CN112007999A - 一种用于法兰管件弯曲成形加工的定心夹持装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于法兰管件弯曲成形加工的定心夹持装置。包括壳体、多组夹持模块、挡板、盖板、螺杆组件，每组夹持模块主要由夹块、拉块组成，夹块一端穿过圆筒侧面的夹块槽伸入圆筒内，夹块另一端通过复位弹簧连接至滑道，拉块一侧通过强力拉力弹簧连接至挡板，拉块通过另一侧三角滑块的斜面侧与夹块的斜面端紧密贴合，形成滑动副；螺杆组件一端连接在管材弯曲机床尾端的定位套筒内，另一端通过盖板，以螺纹连接在挡板的螺孔内，手柄通过螺杆组件上的径向螺孔固定在螺杆组件上；挡板与壳体通过间隙配合连接，盖板通过螺纹连接在壳体上。本发明用一个夹具适应一个系列直径的法兰管件，节省两端预先焊接好法兰的管件弯曲成形的加工成本。

Description

一种用于法兰管件弯曲成形加工的定心夹持装置

技术领域

本发明属于两端带有法兰的管件弯曲成形技术领域，特别涉及了一种用于法兰管件弯曲成形加工的定心夹持装置。

背景技术

法兰连接拥有拆卸方便、强度高、密封性能好的特点，在船舶和航空航天领域，法兰管件被广泛应用。传统法兰管的管坯需要先弯后切再装配到法兰孔上进行焊接，工序复杂。先焊法兰再弯管坯可有效简化工序，法兰在直管状态下装焊，水平操作安全简单，有利于采用自动焊接提高管件与法兰的装焊质量。有利于实现无余量下料，管件定长一次切割，缩短工艺流程，提高管件成形综合效率，减少校管工序，缩短生产周期。

现有的弯管机定心夹持装置难以实现法兰管的定心夹持功能，继续使用现有的夹持装置会导致弯曲角度不精确，工件难以夹持加工，甚至发生工件与设备的损坏，为此发明了一种适用于法兰管弯曲成形加工的定心夹持装置。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提出了一种用于两端带有法兰的管件弯曲成形的夹持装置，能适用于不同直径的法兰管件弯曲成形。

本发明采取的技术方案如下：

一、一种用于法兰管件弯曲成形加工的定心夹持装置

定心夹持装置包括壳体、多组夹持模块、挡板、螺杆组件和螺栓定位销组件，壳体一端开有圆孔，开有圆孔的一端作为入口端用于装入法兰管件，圆孔朝壳体内部延伸形成圆筒，壳体另一端安装有盖板，挡板设置于壳体内且位于圆筒和盖板之间。

多组夹持模块呈周向均布于壳体内部，每组夹持模块主要由夹块、复位弹簧、拉块、强力拉力弹簧组成，壳体内侧面呈周向布置有多条与夹持模块位置对应的滑道，滑道沿壳体轴向设置，圆筒靠近入口端的一侧沿周向开有与夹持模块位置对应的夹块槽；夹块一端穿过圆筒侧面设有的夹块槽伸入圆筒内，夹块另一端通过复位弹簧连接至滑道，且夹块另一端呈斜面设置；滑道表面安装有沿滑道前后滑动的拉块，拉块沿壳体轴向开有导向槽，拉块靠近挡板一侧通过强力拉力弹簧连接至挡板，拉块靠近入口端的一侧设置有三角滑块，三角滑块为直角三角形结构，三角滑块斜面侧与夹块的斜面端紧密贴合，形成滑动副。夹块的斜面端朝壳体侧面倾斜，三角滑块斜面侧朝壳体中心倾斜。

螺杆组件主要由手柄安装部和套筒连接部组成，手柄安装部一端设有螺纹杆，螺纹杆依次经盖板中心孔、挡板中心螺孔伸入圆筒内，盖板外端面抵住手柄安装部，手柄安装部另一端通过深沟球轴承安装有套筒连接部；手柄安装部通过侧面开有的径向螺孔安装有手柄。

圆筒外侧面在靠近挡板的一侧周向设置有多块与多组夹持模块位置对应的导向板，每块导向板末端设有导向块，导向块穿过对应拉块的导向槽后嵌入滑道表面开有的凹槽内，防止拉块移动时从滑道表面滑落。

挡板与壳体通过间隙配合连接，壳体内侧面沿轴向设置有一定位块，定位块嵌入挡板周侧面开有的挡板槽内以限制挡板转动，挡板只能沿轴向往复直线运动。

法兰管件伸入圆筒内通过圆筒中间设置的限位板抵住法兰管件的法兰，靠近夹块槽边缘的圆筒外周面设有一圈用于抵住夹块防止夹块从夹块槽脱落的凸缘，在每个夹块对应的凸缘位置处均设有凸块，凸块嵌入夹块侧面设有的径向槽内，在夹块径向移动时起到导向作用。

壳体侧面沿径向装有限制法兰管件转动的圆锥定位销组件；圆锥定位销组件由侧面为梯形的柱形条和圆锥销部组成，圆锥销部设置于柱形条侧面底部位置处；壳体和圆筒沿径向均设置有上下相对的梯形槽，梯形槽槽口形状与圆锥定位销组件侧面形状适配；圆锥定位销组件依次经壳体和圆筒设有的梯形槽伸入限位板开有的限位槽内，圆锥销部通过伸入法兰管件的法兰孔内以限制法兰管件转动。

拉块远离挡板的一侧开有与复位弹簧位置对应的中间槽，在拉块朝远离挡板一侧移动时，使复位弹簧进入中间槽内避免复位弹簧阻挡拉块移动。

螺杆组件尾端的套筒连接部通过间隙配合连接在管材弯曲机床尾端的定位套筒内。圆筒和螺杆组件同轴布置，圆筒的限位板中心开有通孔，螺杆组件中心开有前后贯穿的通孔。

螺纹杆与盖板中心孔通过间隙连接，螺纹杆和挡板的中心螺孔通过螺纹连接。

二、用于法兰管件弯曲成形加工的定心夹持装置的工作方法

初始状态时，圆筒内未装入法兰管件，手柄未对螺杆组件施加旋转力，夹块在复位弹簧的拉力作用下收缩至靠近滑道的一侧，壳体抵住拉块靠近入口端的一侧，拉块的斜面侧与夹块的斜面端完全贴合；

工作状态时，法兰管件装入圆筒，通过圆锥定位销组件限位；旋转手柄带动螺杆组件转动，螺杆组件的螺纹杆转动的同时带动挡板朝远离法兰管件的方向平移，从而带动与强力拉力弹簧相连的拉块沿轴向远离法兰管件，拉块通过斜面侧的滑动副带动夹块沿径向朝靠近法兰管件的方向移动，直至所有夹块全部夹持在法兰管件表面，松开手柄，通过螺纹的自锁原理完成法兰管件的定心夹持。

螺纹的自锁原理是指：当螺旋升角小于齿面间当量摩擦角时，螺旋传动具有自锁特性，只能将转动转换成轴向移动。

本发明的有益效果：

本发明安装简单，装夹、卸载方便。能精确对所装夹法兰管件定心，通过一系列定位键可以保证定心机构在工作中的安全与稳定，复位弹簧使得定心机构在卸载过程中省去了手工复位夹块的步骤。

本发明结构简单，能用一个夹具适应一个系列直径的法兰管件，节省两端预先焊接好法兰的管件弯曲成形的加工成本。

附图说明

图1为本发明在装夹状态时的左视图。

图2为本发明安装在机床的90°旋转剖视图，剖切方向为A-A。

图3为装夹正常尺寸法兰管件的旋转剖视图，剖切方向为B-B。

图4为装夹极限尺寸法兰管件的旋转剖视图，剖切方向为B-B。

图5为未安装法兰管件的初始状态图。

图6为夹块与拉块的局部放大图。

图7为圆锥定位销的局部放大图。

图8为挡板与定位块的局部放大图。

图9为装夹法兰管件的剖视结构图。

图中：壳体1、拉块3、复位弹簧4、螺栓定位销组件5、强力拉力弹簧6、挡板7、盖板8、螺杆组件9、手柄10、滑道11、螺纹杆12、套筒连接部13、定位块14、导向板15、限位板16。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

如图1和图2所示，本发明包括壳体1、多组夹持模块、圆锥定位销组件5、挡板7、盖板8、螺杆组件9、手柄10，螺杆组件9一端连接在管材弯曲机床尾端的定位套筒内，螺杆组件9另一端通过盖板8中间的孔，以螺纹连接在挡板7中心的螺孔内，手柄10通过螺杆组件9上的径向螺孔固定在螺杆组件9上。挡板7与壳体1通过间隙配合连接，盖板8通过螺纹连接在壳体1上。在壳体1上沿径向设置有圆锥定位销组件5。壳体1一端开有圆孔，开有圆孔的一端作为入口端用于装入法兰管件，圆孔朝壳体1内部延伸形成圆筒，圆筒靠近入口端的一侧沿周向开有与夹持模块位置对应的夹块槽。

如图2和图9所示，夹块2由周向均匀角度分布在壳体1的夹块槽内，夹块2斜面端由一复位弹簧4沿壳体1径向固定连接在壳体1内侧，拉块3周向均匀分布在壳体1中设置的滑道内，拉块3斜面侧与夹块2斜面侧紧密贴合，形成一滑动副，拉块3尾端固定连接一强力拉力弹簧6，强力拉力弹簧6另一端固定连接在挡板7上面。螺杆组件9要由手柄安装部和套筒连接部13组成。手柄安装部一端设有螺纹杆12，螺纹杆12依次经盖板8中心孔、挡板7中心螺孔伸入圆筒内，盖板8外端面抵住手柄安装部，手柄安装部另一端通过深沟球轴承安装有套筒连接部13；手柄安装部通过侧面开有的径向螺孔安装有手柄10；螺杆组件9尾端的套筒连接部13通过间隙配合连接在管材弯曲机床尾端的定位套筒内。

壳体1中轴向设置的定位块14结构高度小于挡板7上开槽深度，通过旋转手柄10，使螺杆组件9的螺纹杆12相对挡板7发生旋转，通过不同的旋转方向实现挡板7沿轴向的往复直线运动，螺杆组件9手柄安装部在紧密贴合于盖板8外侧的同时相对于盖板8相对转动。

如图6所示，夹块2尺寸略小于壳体1上周向均匀分布的夹块槽的尺寸，夹块2两侧可以沿夹块槽滑动；靠近夹块槽边缘的圆筒外周面设有一圈用于抵住夹块2防止夹块从夹块槽脱落的凸缘，在每个夹块2对应的凸缘位置处均设有凸块，凸块嵌入夹块2侧面设有的径向槽内，在夹块径向移动时起到导向作用。夹块2与拉块3组成的滑动副可自由滑动，拉块3可在壳体1内侧设置的滑道11内沿壳体1轴向自由滑动，拉块3尾端通过强力拉力弹簧6连接在挡板7上，拉块3可以随着挡板7的轴向往复运动同步运动。复位弹簧4通过拉块3开有的中间槽实现拉块3沿壳体1轴向往复运动时互不干涉。

如图7所示，壳体1侧面沿径向装有限制法兰管件转动的圆锥定位销组件5，圆锥定位销组件5可沿壳体1的梯形槽径向自由移动；圆锥定位销组件5由侧面为梯形的柱形条和圆锥销部组成，圆锥销部设置于柱形条侧面底部位置处；壳体1和圆筒沿径向均设置有上下相对的梯形槽，梯形槽槽口形状与圆锥定位销组件5侧面形状适配；圆锥定位销组件5依次经壳体1和圆筒设有的梯形槽伸入限位板16开有的限位槽内，圆锥销部通过伸入法兰管件的法兰孔内以限制法兰管件转动。

如图4所示，梯形槽槽口形状由与柱形条截面相同的梯形槽口和圆锥销部截面相同的三角槽口组成，在法兰管件的法兰尺寸较大时，圆锥销部无需完全伸入法兰孔内，圆筒梯形槽的三角槽口为圆锥销部提供空间冗余。

如图8所示，挡板7与壳体1通过间隙配合连接。挡板7通过壳体1内侧轴向设置的定位块14定位限制挡板7相对于壳体1的轴向转动。盖板8通过螺纹连接固定在壳体1一侧。

具体实施例：

如图5所示，在未对螺杆组件9施加旋转时，夹块2在复位弹簧4的拉力作用下保持收起状态，此时由壳体1与挡板7接触的端面提供与强力拉力弹簧6的拉力相平衡的支撑力，强力拉力弹簧6通过对拉块3施加拉力，保证每一个夹块2都能紧密接触在法兰管件表面。

用于法兰管件弯曲成形加工的定心机构在加载过程中时，首先通过旋转手柄10带动螺杆组件9的螺纹传动部来带动挡板7沿轴向向远离法兰管件方向平移，挡板7通过带动上面的六个强力拉力弹簧6从而使拉块3沿轴向远离法兰管件，拉块3通过斜面的滑动副带动夹块2沿径向向靠近法兰管件方向移动，直至夹块2全部夹持在法兰管件表面为止。松开手柄10，通过螺纹的自锁原理便完成了对于法兰管件的定心。

如图3和如图4所示，分别展示了本发明装置对两种不同直径的法兰管件夹持的工作状态图。

Claims (9)

1.一种用于法兰管件弯曲成形加工的定心夹持装置，其特征在于，包括壳体(1)、多组夹持模块、挡板(7)、螺杆组件(9)和螺栓定位销组件(5)，

壳体(1)一端开有圆孔，开有圆孔的一端作为入口端用于装入法兰管件，圆孔朝壳体(1)内部延伸形成圆筒，壳体(1)另一端安装有盖板(8)，挡板(7)设置于壳体(1)内且位于圆筒和盖板(8)之间；

多组夹持模块呈周向均布于壳体(1)内部，每组夹持模块主要由夹块(2)、复位弹簧(4)、拉块(3)、强力拉力弹簧(6)组成，壳体(1)内侧面呈周向布置有多条与夹持模块位置对应的滑道(11)，滑道(11)沿壳体(1)轴向设置，圆筒靠近入口端的一侧沿周向开有与夹持模块位置对应的夹块槽；夹块(2)一端穿过圆筒侧面设有的夹块槽伸入圆筒内，夹块(2)另一端通过复位弹簧(4)连接至滑道(11)，且夹块(2)另一端呈斜面设置；滑道(11)表面安装有沿滑道(11)前后滑动的拉块(3)，拉块(3)沿壳体(1)轴向开有导向槽，拉块(3)靠近挡板(7)一侧通过强力拉力弹簧(6)连接至挡板(7)，拉块(3)靠近入口端的一侧设置有三角滑块，三角滑块斜面侧与夹块(2)的斜面端紧密贴合，形成滑动副；

螺杆组件(9)主要由手柄安装部和套筒连接部(13)组成，手柄安装部一端设有螺纹杆(12)，螺纹杆(12)依次经盖板(8)中心孔、挡板(7)中心螺孔伸入圆筒内，盖板(8)外端面抵住手柄安装部，手柄安装部另一端通过深沟球轴承安装有套筒连接部(13)；手柄安装部通过侧面开有的径向螺孔安装有手柄(10)。

2.根据权利要求1所述的一种用于法兰管件弯曲成形加工的定心夹持装置，其特征在于，圆筒外侧面在靠近挡板(7)的一侧周向设置有多块与多组夹持模块位置对应的导向板(15)，每块导向板(15)末端设有导向块，导向块穿过对应拉块(3)的导向槽后嵌入滑道(11)表面开有的凹槽内，防止拉块(3)移动时从滑道(11)表面滑落。

3.根据权利要求1所述的一种用于法兰管件弯曲成形加工的定心夹持装置，其特征在于，挡板(7)与壳体(1)通过间隙配合连接，壳体(1)内侧面沿轴向设置有一定位块(14)，定位块(14)嵌入挡板(7)周侧面开有的挡板槽内以限制挡板(7)转动。

4.根据权利要求1所述的一种用于法兰管件弯曲成形加工的定心夹持装置，其特征在于，法兰管件伸入圆筒内通过圆筒中间设置的限位板(16)抵住法兰管件的法兰，靠近夹块槽边缘的圆筒外周面设有一圈用于抵住夹块(2)的凸缘，在每个夹块(2)对应的凸缘位置处均设有凸块，凸块嵌入夹块(2)侧面设有的径向槽内。

5.根据权利要求1所述的一种用于法兰管件弯曲成形加工的定心夹持装置，其特征在于，壳体(1)侧面沿径向装有限制法兰管件转动的圆锥定位销组件(5)；圆锥定位销组件(5)由侧面为梯形的柱形条和圆锥销部组成，圆锥销部设置于柱形条侧面底部位置处；壳体(1)和圆筒沿径向均设置有上下相对的梯形槽，梯形槽槽口形状与圆锥定位销组件(5)侧面形状适配；圆锥定位销组件(5)依次经壳体(1)和圆筒设有的梯形槽伸入限位板(16)开有的限位槽内，圆锥销部通过伸入法兰管件的法兰孔内以限制法兰管件转动。

6.根据权利要求1所述的一种用于法兰管件弯曲成形加工的定心夹持装置，其特征在于，拉块(3)远离挡板(7)的一侧开有与复位弹簧(4)位置对应的中间槽，在拉块(3)朝远离挡板(7)一侧移动时，使复位弹簧(4)进入中间槽内避免复位弹簧(4)阻挡拉块(3)移动。

7.根据权利要求1所述的一种用于法兰管件弯曲成形加工的定心夹持装置，其特征在于，螺杆组件(9)尾端的套筒连接部(13)通过间隙配合连接在管材弯曲机床尾端的定位套筒内。

8.根据权利要求1所述的一种用于法兰管件弯曲成形加工的定心夹持装置，其特征在于，螺纹杆(12)与盖板(8)中心孔通过间隙连接，螺纹杆(12)和挡板(7)的中心螺孔通过螺纹连接。

9.采用权利要求1～8任一所述的一种用于法兰管件弯曲成形加工的定心夹持装置的工作方法，其特征在于，

初始状态时，圆筒内未装入法兰管件，手柄(10)未对螺杆组件(9)施加旋转力，夹块(2)在复位弹簧(4)的拉力作用下收缩至靠近滑道(11)的一侧，壳体(1)抵住拉块(3)靠近入口端的一侧，拉块(3)的斜面侧与夹块(2)的斜面端完全贴合；

工作状态时，法兰管件装入圆筒，通过圆锥定位销组件(5)限位；旋转手柄(10)带动螺杆组件(9)转动，螺杆组件(9)的螺纹杆(12)转动的同时带动挡板(7)朝远离法兰管件的方向平移，从而带动与强力拉力弹簧(6)相连的拉块(3)沿轴向远离法兰管件，拉块(3)通过斜面侧的滑动副带动夹块(2)沿径向朝靠近法兰管件的方向移动，直至所有夹块(2)全部夹持在法兰管件表面，松开手柄(10)，完成法兰管件的定心夹持。

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