CN114472610A - 一种具有压点反向支撑的直线导轨压力矫直装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有压点反向支撑的直线导轨压力矫直装置，属于压力矫直装置技术领域。包括上端轴瓦、上端旋转机构、下端旋转机构、下端轴瓦及固定支撑件，所述上端轴瓦与第一驱动机构相连接，为直线导轨的矫直提供压力，所述上端旋转机构可转动地连接在所述上端轴瓦中，所述上端旋转机构的下表面与直线导轨的上表面贴合；所述下端轴瓦安装于所述固定支撑件中，所述下端轴瓦与第二驱动机构相连接，为直线导轨的矫直提供反向支撑力，所述下端旋转机构可转动地连接在所述下端轴瓦中，所述下端旋转机构的上表面与直线导轨的下表面贴合。本发明可降低直线导轨矫直所需的弯矩，增加矫直可成形性；同时，能够降低直线导轨的矫直废品率。

Description

一种具有压点反向支撑的直线导轨压力矫直装置
技术领域
本发明涉及直线导轨压力矫直装置技术领域，具体涉及一种具有压点反向支撑的直线导轨压力矫直装置。
背景技术
矫直工艺与数控矫直技术在工业领域中具有十分广泛的应用，电机轴、齿轮轴、直线导轨、石油钻杆等轴类零件、以及板材大都需要在精加工之前进行矫直这一工艺过程。目前的矫直方式主要包括辊式矫直、压力矫直、拉伸矫直和热处理矫直等，其中，压力矫直应用最广。压力矫直是通过对工件两端支撑固定，在支撑点中部施加压力与位移，以实现工件弯曲部位的矫直。
传统的压力矫直方式一般是仅在工件支撑点中部施加压力与位移，比如授权公告号为CN110102605B公开的中国发明专利“一种型材多点柔性往复弯曲压力矫直装置及矫直方法”，就是通过手动驱动装置控制压头连接以控制压头上下运动，实现对型材的矫直。然而，上述传统的压力矫直方式，所需要的弯矩很大，在矫直压力施加部位存在十分严重的应力集中现象，位于工件表面的拉伸应力最大处极易形核产生微观孔洞，孔洞逐渐演变恶化，发展成为微观裂纹，会降低工件的使用性能，增加工件发生宏观破坏和失效的可能性，严重时还可能造成重大事故。因此，设计一种具有压点反向支撑的直线导轨压力矫直装置是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提出一种结构巧妙、原理简洁、操控便捷的具有压点反向支撑的直线导轨压力矫直装置，以解决现有直线导轨压力矫直方式结构复杂、应力集中现象严重、废品率高等问题。
为达到上述技术目的，本发明提供一种具有压点反向支撑的直线导轨压力矫直装置，包括由上至下依次设置的上端轴瓦、上端旋转机构、下端旋转机构、下端轴瓦及固定支撑件，待矫直的直线导轨设置于所述上端旋转机构和下端旋转机构之间，其中：
所述上端轴瓦与第一驱动机构相连接，为直线导轨的矫直提供压力，所述上端旋转机构可转动地连接在所述上端轴瓦中，所述上端旋转机构的下表面与直线导轨的上表面贴合，用于将压力传递至其与直线导轨的上接触面上；
所述下端轴瓦安装于所述固定支撑件中，所述下端轴瓦与第二驱动机构相连接，为直线导轨的矫直提供反向支撑力，所述下端旋转机构可转动地连接在所述下端轴瓦中，所述下端旋转机构的上表面与直线导轨的下表面贴合，用于将支撑力传递给其与直线导轨的下接触面上。
进一步地，所述上端轴瓦为一端敞口的箱型部件，其敞口端的两个端面均为曲面，所述上端轴瓦上开设有以所述曲面中心为圆心的销孔，通过销轴插入该销孔中将所述上端旋转机构与所述上端轴瓦铰接。
更进一步地，所述上端轴瓦的内部、且与所述敞口端相对的一侧设有弧形槽，所述上端旋转机构的上表面与该弧形槽紧密接触。
进一步地，所述上端旋转机构包括两个半径相同、圆心角不同的扇形部件，两个所述扇形部件通过所述销轴共同铰接在所述上端轴瓦的销孔中，两个所述扇形部件的半径与所述上端轴瓦敞口端的曲面半径相同。
更进一步地，两个所述扇形部件的上表面均为与所述弧形槽相适配的弧形面，两个所述扇形部件的下表面两端均分别设有第一凸起和第二凸起，所述第一凸起和第二凸起的下表面处在同一平面上。
进一步地，所述下端旋转机构包括两个镜像设置的反向支撑件，每个所述反向支撑件均由扇形端和杆状端组成，所述扇形端的下表面为弧形面，所述杆状端的上表面设有两处凸起的工作面，分别为第一工作面和第二工作面，所述第一工作面和第二工作面的上表面处在同一平面上。
进一步地，所述下端轴瓦的上表面为与两个所述扇形端的弧形面紧密贴合的相适配的圆弧面，所述反向支撑件通过所述扇形端在该圆弧面中转动，且所述圆弧面的左右两侧对称开设有用于放置所述反向支撑件杆状端的开槽。
更进一步地，所述下端轴瓦下表面的左右两侧对称开设有由所述下端轴瓦的下表面向上延伸的卡槽。
进一步地，所述固定支撑件为上端开口的箱体结构，所述固定支撑件的内部左右两侧对称设有与所述卡槽相适配的卡块，所述下端轴瓦通过该卡块与卡槽的配合与所述固定支撑件连接。
更进一步地，所述固定支撑件开口端的左右两侧表面为圆弧面，两个所述圆弧面分别用于与两个所述反向支撑件的杆状端相接触。
与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在以下两个方面：
1、本发明提供的压力矫直装置通过两组旋转机构分别提供给待矫直的直线导轨压力和反向支撑，降低了直线导轨矫直所需的弯矩，有效减少了直线导轨在压力卸载后的回弹，增加了矫直可成形性；并对直线导轨拉伸应力最大处损伤的演变与恶化产生延迟效应，进而减小了对直线导轨的宏观破坏，大大降低了直线导轨的矫直废品率。
2、本发明提供的压力矫直装置通过上端轴瓦和下端轴瓦分别对上端旋转机构和下端旋转机构传递了力的作用，并引导两个旋转机构在对应轴瓦的弧形槽内旋转，从而保证了直线导轨在矫直过程中，其上表面与上端旋转机构的两处凸起紧密贴合，其下表面与下端旋转机构的两处工作面紧密贴合，使得上端旋转机构和下端旋转机构在力的作用下对直线导轨的矫直加工也具有引导作用。
附图说明
图1是本发明所述压力矫直装置的整体结构示意图；
图2是本发明所述上端轴瓦的结构示意图；
图3是本发明所述上端旋转机构的结构示意图；
图4是本发明连接上端轴瓦和上端旋转机构的销轴的结构示意图；
图5是本发明所述镜像设置的两个反向支撑件的结构示意图；
图6是本发明所述下端轴瓦的结构示意图；
图7是本发明所述固定支撑件的结构示意图；
图8是本发明所述固定支撑件的另一角度视图；
图9是本发明所述待矫直的直线导轨的结构示意图。
图中各标记名称如下:
1-上端轴瓦，1.1-销孔，2-上端旋转机构，2.1-较大扇形部件，2.2-较小扇形部件，2.3-第一凸起，2.4-第二凸起，3-销轴，3.1-长轴段，3.2-短轴段，4-下端旋转机构，4.1-反向支撑件，4.11-扇形端，4.12-杆状端，4.2-第一工作面，4.3-第二工作面，5-下端轴瓦，5.1-圆弧面，5.2-开槽，5.3-卡槽，6-固定支撑件，6.1-卡块，6.2-凸台，7-第一驱动机构，8-第二驱动机构，9-直线导轨。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图1所示，本发明涉及一种具有压点反向支撑的直线导轨压力矫直装置，该装置用于矫直如图9所示的直线导轨9，具体包括由上至下依次设置的上端轴瓦1、上端旋转机构2、下端旋转机构4、下端轴瓦5以及固定支撑件6，待矫直的直线导轨9设置在所述上端旋转机2构和下端旋转机构4之间，通过上端旋转机构2和下端旋转机构4分别提供给直线导轨9压力和反向支撑力，以降低直线导轨9在矫直时所需的弯矩。
其中，所述上端轴瓦1与第一驱动机构7相连接，实现竖直方向上的位移，为直线导轨9的矫直提供压力和矫直行程，所述上端旋转机构2可转动地连接在所述上端轴瓦中1，所述上端旋转机构2的下表面与直线导轨9的上表面贴合，用于将压力传递至其与直线导轨9的上接触面上。
所述下端轴瓦5安装于所述固定支撑件6中，所述下端轴瓦5与第二驱动机构8相连接，第二驱动机构8为直线导轨9的矫直提供反向支撑力，所述下端旋转机构4可转动地连接在所述下端轴瓦5中，所述下端旋转机构4的上表面与直线导轨9的下表面贴合，用于将支撑力传递给其与直线导轨9的下接触面上。
可以理解的是，所述第一驱动机构7和第二驱动机构8为液压缸、气缸或油缸，在实际应用中可灵活选择。
具体的，如图2所示，所述上端轴瓦1为一端敞口的箱型部件，其敞口端的两个端面均为曲面，该曲面是由两个长度相等的斜面组成，如此，该曲面的中间形成一凸起，这种结构可防止上端轴瓦1在竖直移动过程中与下侧其他部件发生干涉；进一步地，在两个斜面交点处的上端轴瓦1上开设销孔1.1，也就是上端轴瓦1上开设有以所述曲面中心为圆心的销孔1.1，上端旋转机构2通过销轴3插入该销孔1.1中固定在上端轴瓦1中，如此，上端旋转机构2可以在上端轴瓦1中旋转。
优选的，所述上端轴瓦1的内部、且与所述敞口端相对的一侧设有弧形槽，所述上端旋转机构2的上表面与该弧形槽紧密接触，有利于传递力的作用。
具体的，如图3所示，所述上端旋转机构2包括两个半径相同而圆心角不同的扇形部件，分别为较大扇形部件2.1和较小扇形部件2.2，两个扇形部件通过销轴3连接在一起，并且共同铰接在所述上端轴瓦1的销孔1.1中。
优选的，为了使得两个扇形部件能够更好地在上端轴瓦1中转动，两个扇形部件的上表面均为与所述上端轴瓦1内部的弧形槽相适配的弧形面，并且两个所述扇形部件的半径与所述上端轴瓦1敞口端的曲面半径相同，也就是分别与两个斜面的长度相等。
优选的，两个所述扇形部件的下表面两端均分别设有第一凸起2.3和第二凸起2.4，第一凸起2.3靠近销轴3，而第二凸起2.4远离销轴3的位置，当较大扇形部件2.1和较小扇形部件2.2连接在一起后，所述第一凸起2.3和第二凸起2.4的下表面处在同一平面上，两个所述扇形部件围绕销轴3的旋转有利于第一凸起2.3和第二凸起2.4与直线导轨9上表面的紧密贴合，对直线导轨9上表面施加法向力作用。
具体的，如图4所示，销轴3由长轴段3.1和短轴段3.2组成。
具体的，如图5所示，所述下端旋转机构4包括两个镜像设置的反向支撑件4.1，每个所述反向支撑件4.1均由扇形端4.11和杆状端4.12组成，所述扇形端4.11的下表面为弧形面，该弧形面与下端轴瓦5的圆弧面紧密接触，用于将反向支撑件4.1在下端轴瓦5中旋转。优选的，为了避免两个反向支撑件4.1在下端轴瓦5中旋转时发生干涉，将每个反向支撑件4.1的扇形端4.11的厚度切去一半。优选的，所述杆状端4.12的上表面设有两处凸起的工作面，分别为第一工作面4.2和第二工作面4.3，第一工作面4.2靠近两个反向支撑件4.1的旋转轴线，第二工作面4.3远离该轴线，所述第一工作面4.2和第二工作面4.3的上表面处在同一平面上，两个反向支撑件4.1在下端轴瓦5的圆弧面中的旋转有利于两个工作面与直线导轨9下表面的紧密贴合，对直线导轨9的下表面施加法向力；所述杆状端4.12的下表面与下端轴瓦5的开槽和固定支撑件两端的圆弧面相接触，为下端旋转机构4提供法向支撑力。
具体的，如图6所示，所述下端轴瓦5的上表面为与两个反向支撑件4.1扇形端4.11的弧形面相适配的圆弧面5.1，所述反向支撑件4.1通过所述扇形端4.11在该圆弧面5.1中转动，且所述圆弧面5.1的左右两侧对称开设有用于放置所述反向支撑件杆状端4.12的开槽5.2，所示开槽5.2从下端轴瓦5的两侧开始向中间延伸，该开槽5.2限制了反向支撑件4.1沿其旋转轴线方向的移动。
优选的，所述下端轴瓦5下表面的左右两侧对称开设有由所述下端轴瓦5的下表面向上延伸的卡槽5.3，所示卡槽5.3优选为矩形槽，便于其在固定支撑件6的内部沿竖直方向移动。
具体的，如图7、8所示，所述固定支撑件6为上端开口的箱体结构，所述固定支撑件6的内部左右两侧对称设有与所述卡槽5.3相适配的卡块6.1，所述下端轴瓦5通过该卡块6.1与卡槽5.3的配合与所述固定支撑件6连接。
优选的，所述固定支撑件6开口端的左右两侧表面为圆弧面，两个所述圆弧面分别用于与两个所述反向支撑件4.1的杆状端4.12产生线接触，在固定支撑件6内表面的下端设置凸台6.2，为下端轴瓦5的竖直方向运动提供下极限位。
本发明提供的一种具有压点反向支撑的直线导轨压力矫直装置的工作原理为：
对于如图9所示的一段中间部位向上凸起的待矫直的直线导轨9，将其放置在两个反向支撑件4.1的上表面，并使直线导轨9曲率最大的横截面位于过销轴3轴线的竖直平面内，即保证直线导轨9在下端旋转机构4上表面上的左右对称放置。通过第一驱动机构7控制上端轴瓦1竖直向下运动，由于重力作用，上端旋转机构2的两个扇形部件的两个第二凸起2.4先接触到直线导轨9的上表面，继续保持上端轴瓦1的竖直方向运动，上端旋转机构2的两个扇形部件绕销轴3在上端轴瓦1的弧形槽内旋转，直至上端旋转机构2的两个扇形部件的第一凸起2.3也与直线导轨9的上表面贴合，此时，由于直线导轨9是弯曲状，上端旋转机构2的第一凸起2.3和第二凸起2.4与直线导轨9上表面的贴合面并非在同一水平面内，那么第一工作面4.2和第二工作面4.3此时处于向上翘起的状态。这时，通过第二驱动机构8对下端轴瓦5施加力的作用，同时继续对上端轴瓦1施加位移，则第一工作面4.2和第二工作面4.3收到第二驱动机构8通过下端轴瓦5传递来的力、第一凸起2.3和第二凸起2.4收到第一驱动机构7通过上端轴瓦1和上端旋转机构2传递过来的力、以及通过固定支撑件6上端两处的圆弧面的法向支反力作用，两个反向支撑件4.1在下端轴瓦5的弧形槽内旋转，使其第一工作面4.2和第二工作面4.3均与直线导轨9的下表面贴合。
此时，开始直线导轨9的矫直。通过控制第一驱动机构7和第二驱动机构8，反向支撑件4.1在施加反向支撑力的同时，跟随下端轴瓦5与第二驱动机构8竖直向下缓慢运动，反向支撑件4.1的杆状端4.12在固定支撑件6的支反力作用下，于下端轴瓦5的弧形槽内缓慢旋转，其杆状端4.12缓慢向上翘起，上端旋转机构的第一凸起2.3和第二凸起2.4与直线导轨9上表面的贴合面逐渐旋转至水平面内，由于压力矫直还需进行反向弯曲，该贴合面还会旋转至非水平面状态，第一工作面4.2和第二工作面4.3缓慢下倾。在过程中，通过第一驱动机构7和第二驱动机构8对下端轴瓦5、上端轴瓦2的控制实现直线导轨9的矫直行程，完成直线导轨9的矫直加工。待矫直行程完成之后，控制第一驱动机构7竖直向上运动，带动上端轴瓦1和上端旋转机构2上移，到达安全距离后，即可取出直线导轨9。
综上，本发明提供的一种具有压点反向支撑的直线导轨压力矫直装置，分别通过上端轴瓦和下端轴瓦、以及上端旋转机构和下端旋转机构为直线导轨矫直提供压力和反向支撑力，可以降低直线导轨矫直所需的弯矩，减少直线导轨在压力卸载后的回弹，增加矫直可成形性，并对直线导轨拉伸应力最大处损伤的演变与恶化产生延迟效应，进而减小直线导轨的宏观破坏，大大降低直线导轨的矫直废品率。
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有压点反向支撑的直线导轨压力矫直装置，其特征在于，包括由上至下依次设置的上端轴瓦、上端旋转机构、下端旋转机构、下端轴瓦及固定支撑件，待矫直的直线导轨设置于所述上端旋转机构和下端旋转机构之间，其中：
所述上端轴瓦与第一驱动机构相连接，为直线导轨的矫直提供压力，所述上端旋转机构可转动地连接在所述上端轴瓦中，所述上端旋转机构的下表面与直线导轨的上表面贴合，用于将压力传递至其与直线导轨的上接触面上；
所述下端轴瓦安装于所述固定支撑件中，所述下端轴瓦与第二驱动机构相连接，为直线导轨的矫直提供反向支撑力，所述下端旋转机构可转动地连接在所述下端轴瓦中，所述下端旋转机构的上表面与直线导轨的下表面贴合，用于将支撑力传递给其与直线导轨的下接触面上。
2.根据权利要求1所述的一种具有压点反向支撑的直线导轨压力矫直装置，其特征在于，所述上端轴瓦为一端敞口的箱型部件，其敞口端的两个端面均为曲面，所述上端轴瓦上开设有以所述曲面中心为圆心的销孔，通过销轴插入该销孔中将所述上端旋转机构与所述上端轴瓦铰接。
3.根据权利要求2所述的一种具有压点反向支撑的直线导轨压力矫直装置，其特征在于，所述上端轴瓦的内部、且与所述敞口端相对的一侧设有弧形槽，所述上端旋转机构的上表面与该弧形槽紧密接触。
4.根据权利要求3所述的一种具有压点反向支撑的直线导轨压力矫直装置，其特征在于，所述上端旋转机构包括两个半径相同、圆心角不同的扇形部件，两个所述扇形部件通过所述销轴共同铰接在所述上端轴瓦的销孔中，两个所述扇形部件的半径与所述上端轴瓦敞口端的曲面半径相同。
5.根据权利要求4所述的一种具有压点反向支撑的直线导轨压力矫直装置，其特征在于，两个所述扇形部件的上表面均为与所述弧形槽相适配的弧形面，两个所述扇形部件的下表面两端均分别设有第一凸起和第二凸起，所述第一凸起和第二凸起的下表面处在同一平面上。
6.根据权利要求1所述的一种具有压点反向支撑的直线导轨压力矫直装置，其特征在于，所述下端旋转机构包括两个镜像设置的反向支撑件，每个所述反向支撑件均由扇形端和杆状端组成，所述扇形端的下表面为弧形面，所述杆状端的上表面设有两处凸起的工作面，分别为第一工作面和第二工作面，所述第一工作面和第二工作面的上表面处在同一平面上。
7.根据权利要求6所述的一种具有压点反向支撑的直线导轨压力矫直装置，其特征在于，所述下端轴瓦的上表面为与两个所述扇形端的弧形面紧密贴合的相适配的圆弧面，所述反向支撑件通过所述扇形端在该圆弧面中转动，且所述圆弧面的左右两侧对称开设有用于放置所述反向支撑件杆状端的开槽。
8.根据权利要求7所述的一种具有压点反向支撑的直线导轨压力矫直装置，其特征在于，所述下端轴瓦下表面的左右两侧对称开设有由所述下端轴瓦的下表面向上延伸的卡槽。
9.根据权利要求8所述的一种具有压点反向支撑的直线导轨压力矫直装置，其特征在于，所述固定支撑件为上端开口的箱体结构，所述固定支撑件的内部左右两侧对称设有与所述卡槽相适配的卡块，所述下端轴瓦通过该卡块与卡槽的配合与所述固定支撑件连接。
10.根据权利要求9所述的一种具有压点反向支撑的直线导轨压力矫直装置，其特征在于，所述固定支撑件开口端的左右两侧表面为圆弧面，两个所述圆弧面分别用于与两个所述反向支撑件的杆状端相接触。
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