CN110293186B - 一种薄壁管校直装置及其柔性支撑压紧装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性支撑压紧装置，包括前支撑机构和与前支撑机构镜像对称的后支撑机构，前支撑机构包括具有上圆弧面的支撑导向块、能够在上圆弧面摆动的摆动体、均与摆动体转动连接且齿形结构相啮合的第一同步杆和第三同步杆、与第一同步杆和第三同步杆分别铰接的两根第二同步杆、分别与两根第二同步杆转动连接的第一摆臂和第二摆臂，第一摆臂和第二摆臂的第二端分别与摆动体的两个摆头转动连接，前摆臂和后摆臂通过销轴连接；还包括复位装置以及缠绕于两端销轴上的柔性布带，柔性布带的两端压紧固定。有效地解决了薄壁管校直过程中刚性工装夹具对工件产生挤压变形问题。本发明还公开了一种包括上述柔性支撑压紧装置的薄壁管校直装置。
Description
技术领域
本发明涉及工装夹具技术领域，特别是涉及一种柔性支撑压紧装置。此外，本发明还涉及一种包括上述柔性支撑压紧装置的薄壁管校直装置。
背景技术
薄壁管在航天航空、核工业、汽车等领域具有广泛的应用，对管材的质量要求也变得非常严格，但是薄壁管在生产过程中由于外力作用或者冷热不均匀等原因，会使管材产生弯曲和歪扭变形，为了提高管材质量，需要对管材进行校直，而校直用的工装夹具对校直质量起了决定性作用。目前薄壁管校直用的工装夹具主要为刚性夹具，常见的有V型和U型夹具，这些夹具虽然结构简单易实现，但是对薄壁管的挤压变形比较严重，而且在工件表面容易产生压痕或划伤。
综上所述，如何有效地解决薄壁管校直过程中刚性工装夹具对工件产生挤压变形、表面损伤等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种柔性支撑压紧装置，该柔性支撑压紧装置有效地解决了薄壁管校直过程中刚性工装夹具对工件产生挤压变形、表面损伤等问题；本发明的另一目的是提供一种包括上述柔性支撑压紧装置的薄壁管校直装置。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种柔性支撑压紧装置，用于薄壁管校直装置，包括前支撑机构和与所述前支撑机构镜像对称的后支撑机构，所述前支撑机构和所述后支撑机构包括具有上圆弧面的支撑导向块、安装于所述支撑导向块上且下圆弧面能够在所述上圆弧面摆动的摆动体、均与所述摆动体转动连接且两者的齿形结构相啮合的第一同步杆和第三同步杆、与所述第一同步杆和所述第三同步杆的另一端分别铰接的两根第二同步杆、第一端分别与两根所述第二同步杆的另一端转动连接的第一摆臂和第二摆臂，所述第一摆臂和第二摆臂的第二端分别与所述摆动体的两个摆头转动连接，所述前支撑机构的前摆臂和所述后支撑机构的后摆臂通过销轴连接；还包括能够使所述前支撑机构和所述后支撑机构复位的复位装置以及缠绕于两端所述销轴上的柔性布带，所述柔性布带的两端通过压紧结构压紧固定。
优选地，所述压紧机构包括摆臂固定板和压紧板，所述摆臂固定板连接于所述前摆臂和后摆臂的下面，所述压紧板连接于所述前摆臂和后摆臂之间位置处的所述摆臂固定板上，所述压紧板的侧面与所述前摆臂和后摆臂连接，所述压紧板上设有用于安装第二螺钉以压紧固定所述柔性布带的螺纹孔。
优选地，所述第一同步杆和所述第三同步杆的一端通过摆动体销轴与所述摆动体连接，所述第一同步杆和所述第三同步杆的另一端通过铰链销轴与所述第二同步杆连接。
优选地，所述第二同步杆通过长压头销轴与所述第一摆臂和所述第二摆臂连接，所述第一摆臂和所述第二摆臂通过第二压头销轴与所述摆动体连接，所述前摆臂和所述后摆臂通过第一压头销轴连接。
优选地，所述支撑导向块的两侧与支撑铰座挡板连接，所述支撑铰座挡板上设有圆弧槽，所述摆动体上设有光孔，所述圆弧槽和所述光孔内连接有圆形柱销，所述圆形柱销可在所述圆弧槽中摆动。
优选地，所述复位装置包括两组拉伸弹簧，一组所述拉伸弹簧的一端连接于所述支撑导向块上，另一端连接于所述摆动体上；另一组所述拉伸弹簧的一端连接于所述摆动体，另一端连接于所述摆臂固定板上。
本发明还提供一种薄壁管校直装置，包括柔性支撑压紧装置，所述柔性支撑压紧装置具体为上述任一项所述的柔性支撑压紧装置。
本发明所提供的柔性支撑压紧装置，包括前支撑机构、后支撑机构、复位装置和柔性布带，后支撑机构与前支撑机构镜像对称，复位装置能够使前支撑机构和后支撑机构复位。前支撑机构和后支撑机构包括支撑导向块、摆动体、第一同步杆、第三同步杆、两根第二同步杆、第一摆臂和第二摆臂，支撑导向块的一端与外部装置连接，另一端上圆弧面与摆动体连接，摆动体可以在支撑导向块的上圆弧面上摆动，适应工件的轴向弯曲，第一同步杆一端与摆动体连接，且能够转动，另一端与第二同步杆连接，第二同步杆与第一摆臂连接，第一摆臂与摆动体连接；第三同步杆与第一同步杆通过齿形结构啮合实现同步运动，第三同步杆另一端与第二同步杆连接，第二同步杆与第二摆臂连接；柔性布带缠绕于销轴上，通过压紧机构压紧固定。
当工件放置在柔性布带上压紧时，柔性布带包裹工件外圆柱面，将左右两侧摆臂向中间拉，实现对工件的支撑压紧，避免工件与硬物接触，增加工件与支撑压紧装置的接触面积。
本发明结构紧凑，承载能力大，避免薄壁管在校直过程中出现挤压变形、表面磕碰划伤等问题，在薄壁管件的工装夹具领域具有广泛的应用前景。
本发明还提供一种薄壁管校直装置，包括柔性支撑压紧装置，该柔性支撑压紧装置具体为上述任一种柔性支撑压紧装置。由于上述的柔性支撑压紧装置具有上述技术效果，具有该柔性支撑压紧装置的薄壁管校直装置也应具有相应的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明自由状态的主视图；
图2是本发明自由状态的俯视图；
图3a是本发明的支撑导向块的第一结构示意图；
图3b是本发明的支撑导向块的第二结构示意图；
图4a是本发明的摆动体的第一结构示意图；
图4b是本发明的摆动体的第二结构示意图；
图5是本发明的第一同步杆结构示意图；
图6是本发明的铰链销轴结构示意图；
图7是本发明的第二同步杆结构示意图；
图8是本发明的长压头销轴结构示意图；
图9a是本发明的第一摆臂的第一结构示意图；
图9b是本发明的第一摆臂的第二结构示意图；
图10是本发明的第一压头销轴结构示意图；
图11是本发明的第二压头销轴结构示意图；
图12a是本发明的压紧板的第一结构示意图；
图12b是本发明的压紧板的第二结构示意图；
图13a是本发明的第二摆臂的第一结构示意图；
图13b是本发明的第二摆臂的第二结构示意图；
图14是本发明的摆臂固定板结构示意图；
图15是本发明的第三同步杆结构示意图；
图16是本发明的支撑铰座挡板结构示意图；
图17是本发明的摆动体销轴结构示意图。
附图中标记如下：
1-支撑导向块、2-摆动体、3-第一同步杆、4-铰链销轴、5-轴用弹性挡圈、6-第二同步杆、7-长压头销轴、8-第一摆臂、9-第一压头销轴、10-柔性布带、11-第一螺钉、12-第二压头销轴、13-压紧板、14-第二摆臂、15-摆臂固定板、16-第二螺钉、17-第三螺钉、18-拉伸弹簧、19-第四螺钉、20-螺母、21-第三同步杆、22-圆形柱销、23-第四螺钉、24-支撑铰座挡板、25-摆动体销轴。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种柔性支撑压紧装置，该柔性支撑压紧装置有效地解决了薄壁管校直过程中刚性工装夹具对工件产生挤压变形、表面损伤等问题；本发明的另一核心是提供一种包括上述柔性支撑压紧装置的薄壁管校直装置。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1至图17，图1是本发明自由状态的主视图；图2是本发明自由状态的俯视图；图3a是本发明的支撑导向块的第一结构示意图；图3b是本发明的支撑导向块的第二结构示意图；图4a是本发明的摆动体的第一结构示意图；图4b是本发明的摆动体的第二结构示意图；图5是本发明的第一同步杆结构示意图；图6是本发明的铰链销轴结构示意图；图7是本发明的第二同步杆结构示意图；图8是本发明的长压头销轴结构示意图；图9a是本发明的第一摆臂的第一结构示意图；图9b是本发明的第一摆臂的第二结构示意图；图10是本发明的第一压头销轴结构示意图；图11是本发明的第二压头销轴结构示意图；图12a是本发明的压紧板的第一结构示意图；图12b是本发明的压紧板的第二结构示意图；图13a是本发明的第二摆臂的第一结构示意图；图13b是本发明的第二摆臂的第二结构示意图；图14是本发明的摆臂固定板结构示意图；图15是本发明的第三同步杆结构示意图；图16是本发明的支撑铰座挡板结构示意图；图17是本发明的摆动体销轴结构示意图。
在一种具体实施方式中，本发明所提供的柔性支撑压紧装置，用于薄壁管校直装置，包括前支撑机构和与前支撑机构镜像对称的后支撑机构，前支撑机构和后支撑机构包括具有上圆弧面1-6的支撑导向块1、安装于支撑导向块1上且下圆弧面2-8能够在上圆弧面1-6摆动的摆动体2、均与摆动体2转动连接且两者的齿形结构相啮合的第一同步杆3和第三同步杆21、与第一同步杆3和第三同步杆21的另一端分别铰接的两根第二同步杆6、第一端分别与两根第二同步杆6的另一端转动连接的第一摆臂8和第二摆臂14，第一摆臂8和第二摆臂14的第二端分别与摆动体2的两个摆头转动连接，前支撑机构的前摆臂和后支撑机构的后摆臂通过销轴连接；还包括能够使前支撑机构和后支撑机构复位的复位装置以及缠绕于两端销轴上的柔性布带10，柔性布带10的两端通过压紧结构压紧固定。
上述结构中，柔性支撑压紧装置包括前支撑机构、后支撑机构、复位装置和柔性布带10，后支撑机构与前支撑机构镜像对称，复位装置能够使前支撑机构和后支撑机构复位。
前支撑机构和后支撑机构包括支撑导向块1、摆动体2、第一同步杆3、第三同步杆21、两根第二同步杆6、第一摆臂8和第二摆臂14，支撑导向块1上设有螺纹孔1-2、螺纹孔1-3、导向槽1-4，用于连接外部装置。
支撑导向块1的上端面具有上圆弧面1-6，摆动体2的下端面具有下圆弧面2-8，摆动体2安装于支撑导向块1上，且上圆弧面1-6和下圆弧面2-8配合连接，摆动体2能够在上圆弧面1-6摆动设定幅度。优选地，摆动体2上设有圆弧面2-4，为了避免工件与摆动体2磕碰，摆动体2上设有槽2-5，为了方便安装柔性布带10。
第一同步杆3的齿形端3-3和第三同步杆21的齿形端21-8均与摆动体2转动连接，且齿形端3-3和齿形端21-8相啮合，实现第一同步杆3与第三同步杆21能够同步摆动。
两根第二同步杆6分别与第一同步杆3和第三同步杆21的另一端铰接，第一摆臂8和第二摆臂14的第一端分别与两根第二同步杆6的另一端转动连接，第一摆臂8和第二摆臂14的第二端分别与摆动体2的两个摆头转动连接。
第二摆臂14与第一摆臂8在结构上镜像对称，中对称安装，前支撑机构的前摆臂和后支撑机构的后摆臂通过销轴连接，销轴用于缠绕柔性布带10。
柔性布带10缠绕于两端销轴上，第一摆臂8和第二摆臂14上设置有压紧机构，柔性布带10的两端通过压紧机构压紧固定，不放置工件时柔性布带10处于张紧状态。
具体地说，支撑导向块1的一端与外部装置连接，另一端上圆弧面1-6与摆动体2连接，摆动体2可以在支撑导向块1的上圆弧面1-6上摆动，适应工件的轴向弯曲，第一同步杆3一端与摆动体2连接，且能够转动，另一端与第二同步杆6连接，第二同步杆6与第一摆臂8连接，第一摆臂8与摆动体1连接；第三同步杆21与第一同步杆3通过齿形结构啮合实现同步运动，第三同步杆21另一端与第二同步杆6连接，第二同步杆6与第二摆臂14连接；柔性布带10缠绕于销轴上，通过压紧机构压紧固定。
当工件放置在柔性布带10上压紧时，柔性布带10包裹工件外圆柱面，将左右两侧摆臂向中间拉，实现对工件的支撑压紧，避免工件与硬物接触，增加工件与支撑压紧装置的接触面积。
本发明结构紧凑，承载能力大，避免薄壁管在校直过程中出现挤压变形、表面磕碰划伤等问题，在薄壁管件的工装夹具领域具有广泛的应用前景。
在上述各个具体实施例的基础上，压紧机构包括摆臂固定板15和压紧板13，摆臂固定板15连接于前摆臂和后摆臂的下面，压紧板13连接于前摆臂和后摆臂之间位置处的摆臂固定板15上，压紧板13的侧面与前摆臂和后摆臂连接，压紧板13上设有用于安装第二螺钉16以压紧固定柔性布带10的螺纹孔13-1。
上述结构中，摆臂固定板15上设有四个沉头孔15-1，第一摆臂8上设有螺纹孔8-5结构，第二摆臂14上设有螺纹孔14-5结构，用于连接第三螺钉17，用于摆臂固定板15与第一摆臂8和第二摆臂14的连接，实现摆臂固定板15的安装。
压紧板13上设有螺纹孔13-2，第一摆臂8上设有用于安装的长孔8-3结构，用于安装第一螺钉11，实现压紧板13与第一摆臂8和第二摆臂14的连接。
摆臂固定板15上设有五个沉头孔15-2，压紧板13上设有螺纹孔13-1，用于安装第二螺钉16，摆臂固定板15与压紧板13连接，实现柔性布带10的压紧固定。
本发明所提供的柔性支撑压紧装置，在其它部件不改变的情况下，第一同步杆3和第三同步杆21的一端通过摆动体销轴25与摆动体2连接，第一同步杆3和第三同步杆21的另一端通过铰链销轴4与第二同步杆6连接。
第一同步杆3与摆动体2和第二同步杆6的连接方式具体为，摆动体2上设有光孔2-2，第一同步杆3上设有光孔3-2，光孔2-2和光孔3-2用于安装摆动体销轴25，具体与摆动体销轴25上的圆柱面25-2连接，实现摆动体2与第一同步杆3的连接。摆动体销轴25的端部设有卡簧槽25-1，轴用弹性挡圈5卡在卡簧槽25-1内，对第一同步杆3进行轴向定位。
第一同步杆3上设有光孔3-1，第二同步杆6设有光孔6-2，光孔3-1和光孔6-2用于安装铰链销轴4，实现第一同步杆3与第二同步杆6的连接。铰链销轴4上设有止口4-1和卡簧槽4-2，卡簧槽4-2上装有轴用弹性挡圈5，用于实现铰链连接处的轴向定位。
以上对第一同步杆3与摆动体2和第二同步杆6的连接方式进行展开说明，第三同步杆21与摆动体2和第二同步杆6的连接方式可以参照对第一同步杆3的结构和连接关系进行设置和改进。第三同步杆21上设有光孔21-2与摆动体销轴25上的圆柱面25-2连接，轴用弹性挡圈5卡在卡簧槽25-1内，对第三同步杆21进行轴向定位。第三同步杆21上设有光孔21-1，用于安装铰链销轴4，实现与第二同步杆6的连接。
本发明所提供的柔性支撑压紧装置不应被限制于此种情形，第二同步杆6通过长压头销轴7与第一摆臂8和第二摆臂连接，具体地说，所诉长压头销轴7包括卡簧槽7-1、圆柱面7-2、圆柱面7-3和圆柱面7-4，第二同步杆6的一端设有光孔6-1，所诉长压头销轴7的圆柱面7-2与第二同步杆6上的光孔6-1连接。长压头销轴7上设有卡簧槽7-1用于安装轴用弹性挡圈5，实现第二同步杆6的轴向定位。第一摆臂8上有光孔8-2，第二摆臂14上有光孔14-3，长压头销轴7上的两个圆柱面7-3分别与第一摆臂8上的光孔8-2和第二摆臂14上的光孔14-3连接。长压头销轴7上的圆柱面7-4用于柔性布带10的缠绕固定。
第一摆臂8和第二摆臂14通过第二压头销轴12与摆动体2连接，具体地说，第一摆臂8上设有光孔8-4，第二摆臂14上设有光孔14-1，摆动体2上设有两个光孔2-1，光孔8-4和光孔14-1分别与两个光孔2-1连接第二压头销轴12。
前摆臂和后摆臂通过第一压头销轴9连接，具体的第一摆臂8上设有光孔8-1，第二摆臂14上设有光孔14-4，第一压头销轴9具有圆柱面9-1，光孔8-1和光孔14-4与圆柱面9-1配合，圆柱面9-2用于缠绕柔性布带10。
另一种较为可靠的实施例中，在上述任意一个实施例的基础之上，支撑导向块1的两侧与支撑铰座挡板24连接，支撑导向块1上设有螺纹孔1-5，支撑铰座挡板24上设有沉孔24-1，通过第五螺钉23固定，实现支撑铰座挡板24与支撑导向块1的安装。
支撑铰座挡板24上设有圆弧槽24-2，摆动体2上设有光孔2-7，圆弧槽24-2和光孔2-7内连接有圆形柱销22，圆形柱销22可在圆弧槽24-2中摆动，圆形柱销22用于连接摆动体2与支撑导向块1，实现摆动体2可在圆弧槽24-2中摆动。
对于上述各个实施例中的柔性支撑压紧装置，复位装置包括两组拉伸弹簧18，拉伸弹簧18端部具有螺母20，一组拉伸弹簧18的一端连接于支撑导向块1上，另一端连接于摆动体2上，支撑导向块1的前后两侧设有螺纹孔1-1，摆动体2上设有螺纹孔2-3，均与第四螺钉19连接，实现拉伸弹簧18的两端固定。
另一组拉伸弹簧18的一端连接于摆动体2，另一端连接于摆臂固定板15上，摆动体2上设有螺纹孔2-6，摆臂固定板15上设有螺纹孔15-3，均与第四螺钉19连接，实现拉伸弹簧18的两端固定。
基于上述实施例中提供的柔性支撑压紧装置，本发明还提供了一种薄壁管校直装置，该薄壁管校直装置包括柔性支撑压紧装置，其中柔性支撑压紧装置为上述实施例中任意一种柔性支撑压紧装置。由于该薄壁管校直装置采用了上述实施例中的柔性支撑压紧装置，所以该薄壁管校直装置的有益效果请参考上述实施例。该薄壁管校直装置的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
以上对本发明所提供的薄壁管校直装置及其柔性支撑压紧装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (7)
1.一种柔性支撑压紧装置，用于薄壁管校直装置，其特征在于，包括前支撑机构和与所述前支撑机构镜像对称的后支撑机构，所述前支撑机构和所述后支撑机构包括具有上圆弧面(1-6)的支撑导向块(1)、安装于所述支撑导向块(1)上且下圆弧面(2-8)能够在所述上圆弧面(1-6)摆动的摆动体(2)、均与所述摆动体(2)转动连接且两者的齿形结构相啮合的第一同步杆(3)和第三同步杆(21)、与所述第一同步杆(3)和所述第三同步杆(21)的另一端分别铰接的两根第二同步杆(6)、第一端分别与两根所述第二同步杆(6)的另一端转动连接的第一摆臂(8)和第二摆臂(14)，所述第一摆臂(8)和第二摆臂(14)的第二端分别与所述摆动体(2)的两个摆头转动连接，所述前支撑机构的前摆臂和所述后支撑机构的后摆臂通过销轴连接；还包括能够使所述前支撑机构和所述后支撑机构复位的复位装置以及缠绕于两端所述销轴上的柔性布带(10)，所述柔性布带(10)的两端通过压紧机构压紧固定。
2.根据权利要求1所述的柔性支撑压紧装置，其特征在于，所述压紧机构包括摆臂固定板(15)和压紧板(13)，所述摆臂固定板(15)连接于所述前摆臂和后摆臂的下面，所述压紧板(13)连接于所述前摆臂和后摆臂之间位置处的所述摆臂固定板(15)上，所述压紧板(13)的侧面与所述前摆臂和后摆臂连接，所述压紧板(13)上设有用于安装第二螺钉(16)以压紧固定所述柔性布带(10)的螺纹孔(13-1)。
3.根据权利要求1所述的柔性支撑压紧装置，其特征在于，所述第一同步杆(3)和所述第三同步杆的一端通过摆动体销轴(25)与所述摆动体(2)连接，所述第一同步杆(3)和所述第三同步杆的另一端通过铰链销轴(4)与所述第二同步杆(6)连接。
4.根据权利要求1所述的柔性支撑压紧装置，其特征在于，所述第二同步杆(6)通过长压头销轴(7)与所述第一摆臂(8)和所述第二摆臂(14)连接，所述第一摆臂(8)和所述第二摆臂(14)通过第二压头销轴(12)与所述摆动体(2)连接，所述前摆臂和所述后摆臂通过第一压头销轴(9)连接。
5.根据权利要求1所述的柔性支撑压紧装置，其特征在于，所述支撑导向块(1)的两侧与支撑铰座挡板(24)连接，所述支撑铰座挡板(24)上设有圆弧槽(24-2)，所述摆动体(2)上设有光孔(2-7)，所述圆弧槽(24-2)和所述光孔(2-7)内连接有圆形柱销(22)，所述圆形柱销(22)可在所述圆弧槽(24-2)中摆动。
6.根据权利要求2所述的柔性支撑压紧装置，其特征在于，所述复位装置包括两组拉伸弹簧(18)，一组所述拉伸弹簧(18)的一端连接于所述支撑导向块(1)上，另一端连接于所述摆动体(2)上；另一组所述拉伸弹簧(18)的一端连接于所述摆动体(2)，另一端连接于所述摆臂固定板(15)上。
7.一种薄壁管校直装置，包括柔性支撑压紧装置，其特征在于，所述柔性支撑压紧装置具体为权利要求1至6任一项所述的柔性支撑压紧装置。
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