專利名稱：柔性彎管芯模的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)控彎管模具，具體是一種柔性彎管芯模。
二背景技術(shù)：
目前，公知的彎管芯模種類較多，有圓柱芯模、圓柱圓頭芯模、鏈式芯模和軟軸芯模等。 構(gòu)造是由芯頭體、芯頭、鏈接裝置連接而成。彎管成形時根據(jù)管材的直徑、壁厚、彎曲半徑 等參數(shù)要求選用合適的芯模。但是，不銹鋼、鋁合金、鈦合金等大口徑薄壁管小彎曲半徑(壁 厚小于1毫米，壁厚因子大于50，相對彎曲半徑小于1.5)成形對芯模有著更高的要求，而目 前所使用的芯模結(jié)構(gòu)由于芯頭套和連接裝置的設(shè)計局限，造成結(jié)構(gòu)不夠緊湊、靈活，不能適 應(yīng)薄壁管小半徑彎曲，很容易造成管件破裂。
三
發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的彎管芯模結(jié)構(gòu)不夠緊湊，相對彎曲半徑不夠小的缺陷，本發(fā)明提出了一 種彎管的柔性芯模。
本發(fā)明包括芯頭體和多個窩球節(jié)、芯頭套和卡環(huán)，并且芯頭套和卡環(huán)的數(shù)量同窩球節(jié)的
數(shù)量，其中
窩球節(jié)為軸對稱形狀，是實現(xiàn)本發(fā)明目的的重要零件，其數(shù)量根據(jù)彎管的彎曲角度和彎
曲半徑確定。窩球節(jié)一端為內(nèi)圓形的球窩，另一端為球體。球體直徑約為管徑大小的1/3，球
窩為大半圓，其內(nèi)徑略大于球體的外徑；在球窩窩口的外壁上沿圓周有定位臺階，在窩壁的 中部有卡環(huán)槽；窩壁在窩的下部兩側(cè)向球的一端延伸，形成了球體與球窩連接的頸，并成為 球體的底部；球體的中心線處有一垂直于窩球節(jié)軸線的鍵槽。球窩中心至球體中心的距離約 為管徑大小的1/3，球窩深度約為球窩直徑的1/4。
在多個窩球節(jié)中，有一個窩球節(jié)沒有窩，在球上亦沒有鍵槽，但其外形同其它窩球節(jié)相 同，并且該窩球節(jié)為完整的，其余的窩球節(jié)則在加工完成后沿中心線被剖成兩半。
芯頭套的外形為圓環(huán)狀，其寬度根據(jù)管徑、壁厚和彎曲半徑確定，略小于管徑大小的1/3， 其外徑稍小于管材內(nèi)徑。沿芯頭套內(nèi)圓表面有偏置的、帶通孔的環(huán)形腹板，該腹板的軸向?qū)?度同窩球節(jié)的窩口至卡環(huán)的寬度相等，約為芯頭套寬度的l/3;腹板的中心線與圓環(huán)的中心線 不重合，向芯頭套中心線一側(cè)的邊緣處偏移、位于芯頭套寬度的l/3處；腹板中心有臺階狀的
通孔，其中小直徑通孔與窩球節(jié)的窩壁相配合，大直徑的通孔與內(nèi)圓形窩口的定位臺階相配 合，并且上述配合均為滑動配合。芯頭套的圓心與芯頭套圓環(huán)的徑向中心線交匯處構(gòu)成了芯 頭套的中心點，外圓上任何一點過芯頭套的中心點、與另 一側(cè)相對應(yīng)的點之間的直徑均與芯 頭體直徑相同；圓環(huán)內(nèi)壁為斜面，使腹板兩側(cè)的壁厚大于圓環(huán)外緣。
卡環(huán)為有開口的圓環(huán)形彈性件，其外徑大于芯頭套腹板通孔的最小直徑，內(nèi)徑與卡環(huán)槽 的外徑相同，厚度與卡環(huán)槽的寬度相匹配。
連接軸的一端是形狀與直徑均能夠與球體相配合的球窩，其軸向中心有螺紋通孔，用于 安裝螺栓。連接軸為軸對稱圓柱形，在加工完成后沿中心線被剖成兩半。
芯頭體為有內(nèi)孔的圓柱形，其外徑稍小于管子內(nèi)徑，二者之間為T鄰配合。芯頭體一端 用于安裝連接軸，故該端內(nèi)孔的長度和直徑均與連接軸的長度和直徑相適應(yīng)，并且二者之間 為間隙配合。芯頭體另一端的孔為臺階狀，用于安放連接螺栓。其外端為光孔，用于放置螺 帽，內(nèi)端為螺紋孔，該螺紋孔直徑同連接軸內(nèi)螺栓孔直徑相同，且在裝配后兩個孔相貫通。
裝配時
1) 安裝第一節(jié)窩球節(jié)。將完整的窩球節(jié)的球體裝入一個芯頭套的內(nèi)孔中，使球窩一端的 端面與芯頭套腹板端面平齊；取一個卡環(huán)，嵌入窩壁上卡環(huán)槽內(nèi)，使窩球節(jié)與芯頭套之間不 產(chǎn)生軸向移動。
2) 安裝第二節(jié)窩球節(jié)。取一對被剖成兩半的窩球節(jié)，將球窩套在第一節(jié)窩球節(jié)的球體.匕 并合攏為完整的窩球節(jié)；將定位鍵插入位于該窩球節(jié)球窩壁上的鍵槽內(nèi)，使兩半的窩球節(jié)不 產(chǎn)生軸向移動；將該窩球節(jié)的球體裝入一個芯頭套內(nèi)，并將卡環(huán)嵌入球窩壁上卡環(huán)槽內(nèi)，使 窩球節(jié)與芯頭套之間不產(chǎn)生軸向移動。
3) 以后依照上述方法安裝其余各節(jié)窩球節(jié)。
4) 安裝連接軸。將被剖成兩半的連接軸的球窩套住最后一節(jié)窩球節(jié)球體，并合攏為完整 的連接軸；將連接軸裝入芯頭體一端的內(nèi)孔中，并從另一端用螺栓固定，即形成了柔性芯模。
在裝配時需要注意，窩球節(jié)的球體從芯頭套的腹板偏置一邊放入芯頭套內(nèi)。 使用時，將柔性芯模置于管子內(nèi)，即可根據(jù)設(shè)計要求完成彎管。
本發(fā)明由多個窩球節(jié)的球體與球窩相互配合，并且二者之間可產(chǎn)生轉(zhuǎn)動；芯頭套外圓各 點處的外徑均與芯頭體直徑相等，使芯頭套外圓各點均可與管內(nèi)壁相配合；并且芯頭套內(nèi)的 腹板偏置以縮短芯頭間距、增大芯頭套內(nèi)側(cè)空間，避免小半徑彎曲時芯頭之間出現(xiàn)干涉。芯 頭套通過彈性卡環(huán)固定在窩球節(jié)上，以達到固定芯頭套的目的，同時方便拆裝。當彎曲管材
時，通過活動球節(jié)的連接，芯頭套能夠繞球節(jié)自由轉(zhuǎn)動，以滿足管材彎曲成形曲率的要求。 在制作芯模時，將管材按直徑分成區(qū)間，制作窩球節(jié)，使用時，只需根據(jù)管內(nèi)徑加工芯頭套， 同一直徑區(qū)間內(nèi)窩球節(jié)和彈性卡環(huán)可以通用，避免了設(shè)計浪費。
使用本發(fā)明時，能夠?qū)⒊尚喂芗臋E圓度控制在5%以內(nèi)，并且能夠順利彎曲最小相對彎 曲半徑1.0D的大口徑薄壁管。該芯模結(jié)構(gòu)緊湊，各部件連接緊密，主要易損件更換方便，并 且只要改變芯頭體和芯頭套外形，即可以用于矩形管、異型管的彎曲成形，通用性強。
四

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖l是柔性芯模的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2是連接軸的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖3是窩球節(jié)的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖4是芯頭套的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖5是卡環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖6是柔性芯模的安裝示意圖，
圖7是柔性彎管芯模外形圖。其中 1.卡環(huán) 2.芯頭套 3.窩球節(jié) 4.管子 5.連接軸 6.芯頭體
7.連接螺栓8.卡環(huán)槽 9.鍵槽 10.定位臺階 11.鍵
五具體實施方式
實施例一
本實施例是用于直徑為127mm、壁厚為1.25mm、彎曲半徑R為190.5 mm的大口徑薄壁管 數(shù)控彎曲設(shè)計的柔性芯模，其相對彎曲半徑1.5D。
根據(jù)管材尺寸和彎曲規(guī)格，確定芯頭體和芯頭套外徑均為124.02 mm，窩球節(jié)數(shù)量為3節(jié)。 本實施例包括一個芯頭體、 一個聯(lián)接軸、三個窩球節(jié)、三個芯頭套和三個彈性卡環(huán)。
窩球節(jié)為軸對稱形狀。其中兩個窩球節(jié)的一端為內(nèi)圓形的球窩，另一端為球體。球窩為 大半圓，其內(nèi)徑略大于球體的外徑；在球窩口的外壁上沿圓周有定位臺階，在球窩壁的中部 有卡環(huán)槽；球窩壁從球窩的下部兩側(cè)向球體的一端延伸，形成了球體與球窩連接的頸，并在 球體的下部與球體相接；球體的中心線處有一垂直于窩球節(jié)軸線的鍵槽。這兩個窩球節(jié)在加 工完成后被沿中心線剖成兩半。另一個窩球節(jié)沒有球窩，在球體上亦沒有鍵槽，但其外形同 其它窩球節(jié)，并且該窩球節(jié)為完整的。
芯頭套的外形為圓環(huán)狀，其寬度為38 mm。沿芯頭套內(nèi)圓表面有環(huán)形腹板，該腹板的軸 向?qū)挾韧C球節(jié)的窩口至卡環(huán)的寬度相等，約為芯頭套寬度的l/3;腹板的中心線與圓環(huán)的中 心線不重合，而是向芯頭套中心線一側(cè)的邊緣處偏移、位于芯頭套寬度的l/3處；腹板中心有 臺階狀的通孔，其中小直徑通孔與窩球節(jié)的窩壁相配合，大直徑的通孔與內(nèi)圓形窩口的定位 臺階相配合，并且上述配合均為滑動配合。芯頭套的圓心與芯頭套圓環(huán)的徑向中心線交匯處 構(gòu)成了芯頭套的中心點，外圓上任何一點過芯頭套的中心點，與另一側(cè)相對應(yīng)的點之間的直 徑均與芯頭體直徑相同；圓環(huán)內(nèi)壁為斜面，使腹板兩側(cè)的壁厚大于圓環(huán)外緣。
卡環(huán)為有開口的圓環(huán)形彈性件，其外徑大于芯頭套腹板通孔的最小直徑，內(nèi)徑與卡環(huán)槽 的外徑相同，厚度與卡環(huán)槽的寬度相匹配。
連接軸的一端是形狀與直徑均能夠與球相配合的球窩，中心有一螺紋通孔，用于安裝螺 栓。連接軸為軸對稱圓柱形，在加工完成后沿中心線被剖成兩半。
芯頭體為有內(nèi)孔的圓柱形，其外徑與管子內(nèi)徑相同，二者之間為干涉配合。芯頭體的一 端用于安裝連接軸，故該端內(nèi)孔的長度和直徑均與連接軸的長度和直徑相適應(yīng)，并且二者之 間為間隙配合。芯頭體另一端的孔為臺階狀，用于安放連接螺栓；其外端為光孔，用于放置 螺帽，內(nèi)端為螺紋孔，該螺紋孔直徑同連接軸內(nèi)螺栓孔直徑相同，并且在裝配后兩個孔相貫 通。
裝配時
1) 安裝第一節(jié)窩球節(jié)。將完整的窩球節(jié)的球體裝入一個芯頭套的內(nèi)孔中，使球窩--端的 端面與芯頭套腹板端面平齊；取一個卡環(huán)，嵌入窩壁上卡環(huán)槽內(nèi)，使窩球節(jié)與芯頭套之間不 產(chǎn)生軸向移動。
2) 安裝第二節(jié)窩球節(jié)。取一對被剖成兩半的窩球節(jié)，將其球窩套在第一節(jié)窩球節(jié)的球體 上，并合攏為完整的窩球節(jié)；將定位鍵插入位于該窩球節(jié)球體上的鍵槽內(nèi)，使兩半的窩球節(jié) 不產(chǎn)生軸向移動；將該窩球節(jié)的球體裝入一個芯頭套內(nèi)，并將卡環(huán)嵌入窩壁上的卡環(huán)槽內(nèi)， 使窩球節(jié)與芯頭套之間不產(chǎn)生軸向移動。
3) 依照上述方法安裝第三節(jié)窩球節(jié)。
4) 安裝連接軸。將被剖成兩半的連接軸的球窩套住最后一節(jié)窩球節(jié)的球體，并合攏為完 整的連接軸；將連接軸裝入芯頭體一端的內(nèi)孔中，并從另一端用螺栓固定，即形成了柔性芯 模。
在裝配時需要注意，窩球節(jié)的球體從芯頭套的腹板偏置一邊放入芯頭套內(nèi)。
拆卸時，按照上述步驟逆序操作。 實施例二
本實施例是用于直徑為50mm，壁厚為l mm和彎曲半徑R為75 mm的大口徑薄壁管數(shù)控彎 曲設(shè)計的柔性芯模，其相對彎曲半徑1.5D。
根據(jù)管材尺寸和彎曲規(guī)格，確定芯頭體和芯頭套外徑均為47.5 mm，窩球節(jié)數(shù)量為2節(jié)。 具體模具設(shè)計方式和裝配方法同實例一相同，在彎曲過程中柔性芯頭能夠順利彎到1.5倍管徑 的彎曲半徑，因此保證了小彎曲半徑的彎曲成形。
兩個窩球節(jié)為軸對稱形狀。其中一個窩球節(jié)的一端為內(nèi)圓形的球窩，另一端為球體。球 窩為大半圓，其內(nèi)徑略大于球體的外徑；在球窩口的外壁上沿圓周有定位臺階，在球窩壁的 中部有卡環(huán)槽；球窩壁從球窩的下部兩側(cè)向球體的一端延伸，形成了球體與球窩連接的頸， 并在球體的下部與球體相接；球體的中心線處有一垂直于窩球節(jié)軸線的鍵槽。這兩個窩球節(jié) 在加工完成后被沿中心線剖成兩半。另一個窩球節(jié)沒有球窩，在球體上亦沒有鍵槽，但其外 形同其它窩球節(jié)，并且該窩球節(jié)為完整的。
芯頭套的外形為圓環(huán)狀，其寬度為24 mm。沿芯頭套內(nèi)圓表面有環(huán)形腹板，該腹板的軸 向?qū)挾韧C球節(jié)的窩口至卡環(huán)的寬度相等，約為芯頭套寬度的l/3;腹板的中心線與圓環(huán)的中 心線不重合，而是向芯頭套中心線一側(cè)的邊緣處偏移、位于芯頭套寬度的l/3處；腹板中心有 臺階狀的通孔，其中小直徑通孔與窩球節(jié)的窩壁相配合，大直徑的通孔與內(nèi)圓形窩口的定位 臺階相配合，并且上述配合均為滑動配合。芯頭套的圓心與芯頭套圓環(huán)的徑向中心線交匯處 構(gòu)成了芯頭套的中心點，外圓上任何一點過芯頭套的中心點，與另一側(cè)相對應(yīng)的點之間的直 徑均與芯頭體直徑相同；圓環(huán)內(nèi)壁為斜面，使腹板兩側(cè)的壁厚大于圓環(huán)外緣。
卡環(huán)為有開口的圓環(huán)形彈性件，其外徑大于芯頭套腹板通孔的最小直徑，內(nèi)徑與卡環(huán)槽 的外徑相同，厚度與卡環(huán)槽的寬度相匹配。
連接軸的一端是形狀與直徑均能夠與球相配合的球窩，中心有一螺紋通孔，用于安裝螺 栓。連接軸為軸對稱圓柱形，在加工完成后沿中心線被剖成兩半。
芯頭體為有內(nèi)孔的圓柱形，其外徑與管子內(nèi)徑相同，二者之間為干涉配合。芯頭體的一 端用于安裝連接軸，故該端內(nèi)孔的長度和直徑均與連接軸的長度和直徑相適應(yīng)，并且二者之 間為間隙配合。芯頭體另一端的孔為臺階狀，用于安放連接螺栓；其外端為光孔，用于放置
螺帽，內(nèi)端為螺紋孔，該螺紋孔直徑同連接軸內(nèi)螺栓孔直徑相同，并且在裝配后兩個孔相貫 通。
裝配時
1) 安裝第一節(jié)窩球節(jié)。將完整的窩球節(jié)的球體裝入一個芯頭套的內(nèi)孔中，使球窩一端的 端面與芯頭套腹板端面平齊；取一個卡環(huán)，嵌入窩壁上卡環(huán)槽內(nèi)，使窩球節(jié)與芯頭套之間不 產(chǎn)生軸向移動。
2) 安裝第二節(jié)窩球節(jié)。取一對被剖成兩半的窩球節(jié)，將其球窩套在第一節(jié)窩球節(jié)的球體 上，并合攏為完整的窩球節(jié)；將定位鍵插入位于該窩球節(jié)球體上的鍵槽內(nèi)，使兩半的窩球節(jié) 不產(chǎn)生軸向移動；將該窩球節(jié)的球體裝入一個芯頭套內(nèi)，并將卡環(huán)嵌入窩壁上的卡環(huán)槽內(nèi)， 使窩球節(jié)與芯頭套之間不產(chǎn)生軸向移動。
3) 安裝連接軸。將被剖成兩半的連接軸的球窩套住最后一節(jié)窩球節(jié)的球體，并合攏為完 整的連接軸；將連接軸裝入芯頭體一端的內(nèi)孔中，并從另一端用螺栓固定，即形成了柔性芯 模。
在裝配時需要注意，窩球節(jié)的球體從芯頭套的腹板偏置一邊放入芯頭套內(nèi)。 拆卸時，按照上述步驟逆序操作。
權(quán)利要求
1.一種柔性彎管芯模，包括芯頭體、芯頭和鏈接裝置，其特征在于a. 還包括有連接軸、多個窩球節(jié)、芯頭套和彈性卡環(huán)，將窩球節(jié)裝入芯頭套作為芯頭；b. 窩球節(jié)由球體與球窩構(gòu)成，多個窩球節(jié)通過球體和球窩之間的嵌套配合相鏈接；球體直徑約為管徑大小的1/3，球窩為大半圓，其內(nèi)徑略大于球體的外徑；球窩中心至球體中心的距離約為管徑大小的1/3，球窩深度約為球窩直徑的1/4；c. 芯頭套的外形為圓環(huán)狀，外圓上任何一點過芯頭套的中心點、與另一側(cè)相對應(yīng)的點之間的直徑均與芯頭體的直徑相同；沿芯頭套內(nèi)圓表面有偏置的、帶通孔的環(huán)形腹板，其寬度約為芯頭套寬度的1/3；圓環(huán)內(nèi)壁為斜面，并且腹板兩側(cè)的壁厚大于圓環(huán)外緣；d. 卡環(huán)為有開口的圓環(huán)形彈性件，其外徑大于芯頭套腹板通孔的最小直徑，內(nèi)徑與卡環(huán)槽的外徑相同，厚度與卡環(huán)槽的寬度相匹配；e. 連接軸的一端有能夠與球體相配合的球窩，軸向中心有螺紋通孔；連接軸在加工完成后沿中心線被剖成軸對稱的兩半；f. 安裝時，首先將完整的窩球節(jié)的球體裝入一個芯頭套的內(nèi)孔中，并將一個卡環(huán)嵌入窩壁上卡環(huán)槽內(nèi)；再將一對被剖成兩半的窩球節(jié)的球窩套在第一節(jié)窩球節(jié)的球體上，并合攏為完整的窩球節(jié)；將定位健插入該窩球節(jié)球部的鍵槽內(nèi)，并將卡環(huán)嵌入窩壁上卡環(huán)槽內(nèi)；以后依照上述方法安裝其余各節(jié)窩球節(jié)；最后將被剖成兩半的連接軸的窩套住最后一節(jié)窩球節(jié)的球，并合攏為完整的連接軸；將連接軸裝入芯頭體一端的內(nèi)孔中，并從另一端用螺栓固定。
2. 如權(quán)利要求l所述柔性彎管芯模，其特征在于窩球節(jié)一端為內(nèi)圓形的球窩，另一端為球體； 球窩的內(nèi)徑略大于球體的外徑；在球窩口處的外壁上沿圓周有定位臺階，在窩壁的中部有 卡環(huán)槽；窩壁在內(nèi)圓形窩的下部兩側(cè)向球的一端延伸，形成了球與窩連接的頸；球體的中 心線處有一垂直于窩球節(jié)軸線的鍵槽。
3. 如權(quán)利要求l所述的柔性彎管芯模，其特征在于芯頭套的中心點在由芯頭套的圓心與芯頭 套的徑向中心線交匯處。
4. 如權(quán)利要求2所述柔性彎管芯模，其特征在于位于鏈接末端的窩球節(jié)為完整的窩球節(jié)，該 窩球節(jié)沒有窩，球體上亦沒有鍵槽，但其外形同其它窩球節(jié)；其余的各節(jié)窩球節(jié)則是軸向 對稱的兩半。
5.如權(quán)利要求1所述柔性彎管芯模，其特征在于窩球節(jié)的窩體位于芯頭套的腹板的中心線向 芯頭套中心線一側(cè)的邊緣處偏移、位于芯頭套寬度的1/3處。
全文摘要
一種柔性彎管芯模，包括芯頭體(6)、連接軸(5)、窩球節(jié)(3)、定位鍵(11)、芯頭套(2)和彈性卡環(huán)(1)，機械連接而成。將窩球節(jié)(3)裝入芯頭套(2)作為芯頭，多個窩球節(jié)(3)通過球體和球窩之間的嵌套配合相鏈接，通過卡環(huán)(1)和定位健(11)軸向定位；芯頭套(2)的外圓表面各點的外徑均與芯頭體(6)的直徑相等，使芯頭套(2)的外表面各點均可與管子(4)的內(nèi)壁相配合。使用時，通過活動球節(jié)，芯頭套(2)能夠繞球節(jié)自由轉(zhuǎn)動，以滿足管材彎曲成形曲率的要求。本發(fā)明能夠順利彎曲最小相對彎曲半徑為1.0D的大口徑薄壁管，能夠?qū)⒊尚喂芗臋E圓度控制在5％以內(nèi)，具有結(jié)構(gòu)緊湊，主要易損件更換方便以及通用性強的特點。
文檔編號B21D9/00GK101367099SQ200710018458
公開日2009年2月18日 申請日期2007年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月14日
發(fā)明者恒 李, 合 楊, 申世軍, 梅 詹 申請人:西北工業(yè)大學(xué)