CN112974555B - 一种用于高温合金薄壁毛细管拉拔的夹持结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于高温合金薄壁毛细管拉拔的夹持结构，该结构整体是椭圆形件，由前后承拉部分和旋转夹持部分两部分组成。前后承拉部分位于旋转夹持部分的后方，通过楔形夹头连接。本发明通过液压传动控制活塞杆前进或后退，压力稳定，且满足夹持力大小需求；采用楔形块连接旋转夹持部分，可实现前方功能模块的更换；旋转夹持部分采用三爪结构，保证稳定夹持的同时，可实现较高的对中要求。只有具备了对中性、稳定性、以及足够的拉拔力，才能在夹持高温合金薄壁毛细管(外径0.9毫米，壁厚50微米)时满足拉拔工艺的要求，使得壁厚均匀，避免内部应力集中，拉拔过程稳定。

Description

一种用于高温合金薄壁毛细管拉拔的夹持结构
技术领域
本发明涉及一种用于高温(900℃以上)合金薄壁毛细管拉拔的夹持结构，它适用于高温合金拉拔成形过程中的装夹，能给单根高温合金薄壁毛细管提供足够的夹持力，同时保证其对中性。属于航空宇航科学技术领域。
背景技术
强预冷高超声速飞行动力系统中预冷器，其核心换热结构主要由高温合金(牌号GH4169)薄壁毛细管阵列排布组成，而高温合金薄壁毛细管的成形工艺，直接决定了核心换热单元的结构强度以及换热性能，是体现换热器整体制造水平的一个重要方面。针对高温合金薄壁毛细管(外径0.9毫米，壁厚50微米)的成形工艺中存在外径细、壁厚薄、材料硬等特殊要求，定制化改进设备能力，达到薄壁毛细管材的生产要求，是整个强预冷高超声速飞行动力系统研发的重中之重。
由于拉拔成形的高温合金薄壁毛细管的外径极细，仅有0.9毫米，同时其壁厚极薄，成形后仅有50微米，同时考虑到高温合金材料变形抗力明显高于一般铜、不锈钢等材料，需设计出一种专用夹持结构，在高温合金薄壁毛细管的成形过程中，提供足够的夹持力，同时该结构还需保证在夹持、拉拔过程中，薄壁毛细管材能够具备较高的对中性，以防止出现壁厚不均匀的现象。目前没有一个毛细管拉拔的夹持结构能够满足这种要求。本发明就是提供一种用于高温合金薄壁毛细管拉拔的夹持结构，以解决现有的问题。
发明内容
(1)目的
为确保高温合金薄壁毛细管材在成形过程中具备足够的夹持力，同时保持较高的对中性，需设计一种用于高温合金薄壁毛细管拉拔的夹持结构，本发明就是提供一种用于高温合金薄壁毛细管拉拔的夹持结构。
(2)技术方案
本发明是一种用于高温合金薄壁毛细管拉拔的夹持结构，技术方案如下：
图1为一种用于高温合金薄壁毛细管拉拔的夹持结构的装配图。该结构整体是椭圆形件，主要由前后承拉部分和旋转夹持部分两部分组成。它们之间的位置连接关系是：前后承拉部分位于旋转夹持部分的后方，通过楔形夹头10连接。
所述前后承拉部分，主要包括底座1、后半机匣2、进油口3、进油口4、活塞后半部分5、前半机匣6、活塞外罩7、活塞杆8、传动连杆9、以及楔形夹头10几个主要零件构成，其材料均为316L不锈钢。前后承拉部分具体结构见图1。
其中底座1可以通过圆盘锻件加工改制而成，整体呈L形，在图示位置留有螺纹盲孔，方便其与后半机匣2、活塞外罩7通过螺栓连接，L形上半部分开一圆孔，方便与其他零件进行装配；后半机匣2可由圆柱棒材加工改制而成，下方开孔，留有进油口3、进油口4两个结构，与外部油路相连，内部留有空腔，与前半机匣6一起组成密封空腔，内部安装活塞后半部分5；前半机匣6可通过空心圆柱加工改制而成，中间留有空腔，方便安装活塞后半部分5；活塞后半部分5、活塞外罩7、活塞杆8、传动连杆9均可以通过圆柱加工改制而成，活塞后半部分5与活塞杆8、传动连杆9通过螺纹连接，活塞外罩7与活塞杆8、传动连杆9之间可相对滑动，传动连杆9与楔形夹头10之间刚性连接。楔形夹头10本身具有一定弹性，拉紧工作时，液压油从进油口4进入，推动活塞后半部分5向后方运动，连带活塞杆8、传动连杆9向后方运动，楔形夹头10随之向后运动，引起楔形夹头10本身的变形，使得其内径孔缩小，实现对十字形杆件11的抱紧夹持。通过调整变形量大小，可实时调整抱紧力大小，配合拉拔成形工序提供足够的夹持力。在更换前方旋转夹持部分时，液压油从进油口3进入，推动活塞后半部分5向前方运动，连带活塞杆8、传动连杆9向前方运动，楔形夹头10随之向前运动，本身形状恢复，内径孔变大，从而松开内径处的十字形杆件11。
所述旋转夹持部分，主要包括十字形杆件11、夹持结构体12、三爪夹头13、旋转体14、以及连接件15几个主要零件构成。其材料均为316L不锈钢。旋转夹持部分具体结构见图1。其中十字形杆件11可以由圆柱棒材加工改制而成，中间略厚，两头铣薄，主要起到和前后承拉部分过渡衔接的作用，更换旋转夹持部分时，可将其从前后承拉部分的楔形夹头10中取下。夹持结构体12可由圆柱棒材加工改制而成，其为回转体结构，中部留有空腔，方便与旋转体14通过连接件15组装成一体，连接件15为金属环形箍件，其保证旋转体14可以自由旋转的同时，起到稳定连接夹持结构体12和旋转体14的作用。三爪夹头13由三个单独的夹头组合而成，每个夹头由单个金属棒材改制而成，上表面铣光，下表面加工螺纹，与旋转体14内表面的螺纹相互啮合，在旋转体14进行周向旋转运动的同时，三爪夹头13的三个夹头进行直线运动：当旋转体14逆时针旋转时，夹头向前运动，起到夹紧管材的作用，当旋转体14顺时针旋转时，夹头向后运动，松开夹持的管材。三个夹头可保持高度一致的同步运动，一旦管材初始位置与中心线有所偏差，可进行自动调整，做到管材自适应对中，保证了夹持的精度和对中性。
(3)优点和功效
本发明根据强预冷高超声速飞行动力系统中预冷器薄壁毛细管成形的特殊工况要求，提供了一种用于高温合金薄壁毛细管拉拔的夹持结构。其改良了传统拉拔机夹头结构，利用创新性的可拆卸装夹-三爪同步运动机构，实现了对极薄极细难变形材料管材的有效夹持，优点主要体现在：通过液压传动控制活塞杆前进或后退，压力稳定，且满足夹持力大小需求；采用楔形块连接旋转夹持部分，可实现前方功能模块的更换；旋转夹持部分采用三爪结构，保证稳定夹持的同时，可实现较高的对中要求。只有具备了对中性、稳定性、以及足够的拉拔力，才能在夹持高温合金薄壁毛细管(外径0.9毫米，壁厚50微米)时满足拉拔工艺的要求，使得壁厚均匀，避免内部应力集中，拉拔过程稳定。
附图说明
图1一种用于高温合金薄壁毛细管拉拔的夹持结构装配图。
图中的序号和符号说明如下：
1.底座 2.后半机匣 3.进油口 4.进油口 5.活塞后半部分
6.前半机匣 7.活塞外罩 8.活塞杆 9.传动连杆 10.楔形夹头
11.十字形杆件 12.夹持结构体 13.三爪夹头 14.旋转体 15.连接件
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明一种用于高温合金薄壁毛细管拉拔的夹持结构装配图。它是圆柱形件，主要由前后承拉部分和旋转夹持部分两部分组成。它们之间的位置连接关系是：前后承拉部分位于旋转夹持部分的后方，通过楔形夹头10连接。
所述前后承拉部分，主要包括底座1、后半机匣2、进油口3、进油口4、活塞后半部分5、前半机匣6、活塞外罩7、活塞杆8、传动连杆9、以及楔形夹头10几个主要零件构成，其材料均为316L不锈钢。前后承拉部分具体结构见图1。
其中底座1可以通过圆盘锻件加工改制而成，整体呈L形，在图示位置留有螺纹盲孔，方便其与后半机匣2、活塞外罩7通过螺栓连接，L形上半部分开一圆孔，方便与其他零件进行装配；后半机匣2可由圆柱棒材加工改制而成，下方开孔，留有进油口3、进油口4两个结构，与外部油路相连，内部留有空腔，与前半机匣6一起组成密封空腔，内部安装活塞后半部分5；前半机匣6可通过空心圆柱加工改制而成，中间留有空腔，方便安装活塞后半部分5；活塞后半部分5、活塞外罩7、活塞杆8、传动连杆9均可以通过圆柱加工改制而成，活塞后半部分5与活塞杆8、传动连杆9通过螺纹连接，活塞外罩7与活塞杆8、传动连杆9之间可相对滑动，传动连杆9与楔形夹头10之间刚性连接。楔形夹头10本身具有一定弹性，拉紧工作时，液压油从进油口4进入，推动活塞后半部分5向后方运动，连带活塞杆8、传动连杆9向后方运动，楔形夹头10随之向后运动，引起楔形夹头10本身的变形，使得其内径孔缩小，实现对十字形杆件11的抱紧夹持。通过调整变形量大小，可实时调整抱紧力大小，配合拉拔成形工序提供足够的夹持力。在更换前方旋转夹持部分时，液压油从进油口3进入，推动活塞后半部分5向前方运动，连带活塞杆8、传动连杆9向前方运动，楔形夹头10随之向前运动，本身形状恢复，内径孔变大，从而松开内径处的十字形杆件11。
所述旋转夹持部分，主要包括十字形杆件11、夹持结构体12、三爪夹头13、旋转体14、以及连接件15几个主要零件构成。其材料均为316L不锈钢。旋转夹持部分具体结构见图1。其中十字形杆件11可以由圆柱棒材加工改制而成，中间略厚，两头铣薄，主要起到和前后承拉部分过渡衔接的作用，更换旋转夹持部分时，可将其从前后承拉部分的楔形夹头10中取下。夹持结构体12可由圆柱棒材加工改制而成，其为回转体结构，中部留有空腔，方便与旋转体14通过连接件15组装成一体，连接件15为金属环形箍件，其保证旋转体14可以自由旋转的同时，起到稳定连接夹持结构体12和旋转体14的作用。三爪夹头13由三个单独的夹头组合而成，每个夹头由单个金属棒材改制而成，上表面铣光，下表面加工螺纹，与旋转体14内表面的螺纹相互啮合，在旋转体14进行周向旋转运动的同时，三爪夹头13的三个夹头进行直线运动：当旋转体14逆时针旋转时，夹头向前运动，起到夹紧管材的作用，当旋转体14顺时针旋转时，夹头向后运动，松开夹持的管材。三个夹头可保持高度一致的同步运动，一旦管材初始位置与中心线有所偏差，可进行自动调整，做到管材自适应对中，保证了夹持的精度和对中性。
下面以拉拔一根高温合金薄壁管材为例，说明该夹持结构工作原理。
该夹持结构工作时，底座1固定在设备模架座上，相关油路需连接完善，具体步骤如下；
第一步，将进油口3与进油口4与外部液压站相连，开启液压站，液压油从进油口3进入，拉动活塞杆8等将十字形杆件11拉紧，旋转夹持部分组装完毕。
第二步，将旋转体14顺时针旋转到底，将高温合金薄壁毛细管材一段伸入露出的缝隙中，然后再将旋转体14逆时针旋转，到三爪卡头接触管材表面，略有压力变形即可，此时夹持力可满足拉拔管材需要，且不损伤管材表面质量。至此，拉拔工序前的高温合金薄壁管材夹持工作进行完毕。
综上所述，该夹持结构在对高温合金薄壁管材进行夹持时，可提供有效夹持力，保证较高的对中性，可满足高温合金薄壁管材拉拔成形工艺要求。

Claims (8)

1.一种用于高温合金薄壁毛细管拉拔的夹持结构，其特征在于：该结构整体是椭圆形件，由前后承拉部分和旋转夹持部分两部分组成；它们之间的位置连接关系是：前后承拉部分位于旋转夹持部分的后方，通过楔形夹头连接；
所述前后承拉部分包括底座、后半机匣、进油口、进油口、活塞后半部分、前半机匣、活塞外罩、活塞杆、传动连杆以及楔形夹头；
底座整体呈L形，留有螺纹盲孔，方便其与后半机匣、活塞外罩通过螺栓连接，L形上半部分开一圆孔，方便与其他零件进行装配；
后半机匣下方开孔，留有进油口、进油口两个结构，与外部油路相连，内部留有空腔，与前半机匣一起组成密封空腔，内部安装活塞后半部分；前半机匣中间留有空腔，方便安装活塞后半部分；
活塞后半部分与活塞杆、传动连杆通过螺纹连接，活塞外罩与活塞杆、传动连杆之间可相对滑动，传动连杆与楔形夹头之间刚性连接；
楔形夹头本身具有弹性，拉紧工作时，液压油从进油口进入，推动活塞后半部分向后方运动，连带活塞杆、传动连杆向后方运动，楔形夹头随之向后运动，引起楔形夹头本身的变形，使得其内径孔缩小，实现对十字形杆件的抱紧夹持；
通过调整形夹头变形量大小，实时调整抱紧力大小，配合拉拔成形工序提供足够的夹持力；
所述旋转夹持部分，包括十字形杆件、夹持结构体、三爪夹头、旋转体以及连接件；
十字形杆件中间厚，两头铣薄，起到和前后承拉部分过渡衔接的作用，更换旋转夹持部分时，将其从前后承拉部分的楔形夹头中取下；
夹持结构体其为回转体结构，中部留有空腔，方便与旋转体通过连接件组装成一体，连接件为金属环形箍件，其保证旋转体自由旋转的同时，起到稳定连接夹持结构体和旋转体的作用；
三爪夹头由三个单独的夹头组合而成，上表面铣光，下表面加工螺纹，与旋转体内表面的螺纹相互啮合；当旋转体逆时针旋转时，夹头向前运动，起到夹紧管材的作用，当旋转体顺时针旋转时，夹头向后运动，松开夹持的管材；三个夹头保持高度一致的同步运动，一旦管材初始位置与中心线有所偏差，进行自动调整，做到管材自适应对中，保证了夹持的精度和对中性。
2.根据权利要求1所述的一种用于高温合金薄壁毛细管拉拔的夹持结构，其特征在于：前后承拉部分和旋转夹持部分材料均为316L不锈钢。
3.根据权利要求1所述的一种用于高温合金薄壁毛细管拉拔的夹持结构，其特征在于：底座通过圆盘锻件加工改制而成；后半机匣由圆柱棒材加工改制而成；前半机匣通过空心圆柱加工改制而成。
4.根据权利要求1所述的一种用于高温合金薄壁毛细管拉拔的夹持结构，其特征在于：活塞后半部分、活塞外罩、活塞杆、传动连杆均通过圆柱加工改制而成。
5.根据权利要求1所述的一种用于高温合金薄壁毛细管拉拔的夹持结构，其特征在于：在更换前方旋转夹持部分时，液压油从进油口进入，推动活塞后半部分向前方运动，连带活塞杆、传动连杆向前方运动，楔形夹头随之向前运动，本身形状恢复，内径孔变大，从而松开内径处的十字形杆件。
6.根据权利要求1所述的一种用于高温合金薄壁毛细管拉拔的夹持结构，其特征在于：十字形杆件和夹持结构体均由圆柱棒材加工改制而成。
7.根据权利要求1所述的一种用于高温合金薄壁毛细管拉拔的夹持结构，其特征在于：三爪夹头的每个夹头由单个金属棒材改制而成。
8.根据权利要求1所述的一种用于高温合金薄壁毛细管拉拔的夹持结构，其特征在于：在旋转体进行周向旋转运动的同时，三爪夹头的三个夹头进行直线运动。
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