CN112620840B - 用于预应力高压模具缠绕的狭缝调整定位装置及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明的一种用于预应力高压模具缠绕的狭缝调整定位装置属于机械加工技术领域，由支撑柱(100)、下限位单元(101)、上限位单元(102)、支撑架(103)、顶紧螺丝(104)、支撑底板(105)构成，所述的支撑底板(105)由支撑柱(100)连接固定。本发明利用狭缝结构为大张紧力钢带提供单侧定位，在钢带上、下两个楞面组合使用可以准确定位缠绕中的钢带高度，同时避免大平面调整块导致的钢带卷边、破裂或者断裂的现象。

Description

用于预应力高压模具缠绕的狭缝调整定位装置及制备方法

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，特别涉及一种用于大张紧力下张紧钢带的定位和调整。

背景技术

Belta型的两面顶液压机是国外高压科学研究和人造超硬材料生产中广泛使用的高压产生装置，在我国仍没有大范围推广使用。其根本原因是高压模具制备的核心技术(包括材料)尚待解决。采用缠绕式设计的预应力高压模具是降低对高压模具材质要求，提高其综合性能的有效手段。

我国是超硬材料生产大国，产量占全球总产量的95％以上。但高品质人造金刚石，与国外还有一定的差距。其原因是，我国超硬材料行业广泛使用高压产生装置是国内自主研发的六面顶液压机虽具有操作简单，升降压速度快等优点，但高压腔体压力一般低于6万大气压强(GPa)，不利于制备高品质的超硬材料及制品。为了促进我国从超硬材料大国向超硬材料强国发展，推广使用两面顶高压产生装置(腔体压强高于8GPa)是必经之路。其核心技术是设计、制造大型化的预应力高压模具。

预应力高压模具，是利用缠绕机张紧钢带产生张应力，并将分瓣式模块缠绕装配而成。大型预应力高压模具，使用的高压模具缠绕环瓣外径高达700mm以上，模具轴向高度不低于150mm。装配模具使用的钢带材质一般为65Mn薄钢，厚0.15mm；缠绕过程中钢带单位张紧应力可达757MPa以上；预计缠绕层数为1200，厚度可达180mm。排布为并行4道缠绕，每道钢带宽度为34.5mm，相邻两道钢带间距为2.4mm；并且随着高压模具尺寸的大型化，相邻道钢带间距越小，高度定位难度越大。因此，装配大型化预应力高压分瓣模具，要求钢带缠绕过程中定位准确。

现有张紧钢带定位装置主要有两种。一种为可回转导向轮设计：缠绕过程中钢带张紧，仅依靠钢带与导向轮之间摩擦力实现钢带轴向限位功能。当张紧力出现波动时，钢带会沿着导向轮轴向方向窜动，或者较长时间磨损导致导向轮出现摩擦沟时，远端钢带位置会出现较大偏差，这样会对预应力高压模具产生以下影响：1、钢带滑移，相邻道钢带之间干涉，中断缠绕；2、高压模具预应力不均匀，进而导致高压腔体内压力分布不均，缩短模具使用寿命；第二种为上、下限位压块结构，通过限位压块平面顶压钢带立边调整缠绕钢带的高度，但是这样会使钢带出现受力卷曲，甚至发生撕边，导致钢带断裂。在现有的装置使得钢带在缠绕过程中，精确调节钢带的高度存在较大的技术难度。为了装配高质量的高压模具，必须对缠绕过程中大张紧力钢带的高度定位调整机构进行优化设计，以期实现准确、稳定和高效的工作目标。

发明内容

本发明的目的在于，克服背景技术存在的不足，提供一种调整方便、可用于预应力高压模具缠绕的狭缝调整定位装置，以及该装置的制作方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种用于预应力高压模具缠绕的狭缝调整定位装置，由支撑柱100、下限位单元101、上限位单元102、支撑架103、顶紧螺丝104、支撑底板105构成，所述的支撑底板105由支撑柱100连接固定；上、下限位单元分布间距为240mm，其中所述的下限位单元101和上限位单元102的结构相同，均是由45号钢材制成的L×W×H的长方体，在长方体的一个L×H面上有与L方向的棱平行且与W×H面垂直的狭缝1021，狭缝1021的宽度为w，深为d，在狭缝底端设置有钢带导向角，导向角与狭缝底边夹角为30°，深3mm，下限位单元101的狭缝开口向上，狭缝底端与钢带106下沿接触，上限位单元102的狭缝开口向下，狭缝底端与钢带106上沿接触，钢带106穿过所述的狭缝1021时，狭缝1021的底面作为受力面，与钢带106的侧楞面接触，狭缝1021的左右两侧面为钢带106的扶持面，以保证在调整钢带高度的过程中，钢带不会出现卷边和撕裂的现象，上述上、下限位单元下设置有转柄1022，安装在支撑底板105的定位孔中，这样在钢带狭缝调整定位装置进出口两端可根据钢带缠绕导向自动调整钢带输出角度，实现钢带定向随动功能，支撑底板105背面设置有支撑架103，支撑架103上设置有顶紧螺丝104，顶紧螺丝104正对着狭缝块的转柄1022底面。作为一个定位调整装置，本发明可以安装在钢带张紧力施加单元的进、出口两侧。本发明中，优选的参数为L＝80mm，W＝60mm，H＝50mm，w＝0.2mm，d＝40mm。

一种用于预应力高压模具缠绕的狭缝调整定位装置的制备方法，首先将45号钢材加工成一个长方体与圆柱体连接一体的结构体，圆柱体位于长方体的一个面的中心，作为转柄，将上述结构体夹持在线切割分度器上，然后在长方体的一个与圆柱体相对的面上垂直该面切割出宽为0.2mm深为40mm的狭缝，然后顺时针调整分度器角度30°，切入深度3mm，切割狭缝一端的倒角，退出线切割钼丝后，再逆时针旋转60°，按3mm深度切割狭缝另一端的倒角，得到一个限位单元，将加工完成的两个限位单元按照开口相对的方向分别安装在两个支撑底板的导向孔内，用四个支撑柱将上下两个支撑底板在四个角连接固定，在每个限位单元的背后安装支撑架，在支撑架上安装顶紧螺丝，并使顶紧螺丝正对着限位单元背后的转柄，得到用于预应力高压模具缠绕的狭缝调整定位装置。

有益效果：

1、本发明利用狭缝结构为大张紧力钢带提供单侧定位，在钢带上、下两个楞面组合使用可以准确定位缠绕中的钢带高度，同时避免大平面调整块导致的钢带卷边、破裂或者断裂的现象。

2、本发明在限位单元的狭缝结构两端设有进、出倒角结构，保证钢带在进、出狭缝的过程中侧楞面不会被划伤。

3、本发明使用线切割设备完成限位单元的加工，提高加工精度和效率，从而实现缠绕中的大拉紧力钢带的准确定位及避免钢带破损断裂的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中需要使用的附图做简单介绍，以下附图仅展示出本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定。

图1为本发明的用于预应力高压模具缠绕的狭缝调整定位装置的整体结构示意图。

图2为本发明的用于预应力高压模具缠绕的狭缝调整定位装置的剖面图。

图3为限位单元的结构示意图。

图4为限位单元的剖面结构图。

具体实施方案

下面结合具体实施例对本发明进一步详细介绍，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：本发明的限位单元的加工过程

狭缝限位单元使用线切割设备进行加工，具体加工方法为，首先将45号钢材加工成一个长方体与圆柱体连接一体的结构体，长方体的尺寸为80mm×60mm×50mm，圆柱体位于长方体的一个80mm×50mm面的中心，圆柱体的直径为30mm，高为60mm，将上述结构体夹持在线切割分度器上，然后在另一个80mm×50mm面上垂直该面且沿平行长棱方向切割出宽为0.2mm深为40mm的狭缝，然后逆时针调整分度器角度30°，切割深度为3mm，切割狭缝一端的倒角，最后再反向旋转60°切割狭缝另一端的倒角，这样就得到一个限位单元。加工完成的狭缝限位单元如图3所示，狭缝尺寸如图4所示。本发明利用线切割设备一次加工完成，可以保证狭缝的宽度和一致性，狭缝两侧面不会产生划伤钢带的尖点，同时提高调整定位狭缝结构的加工效率。

实施例2：本发明的整体结构

本发明用于预应力高压模具缠绕的狭缝调整定位装置如图1所示，本发明用于预应力高压模具缠绕钢带定位，在本实施例中待缠绕的钢带101为34.5mm宽，0.15mm厚的薄65Mn钢带。限位单元狭缝宽度为0.2mm，保证钢带在狭缝间可以顺利通过，多个狭缝限位单元共同作用，可对钢带的高度进行微调定位。

如图1所示，上、下支撑底板105通过4根支撑柱100连接，组成狭缝定位调整装置支撑结构，在上、下支撑底板105上设置有定位导向孔，狭缝限位单元102上的转柄1022可安装在上述支撑底板105上的定位导向孔内，支撑底板背面设置有支撑架103，通过调节支撑架103上的顶紧螺丝104，可调整狭缝限位单元102的高度，大张紧力钢带由狭缝调整定位装置左侧穿入下狭缝限位单元102，再穿过上狭缝限位单元103，从狭缝调整定位装置右侧输出，利用本发明的单个狭缝限位单元可以为大张紧力钢带提供单侧定位，在钢带上、下两个楞面组合使用限位单元可以准确定位缠绕中的钢带高度，避免大平面调整块导致的钢带卷边、破裂或者断裂的现象。同时限位单元的狭缝结构两端设有进、出倒角结构，保证钢带在进、出狭缝的过程中侧楞面不会被划伤。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改和变更，均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.一种用于预应力高压模具缠绕的狭缝调整定位装置，由支撑柱（100）、下限位单元（101）、上限位单元（102）、支撑架（103）、顶紧螺丝（104）、支撑底板（105）构成，所述的支撑底板（105）由支撑柱（100）连接固定；上、下限位单元分布间距为240mm，其中所述的下限位单元（101）和上限位单元（102）的结构相同，均是由45号钢材制成的L×W×H的长方体，在长方体的一个L×H面上有与L方向的棱平行且与W×H面垂直的狭缝（1021），狭缝（1021）的宽度为w，深为d，在狭缝底端设置有钢带导向角，导向角与狭缝底边夹角为30°，深3mm，下限位单元（101）的狭缝开口向上，狭缝底端与钢带（106）下沿接触，上限位单元（102）的狭缝开口向下，狭缝底端与钢带（106）上沿接触，钢带（106）穿过所述的狭缝（1021）时，狭缝（1021）的底面作为受力面，与钢带（106）的侧楞面接触，所述的侧楞面是钢带（106）的沿厚度方向的侧面；狭缝（1021）的左右两侧面为钢带（106）的扶持面，以保证在调整钢带高度的过程中，钢带不会出现卷边和撕裂的现象，上述上、下限位单元下设置有转柄（1022），安装在支撑底板（105）的定位孔中，这样在钢带狭缝调整定位装置进出口两端可根据钢带缠绕导向自动调整钢带输出角度，实现钢带定向随动功能，支撑底板（105）背面设置有支撑架（103），支撑架（103）上设置有顶紧螺丝（104），顶紧螺丝（104）正对着下限位单元（101）或上限位单元（102）的转柄（1022）底面。

2.根据权利要求1所述的一种用于预应力高压模具缠绕的狭缝调整定位装置，其特征在于，L=80mm，W=60mm，H=50mm，w=0.2mm，d=40mm。

3.一种根据 权利要求2所述的用于预应力高压模具缠绕的狭缝调整定位装置的制备方法，首先将45号钢材加工成一个长方体与圆柱体连接一体的结构体，圆柱体位于长方体的一个面的中心，作为转柄，将上述结构体夹持在线切割分度器上，然后在长方体的一个与圆柱体相对的面上垂直该面切割出宽为0.2mm深为40mm的狭缝，然后顺时针调整分度器角度30°，切入深度3mm，切割狭缝一端的倒角，退出线切割钼丝后，再逆时针旋转60°，按3mm深度切割狭缝另一端的倒角，得到一个限位单元，将加工完成的两个限位单元按照开口相对的方向分别安装在两个支撑底板的导向孔内，用四个支撑柱将上下两个支撑底板在四个角连接固定，在每个限位单元的背后安装支撑架，在支撑架上安装顶紧螺丝，并使顶紧螺丝正对着限位单元背后的转柄，得到用于预应力高压模具缠绕的狭缝调整定位装置。

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