CN110064708A - 一种金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及管材连接技术领域，具体为一种金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置，适用于金属管坯无扩口内径滚压连接。采用点接触金属管坯填充管套环形凹槽的内径滚压装置，该装置主要包括：管坯、管套、滚珠、保持架、芯轴，采用金属管无扩口内径滚珠滚压连接的方式，通过使滚珠沿弧形凹腔运动的过程中不断被顶起，从而实现径向进给并不断对金属管坯施加压力使管坯金属发生变形，管坯金属沿径向和轴向为主伴随其他各个方向发生流动，从而最终使管坯金属很好的填充到管壁的矩形截面环形凹槽中。本发明可以解决现有的金属导管内径滚压成形设备不能较好的将管坯金属填充到管套凹槽中，并且填充后存在较大间隙的问题。
Description
技术领域
本发明涉及管材连接技术领域，具体为一种金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置，适用于金属管坯无扩口内径滚压连接。
背景技术
连接管件在工业上的应用特别广泛，特别是在航空、航天、石油化工、交通运输、电力系统等领域的气体、液体输送管路中的应用。导管无扩口内径滚压连接技术主要适用于航空、航天领域的发动机上的液压管路系统，具体承受较高的压力和复杂的振动环境。导管内径滚压技术与传统的扩口连接以及挤压式无扩口连接方式相比，具有高密封性、防震自锁性、耐高压、寿命高、重量轻等特点。
北京航空工程制造研究所的张荣霞等人(钛合金导管内径滚压连接数值模拟与试验研究，航空制造技术，2011，16，90-93；内径滚压连接三维有限元分析，塑性工程学报，2011，18(4)，85-89；导管无扩口内径滚压连接接头连接强度性能研究，航空制造技术，2016，22，84-88；TA18钛合金导管的内径滚压连接工艺，锻压技术，2017，42(5)，43-47)，采用锥形芯轴带动滚柱周向转动并在径向施加力，将管壁金属压入管套凹槽中的方式进行管套凹槽填充模拟并进行多次验证试验，最终设计出基于扭矩控制的高性能管材内径滚压连接专用设备并通过耐28MPa的密封性液压试验。采用锥形芯轴与滚柱进行的内滚压连接方式，经实验验证管套凹槽金属填充效果不佳，金属填充后管套凹槽还存在较大空隙，虽能满足现有耐高压的密封性液压试验要求，但导管服役寿命方面还是个问题。此外，芯轴与滚柱表面磨损较为严重，也不利于设备的长期服役，容易导致滚压头服役时间较短更换频繁。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置，为了解决现有的金属导管内径滚压成形设备不能较好的将管坯金属填充到管套凹槽中，并且填充后存在较大间隙的问题。
本发明的技术方案是：
一种金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置，采用点接触金属管坯填充管套环形凹槽的内径滚压装置，该装置包括：管坯、管套、滚珠、保持架、芯轴，具体结构如下：
管坯的外部装配管套，管套的内表面位置开有与管坯待滚压部分相对应的环形凹槽；滚压头装置的一端伸至管坯内，与管坯内表面待滚压位置部分相对应；滚压头装置由保持架、滚珠和芯轴组成；芯轴的一端外侧套装芯轴外环，芯轴外环上均匀开有三个弧形凹腔，每个弧形凹腔中分别装配滚珠，每个滚珠沿各自所在的弧形凹腔中往复运动；保持架上均匀开有与滚珠相对应的三个圆台形孔，滚珠位于弧形凹腔与圆台形孔之间；滚珠被顶起时，滚珠的一部分通过圆台形孔突出至保持架外侧，并与管坯待滚压部分的内表面相对应。
所述的金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置，弧形凹腔为一端深、一端浅的平滑过渡弧形槽结构。
所述的金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置，圆台形孔位于保持架外侧面的孔径小于位于保持架内侧面的孔径。
所述的金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置，开有环形凹槽的管套和管坯间隙配合互相锁紧固定，滚压头装置由电机装置连接实现轴向进给，从而伸入管坯内腔对应管套的环形凹槽位置。
所述的金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置，保持架同一圆环面上开有：三个互成120°与滚珠间隙配合、并能保证滚珠能被顶起的圆台形孔，滚珠镶嵌在保持架的圆台形孔中、与保持架形成间隙配合。
所述的金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置，保持架锁紧固定，随着芯轴的顺时针旋转，使滚珠沿着呈一定偏转角度的弧形凹腔运动、并沿管壁在径向方向不断被顶起，从而使滚珠与管坯内壁接触，随着滚珠沿径向方向被顶起并对管坯内壁不断施加压力，促使管坯金属发生塑性变形被压入管套的环形凹槽中。
所述的金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置，当滚珠被顶起时，在满足使管坯金属发生流动变形并能填充到管套环形凹槽的条件下，将保持架与芯轴互锁，使芯轴顺时针旋转带动保持架发生同步转动，滚珠也随着芯轴和保持架发生公转以及自转，从而带动滚珠将管坯的金属压入管套的环形凹槽中。
所述的金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置，采用金属管无扩口内径滚珠滚压连接的方式，通过使滚珠沿弧形凹腔运动的过程中不断被顶起，从而实现径向进给并不断对金属管坯施加压力使管坯金属发生变形，管坯金属沿径向和轴向为主伴随其他各个方向发生流动，从而最终使管坯金属很好的填充到管壁的矩形截面环形凹槽中。
与现有内滚压装置技术相比，本发明具有以下的优点及有益效果：
1、本发明通过采用滚珠内滚压金属导管无扩口连接的成形方式，相比锥形芯轴带动滚柱滚压装置的成形过程，具体表现为：将保持架固定使芯轴发生顺时针转动，滚珠沿弧形凹腔运动并不断被顶起，实现径向进给接触管壁后不断对金属管坯施加压力使管坯金属发生塑性变形，管坯金属沿径向和轴向为主伴随其他各个方向发生流动，从而最终使管坯金属很好的填充到管壁凹槽中。
2、本发明将保持架与芯轴互锁，使芯轴顺时针旋转带动保持架发生转动，滚珠也随着芯轴和保持架发生公转以及自转，从而使管坯金属压入管套环形凹槽中，凹槽填充金属成形的质量相比滚柱内径滚压方式能得到更好的保证，满足导管与管套的高密封性、防震自锁性、耐高压性，延长导管管接头的使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例的整体装置轴向二维示意图。
图中：1.环形凹槽；2.弧形凹腔；3.管坯；4.管套；5.滚珠；6.保持架；7.芯轴；8.圆台形孔；9.芯轴外环。
具体实施方式
在具体实施过程中，本发明采用金属管无扩口内径滚珠滚压连接的方式，具体表现为：通过使滚珠沿弧形凹腔运动的过程中不断被顶起，从而实现径向进给并不断对金属管坯施加压力使管坯金属发生变形，管坯金属沿径向和轴向为主伴随其他各个方向发生流动，从而最终使管坯金属很好的填充到管壁矩形截面环形凹槽中。
下面，结合附图和实施例对本发明进一步详细说明。
实施例：
如图1所示，本实施例的整体装置轴向二维示意图，采用点接触金属管坯填充管套环形凹槽的内径滚压装置，该装置主要包括：管坯3、管套4、滚珠5、保持架6、芯轴7等，具体结构如下：
管坯3的外部装配管套4，管套4的内表面位置开有与管坯待滚压部分相对应的环形凹槽1；滚压头装置的一端伸至管坯3内，与管坯3内表面待滚压位置部分相对应。滚压头装置由保持架6、滚珠5和芯轴7组成，芯轴7的一端外侧套装芯轴外环9，芯轴外环9上均匀开有三个弧形凹腔2，弧形凹腔2为一端深、一端浅的平滑过渡弧形槽结构，每个弧形凹腔2中分别装配滚珠5，每个滚珠5可沿各自所在的弧形凹腔2中往复运动；保持架6上均匀开有与滚珠5相对应的三个圆台形孔8，圆台形孔8位于保持架6外侧面的孔径小于位于保持架6内侧面的孔径，滚珠5位于弧形凹腔2与圆台形孔8之间；滚珠5被顶起时，滚珠的一部分通过圆台形孔8突出至保持架6外侧，圆台形孔8突出至保持架6外侧的部分与管坯3待滚压部分的内表面相对应。
由图1可知，将开有环形凹槽1的管套4和管坯3间隙配合互相锁紧固定，将滚压头装置(包含保持架6、滚珠5、芯轴7)由电机装置连接实现轴向进给，从而伸入管坯3内腔对应管套4的环形凹槽1位置。保持架6同一圆环面上开有：三个互成120°与滚珠5间隙配合、并能保证滚珠5能被顶起一定高度的圆台形孔8，滚珠5镶嵌在保持架6的圆台形孔8中、与保持架6形成间隙配合。
将保持架6锁紧固定，随着芯轴7的顺时针旋转，使滚珠5沿着呈一定偏转角度的弧形凹腔2运动、并沿管壁在径向方向不断被顶起，从而使滚珠5与管坯3内壁接触，随着滚珠5沿径向方向被顶起并对管坯3内壁不断施加压力，促使管坯3金属发生塑性变形被压入管套4的环形凹槽1中。
当滚珠5被顶起时，在满足使管坯3金属发生流动变形并能填充到管套4上环形凹槽1的条件下，将保持架6与芯轴7互锁，使芯轴7顺时针旋转带动保持架6发生同步转动，滚珠5也随着芯轴7和保持架6发生公转以及自转，从而带动滚珠5将管坯3的金属压入管套4的环形凹槽1中。
本发明采用金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置，可以使管坯3金属沿以径向和轴向为主伴随其他各个方向发生流动，从而最终使管坯3金属很好的填充到管套4内表面的矩形截面环形凹槽1中实现填充过程，提高金属管坯3与管套4的密封性、防震自锁性以及耐高压特征，延长金属管坯管接头的使用寿命。
Claims (8)
1.一种金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置，其特征在于，采用点接触金属管坯填充管套环形凹槽的内径滚压装置，该装置包括：管坯、管套、滚珠、保持架、芯轴，具体结构如下：
管坯的外部装配管套，管套的内表面位置开有与管坯待滚压部分相对应的环形凹槽；滚压头装置的一端伸至管坯内，与管坯内表面待滚压位置部分相对应；滚压头装置由保持架、滚珠和芯轴组成；芯轴的一端外侧套装芯轴外环，芯轴外环上均匀开有三个弧形凹腔，每个弧形凹腔中分别装配滚珠，每个滚珠沿各自所在的弧形凹腔中往复运动；保持架上均匀开有与滚珠相对应的三个圆台形孔，滚珠位于弧形凹腔与圆台形孔之间；滚珠被顶起时，滚珠的一部分通过圆台形孔突出至保持架外侧，并与管坯待滚压部分的内表面相对应。
2.按照权利要求1所述的金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置，其特征在于，弧形凹腔为一端深、一端浅的平滑过渡弧形槽结构。
3.按照权利要求1所述的金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置，其特征在于，圆台形孔位于保持架外侧面的孔径小于位于保持架内侧面的孔径。
4.按照权利要求1所述的金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置，其特征在于，开有环形凹槽的管套和管坯间隙配合互相锁紧固定，滚压头装置由电机装置连接实现轴向进给，从而伸入管坯内腔对应管套的环形凹槽位置。
5.按照权利要求1所述的金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置，其特征在于，保持架同一圆环面上开有：三个互成120°与滚珠间隙配合、并能保证滚珠能被顶起的圆台形孔，滚珠镶嵌在保持架的圆台形孔中、与保持架形成间隙配合。
6.按照权利要求1所述的金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置，其特征在于，保持架锁紧固定，随着芯轴的顺时针旋转，使滚珠沿着呈一定偏转角度的弧形凹腔运动、并沿管壁在径向方向不断被顶起，从而使滚珠与管坯内壁接触，随着滚珠沿径向方向被顶起并对管坯内壁不断施加压力，促使管坯金属发生塑性变形被压入管套的环形凹槽中。
7.按照权利要求1所述的金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置，其特征在于，当滚珠被顶起时，在满足使管坯金属发生流动变形并能填充到管套环形凹槽的条件下，将保持架与芯轴互锁，使芯轴顺时针旋转带动保持架发生同步转动，滚珠也随着芯轴和保持架发生公转以及自转，从而带动滚珠将管坯的金属压入管套的环形凹槽中。
8.按照权利要求1所述的金属管无扩口内径滚珠滚压连接的成形装置，其特征在于，采用金属管无扩口内径滚珠滚压连接的方式，通过使滚珠沿弧形凹腔运动的过程中不断被顶起，从而实现径向进给并不断对金属管坯施加压力使管坯金属发生变形，管坯金属沿径向和轴向为主伴随其他各个方向发生流动，从而最终使管坯金属很好的填充到管壁的矩形截面环形凹槽中。
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2018
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