头有6个。插块芯头由2个不同直径的圆形套筒组合而成，使所述插块芯头8的截面为一小一大两个外表面相接的圆形，分别为圆柱头12和芯头体15。插块芯头圆柱头12有定位凸台13，其高度和宽度均约为1mm。圆柱头一端与芯头体端面平齐，圆柱头外径略小于圆柱窝内径，其宽度等于芯头体宽度的一半。芯头体内侧开有与芯棒夹块一样的圆柱窝，与下一组芯头的圆柱头进行配合。芯头体15外径等于芯棒4的厚度尺寸，宽度为芯棒尺寸的1/2。芯头的上端圆弧确定原则是与下一个芯头相交，而下端圆弧确定原则为将下一个芯头旋转15°与芯头相交。这样就保证了下一个芯头相对可以旋转15°。相应插槽芯头圆柱头有定位凹槽。插块芯头和插槽芯头通过定位凸台和定位凹槽进行配合。

插槽芯头7的结构特征与插块芯头8的结构特征相似。插槽芯头7有多个，数量与插块芯头8的数量相同。本实施例中，插槽芯头7有6个。插槽芯头7的截面为一小一大两个外表面相交的圆形，分别为圆柱头12和芯头体15。插槽芯头圆柱头12有定位凹槽14，其深度和宽度均约为1mm，以方便与插块芯头进行配合。

插块芯头8和插槽芯头7通过定位凸台13和定位凹槽14进行配合，形成一组芯头2。

尾芯头3的芯头体15和圆柱头12外径与插槽芯头的对应外径相同。芯头体15宽度等于芯棒的宽度尺寸，圆柱头12宽度约为芯头体15宽度的1/2，并且该圆柱头12为一整体。芯头体15在其圆心向圆柱头12相反方向偏移一定距离进行切割形成端面。尾芯头通过圆柱头和上一组芯头的圆柱窝进行配合连接。

装配时：

1)安装第一节芯头。将尾芯头的圆柱头装入一个插槽芯头的圆柱窝中，然后扣上插块芯头。

2)安装第二节芯头。将第一节芯头的圆柱头装入一个插槽芯头的圆柱窝中，然后扣上插块芯头。以后依照上述方法安装其余各节芯头及尾芯头，得到两条安装好的芯头链。

3)安装芯棒。将芯头链最前端芯头的圆柱头装入芯棒体一个叉形前端的圆柱窝中，扣上芯棒夹块，在阶梯面的作用下使芯棒体和芯棒夹块相对位置得以确定；取一个定位销装入芯棒体与芯棒夹块的定位销孔中，并使芯棒体、芯棒夹块和上下芯头的外端面分别与尾芯头的两个端面平齐，最后通过安装两个紧固螺钉，完成一个叉形前端芯头的安装。重复上述操作，完成另一个叉形前端芯头的安装，完成芯棒的组装，最终获得柔性叉形芯模。

拆卸时，按照上述步骤逆序操作。

使用本发明时，芯头之间的连接是圆柱头和圆柱窝，下一个芯头的圆柱头可以在上一个芯头圆柱窝内转动。弯曲过程中两组芯头随双脊矩形管的弯曲而相应地转动，从而实现对双脊矩形管脊槽两侧矩形管坯内壁的有效支撑。单个芯头的相对旋转角为15°，这样在实现其柔性的同时，可以实现对管坯的有效支撑。采用本发明，可以很好的实现双脊矩形管的绕弯成形，有效的消除拉裂并减小截面畸变。该芯模结构紧凑，各部件连接紧密，主要零件更换方便。

Claims (6)

1.一种用于双脊矩形管绕弯成形的柔性叉形芯模，其特征在于，包括芯棒体、芯棒夹块、插块芯头、插槽芯头、尾芯头；插块芯头和插槽芯头均有多个，分别将一个插槽芯头和一个插块芯头相互咬合，构成多组芯头，各组芯头之间通过圆柱头和圆柱窝连接，形成了一组芯头链；尾芯头有两个，每组芯头链各装一个；芯棒夹块有两个，两个芯棒夹块分别固定在芯棒体两个叉形前端一端的阶梯面上，形成了芯棒；芯棒夹块和芯棒体的圆柱窝和芯头的圆柱头配合；插块芯头和插槽芯头由定位凸台、定位凹槽进行配合定位，并通过圆柱头和圆柱窝进行芯头间连接，形成一组芯头；所述芯头的另一端安装有尾芯头，该尾芯头的圆柱头装入芯头的圆柱窝中。

2.如权利要求1所述一种用于双脊矩形管绕弯成形的柔性叉形芯模，其特征在于，所述芯棒体为叉形结构，由长方体的尾端和两个相同的叉形前端构成；每个叉形前端的一个表面为阶梯面，该阶梯面位于芯棒体外侧；该阶梯面的中部有芯棒体定位凹槽，芯棒体定位凹槽的两侧为芯棒体定位凸台；芯棒体定位凹槽上有定位销孔，芯棒体定位凹槽两侧的芯棒体定位凸台上有螺纹孔，用以连接芯棒体和芯棒夹块。在所述芯棒体两个叉形前端有阶梯面的端面有圆弧形凹槽，且该圆弧形凹槽的直径与芯头体外径相同。芯棒体叉形前端有圆柱窝，可以与组装好的芯头圆柱头配合。

3.如权利要求1所述一种用于双脊矩形管绕弯成形的柔性叉形芯模，其特征在于，芯棒夹块有芯棒夹块定位凸台，中间开有定位销孔。两侧为芯棒夹块定位凹槽，芯棒夹块定位凹槽内有螺钉孔，使得芯棒夹块的表面为阶梯面，并且该阶梯面与芯棒体的阶梯面配合。芯棒夹块端面有弧形凹槽，其直径与芯头体外径相同；芯棒夹块端面有圆柱窝，可以与组装好的芯头圆柱头配合。

4.如权利要求1所述一种用于双脊矩形管绕弯成形的柔性叉形芯模，其特征在于，插块芯头由不同直径的圆柱头和芯头体组合而成。插块芯头圆柱头有定位凸台，其高度和宽度均约为1mm。圆柱头一端与芯头体端面平齐，圆柱头外径略小于圆柱窝内径，其宽度等于芯头体宽度的一半。芯头体内侧开有与芯棒夹块一样的圆柱窝，与下一组芯头的圆柱头进行配合。芯头体外径等于芯棒的厚度尺寸，宽度为芯棒宽度尺寸的1/2。芯头体远离圆柱头的端面有两个圆弧，其上端圆弧确定原则是与下一个芯头相交，而下端圆弧确定原则为将下一个芯头旋转15°与芯头相交。这样就保证了下一个芯头相对可以旋转15°，圆弧曲率半径等于芯头体外径。相应插槽芯头圆柱头有定位凹槽。插块芯头和插槽芯头通过定位凸台和定位凹槽进行配合。

5.如权利要求1所述一种用于双脊矩形管绕弯成形的柔性叉形芯模，其特征在于，插槽芯头的数量与插块芯头的数量相同；插槽芯头由直径不同的圆柱头和芯头体构成，其尺寸分别与插块芯头相同；芯头体内有圆柱窝，圆柱窝内径稍大于圆柱头外径；芯头体远离圆柱头的端面有两个圆弧，其确定原则和尺寸均与插块芯头相同。芯头体靠近圆柱头的表面为弧形凹槽，其曲率半径与圆柱头半径相同。在所述圆柱体一端的端面上有轴线凹进的插槽，其宽度和高度均约为1mm，该插槽与插块芯头上轴向凸出的插块相配合。

6.如权利要求1所述一种用于双脊矩形管绕弯成形的柔性叉形芯模，其特征在于，尾芯头由圆柱头和芯头体组成；所述组成尾芯头的圆柱头的直径与插槽芯头和插块芯头上的圆柱头直径相同，所述芯头体直径与插槽芯头和插块芯头的芯头体直径相同；在所述芯头体的远离圆柱头的一侧表面为平面，芯头体与圆柱头交界处有弧形凹槽，该凹槽的曲率半径与圆柱头半径相同。