CN117960863A - 一种可加工不同外径管件的a值可变自由弯曲成形装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置。包括弯曲成形模块、夹持固定模块以及球面轴承，弯曲成形模块用于对管坯弯曲段进行夹持，位于弯曲成形模块后侧的多个夹持固定模块沿管坯周向均匀分布，用于在弯曲成形过程中对管坯未弯曲段进行夹持限位；弯曲成形模块和夹持固定模块的夹持机构具有整体的径向运动自由度以及夹爪的周向运动自由度，这种机构能够满足夹紧不同外径管件的需求；夹持固定模块通过调整弧形限位块以及夹持支撑座的位置来改变成形过程中A值的大小。本发明实现了管件自由弯曲成形装置的一模多管高效加工，节省了换模所需的时间与成本，A值可变在扩大装置适用范围的同时还能进一步提高三维弯管的成形质量。

Description

一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置

技术领域

本发明属于金属管材自由弯曲成形领域，具体涉及一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置。

背景技术

金属弯管是航空航天、汽车、医疗等高端制造领域中最常见的液体输送零部件之一。相比较于拉弯、压弯、推弯等管件平面弯曲方法，管件自由弯曲成形装置具有柔性化、定制化、高效性的特点，能够实现管件在三维空间中的弯曲和扭转，进而加工出适应各行各业不同需求的空间弯管。

目前管件自由弯曲成形装置的设计制造已经较为成熟，最常见的三轴自由弯曲成形装置因其操作简单的特点而得到了广泛地使用，但它们通常只能按照“一模一管”的模式进行加工，即一套装置只能加工固定尺寸规格的管件，若想加工不同外径的管件，就需要先更换模具或者设备，这导致了加工效率的降低以及加工成本的增加。此外，现有的自由弯曲成形装置无法调整管件在加工过程中的弯曲变形区长度(以下简称A值)。A值决定了管件自由弯曲成形装置的加工工艺设计，对弯管的成形质量和装置的适用范围有着重要的影响。为了实现管件自由弯曲成形装置的“一模多管”加工并提高空间弯管的成形性能以满足工业界、学术界的相关需求，现在需要一种能够夹持不同外径管件且A值可调的管件自由弯曲成形装置。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置，通过改变弯曲成形模块以及夹持固定模块中夹持机构的径向位置及夹取状态就可以实现对不同外径管件的夹持，管件弯曲成形过程中的A值则通过调整夹持固定模块中弧线限位块和夹持支撑座的位置来调节。

本发明采用的技术方案如下：

一、一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置

包括球面轴承、弯曲成形模块和多个夹持固定模块；弯曲成形模块用于对管坯弯曲段进行夹持，弯曲成形模块通过调节夹持机构Ⅰ的径向位置和夹爪张开程度实现对不同外径管坯的夹持；弯曲成形模块与球面轴承通过球面配合固定，外部液压缸通过控制球面轴承的运动间接实现对弯曲成形模块运动的控制；弯曲成形模块后方设置有多个夹持固定模块，多个夹持固定模块呈周向均布于管坯周面，对管坯未弯曲段夹持限位；夹持固定模块的弧形限位块具有沿管坯径向方向运动的自由度，夹持固定模块的夹持支撑座具有沿管坯轴向方向运动的自由度，通过改变弧形限位块在径向方向上的位置以及夹持支撑座在轴向方向上的位置以调节管坯弯曲变形区的长度，进而调节管坯的弯曲成形质量。

所述弯曲成形模块包括弯曲模外壳、交叉辊子轴承、外齿圈、主动齿轮、支撑盘、夹爪支撑板和两组夹持机构Ⅰ；弯曲模外壳前侧安装有支撑盘，支撑盘和弯曲模外壳之间依次设置有外齿圈和交叉辊子轴承，支撑盘与交叉辊子轴承的内圈固定连接，外齿圈和交叉辊子轴承的外圈共同安装于弯曲模外壳上；支撑盘上通过电机固定板安装有齿轮电机，齿轮电机的输出轴连接有与外齿圈啮合的主动齿轮；支撑盘前部两侧通过丝杠座安装有两根滚珠丝杠，两根滚珠丝杠之间连接有分别连接有位于上部和下部的两个夹爪支撑板，夹爪支撑板垂直于滚珠丝杠布置，并通过丝杠螺母与滚珠丝杠连接；两根滚珠丝杠的两侧安装有两根滑轨Ⅰ，每个夹爪支撑板的两端通过滑块Ⅰ安装于两根滑轨Ⅰ上，通过滑块Ⅰ和滑轨Ⅰ的配合限制了夹爪支撑板在其他方向上的自由度；每根滚珠丝杠的螺杆通过带轮和同步带与带轮电机的输出轴连接；通过带轮电机驱动滚珠丝杠旋转进而带动丝杠螺母及固定在其上的夹爪支撑板沿径向方向移动；每个夹爪支撑板中间固定有一组夹持机构Ⅰ，每组夹持机构Ⅰ包括顶块、左夹爪和右夹爪，通过调节顶块的径向位置以及左夹爪、右夹爪的张开程度实现对不同外径管坯的夹持。

所述夹持机构Ⅰ的左夹爪、右夹爪通过顶块固定于夹爪支撑板中间；左夹爪和右夹爪共同组成一个夹角可变的V型结构，二者通过根部模数相同的齿状结构配合联动；左夹爪和右夹爪根部中间开设有通孔；夹爪电机输出轴依次经夹爪支撑板、顶块伸入右夹爪通孔，右夹爪通孔和夹爪电机输出轴开设有上下对应的销槽，通过在上下销槽内嵌入销实现右夹爪和夹爪电机输出轴的连接；销与右夹爪通孔和夹爪电机输出轴上开设的销槽过渡配合；夹爪轴依次经夹爪支撑板、顶块伸出左夹爪通孔，左夹爪前部通过安装套设于夹爪轴上的卡簧对左夹爪进行轴向限位；两个夹爪与顶块之间分别设置有套装于夹爪轴和夹爪电机输出轴上的推力轴承，以消除旋转运动带来的零件间的摩擦影响；通过夹爪电机实现对右夹爪的直接驱动，左夹爪借助齿状结构实现与右夹爪方向相反的旋转运动。

所述交叉辊子轴承的内圈和外圈之间可发生相对转动，在外齿圈与弯曲模外壳固定的条件下，通过驱动主动齿轮绕外齿圈转动的同时驱使支撑盘及安装在上面的夹持机构相对于弯曲模外壳产生周向运动；加工过程中，通过转动主动齿轮保持两组夹持机构Ⅰ的中心线连线始终与管坯弯曲半径处于同一直线。

所述球面轴承内表面与弯曲模外壳外表面为相互配合的球面；弯曲模外壳外表面设有上下对称的圆形限位柱，球面轴承内表面在与上下圆形限位柱的对应位置开设有矩形通槽；通过圆形限位柱和矩形通槽的配合限制弯曲模外壳相对于球面轴承的周向转动，以防止主动齿轮带动支撑盘旋转的同时出现弯曲模外壳反方向转动的现象。

所述夹持固定模块包括气缸连接杆、夹持支撑座、弧形限位块、主传动轴、顶杆以及与弯曲成形模块类似的多个夹持机构Ⅱ；夹持支撑座内表面通过主传动轴沿管坯轴向方向等间隔安装有多个夹持机构Ⅱ；夹持机构Ⅱ通过顶块安装于夹持支撑座内表面，夹持机构Ⅱ与夹持机构Ⅰ的结构相同，所有夹持机构Ⅱ的右夹爪由主传动轴统一传动，主传动轴通过传动轴电机和联轴器驱动；通过主传动轴驱动右夹爪转动，从而带动与右夹爪啮合的左夹爪沿相反方向转动；夹持支撑座外表面安装有与夹持支撑座相对运动的气缸连接杆，二者通过滑轨Ⅱ与滑块Ⅱ连接，气缸连接件与夹持支撑座之间具有沿管坯轴向方向的相对运动自由度；气缸连接杆末端通过电推杆与夹持支撑座末端连接，电推杆前端通过电推杆轴安装于夹持支撑座末端固定的安装座上，通过电推杆控制夹持支撑座沿气缸连接杆前后滑动；气缸连接杆与多个沿管坯轴向方向均匀分布的外部气缸连接，通过气缸的伸缩带动夹持固定模块整体沿管坯径向方向移动，从而改变夹持固定模块在径向方向上的位置，实现对不同外径管坯的夹持限位。

夹持支撑座前端通过顶杆设置有弧形限位块；弧形限位块底部开有安装槽，顶杆顶端嵌入安装槽中，顶杆底端与夹持支撑座之间通过螺纹连接；弧线限位块尾部设置有滑块Ⅲ，滑块Ⅲ通过与夹持支撑座上滑轨Ⅲ的配合实现径向移动，并限制弧线限位块其他方向的自由度；通过调节顶杆在夹持支撑座上的旋入深度改变弧形限位块在径向方向上的位置，使弧形限位块的弧形面抵住弯曲模外壳的内锥面。弯曲模外壳内表面向后延伸形成内径由小到大的内锥面。

所述管坯弯曲变形区的长度为A值，A值为夹持固定模块轴向最前方夹爪的前端到弯曲成形模块顶块中心的长度，通过调节弧形限位块的径向位置以及夹持支撑座的轴向位置实现弯管加工过程中A值的调整。

所述弯曲成形模块的两组夹持机构Ⅰ的夹爪沿管坯轴向方向错开以防止夹持时发生相互干涉；多个所述夹持固定模块上多个夹持机构Ⅱ的夹爪通过沿管坯轴向方向错开以避免夹持时发生干涉。

二、采用上述可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置的工作方法

包括以下步骤：

步骤1)将管坯置于待加工位置，通过控制气缸使得夹持固定模块的顶块接触管坯外表面，确定加工过程中的A值，调节电推杆以及顶杆控制弧形限位块达到与选定A值相对应的位置处，由传动轴电机驱动夹持固定模块的所有左夹爪与右夹爪夹紧管坯，实现管坯未弯曲段的固定；

步骤2)通过带轮电机驱动丝杠螺母在径向方向上移动，使得弯曲成形模块的顶块接触管坯外表面，再由夹爪电机分别控制上下两组夹持机构的左夹爪和右夹爪完全夹紧管坯，准备弯曲；

步骤3)弯曲成形过程中，外部液压缸通过控制球面轴承的平移运动间接控制弯曲成形模块运动到规定位置，满足管坯弯曲所需的弯曲半径条件；弯曲模外壳与弧形限位块的接触保证了弯曲成形模块的运动轨迹可控，当管坯的弯曲半径偏离原有弯曲平面时，齿轮电机控制主动齿轮旋转以实现弯曲成形模块中夹持机构的周向旋转，确保两组夹持机构Ⅰ始终位于管坯弯曲过程中的最外凸侧和最内凹侧；

步骤4)加工完成后，依次松开弯曲成形模块和夹持固定模块的夹持机构，从弯曲成形模块前方取出已成形管件，若成形质量不理想，则通过调整A值后，返回步骤1继续加工。

通过分别调节弯曲成形模块以及夹持固定模块上各个夹持机构的位置，实现一套弯曲装置加工多种不同外径的管坯，方便高效；通过调节弧形限位块的径向位置以及夹持支撑座的轴向位置控制管坯弯曲成形过程中的A值大小，从而在改善产品成形质量同时扩大该装置的适用范围。

本发明的有益效果：

(1)本发明通过调节弯曲成形模块及夹持固定模块中夹持机构的位置及夹持状态，可以实现管件自由弯曲成形装置的“一模多管”加工，节省了时间和资源，降低了成本，提高了生产效率。

(2)本发明通过调节弧线限位块的径向位置及夹持支撑座的轴向位置可以调整管件自由弯曲成形过程中的A值，A值直接影响着整个装置运动轨迹的计算以及管件的弯曲成形性能，A值的调整可以在扩大装置适用范围的同时提高空间弯管的成形质量。

(3)本发明弯曲模外壳的圆形限位柱限制了弯曲成形模块绕管件周向方向运动的自由度，使得该模块在加工过程中的运动轨迹更加准确可控，具有更高的加工稳定性。

附图说明

图1为本发明的整体示意图。

图2为本发明的侧面剖视图。

图3(a)、图3(b)和图3(c)分别为弯曲成形模块的示意图、侧视图和剖视图。

图4(a)为弯曲成形模块中夹持机构的爆炸图，图4(b)为弯曲成形模块中夹爪支撑板的安装示意图.

图5为夹持固定模块的示意图。

图6为夹持固定模块中夹持机构的爆炸图。

图7(a)和图7(b)分别为弧形限位块和顶杆的示意图和剖视图，图7(c)是弧形限位块的后视图。

图8(a)和图8(b)为本发明夹持不同外径管件时的状态示意图。

图9(a)和图9(b)为本发明在管件外径相同的条件下调整A值的状态示意图。

图中：1、球面轴承，2、管坯，3、弯曲成形模块，4、夹持固定模块，5、带轮，6、丝杠座，7、同步带，8、带轮电机，9、滚珠丝杠，10、夹爪支撑板，11、滑轨Ⅰ，12、滑块Ⅰ，13、左夹爪，14、丝杠螺母，15、夹爪轴，16、卡簧，17、销，18、顶块，19、夹爪电机，20、右夹爪，21、主动齿轮，22、齿轮电机，23、电机固定板，24、推力轴承，25、支撑盘，26、弯曲模外壳，27、外齿圈，28、交叉辊子轴承，29、顶杆，30、弧形限位块，31、滑块Ⅲ，32、滑轨Ⅲ，33、夹持支撑座，34、滑轨Ⅱ，35、滑块Ⅱ，36、气缸，37、气缸连接杆，38、电推杆，39、安装座，40、电推杆轴，41、传动轴电机，42、联轴器，43、主传动轴。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施实例对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置包括球面轴承1、弯曲成形模块3和三个沿管件周向方向均匀分布的夹持固定模块4，弯曲成形模块3与球面轴承1之间通过球面接触1固定在一起，外部液压缸在控制球面轴承1进行平移运动的同时就可以间接控制弯曲成形模块3的运动。弯曲成形模块3的后端与夹持固定模块4接触并受其约束，从而保证弯曲成形模块3的运动轨迹可控。通过调整弯曲成形模块3和夹持固定模块4中夹持机构的位置和状态就可以实现对不同外径管坯2的夹持。

如图3(a)、图3(b)和图3(c)所示，弯曲成形模块3包括弯曲模外壳26、交叉辊子轴承28、外齿圈27、支撑盘25、主动齿轮21、夹爪支撑板10、左夹爪13、右夹爪20和顶块18，其中，左夹爪13、右夹爪20、顶块18和夹爪支撑板10组成了弯曲成形模块3的夹持机构，弯曲成形模块3共拥有对称布置在支撑盘25上的两组夹持机构，两组夹持机构的两端通过滑块Ⅰ12安装在滑轨Ⅰ11上，滚珠丝杠9及丝杠螺母14带动整个夹持机构在径向方向上移动，带轮电机8、同步带7和带轮5驱动滚珠丝杠9旋转。支撑盘25与交叉辊子轴承28的内圈固定在一起，外齿圈27、交叉辊子轴承28的外圈则安装在弯曲模外壳26上，交叉辊子轴承28的内圈和外圈可以发生相对转动，在交叉辊子轴承28外圈固定的情况下，由齿轮电机22带动与外齿圈27啮合的主动齿轮21旋转就可以带动支撑盘25转动，进而调整两组夹持机构在周向方向上的位置。为了保证在主动齿轮21旋转时弯曲模外壳26不会因为反作用力而出现反方向转动的现象，弯曲模外壳26的球面部分开有对称布置的圆形限位柱，与之配合的球面轴承1上则开有对应的矩形通槽，圆形限位柱与矩形通槽的配合限制了弯曲模外壳26的周向运动自由度。在加工过程中，主动齿轮21的不断转动保证了两组夹持机构一直处于管坯2弯曲的最外凸侧及最内凹侧，即两组夹持机构中心线连线始终与管坯2的弯曲半径处于一条直线上。为了避免两组夹持机构的夹爪在夹紧管坯2的过程中出现干涉现象，两组夹持机构的夹爪在轴向方向上进行了错位布置。

如图4所示，夹爪轴15依次穿过夹爪支撑板10、顶块18、推力轴承35和左夹爪13，将这些零件组装到一起，卡簧13用于对左夹爪13进行轴向限位，推力轴承用于消除左夹爪13与顶块18之间的摩擦不利影响，右夹爪20直接安装到夹爪电机19上，右夹爪20的电机孔开有销槽，用于与销17过渡配合并传递夹爪电机19的旋转扭矩，左夹爪13和右夹爪20的根部分别开有模数相同的齿状结构，二者通过齿状结构啮合传动实现对管坯2的夹紧运动。

如图5，图6和图7所示，夹持固定模块4包括气缸连接杆37、夹持支撑座33、弧形限位块30、主传动轴43、顶杆29以及与弯曲成形模块3类似的多个夹持机构，夹持固定模块4的多个夹持机构沿管坯2轴向方向均匀分布，所有夹持机构的右夹爪20由主传动轴43统一传动，联轴器42将主传动轴43以及传动轴电机41连接起来使得传动轴电机41能够提供主传动轴43旋转的动力。气缸连接杆37与外部气缸36相连，通过气缸36的收缩和伸出就可以控制整个夹持固定模块4的径向位置，滑轨Ⅱ34与滑块Ⅱ35的配合使得夹持支撑座33与气缸连接杆37之间拥有轴向相对运动自由度，二者的轴向相对位置由电推杆38控制，电推杆38的尾部安装在气缸连接杆37上，前端固定在电推杆轴40上，电推杆轴40则与固定在夹持支撑座33上的安装座39安装在一起。弧形限位块30与弯曲模外壳26相接触以限制弯曲成形模块3的运动，弧形限位块30的底部开有安装槽用于与顶杆29的顶部配合，顶杆29与夹持支撑座33之间通过螺纹连接在一起，调节顶杆29在夹持支撑座33上的旋入深度就可以调整弧形限位块30在径向方向上的位置，弧形限位块30尾部通过滑块Ⅲ31与滑轨Ⅲ32的配合限制除径向方向以外的其它方向自由度以保证运动的稳定性。综合考虑弧形限位块30的径向位置以及夹持支撑座33的轴向位置就可以实现加工过程中A值的调整。

如图8所示，在加工不同外径的管坯2时，先将管坯2放到待加工位置，再依次控制夹持固定模块4以及弯曲成形模块3的夹持机构接近并夹紧管坯2，因为管坯2的外径不同，所以气缸36伸出量、丝杠螺母14径向位置以及夹持机构中左夹爪13与右夹爪20的夹角都会有所不同。

如图9所示，在加工管坯2外径不变的条件下，通过调整弧形限位块30的径向位置以及夹持支撑座33的轴向位置就可以改变加工过程中的A值，以减小A值为例进行说明，假如此时A值是图9(a)中的L1，若想减小A值，则需要在将弧形限位块30沿径向向里的方向调整的同时将夹持支撑座33向弯曲模外壳26方向调整，这样就可以将A值变成图9(b)中的L2。

(1)先将管坯2放到待加工位置，控制气缸36伸出气缸杆使得夹持固定模块4中各个夹持机构的顶块18接触管坯2外表面，选定此次加工过程中的A值，通过电推杆38以及顶杆29控制弧形限位块30达到与选定A值相对应的位置，由传动轴电机41驱动夹持固定模块4的所有左夹爪13与右夹爪20同时夹紧管坯2，进而固定管坯2的未弯曲段。

(2)由带轮电机8驱动丝杠螺母14在径向方向上移动，控制弯曲成形模块3的顶块18接触管坯2外表面，再由两个夹爪电机19驱动对称布置的两组夹持机构的左夹爪13和右夹爪20完全夹紧管坯2，准备弯曲。

(3)弯曲成形过程中，外部液压缸通过控制球面轴承1的平移运动来间接控制弯曲成形模块3运动到规定位置，满足管坯2弯曲所需的弯曲半径条件，弯曲模外壳26尾部与弧形限位块30的接触保证了弯曲成形模块3的运动轨迹可控，当管坯2的弯曲半径偏离原有弯曲平面时，齿轮电机22控制主动齿轮21旋转以实现弯曲成形模块3中夹持机构的周向旋转，确保两组夹持机构始终位于管坯2弯曲过程中的最外凸侧和最内凹侧。

(4)加工完成后，依次松开弯曲成形模块3和夹持固定模块4的夹持机构，从弯曲成形模块3前方取出已成形管件，若需调整加工工艺以改善弯管成形质量，则可以在调整A值后，重复步骤(1)-(3)继续加工。

Claims (10)

1.一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，包括球面轴承(1)、弯曲成形模块(3)和多个夹持固定模块(4)；

弯曲成形模块(3)用于对管坯(8)弯曲段进行夹持，弯曲成形模块(3)通过调节夹持机构Ⅰ的径向位置和夹爪张开程度实现对不同外径管坯(2)的夹持；弯曲成形模块(3)与球面轴承(1)通过球面配合固定，外部液压缸通过控制球面轴承(1)的运动间接实现对弯曲成形模块(3)运动的控制；

弯曲成形模块(3)后方设置有多个夹持固定模块(4)，多个夹持固定模块(4)呈周向均布于管坯(8)周面，对管坯(2)未弯曲段夹持限位；夹持固定模块(4)的弧形限位块(30)具有沿管坯(2)径向方向运动的自由度，夹持固定模块(4)的夹持支撑座(33)具有沿管坯(2)轴向方向运动的自由度，通过改变弧形限位块(30)在径向方向上的位置以及夹持支撑座(33)在轴向方向上的位置以调节管坯(2)弯曲变形区的长度，进而调节管坯(2)的弯曲成形质量。

2.根据权利要求1所述的一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，所述弯曲成形模块(3)包括弯曲模外壳(26)、交叉辊子轴承(28)、外齿圈(27)、主动齿轮(21)、支撑盘(25)、夹爪支撑板(10)和两组夹持机构Ⅰ；

弯曲模外壳(26)前侧安装有支撑盘(25)，支撑盘(25)和弯曲模外壳(26)之间依次设置有外齿圈(27)和交叉辊子轴承(28)，支撑盘(25)与交叉辊子轴承(28)的内圈固定连接，外齿圈(27)和交叉辊子轴承(28)的外圈共同安装于弯曲模外壳(26)上；支撑盘(25)上通过电机固定板(23)安装有齿轮电机(22)，齿轮电机(22)的输出轴连接有与外齿圈(27)啮合的主动齿轮(21)；

支撑盘(25)前部两侧通过丝杠座(6)安装有两根滚珠丝杠(9)，两根滚珠丝杠(9)之间连接有分别连接有位于上部和下部的两个夹爪支撑板(10)，夹爪支撑板(10)垂直于滚珠丝杠布置，并通过丝杠螺母(14)与滚珠丝杠(9)连接；两根滚珠丝杠(9)的两侧安装有两根滑轨Ⅰ(11)，每个夹爪支撑板(10)的两端通过滑块Ⅰ(12)安装于两根滑轨Ⅰ(11)上；

每根滚珠丝杠(9)的螺杆通过带轮(5)和同步带(7)与带轮电机(8)的输出轴连接；通过带轮电机(8)驱动滚珠丝杠(9)旋转进而带动丝杠螺母(14)及固定在其上的夹爪支撑板(10)沿径向方向移动；

每个夹爪支撑板(10)中间固定有一组夹持机构Ⅰ，每组夹持机构Ⅰ包括顶块(18)、左夹爪(13)和右夹爪(20)，通过调节顶块(18)的径向位置以及左夹爪(13)、右夹爪(20)的张开程度实现对不同外径管坯(8)的夹持。

3.根据权利要求2所述的一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，所述夹持机构Ⅰ的左夹爪(13)、右夹爪(20)通过顶块(18)固定于夹爪支撑板(10)中间；左夹爪(13)和右夹爪(20)共同组成一个夹角可变的V型结构，二者通过根部模数相同的齿状结构配合联动；左夹爪(13)和右夹爪(20)根部中间开设有通孔；

夹爪电机(19)输出轴依次经夹爪支撑板(10)、顶块(18)伸入右夹爪(20)通孔，右夹爪(20)通孔和夹爪电机(19)输出轴开设有上下对应的销槽，通过在上下销槽内嵌入销(17)实现右夹爪(20)和夹爪电机(19)输出轴的连接；夹爪轴(15)依次经夹爪支撑板(10)、顶块(18)伸出左夹爪(13)通孔，左夹爪(13)前部通过安装套设于夹爪轴(15)上的卡簧(16)对左夹爪(13)进行轴向限位；两个夹爪与顶块(18)之间分别设置有套装于夹爪轴(15)和夹爪电机(19)输出轴上的推力轴承(24)；

通过夹爪电机(19)实现对右夹爪(20)的直接驱动，左夹爪(13)借助齿状结构实现与右夹爪(20)方向相反的旋转运动。

4.根据权利要求2所述的一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，所述交叉辊子轴承(28)的内圈和外圈之间可发生相对转动，在外齿圈(27)与弯曲模外壳(26)固定的条件下，通过驱动主动齿轮(21)绕外齿圈(27)转动的同时驱使支撑盘(25)及安装在上面的夹持机构相对于弯曲模外壳(26)产生周向运动；

加工过程中，通过转动主动齿轮(21)保持两组夹持机构Ⅰ的中心线连线始终与管坯(2)弯曲半径处于同一直线。

5.根据权利要求2所述的一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，所述球面轴承(1)内表面与弯曲模外壳(26)外表面为相互配合的球面；弯曲模外壳(26)外表面设有上下对称的圆形限位柱，球面轴承(1)内表面在与上下圆形限位柱的对应位置开设有矩形通槽；通过圆形限位柱和矩形通槽的配合限制弯曲模外壳(26)相对于球面轴承(1)的周向转动，以防止主动齿轮(21)带动支撑盘(25)旋转的同时出现弯曲模外壳(26)反方向转动的现象。

6.根据权利要求1所述的一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，所述夹持固定模块(4)包括气缸连接杆(37)、夹持支撑座(33)、弧形限位块(30)、主传动轴(43)、顶杆(29)以及与弯曲成形模块(3)类似的多个夹持机构Ⅱ；

夹持支撑座(33)内表面通过主传动轴(43)沿管坯(8)轴向方向等间隔安装有多个夹持机构Ⅱ；夹持机构Ⅱ通过顶块(18)安装于夹持支撑座(33)内表面，夹持机构Ⅱ与夹持机构Ⅰ的结构相同，所有夹持机构Ⅱ的右夹爪(20)由主传动轴(43)统一传动，主传动轴(43)通过传动轴电机(41)和联轴器(42)驱动；通过主传动轴(43)驱动右夹爪(20)转动，从而带动与右夹爪(20)啮合的左夹爪(13)沿相反方向转动；

夹持支撑座(33)外表面安装有与夹持支撑座(33)相对运动的气缸连接杆(37)，二者通过滑轨Ⅱ(34)与滑块Ⅱ(35)连接；气缸连接杆(37)末端通过电推杆(38)与夹持支撑座(33)末端连接，电推杆(38)前端通过电推杆轴(40)安装于夹持支撑座(33)末端固定的安装座(39)上，通过电推杆(38)控制夹持支撑座(33)沿气缸连接杆(37)前后滑动；

气缸连接杆(37)与多个沿管坯(8)轴向方向均匀分布的外部气缸(36)连接，通过气缸(36)的伸缩带动夹持固定模块(4)整体沿管坯(8)径向方向移动，从而改变夹持固定模块(4)在径向方向上的位置，实现对不同外径管坯(8)的夹持限位；

夹持支撑座(33)前端通过顶杆(29)设置有弧形限位块(30)；弧形限位块(30)底部开有安装槽，顶杆(29)顶端嵌入安装槽中，顶杆(29)底端与夹持支撑座(33)之间通过螺纹连接；弧线限位块(30)尾部设置有滑块Ⅲ(31)，滑块Ⅲ(31)通过与夹持支撑座(33)上滑轨Ⅲ(32)的配合实现径向移动，并限制弧线限位块(30)其他方向的自由度；通过调节顶杆(29)在夹持支撑座(33)上的旋入深度改变弧形限位块(30)在径向方向上的位置，使弧形限位块(30)的弧形面抵住弯曲模外壳(26)的内锥面。

7.根据权利要求6所述的一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，所述管坯(2)弯曲变形区的长度为A值，A值为夹持固定模块轴向最前方夹爪的前端到弯曲成形模块顶块中心的长度，通过调节弧形限位块(30)的径向位置以及夹持支撑座(33)的轴向位置实现弯管加工过程中A值的调整。

8.根据权利要求3或6所述的一种可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置，其特征在于，

所述弯曲成形模块(3)的两组夹持机构Ⅰ的夹爪沿管坯(8)轴向方向错开以防止夹持时发生相互干涉；

多个所述夹持固定模块(4)上多个夹持机构Ⅱ的夹爪通过沿管坯(8)轴向方向错开以避免夹持时发生干涉。

9.采用权利要求1～8任一所述的可加工不同外径管件的A值可变自由弯曲成形装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)将管坯(2)置于待加工位置，通过控制气缸(36)使得夹持固定模块(4)的顶块(18)接触管坯(2)外表面，确定加工过程中的A值，调节电推杆(38)以及顶杆(29)控制弧形限位块(30)达到与选定A值相对应的位置处，由传动轴电机(41)驱动夹持固定模块(4)的所有左夹爪(13)与右夹爪(20)夹紧管坯(2)，实现管坯(2)未弯曲段的固定；

步骤2)通过带轮电机(8)驱动丝杠螺母(14)在径向方向上移动，使得弯曲成形模块(3)的顶块(18)接触管坯(2)外表面，再由夹爪电机(19)分别控制上下两组夹持机构的左夹爪(13)和右夹爪(20)完全夹紧管坯(2)，准备弯曲；

步骤3)弯曲成形过程中，外部液压缸通过控制球面轴承(1)的平移运动间接控制弯曲成形模块(3)运动到规定位置，满足管坯(2)弯曲所需的弯曲半径条件；

弯曲模外壳(26)与弧形限位块(30)的接触保证了弯曲成形模块(3)的运动轨迹可控，当管坯(2)的弯曲半径偏离原有弯曲平面时，齿轮电机(22)控制主动齿轮(21)旋转以实现弯曲成形模块(3)中夹持机构的周向旋转，确保两组夹持机构Ⅰ始终位于管坯(2)弯曲过程中的最外凸侧和最内凹侧；

步骤4)加工完成后，依次松开弯曲成形模块(3)和夹持固定模块(4)的夹持机构，从弯曲成形模块(3)前方取出已成形管件，若成形质量不理想，则通过调整A值后，返回步骤1继续加工。

10.根据权利要求9所述的工作方法，其特征在于，通过分别调节弯曲成形模块(3)以及夹持固定模块(4)上各个夹持机构的位置，实现一套弯曲装置加工多种不同外径的管坯(2)；通过调节弧形限位块(30)的径向位置以及夹持支撑座(33)的轴向位置控制管坯(2)弯曲成形过程中的A值大小。