CN108435852B - 一种模块化可调压弯管芯轴 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种模块化可调压弯管芯轴，包括包括挤压紧固装置、弹性橡胶、边挡头、调节块和钢丝软轴，所述挤压紧固装置、弹性橡胶和边挡头均为圆柱状结构，所述挤压紧固装置和所述边挡头外径相同，所述弹性橡胶外径小于所述边挡头外径；所述弹性橡胶由两个以上弹性橡胶模块组成，除两端所述弹性橡胶模块外，其余弹性橡胶模块均在外圆周面上设置有平行于轴向的润滑油槽,对其余弹性橡胶模块的润滑油槽中的润滑有形成自密封作用，防止润滑油泄露。选择不同弹性橡胶模块个数可以满足不同长度管材弯管需要，设计芯轴具有很好的通用性,且操作简便快捷；使用定力矩扳手能够使芯轴在管内壁产生不同的压力值，实现不同壁厚。

Description

一种模块化可调压弯管芯轴
技术领域
本发明属于薄壁管弯曲成形技术领域，具体涉及一种模块化可调压弯管芯轴。
背景技术
管件是航空、航天领域中最常用的轻量化构件，其中薄壁小弯曲半径管件是主要用于航空航天器的进气系统管路和动力燃料增压输送管路等。由于弯曲半径过小、管径壁厚比过大，该类管件成形过程中普遍存在内层失稳起皱，外层管壁减薄等现象，会影响后续的成形，同时大大降低零件寿命。
为实现薄壁管的小弯曲半径弯曲，当前采用的技术方案主要有一下几种：(1)充液弯管：Wang(X.Wang,et al,T NONFERR METAL SOC,21:440,2011)等将管材放置在特制模具内，管材两端有自密封装置，内部填充液体介质并保持一定内压，成形时依靠模具闭合实现压弯成形，最后提高管内液体压力实现整形。该方法存在的最大问题是，由于壁厚很小管材两端的密封装置设计复杂，且很难较长时间保持恒定压强；(2)芯棒弯管：中国专利CN04307946B公开了一种弯管装置，工作过程中圆柱塞塞入管材中与管材通过间隙配合，弯曲过程中通过圆柱塞的支撑作用保证管材的圆度。由于圆柱塞与管材通过间隙配合，间隙过大管材圆度无法保证，间隙过小弯管完成后圆柱塞卸模困难；(3)半管冲压后焊接：将管材分成两半，通过冲压工艺获得预定形状后再将两半焊接在一起，该种工艺对焊接要求高，零件的加工周期和成本大大增加。结合上述分析，当前薄壁管的小弯曲半径的弯曲方法尚不成熟。因此迫切需要设计一种新型的弯管装置，解决薄壁管的小弯曲半径弯曲这一技术难题。
发明内容
要解决的技术问题：
为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种安装于待弯管材内并保持间隙配合的模块化可调压弯管芯轴，采用具有一定形状且具有变形能力的软橡胶作为芯轴材料，通过挤压芯轴在管材内壁产生一定的挤压力，保证弯管过程中管材的圆度，实现薄壁管小弯曲半径弯曲成形工艺，芯轴工作长度和在管内产生的压力可灵活调整。
本发明的技术方案是：一种模块化可调压弯管芯轴，其特征在于：包括挤压紧固装置、弹性橡胶、边挡头、调节块和钢丝软轴，所述挤压紧固装置、弹性橡胶和边挡头均为圆柱状结构，所述挤压紧固装置和所述边挡头外径相同，所述弹性橡胶外径小于所述边挡头外径；
所述钢丝软轴依次穿过所述挤压紧固装置、弹性橡胶、边挡头和调节块的中心孔，并保持间隙配合；将所述调节块固定于所述钢丝软轴一端上，约束所述边挡头一侧的轴向运动，进一步约束所述弹性橡胶一端的轴向运动；所述挤压紧固装置与所述钢丝软轴另一端固定连接，用于约束所述弹性橡胶另一端的轴向运动，并能够通过挤压所述弹性橡胶进而调节弹性橡胶外径；
所述弹性橡胶由两个以上弹性橡胶模块组成，除两端所述弹性橡胶模块外，其余弹性橡胶模块均在外圆周面上设置有平行于轴向的润滑油槽。
本发明的进一步技术方案是：所述挤压紧固装置包括加压螺母、垫片、螺杆和挤压块；所述挤压块为中心开有阶梯通孔的圆柱状结构；所述螺杆的端头安装于所述台阶通孔的端面上，并与所述钢丝软轴穿过所述挤压紧固装置的一端固定连接，所述挤压块的阶梯通孔大直径一端与所述螺杆端头间隙配合，能够限制所述螺杆绕其轴向转动；所述加压螺母和垫片通过所述螺杆带螺纹一端安装于所述挤压块的外端面。
本发明的进一步技术方案是：所述螺杆的端头为六角端头，所述挤压块的阶梯通孔大直径一端为内六角通孔。
本发明的进一步技术方案是：所述弹性橡胶模块的长度为10～50mm。
本发明的进一步技术方案是：所述挤压块和边挡头为合金或硬质木材。
本发明的进一步技术方案是：所述挤压块外端面为六角端头，用于使用时和工装配合。
有益效果
本发明按照芯轴支撑弯管技术的基本原理，提出的一种模块化可调压弯管芯轴，用于实现薄壁管材小半径弯曲的模块化可调压弯管芯轴，具有如下的有益效果：
(1)弹性橡胶模块化设计，选择不同弹性橡胶模块个数可以满足不同长度管材弯管需要，设计芯轴具有很好的通用性；
(2)由于除两端弹性橡胶模块外，其余弹性橡胶模块上均在外圆周面上设置有平行于轴向的润滑油槽，挤压过程中预置的润滑油被挤到弹性橡胶模块与管材之间形成一层油膜，能够促进弯管过程中材料流动，提高成形质量。同时设置于两端的弹性橡胶模块未设置润滑油槽，受到挤压块和边挡头的挤压后，对其余弹性橡胶模块的润滑油槽中的润滑有形成自密封作用，防止润滑油泄露。
(3)芯轴的挤压紧固装置采用螺纹形式，使用定力矩扳手能够使芯轴在管内壁产生不同的压力值，实现不同壁厚、不同成形要求管材的弯管需求，且操作简便快捷。
附图说明
图1是芯轴结构爆炸图。
图2是芯轴装配关系剖面图。
附图标记说明：1为加压螺母；2为垫片；3为螺杆；4为挤压块；5为弹性橡胶，其中5-1，5-2，…,5-n为组成5弹性橡胶的n个模块；6为边挡头；7为调节块；8为钢丝软轴；9为弹性橡胶模块上开的润滑油槽；10为待弯管材。
具体实施方式
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
参照图1，本发明一种模块化可调压弯管芯轴包括挤压紧固装置、弹性橡胶5、边挡头6、调节块7和钢丝软轴8，所述挤压紧固装置、弹性橡胶5和边挡头6均为圆柱状结构；所述挤压紧固装置和边挡头6外径相同，弹性橡胶5外径小于边挡头6外径.
钢丝软轴8依次穿过所述挤压紧固装置、弹性橡胶5、边挡头6和调节块7的中心孔，并保持间隙配合；调节块7为钢丝绳卡扣，利用卡扣将将器固定于钢丝软轴8一端上，约束边挡头6一侧的轴向运动，进一步约束弹性橡胶5一端的轴向运动；所述挤压紧固装置与钢丝软轴8另一端固定连接，用于约束弹性橡胶5另一端的轴向运动，并能够通过挤压弹性橡胶5进而调节弹性橡胶5外径；
所述挤压紧固装置包括加压螺母1、垫片2、螺杆3和挤压块4；挤压块4为中心开有阶梯通孔的圆柱状结构，所述阶梯通孔大直径一端为内六角通孔；螺杆3的端头为六角端头，与所述内六角通孔间隙配合，能够限制螺杆3绕其轴向转动，螺杆3的六角端头安装于所述台阶通孔的端面上，同时与钢丝软轴8穿过所述挤压紧固装置通孔的一端固定连接；加压螺母1和垫片2通过螺杆3的带螺纹一端安装于挤压块4的外端面，挤压块4的外端面为六角端头，用于使用时与工装配合安装。挤压块4和边挡头6为合金或硬质木材。
弹性橡胶5由两个以上弹性橡胶模块组成，除两端所述弹性橡胶模块外，其余弹性橡胶模块均在外圆周面上设置有平行于轴向的润滑油槽9；所述弹性橡胶模块的长度为10～50mm。
参照图2，所述模块化可调压弯管芯轴安装完成后，塞入待弯管材10中，转动加压螺母1使挤压块4沿轴向向弹性橡胶5方向移动，同时和边挡头6之间距离变小从而挤压弹性橡胶5，弹性橡胶5直径变大从而对管材10内壁施加挤压力，选用不同力矩扳手可以调整挤压力大小。
弹性橡胶5有多个模块组成(5-1，5-2，…，5-n)，单个弹性橡胶模块的长度为10～50mm，弹性橡胶5与管材10大间隙配合，配合间隙值为1～3mm，方便弯管完成后芯轴抽出。靠近中心位置的弹性橡胶模块(5-2，5-3，…，5-(n-1))上开有润滑油槽9，促进变形过程中管材10中材料流动，靠近加压块4和边挡头6的两组弹性橡胶模块(5-1和5-n)不开油槽，压缩过程中形成自密封，放置润滑油外泄；
加压块4和边挡头6为不可压缩材质(可以是但不限于合金、硬质木材等)，加压块4、边挡头6与管材采用小间隙配合，配合间隙取值为10丝至25丝，即为0.1～0.25mm，利于控制管端头圆度。
本实施例涉及的模块化可调压弯管芯轴完成直径为30mm，长度200mm，壁厚1.5mm，弯曲半径35mm，弯曲角度90度的钛合金管弯曲为例说明，具体实施方式如下：
(1)选择直径为28mm，长度20mm的弹性橡胶模块10块，其中8块开有油槽，在油槽9中预置固态润滑油脂；
(2)将固定有螺杆3的钢丝软轴8依次穿过挤压块4，弹性橡胶5、边挡头6和调节块7的中心孔，调整调节块7位置，将挤压块4，弹性橡胶5和边挡头6压紧后利用调节块7的卡扣固定；
(3)将固定好的芯轴塞入管材10中，采用力矩扳手转动加压螺母1至极限位置，加压过程中固定挤压块4端头的外六角结构防止芯轴自身转动；
(4)将芯轴和管材10一起在弯管机上弯曲到预定角度，保持5min；
将管材10从弯管机上卸下，松开加压螺母1和调节块7，将芯轴从弯好的管材中取出。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (4)

1.一种模块化可调压弯管芯轴，其特征在于：包括挤压紧固装置、弹性橡胶、边挡头、调节块和钢丝软轴，所述挤压紧固装置、弹性橡胶和边挡头均为圆柱状结构，所述挤压紧固装置和所述边挡头外径相同，所述弹性橡胶外径小于所述边挡头外径；
所述钢丝软轴依次穿过所述挤压紧固装置、弹性橡胶、边挡头和调节块的中心孔，并保持间隙配合；将所述调节块固定于所述钢丝软轴一端上，约束所述边挡头一侧的轴向运动，进一步约束所述弹性橡胶一端的轴向运动；所述挤压紧固装置与所述钢丝软轴另一端固定连接，用于约束所述弹性橡胶另一端的轴向运动，并能够通过挤压所述弹性橡胶进而调节弹性橡胶外径；
所述弹性橡胶由两个以上弹性橡胶模块组成，除两端所述弹性橡胶模块外，其余弹性橡胶模块均在外圆周面上设置有平行于轴向的润滑油槽；
所述挤压紧固装置包括加压螺母、垫片、螺杆和挤压块；所述挤压块为中心开有阶梯通孔的圆柱状结构；所述螺杆的端头安装于所述阶梯通孔的端面上，并与所述钢丝软轴穿过所述挤压紧固装置的一端固定连接，所述挤压块的阶梯通孔大直径一端与所述螺杆端头间隙配合，能够限制所述螺杆绕其轴向转动；所述加压螺母和垫片通过所述螺杆带螺纹一端安装于所述挤压块的外端面；
所述弹性橡胶模块的长度为10～50mm。
2.根据权利要求1所述模块化可调压弯管芯轴，其特征在于：所述螺杆的端头为六角端头，所述挤压块的阶梯通孔大直径一端为内六角通孔。
3.根据权利要求1所述模块化可调压弯管芯轴，其特征在于：所述挤压块和边挡头为合金或硬质木材。
4.根据权利要求1所述模块化可调压弯管芯轴，其特征在于：所述挤压块外端面为六角端头，用于使用时和工装配合。
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