CN110405024A - 一种金属管件截面支撑保形装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种金属管件截面支撑保形装置，该装置包括：中空圆柱体，其周向间隔形成多个沿径向延伸的滑槽；多个周向排列的支撑件，斜楔体，斜楔体伸入周向腔内，所述斜楔体通过作用于内圆弧板推动多个径向滑块在滑槽内发生径向滑动，进而带动多个外圆弧板朝向外侧撑开或者朝向内侧闭合；丝杆传动机构，其用于驱动斜楔体在周向腔内发生轴向直线移动；连接机构，其用于将支撑保形装置伸入到金属管件，所述连接机构包括一柔性连接件，该柔性连接件一端连接支撑保形装置。

Description

一种金属管件截面支撑保形装置

技术领域

本发明涉及金属薄壁空心管件成形，具体涉及一种金属管件截面支撑保形装置。

背景技术

金属薄壁空心管件由于具有强度高、质量轻、易成型、外形美观等优势，已广泛应用于航空、航天、车辆、船舶和石油化工等领域。然而，大径厚比薄壁管或超薄壁管在数控弯曲成形时，由于弯管内侧管壁受压，非常容易失稳起皱；外侧受拉减薄，很容易拉裂；两者的合力使弯管截面扁化畸变，甚至塌陷。此外，由于大径厚比、薄壁管或超薄壁管的管壁很薄，刚度差，数控弯曲成形时，对管件直线段进行夹持时，容易因夹持力过大而导致夹持段表面夹伤或截面变形，从而影响管件质量和性能。因此成形难度很大。

发明内容

本发明的目的是为解决大径厚比薄壁管或超薄壁管在数控弯曲成形中，对管件直线段进行夹持时，因夹持力过大而导致夹持段表面夹伤或截面变形，从而影响管件质量和性能的问题，提出一种适用于大径厚比薄壁管或超薄壁管的、管件直线段内部支撑用的、结构可靠、性能可靠、操作简单、具有一定通用性的一种金属管件截面支撑保形装置。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种金属管件截面支撑保形装置，该装置包括：

中空圆柱体，其周向间隔形成多个沿径向延伸的滑槽；

多个周向排列的支撑件，所述支撑件具有一外圆弧板、一与外圆弧板同轴心设置的内圆弧板以及形成于内圆弧板与外圆弧板之间的径向滑块，多个外圆弧板环形排列在中空圆柱体的径向外侧，多个内圆弧板环形排列在中空圆柱体内部且其围合限定出一个周向腔，所述多个径向滑块分别枢穿过所述的多个滑槽，所述内圆弧板与外圆弧板分别卡止于滑槽的上端与下端；

斜楔体，斜楔体伸入周向腔内，所述斜楔体通过作用于内圆弧板推动多个径向滑块在滑槽内发生径向滑动，进而带动多个外圆弧板朝向外侧撑开或者朝向内侧闭合；

丝杆传动机构，其用于驱动斜楔体在周向腔内发生轴向直线移动，所述丝杆传动机构包括丝杆、与丝杆连接的丝杆螺母以及驱动丝杆转动的驱动电机；所述丝杆螺母与斜楔体连接；

连接机构，其用于将支撑保形装置伸入到金属管件，所述连接机构包括一柔性连接件，该柔性连接件一端连接支撑保形装置。

在本发明一些实施方式中，所述斜楔体具有一圆柱段以及一形成于圆柱段前侧的锥台段，所述锥台段朝向周向腔的方向延伸。

在本发明一些实施方式中，该装置还包括箱体，所述箱体内部形成安装腔，驱动电机安装在该安装腔内，丝杆一端与驱动电机驱动连接，另一端枢装在箱体的侧壁上，所述丝杆螺母安装在丝杆的前端；所述中空圆柱体安装在箱体的前侧，所述斜楔体通过传递架与丝杆螺母连接，丝杆螺母发生轴向移动时，传递架带动斜楔体进行轴向移动。

在本发明一些实施方式中，所述中空圆柱体与多个外圆弧板之间分别安装有多个弹性复位件。

在本发明一些实施方式中，所述斜楔体圆弧段的后端形成一基板，所述传递架包括一顶板、一底板以及两端分别安装在顶板与底板的多个导杆，所述顶板位于箱体朝向斜楔体的一侧，所述底板位于箱体内侧，所述导杆可移动地贯穿箱体设置；所述基板与顶板固定连接，所述底板上设有供丝杆枢穿的丝杆通孔以及供丝杆螺母安装的丝杆螺母安装孔。

在本发明一些实施方式中，所述中空圆柱体的后端通过连接杆与箱体固定连接。

在本发明一些实施方式中，所述的箱体的外侧设有用于连接柔性连接件的连接器。

在本发明一些实施方式中，所述的中空圆柱体包括固定连接的外固定圈与内固定圈，所述外固定圈朝向后侧周向形成后开槽，所述内固定圈朝向前侧周向形成前开槽，该前开槽与后开槽拼合形成滑槽供径向滑块的枢穿，所述径向滑块与滑槽均具有方形截面。

在本发明一些实施方式中，该装置还包括遥控开关，其用于控制驱动电机的工作，所述驱动电机根据指示驱动丝杆正转或者反转或者停止工作。

本发明提供的金属管件截面支撑保形装置用于大径厚比、薄壁管或超薄壁管的、管件直线段内部支撑。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明中，若干个支撑件安装于外固定圈和内固定圈形成的若干个滑槽中，支撑件的连接滑块在滑槽中滑动，实现支撑件在径向方向上的撑开和闭合，支撑件上设置的外圆弧和内圆弧，约束支撑件的移动范围；支撑保形机构结构简单、性能可靠。

（2）本发明中，只需调整支撑件的宽度，即可调整支撑段所能支撑的管件直线段的长度或范围；只需调整支撑件连接滑块的长度或斜楔块锥台段的斜率，即可调整支撑件撑开和闭合的运动范围；只需调整支撑件外圆弧的弧度，即可调整所需支撑保形的管件内径；结构通用性强。

（3）本发明的传动机构中，电机输出的功率，通过联轴器，传递到丝杆，再到推力传递架，最后传动到斜楔块。斜楔块安装在支撑件的中间；电机正转，斜楔块在轴向方向向前移动时，支撑件被斜楔块向外顶出，实现支撑件在径向方向上的撑开；电机反转，斜楔块在轴向方向向后退出时，支撑件被弹簧拉回，实现支撑件在径向方向上的闭合复位；即通过传动机构，将电机的正、反转输出功率，转换成斜楔块的前进和后退，最终实现支撑件的撑开和闭合。

（4）本发明中，柔性连接件具有一定的弯曲刚度，可将截面支撑保形装置伸入到金属管件任意截面位置，进行内部支撑。

附图说明

图1是本发明的一种金属管件截面支撑保形装置的整体结构示意图；

图2是本发明的一种金属管件截面支撑保形装置的整体结构示意图2；

图3是传递架的结构示意图；

图4是斜楔体的结构示意图；

图5是支撑件的结构示意图；

图6是外固定圈的结构示意图；

图7是内固定圈的结构示意图；

图8是箱体的结构示意图；

图9是电机底座的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例，并结合说明书附图对本发明或发明的技术方案作进一步具体的说明；

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“内”、“外”、“上”、“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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明实施方式提供一种金属管件截面支撑保形装置，包括支撑保形机构1、传动机构2和连接机构3；

所述的支撑保形机构1包括中空圆柱体、多个周向排列的支撑件11以及斜楔体12；所述的斜楔体12安装于所述的支撑件11中间；所述的斜楔块12在支撑件11中间的轴向方向前后移动转换成支撑件11在径向方向上的撑开和闭合。

所述的中空圆柱体周向间隔形成多个沿径向延伸的滑槽；在本实施例中，所述的中空圆柱体包括固定连接的外固定圈13与内固定圈14，所述外固定圈13朝向后侧周向形成后开槽，所述内固定圈14朝向前侧周向形成前开槽，该前开槽与后开槽拼合形成滑槽131供支撑件径向滑块113的枢穿，所述径向滑块与滑槽均具有方形截面。

多个周向排列的支撑件11，所述支撑件具有一外圆弧板111、一与外圆弧板111同轴心设置的内圆弧板112以及形成于内圆弧板112与外圆弧板111之间的径向滑块113，多个外圆弧板环形排列在中空圆柱体的径向外侧，多个内圆弧板环形排列在中空圆柱体内部且其围合限定出一个周向腔，所述多个径向滑块分别枢穿过所述的多个滑槽，如此，所述的支撑件11在滑槽131内径向方向内外移动，实现支撑件11在径向方向上的撑开和闭合；所述内圆弧板与外圆弧板分别卡止于滑槽的上端与下端，如此，所述的外圆弧板111和内圆弧板112约束支撑件11的移动范围。

斜楔体12，斜楔体12伸入周向腔内，所述斜楔体12通过作用于内圆弧板112推动多个径向滑块113发生径向滑动，进而带动多个外圆弧板朝向外侧撑开或者朝向内侧闭合；在本发明一些优选实施方式中，所述斜楔体具有一圆柱段122以及一形成于圆柱段前侧的锥台段121，所述锥台段121朝向周向腔的方向延伸斜楔体朝向前侧轴向移动，由锥台段作用于内圆弧段逐渐过渡到圆柱段作用于内圆弧段，则由于斜楔体的轮廓面积逐渐增大，则驱动径向滑块的滑动距离逐渐增大，直至将支撑件扩大至最大撑开状态。

丝杆传动机构，其用于驱动斜楔体12在周向腔内发生轴向直线移动，所述丝杆传动机构包括丝杆22、与丝杆螺纹连接的丝杆螺母23以及驱动丝杆22转动的驱动电机26；所述丝杆螺母23与斜楔体12连接，此处的连接可以是直接连接，也可以通过其他媒介连接；即通过传动机构，将电机的正、反转输出功率，转换成斜楔块的前进和后退，最终实现支撑件的撑开和闭合。传动机构性能稳定、可靠。在本发明一些实施例中，该装置还包括箱体28，所述箱体内部形成安装腔，在该安装腔内安装有丝杆22、丝杆螺母23、轴承座24、联轴器25、电机26、电机底座27、箱体28，轴承座24里面安装了第一轴承，所述的丝杆22的一端通过联轴器25与电机26连接，另一端依次穿过轴承座24的第一轴承、丝杆螺母23、底板213和箱体28后，在箱体28外侧通过端盖螺母29固定，使丝杆仅保留沿轴旋转的旋转自由度；进一步地，所述丝杆螺母23安装在丝杆22的前端；所述中空圆柱体安装在箱体的前侧，所述斜楔体12通过传递架21与丝杆螺母23连接，丝杆螺母23发生轴向移动时，传递架21带动斜楔体12进行轴向移动；如此实现电机26到丝杆22再到推力传递架21最后到斜楔体12的力的传递。

关于传递架的实现结构有多种，在本发明一些较佳实施方式中，所述斜楔体圆弧段122的后端形成一基板123；所述传递架包括一顶板211、一底板213以及两端分别安装在顶板211与底板211的多个导杆212，所述顶板211位于箱体朝向斜楔体12的一侧，所述底板213位于箱体2内侧，所述导杆212可移动地贯穿箱体2设置；所述基板123与顶板固213定连接，所述底板213上设有供丝杆枢穿的丝杆通孔214以及供丝杆螺母安装的丝杆螺母安装孔215；更具体地，所述的基板123上加工有第一安装孔124；所述的顶板211上加工有若干个与基板123上的第一安装孔124对应的安装孔217，以此实现基板与顶板的固定连接。在本实施例中，所述的箱体28的侧边加工有若干个导杆安装通孔282，丝杆孔283，轴承端盖安装孔284，所述丝杆孔内安装有第二轴承供丝杆枢穿过，所述的轴承安装孔284用于安装第二轴承的轴承端盖，对第二轴承进行固定；所述的箱体28的中间底部设置有若干个轴承座安装孔285和电机底座安装孔286。所述的电机底座27上加工有若干个电机安装孔271，轴承座安装孔272，电机底座安装孔273和电机输出孔274。所述的电机底座27于电机底座安装孔273和箱体28的电机底座安装孔286处通过螺母螺栓安装于箱体28的底部内侧；所述的电机26于电机安装孔271处安装于所述的电机底座27上，同时保证输出端传过所述的电机输出孔274；所述的轴承座24于轴承座安装孔272和箱体28的轴承座安装孔285处安装于所述的电机底座27上。

所述中空圆柱体与多个外圆弧板之间分别安装有多个弹性复位件15；在本发明中，所述的支撑件11的侧面设置有若干个用于安装弹簧15的安装环114，所述的内固定圈14的外圆柱面上加工有若干个安装环114，所述的弹簧15的两端分别安装于所述的支撑件11和内固定圈14的安装环114上；当支撑件11被当斜楔块12顶出撑开时，弹簧15被拉伸，当斜楔块12后退时，弹簧15将支撑件11拉回，使支撑件11闭合复位。

连接机构，其用于将支撑保形装置伸入到金属管件，所述连接机构包括一柔性连接件，该柔性连接件一端连接支撑保形装置；在本实施例中，所述柔性连接件为钢丝绳，所述的钢丝绳3具有一定的弯曲刚度，可将截面支撑保形装置伸入到金属管件任意截面位置；具体地；所述的箱体28的外侧设置有钢丝绳连接器31；所述的钢丝绳3装入钢丝绳连接器31的接口311中，并在插销孔312中插入插销固定；

在本发明一些实施例中，所述的外固定圈13的环上加工有若干个沉头安装通孔132；所述的内固定圈14的环上加工有若干个与沉头安装通孔132对应的安装盲孔；所述的外固定圈13和内固定圈14在沉头安装通孔132和安装盲孔处通过沉头螺钉固连在一起。所述的内固定圈14的外侧加工有若干个连接杆安装螺纹孔141，所述的箱体28的一侧加工有对应的连接杆安装孔281，所述的连接杆142的一端安装于内固定圈14的连接杆安装螺纹孔141内，另一端安装于箱体28的连接杆安装孔281处通过螺母安装于箱体28的内侧。

所述连接杆142和导杆212为中间圆柱体两端加工有螺纹，所述的螺纹直径小于中间圆柱直径。

示例性地，本发明提供上述金属管件截面支撑保形装置的工作流程：

首先通过钢丝绳3将金属管件截面支撑保形装置伸入到金属管件所需支撑的截面位置，钢丝绳3另一端留在管件外部。然后通过遥控开关，开启电机26。电机26正转，输入功率，通过联轴器27，带动丝杆22旋转。丝杆22的另一端依次穿过轴承座24、丝杆螺母23、底板213和箱体28后，在箱体28外侧通过端盖螺母29固定，使丝杆仅保留沿轴旋转的旋转自由度。丝杆22的旋转，转换成传递架21的移动，传递架21和斜楔体12的基板123相连，从而推动斜楔体12轴向向前移动。斜楔体12的锥台段121与支撑件11的内圆弧板112接触，从而实现支撑件11在径向方向上的撑开。截面支撑保形装置的撑开状态，配合夹持工装模具，即可实现管件成形过程中的各种夹持要求。支撑保形任务完成后，电机26反转，斜楔体12轴向后退，弹簧15将支撑件11拉回闭合复位。再通过钢丝绳3，将截面支撑保形装置从管件截面中拉出即可。

本发明提供的金属管件截面支撑保形装置用于大径厚比薄壁管或超薄壁管的、管件直线段内部支撑；

根据以上提供的技术手段，只需调整支撑件的宽度，即可调整支撑段所能支撑的管件直线段的长度或范围；只需调整支撑件连接滑块的长度或斜楔块锥台段的斜率，即可调整支撑件撑开和闭合的运动范围；只需调整支撑件外圆弧的弧度，即可调整所需支撑保形的管件内径。结构通用性强。

本领域普通技术人员可以理解，以上所述仅为发明的优选实例而已，并不用于限制发明，尽管参照前述实例对发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在发明的精神和原则之内，所做的修改、等同替换等均应包含在发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属管件截面支撑保形装置，其特征在于，该装置包括：

中空圆柱体，其周向间隔形成多个沿径向延伸的滑槽；

多个周向排列的支撑件（11），所述支撑件具有一外圆弧板（111）、一与外圆弧板（111）同轴心设置的内圆弧板（112）以及形成于内圆弧板（112）与外圆弧板（111）之间的径向滑块（113），多个外圆弧板环形排列在中空圆柱体的径向外侧，多个内圆弧板环形排列在中空圆柱体内部且其围合限定出一个周向腔，所述多个径向滑块分别枢穿过所述的多个滑槽，所述内圆弧板与外圆弧板分别卡止于滑槽的上端与下端；

斜楔体（12），斜楔体伸入周向腔内，所述斜楔体通过作用于内圆弧板推动多个径向滑块在滑槽内发生径向滑动，进而带动多个外圆弧板朝向外侧撑开或者朝向内侧闭合；

丝杆传动机构，其用于驱动斜楔体在周向腔内发生轴向直线移动，所述丝杆传动机构包括丝杆（22）、与丝杆连接的丝杆螺母（23）以及驱动丝杆转动的驱动电机（26）；所述丝杆螺母与斜楔体连接；

连接机构，其用于将支撑保形装置伸入到金属管件，所述连接机构包括一柔性连接件（3），该柔性连接件一端连接支撑保形装置。

2.根据权利要求1所述的金属管件截面支撑保形装置，其特征在于，所述斜楔体具有一圆柱段（122）以及一形成于圆柱段前侧的锥台段（121），所述锥台段朝向周向腔的方向延伸。

3.根据权利要求2所述的金属管件截面支撑保形装置，其特征在于，该装置还包括箱体（28），所述箱体内部形成安装腔，驱动电机（26）安装在该安装腔内，丝杆一端与驱动电机驱动连接，另一端枢装在箱体的侧壁上，所述丝杆螺母安装在丝杆的前端；所述中空圆柱体安装在箱体的前侧，所述斜楔体通过传递架（21）与丝杆螺母连接，丝杆螺母发生轴向移动时，传递架带动斜楔体（12）进行轴向移动。

4.根据权利要求1所述的金属管件截面支撑保形装置，其特征在于，所述中空圆柱体与多个外圆弧板之间分别安装有多个弹性复位件（15）。

5.根据权利要求3所述的金属管件截面支撑保形装置，其特征在于，所述斜楔体圆弧段的后端形成一基板，所述传递架包括一顶板、一底板以及两端分别安装在顶板与底板的多个导杆，所述顶板位于箱体朝向斜楔体的一侧，所述底板位于箱体内侧，所述导杆可移动地贯穿箱体设置；所述基板与顶板固定连接，所述底板上设有供丝杆枢穿的丝杆通孔以及供丝杆螺母安装的丝杆螺母安装孔。

6.根据权利要求1所述的金属管件截面支撑保形装置，其特征在于，所述中空圆柱体的后端通过连接杆与箱体固定连接。

7.根据权利要求1所述的金属管件截面支撑保形装置，其特征在于，所述的箱体的外侧设有用于连接柔性连接件的连接器。

8.根据权利要求1所述的金属管件截面支撑保形装置，其特征在于，所述的中空圆柱体包括固定连接的外固定圈（13）与内固定圈（14），所述外固定圈朝向后侧周向形成后开槽，所述内固定圈朝向前侧周向形成前开槽，该前开槽与后开槽拼合形成滑槽供径向滑块的枢穿，所述径向滑块与滑槽均具有方形截面。

9.根据权利要求1所述的金属管件截面支撑保形装置，其特征在于，该装置还包括遥控开关，其用于控制驱动电机的工作，所述驱动电机根据指示驱动丝杆正转或者反转或者停止工作。

10.根据权利要求1~9任意一项所述的金属管件截面支撑保形装置用于大径厚比、薄壁管或超薄壁管的、管件直线段内部支撑。