CN110394494A - 芯棒及管材剪切装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种芯棒及管材剪切装置，涉及管材加工技术领域。芯棒包括芯棒本体以及扩径件；芯棒本体具有压力通道，芯棒本体一端的外圆周壁上开设有导槽孔，导槽孔连通于压力通道；扩径件可活动地设置在导槽孔内，扩径件可在压力差的作用下顶出或收缩于芯棒本体。当芯棒本体进入管材内后，位于芯棒本体一端的扩径件在压力通道内的压力差的作用下能够顶出或收缩于芯棒本体，使得芯棒本体的一端外径与管材的待剪切处的内径相同，进而在剪切管材时几乎不会有材料损耗，同时使得剪切后的管材能够获得良好的断面质量。

Description

芯棒及管材剪切装置

技术领域

本申请涉及管材加工技术领域，具体而言，涉及一种芯棒及管材剪切装置。

背景技术

金属管材的需求量大，应用范围广泛，是机械制造业中的一种重要零部件。目前，在工业生产中应用到的大部分管类零件，如汽车中的半轴套管、轴承内外圈、一些轴套、挡圈等的原始坯料均为通过对管材下料而得到的。由于管材为中空件，下料过程中其断面易发生较大的变形，因此要想得到合格的下料件就必须采用合理的加工方法。金属管材的下料除了要求断面尽可能的平整、毛刺尽可能的小、节省材料、生产率高、污染小、噪声小之外，最重要的是要保证所下管材的断面形状尽可能不失真，最好能达到精密下料，避免因下料断面质量不合格而造成的二次加工。

管材下料方法通常采用切割法，切割法存在浪费原材料、切口压塌等缺陷。

发明内容

本申请提供了一种芯棒及管材剪切装置，当芯棒本体进入管材内后，扩径件处于顶出芯棒本体并抵靠于管材的内壁的扩径状态时，芯棒本体的一端外径与管材的待剪切处的内径相同，进而在剪切管材时几乎不会有材料损耗，同时使得剪切后的管材能够获得良好的断面质量。

第一方面，提供了一种用于剪切管材的芯棒，芯棒包括芯棒本体以及扩径件；芯棒本体具有压力通道，芯棒本体一端的外圆周壁上开设有导槽孔，导槽孔连通于压力通道；扩径件可活动地设置在导槽孔内，扩径件可在压力差的作用下顶出或收缩于芯棒本体。

上述技术方案，当芯棒本体进入管材内后，位于芯棒本体一端的扩径件在压力通道内的压力差的作用下能够顶出或收缩于芯棒本体，使得芯棒本体的一端外径与管材的待剪切处的内径相同，进而在剪切管材时几乎不会有材料损耗，同时使得剪切后的管材能够获得良好的断面质量。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的实现方式中，芯棒还包括压力管，压力管设置在芯棒本体的远离导槽孔的一端，压力管连通于压力通道。

上述技术方案，压力管用于给压力通道内通入压力介质或者撤出压力介质从而形成压力差；压力管与导槽孔分别设置在芯棒本体的两端，能够保证芯棒本体有足够的长度进入管材内，使得压力管不会过早地与管材发生干涉。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的实现方式中，导槽孔的数量为两个，两个导槽孔沿芯棒本体一端的外圆周壁上间隔设置；扩径件为顶块，两个扩径件一一对应地活动并密封设置于两个导槽孔内。

上述技术方案，两个导槽孔沿芯棒本体一端的外圆周壁上间隔设置，并且各自配有一个扩径件，从而保证扩径件顶出芯棒本体抵靠在管径的内壁上时受力均匀，使得管径的待剪切处的圆周面得到更稳固的支撑。

第二方面，提供了一种管材剪切装置，管材剪切装置包括第一方面或第一方面的任意一种可能的实现方式中的芯棒，以及支座、驱动机构和剪切机构；支座上设置有用于放置管材的凸台，凸台配置有固定管材的压板；驱动机构设置在支座上，芯棒连接于驱动机构，驱动机构与凸台间隔设置；剪切机构设置在支座上，驱动机构用于驱动芯棒进入或退出管材；当扩径件顶出芯棒本体时，剪切机构能够沿芯棒与管材的径向方向上的交界面对管材进行剪切。

上述技术方案，管材放置在支座上的凸台上并通过压板固定，驱动机构带动芯棒匀速进入管材内的指定位置，然后通过扩径件顶出芯棒本体来支撑管材的待剪切处的内壁，最后通过剪切机构沿芯棒与管材的径向方向上的交界面对管材进行剪切作业。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的实现方式中，驱动机构包括气缸，气缸的气缸杆可拆卸地连接于芯棒本体的远离扩径件的一端端口。

上述技术方案，芯棒通过芯棒本体的一端端口与气缸的气缸杆可拆卸地连接，便于装置的维修与更换。

结合第二方面的第一种可能的实现方式，在本申请的第二方面的第二种可能的实现方式中，气缸杆设有外螺纹，芯棒本体的靠近气缸的一端端口设有内螺纹，气缸杆与芯棒螺纹配合。

上述技术方案，气缸杆与芯棒通过螺纹配合的方式实现可拆卸地连接，便于生产加工。

结合第二方面的第二种可能的实现方式，在本申请的第二方面的第三种可能的实现方式中，管材剪切装置包括多个不同管径尺寸的芯棒；驱动机构还包括多个不同尺寸的连接箍，多个不同尺寸的连接箍中的每个连接箍的第一段的端口具有与气缸杆的外螺纹相配合的内螺纹，一个连接箍的第二段与一个芯棒螺纹配合。

上述技术方案，管材剪切装置配备有多个不同管径尺寸的芯棒和多个不同尺寸的连接箍，用以适用于不同管径的管材加工；其中每个芯棒通过相适配的一个连接箍与气缸杆连接。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第四种可能的实现方式中，管材剪切装置还包括活动挡板；支座开设有活动槽，活动槽设置于剪切机构与凸台之间，活动挡板可拆卸地连接于活动槽，使得活动挡板与凸台的距离可调；活动挡板开设有定位孔，定位孔的孔径小于管材的内径，定位孔的孔径大于芯棒的外径。

上述技术方案，活动挡板在支座上的位置可以调节，从而能够对管材的剪切长度进行调节；由于定位孔的孔径小于管材的内径，管材的一端能够抵靠在定位孔的边沿上，从而可以对管材进行定位以及固定；而定位孔的孔径大于芯棒的外径，从而使得芯棒在气缸的驱动下能够由定位孔穿过活动挡板后进入管材内。

结合第二方面的第四种可能的实现方式，在本申请的第二方面的第五种可能的实现方式中，管材、定位孔以及芯棒本体同轴心且水平设置。

上述技术方案，管材、定位孔以及芯棒本体同轴心且水平设置，能够保证管材剪切的顺利进行，确保剪切面的质量。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第六种可能的实现方式中，剪切机构包括导柱、刀片安装座和刀片；导柱连接于支座，刀片安装座活动套设于导柱，刀片连接于刀片安装座。

上述技术方案，剪切机构包括导柱、刀片安装座和刀片，刀片安装座活动套设于导柱，从而保证刀片能够沿芯棒与管材的径向方向上的交界面对管材进行剪切。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本申请一个可选实施例中芯棒的结构示意图；

图2为本申请一个可选实施例中芯棒本体的结构示意图；

图3为本申请一个可选实施例中扩径件的结构示意图；

图4为本申请一个可选实施例中管材剪切装置的结构示意图；

图5为本申请一个可选实施例中支座的结构示意图；

图6为本申请一个可选实施例中连接箍的结构示意图；

图7为本申请一个可选实施例中活动挡板的结构示意图。

图标：10-管材剪切装置；20-管材；100-支座；102-活动槽；104-凸台；106-压板；110-驱动机构；112-气缸安装板；114-气缸；116-气缸杆；118-连接箍；1182-第一段；1184-第二段；120-芯棒；121-芯棒本体；122-压力通道；124-压力管孔；126-压力管；128-导槽孔；130-扩径件；132-卡位部；134-支撑部；1342-支撑面；140-活动挡板；142-定位孔；144-安装座；1442-安装孔；150-剪切机构；152-导柱；154-刀片安装座；156-刀片。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

本申请的一个可选实施例提供了一种用于剪切管材20的芯棒120，当芯棒本体121进入管材20内后，扩径件130处于顶出芯棒本体121并抵靠于管材20的内壁的扩径状态时，芯棒本体121的一端外径与管材20的待剪切处的内径相同，进而在剪切管材20时几乎不会有材料损耗，同时使得剪切后的管材20能够获得良好的断面质量。

请参考图1-图3，图1示出了本申请一个可选实施例提供的芯棒120的具体结构，图2示出了本申请一个可选实施例提供的芯棒本体121的具体结构，图3示出了本申请一个可选实施例提供的扩径件130的具体结构。

请参考图1所示，芯棒120包括芯棒本体121、压力管126以及两个扩径件130。

请参考图2所示，芯棒本体121为一根直长状的金属圆柱体，芯棒本体121从一端的端口(请参考图1所示，图中未标出)开设盲孔直至靠近芯棒本体121的另一端，其中盲孔端口处设置有可与气缸杆116(请参考图4所示)配合的内螺纹(图中未画出)，当芯棒本体121的盲孔端与气缸杆116配合连接后，芯棒本体121内的盲孔构成压力通道122。芯棒本体121的另一端的外圆周壁上上下对称地开设有两个导槽孔128，导槽孔128连通于压力通道122。芯棒本体121在靠近盲孔端口的一端开设有压力管孔124，压力管孔124连通于压力通道122。

请继续参考图1，两个扩径件130分别可活动地设置在两个导槽孔128内，并且在连接处进行密封；压力管126的一端连接于压力管孔124，并且在连接处进行密封，压力管126可以是油管或气管，对应地，压力管126的另一端通过管道连接油缸或压力缸，压力管126用于给压力通道122内通入压力介质(高压油或高压气体)或者撤出压力介质从而形成压力差。当芯棒本体121进入管材20内后，位于芯棒本体121一端的扩径件130在压力通道122内的压力差的作用下能够顶出或收缩于芯棒本体121，使得芯棒本体121的一端外径与管材20的待剪切处的内径相同，进而在剪切管材20时几乎不会有材料损耗，同时使得剪切后的管材20能够获得良好的断面质量；两个导槽孔128沿芯棒本体121一端的外圆周壁上间隔设置，并且各自配有一个扩径件130，从而保证扩径件130顶出芯棒本体121抵靠在管径的内壁上时受力均匀，使得管径的待剪切处的圆周面得到更稳固的支撑；压力管126与扩径件130分别设置在芯棒本体121的两端，能够保证芯棒本体121有足够的长度进入管材20内，使得压力管126不会过早地与管材20发生干涉。

需要说明的是，本申请实施例并不限定导槽孔128和扩径件130的具体数量，在其他一些可选实施例中，也可以在芯棒本体121一端的外圆周壁上间隔设置三个、四个或其他数量的导槽孔128，相应配备与导槽孔128数量一致的扩径件130。

请继续参考图3，扩径件130为顶块，扩径件130包括卡位部132和支撑部134，卡位部132位于压力通道122(请参考图2所示)内，卡位部132的大小大于导槽孔128(请参考图2所示)的大小，使得扩径件130不会从导槽孔128内滑出。支撑部134的大小与导槽孔128的大小一致，支撑部134的上端为圆弧形支撑面1342，支撑面1342的弧度对应于管材20(请参考图4所示)的内壁弧度；支撑部134有一定的高度，使得支撑部134在导槽孔128内沿芯棒本体121(请参考图2所示)的径向方向有一定的滑动距离，该滑动距离即为芯棒本体121外径与管材20内径之间的补偿距离，可以适用于小范围的不同尺寸的管径，当扩径件130在压力差的作用下顶出芯棒本体121时，支撑部134从导槽孔128滑出，使得支撑面1342抵靠在管材20的内壁上，从而支撑管材20的剪切处的内壁，进而进行剪切作业。

本申请的另一个可选实施例提供了一种管材剪切装置10，剪切装置用于对管材20进行剪切作业。

请参考图4-图7，图4示出了本申请一个可选实施例提供的管材剪切装置10的具体结构，图5示出了本申请一个可选实施例提供的支座100的具体结构，图6示出了本申请一个可选实施例提供的连接箍118的具体结构，图7示出了本申请一个可选实施例提供的活动挡板140的具体结构。

管材剪切装置10包括芯棒120、支座100、驱动机构110、活动挡板140和剪切机构150。

请参考图4和图5，支座100的表面右侧设置有用于放置管材20的凸台104，凸台104与支座100一体成型制成或焊接而成，凸台104上开设有用于放置管材20的半圆形孔，凸台104配置有固定管材20的压板106，压板106开设有用于固定管材20的半圆形孔，凸台104的半圆形孔与压板106的半圆形孔的弧度相同，可以连成完整的圆孔。支座100的表面左侧开设有用于连接气缸安装板112的螺栓孔(图中未标出)，支座100的表面中间位置开设有一段长度的下料孔(图中未标出)，下料孔位于剪切机构150的下方，当管材20被剪切后即可从下料孔落入支座100下部的收料区(图中未标出)。支座100在下料孔的两侧开设有用于连接活动挡板140的活动槽102，活动槽102靠近支座100的左侧。支座100在下料孔的一侧连接两个导柱152。

驱动机构110包括气缸安装板112和气缸114，气缸安装板112通过螺栓连接在支座100上的螺栓孔，气缸114的底座安装在气缸安装板112的板面上，气缸114的远离气缸安装板112的一侧设有气缸杆116，气缸杆116与凸台104上的半圆形孔同轴心设置，气缸杆116可在气缸114的驱动下作直线往复运动。气缸杆116的右端设置有外螺纹，气缸杆116的外螺纹可以与芯棒本体121(请参考图1所示)的盲孔端口处的内螺纹配合连接，并且在连接处进行密封(可以设置密封环)。

请同时参考图6所示，需要说明的是，在其他一些可选的实施例中，管材剪切装置10还可以包括连接箍118。连接箍118包括第一段1182和第二段1184，第一段1182的左端端口开设有用于与气缸杆116配合的螺纹盲孔(图中未画出)，第二段1184的外圆上设置有用于与芯棒本体121的盲孔端口处的内螺纹配合的外螺纹。对于加工大范围内的不同尺寸的管材20的需求，管材剪切装置10可以配置不同尺寸的连接箍118和不同尺寸的芯棒120，对应地，管材剪切装置10配重不同尺寸的凸台104，凸台104采用螺栓配合的方式连接在支座100上。其中每种尺寸的连接箍118的第一段1182的大小一致，使得每种尺寸的连接箍118都能适配气缸杆116；而每种尺寸的连接箍118的第二段1184的尺寸不同，使得每种尺寸的连接箍118都能适配相应尺寸的芯棒120，从而在实际加工中，能够根据管材20尺寸的不同快速进行芯棒120选取。

请参考图4和图7，活动挡板140的下侧的两端分别设置有安装座144，安装座144上开设有安装孔1442，安装孔1442通过螺栓连接在活动槽102内，螺栓通过螺母固定，需要调节活动挡板140的安装位置时，只需拧开螺母再对安装座144进行调节即可。活动挡板140的中心位置开设有定位孔142，气缸杆116、定位孔142以及凸台104上的半圆形孔同轴心设置，能够保证管材20剪切的顺利进行，确保剪切面的质量。定位孔142的孔径小于管材20的内径，定位孔142的孔径大于芯棒120的外径。需要说明的是，管材剪切装置10可以配备具有不同尺寸大小的定位孔142的活动挡板140，用以适用于对不同尺寸大小管材20的加工需求。由于定位孔142的孔径小于管材20的内径，管材20的一端能够抵靠在定位孔142的边沿上，从而可以对管材20进行定位以及固定；而定位孔142的孔径大于芯棒120的外径，从而使得芯棒120在气缸114的驱动下能够由定位孔142穿过活动挡板140后进入管材20内。活动挡板140在支座100上的位置可以调节，从而能够对管材20的剪切长度进行调节。

请继续参考图4和图5，剪切机构150包括两个导柱152、刀片安装座154和刀片156。两个导柱152间隔设置于支座100下料孔的一侧。刀片安装座154包括两个套筒(图中未标出)和连接板(图中未标出)，两个套筒分别设置在连接板的两侧，套筒对应于导柱152连接，使得刀片安装座154能够沿导柱152作直线往复运动。连接板的下侧具有固定板(图中未标出)，刀片156通过螺栓连接在固定板上，刀片156采用强度较高的高速钢。

另外，管材剪切装置10还配备有送料装置和剪切驱动装置，送料装置可以是传送带系统，送料装置用于将待剪切的管材20送至凸台104上并且抵靠在活动挡板140上；剪切驱动装置可以是电机驱动系统，剪切驱动装置用于驱动刀片安装座154运动从而对管材20进行剪切作业。

在进行剪切下料时，管材20在送料装置的运送下进入凸台104，管材20的前端碰到活动挡板140时停止送料，压板106配合凸台104对管材20进行压紧固定，然后气缸114通气运动，推动芯棒120穿过活动挡板140后进入管材20内部，控制芯棒120的进入距离，使得芯棒120进入管材20内部的距离为活动挡板140到刀片156的水平距离，然后停止芯棒120进给，压力管126开始通入压力介质，当压力介质充满压力通道122时，扩径件130被压力通道122内的压力顶出芯棒本体121，与管材20的上下内壁抵靠，然后通过剪切驱动装置驱动剪切机构150对管材20进行剪切作业，剪切完成后压力管126开始泄压，扩径件130在压力差的作用下收缩于芯棒本体121，然后启动气缸114收回芯棒120。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种芯棒，用于剪切管材，其特征在于，包括：

芯棒本体，所述芯棒本体具有压力通道，所述芯棒本体一端的外圆周壁上开设有导槽孔，所述导槽孔连通于所述压力通道；以及

扩径件，所述扩径件可活动地设置在所述导槽孔内，所述扩径件可在压力差的作用下顶出或收缩于所述芯棒本体。

2.根据权利要求1所述的芯棒，其特征在于：

所述芯棒还包括压力管，所述压力管设置在所述芯棒本体的远离所述导槽孔的一端，所述压力管连通于所述压力通道。

3.根据权利要求1所述的芯棒，其特征在于：

所述导槽孔的数量为两个，两个所述导槽孔沿所述芯棒本体一端的外圆周壁上间隔设置；

所述扩径件为顶块，两个所述扩径件一一对应地活动并密封设置于两个所述导槽孔内。

4.一种管材剪切装置，其特征在于，包括权利要求1-3中任一项所述的芯棒，以及：

支座，所述支座上设置有用于放置所述管材的凸台，所述凸台配置有固定所述管材的压板；

驱动机构，所述驱动机构设置在所述支座上，所述芯棒连接于所述驱动机构，所述驱动机构与所述凸台间隔设置；

剪切机构，所述剪切机构设置在所述支座上，所述驱动机构用于驱动所述芯棒进入或退出所述管材；

当所述扩径件顶出所述芯棒本体时，所述剪切机构能够沿所述芯棒与所述管材的径向方向上的交界面对所述管材进行剪切。

5.根据权利要求4所述的管材剪切装置，其特征在于：

所述驱动机构包括气缸，所述气缸的气缸杆可拆卸地连接于所述芯棒本体的远离所述扩径件的一端端口。

6.根据权利要求5所述的管材剪切装置，其特征在于：

所述气缸杆设有外螺纹，所述芯棒本体的靠近所述气缸的一端端口设有内螺纹，所述气缸杆与所述芯棒螺纹配合。

7.根据权利要求6所述的管材剪切装置，其特征在于：

所述管材剪切装置包括多个不同管径尺寸的所述芯棒；

所述驱动机构还包括多个不同尺寸的连接箍，所述多个不同尺寸的连接箍中的每个连接箍的第一段的端口具有与所述气缸杆的外螺纹相配合的内螺纹，一个所述连接箍的第二段与一个所述芯棒螺纹配合。

8.根据权利要求4所述的管材剪切装置，其特征在于：

所述管材剪切装置还包括活动挡板；

所述支座开设有活动槽，所述活动槽设置于所述剪切机构与所述凸台之间，所述活动挡板可拆卸地连接于所述活动槽，使得所述活动挡板与所述凸台的距离可调；

所述活动挡板开设有定位孔，所述定位孔的孔径小于所述管材的内径，所述定位孔的孔径大于所述芯棒的外径。

9.根据权利要求8所述的管材剪切装置，其特征在于：

所述管材、所述定位孔以及所述芯棒本体同轴心且水平设置。

10.根据权利要求4所述的管材剪切装置，其特征在于：

所述剪切机构包括导柱、刀片安装座和刀片；

所述导柱连接于所述支座，所述刀片安装座活动套设于所述导柱，所述刀片连接于所述刀片安装座。