CN109985942B - 一种数控弯管机柔性抽芯装置 - Google Patents

Abstract

一种数控弯管机柔性抽芯装置，滑动轴的滑动端位于所述滑动套筒的内孔中。四个导柱分别固定在所述滑动套筒内表面的导柱固定槽内，各导柱的工作面分别嵌入均布在滑动轴外圆周表面的导柱槽内。柱塞式液压缸安装在所述滑动轴连接杆的顶端。钢丝绳的两端分别连接线轴与芯模。本发明以钢丝绳代替笨重的拉杆，将传统的具有芯头和芯棒结构的芯模去掉芯棒只保留芯头，将钢丝绳直接连接在首芯头上，这样避免了反复调试芯棒在管件中的位置，以及芯棒伸出量过大导致的管材弯曲缺陷的产生以及与其它模具的干涉；能够方便地将芯模***到管件内，缩短了安装芯模的时间，从而提高了成形质量。

Description

一种数控弯管机柔性抽芯装置

技术领域

本发明涉及一种数控弯管装置，具体是一种用于弯曲大于200mm管径的数控弯管机的柔性抽芯装置。

背景技术

管材数控弯曲模具一般由弯曲模、压力模、防皱模、夹持模及带有芯棒和多个芯头的芯模组成。将弯曲模具安装在弯管机上，弯曲模随机床主轴一起旋转，管件的一端被夹持模夹紧在弯曲模上随弯曲模一起转动完成弯曲变形，为提高管件的弯曲成形质量，将芯模***管件内，芯模的安装固定是通过弯管机上的刚性拉杆连接芯模的芯棒实现的，调试时，芯棒连接在刚性拉杆上，需要反复调试芯棒在管件中的位置，如果芯棒伸出量过大，会使管件拉断，甚至与其它模具发生干涉，弯曲时柔性芯头随着管件的弯曲一起转动，起到支撑管件的作用，弯曲结束后拉杆后退完成抽芯动作，最后松开各个模具，取出弯曲后的管件。然而对于大型数控弯管机，刚性拉杆较长，有的长达十几米，直径几十厘米，质量达几百斤，调试芯模很困难，需要很多工人同时抬起较重的刚性拉杆将芯模和刚性拉杆***管件中，并且由于刚性拉杆的质量较重，在拉杆的重力作用下，芯模的位置受到拉杆的影响偏离了管件的中心，通常为了减小管件的成形缺陷程度，需要加工较小芯模间隙的芯模，然而实际生产中很难将较小芯模间隙的芯模***到管件内，这延长了安装芯模的时间，降低生产效率。同时刚性芯棒与首芯头相连，首芯头只能位于弯曲切点附近，限制了首芯头在管件中的位置。如果首芯头位置控制不合理，芯棒伸出量过大，管材弯曲时会产生“鹅头”的缺陷，如沈化文的硕士论文《3A21铝合金薄壁矩形管绕弯成形截面变形及回弹特性研究》，如果芯棒伸出量超过了最大伸出量，芯棒就会干涉其它模具的运动，损坏模具。专利CN101428310A、CN102581091A和CN104707884A采用了刚性芯棒和柔性芯头，这种结构的芯模在管件数控弯曲过程中能够支撑管件的内壁，减小截面变形和起皱等成形缺陷，但是首芯头只能位于弯曲切点附近，不能任意调节首芯头在管件中的位置，这降低了大截面尺寸管件数控绕弯的成形质量。基于以上刚性抽芯装置的缺点，本发明设计了一套适合于大型数控弯管机的柔性抽芯装置，将笨重的刚性拉杆改为质量较轻强度较高的柔性钢丝绳，柔性钢丝绳取代刚性芯棒直接连接在首芯头上，这样安装芯模方便，并且可调节首芯头在管件内的位置，可以将首芯头置于-10°，此时首芯头起到芯棒的作用；首芯头置于0°，此时首芯头位于弯曲切点位置处；首芯头置于x°，此时首芯头偏离弯曲切点x°位置处(0<x<90)，避免了首芯头只能位于弯曲切点位置的限制，从而可以进一步提高管件绕弯成形质量。

发明内容

为了克服现有技术中存在的弯曲大于200mm管径的弯管机的刚性拉杆笨重、安装芯模困难、调试模具困难、芯棒干涉其它模具的运动以及抽芯装置柔性差导致的首芯头只能位于弯曲切点处的问题，本发明提出了一种数控弯管机柔性抽芯装置。

本发明包括滑动套筒、导柱、滑动轴、柱塞式液压缸、钢丝绳固定盒、钢丝绳、芯模和芯模引导绳。其中：所述滑动套筒安放在位于数控弯管机底座上表面的滑槽内。滑动轴的滑动端位于所述滑动套筒的内孔中。四个导柱分别固定在所述滑动套筒内表面的导柱固定槽内，并使各导柱的固定面分别与各导柱固定槽的槽底表面贴合；各导柱的工作面分别嵌入均布在所述滑动轴外圆周表面的导柱槽内，并使各导柱的工作面与所述导柱槽内表面之间摩擦配合。柱塞式液压缸安装在所述滑动轴连接杆的顶端。钢丝绳固定盒的壳体通过螺纹与所述柱塞式液压缸的柱塞连接。钢丝绳的一端缠绕在位于的所述钢丝绳固定盒内的线轴上，另一端固定在芯模第一级芯头的圆柱销上。芯模引导绳的一端固定在该芯模最末一级芯头的圆柱销上。

所述芯模由多级芯模头组成。所述芯模头由芯头和圆柱销组成。块状芯头的一个表面加工有一对耳片，在该一对耳片上有同轴的销孔；该芯头的另一个表面加工有三个耳片，形成了双U形槽。在所述三个耳片上有同轴的销孔。所述三个耳片相邻表面之间的间距略大于所述一对耳片的厚度。组合时，依次将最末一级芯头的一对耳片分别插装入前一级芯头三个耳片之间的双U形槽内，并***圆柱销，将所述最末一级芯头与前一级芯头之间铰接。重复上述连接过程，依次将各级芯模头铰接，得到芯模。

所述滑动套筒为外方内圆的块状。在该滑动套筒的下表面有一对横截面为燕尾状的滑道，该滑道与位于数控弯管机底座上表面的滑槽配合。所述滑动套筒内圆周表面均布有四个导柱固定槽，并使各导柱固定槽分别位于该滑动套筒四个外表面宽度方向的对称面上。

所述滑动轴的大直径段为滑动端，小直径段为连接端。所述滑动端的外径略小于所述滑动套筒的内径。在该滑动端的外圆周表面均布有四个导柱槽；该导柱槽贯通该滑动端上下表面，其横截面为燕尾状。所述导柱槽的内表面与所述导柱的工作面配合。

所述导柱有4个。该导柱的横截面按功能分为两部分：一部分为与所述滑动套筒上的导柱固定槽配合的矩形，另一部分为与所述滑动轴上的导柱槽配合的燕尾形。该矩形部分将各所述导柱固定在滑动套筒的导柱固定槽内，该燕尾形部分为各所述导柱的工作面，并且该工作面与导柱槽的内表面摩擦配合。

所述钢丝绳固定盒为一面开口的盒体。在该钢丝绳固定盒的一个壁板上开有用于连接柱塞式液压缸的柱塞的螺纹孔。在与所述开有螺纹孔壁板相邻的两侧壁上开有同轴的线轴安装通孔；线轴的两端通过轴套安装在所述线轴安装通孔内。

本发明中的滑动套筒能够沿弯管机的工作台面上的滑槽水平移动，从而控制芯模装置的水平位置；位于该滑动套筒中心的滑动轴能够上下滑动，从而实现该滑动轴高度的调节。芯模的首芯头、中间芯头和尾芯头是通过圆柱销连在一起的，芯头之间围绕圆柱销的中心能够自由转动，尾芯头连接有钢丝绳，在将芯模装入管件时，先将尾端钢丝绳***管件中，通过钢丝绳将芯模拉入管件中并调节芯模在管中的位置。

装配时，将滑动套筒安装在滑槽上，滑动套筒可以沿着滑槽左右移动，从而调节抽芯装置的水平位置；导柱和滑动轴安装在滑动套筒内，通过螺钉固定导柱和滑动套筒，滑动轴则通过滑动轴和导柱表面的摩擦力固定，通过调节导柱和滑动轴的相对位置，从而确定滑动轴的高度；柱塞式液压缸安装在滑动轴上，柱塞式液压缸另一端连接钢丝绳固定盒，柱塞式液压缸可以提供抽芯的拉力，钢丝绳固定盒可以调节钢丝绳的长度，钢丝绳连接在芯模上，从而控制芯模在管件中的位置，芯模在管件弯曲中起到支撑内外腹板的作用，防止弯管件的起皱和截面变形等缺陷，芯模的另一端连接芯模引导绳，是将芯模拉入管件中，因为该套芯模是柔性的，不能像刚性芯模那样直接***到管件中。

通过采用该套柔性抽芯装置，将柔性的足够强度的钢丝绳代替笨重的拉杆，将传统的具有芯头和芯棒结构的芯模去掉芯棒只保留芯头，将钢丝绳直接连接在首芯头上，这样避免了反复调试芯棒在管件中的位置，避免了芯棒伸出量过大导致的管材弯曲缺陷的产生以及与其它模具的干涉；对于大型数控弯管机，由于质量较轻的钢丝绳取代了笨重的刚性拉杆，调试芯模简单，可以方便地将较小芯模间隙的芯模***到管件内，这缩短了安装芯模的时间，提高了生产效率，并且能够加工较小芯模间隙的芯模，从而提高了成形质量。由于没有了刚性芯棒，首芯头能够位于在管件中的任意位置，通过调节首芯头的位置来控制管件数控绕弯的成形质量。

附图说明

图1是柔性芯模装置的装配图

图2是柔性芯模装置的剖视图

图3是柔性芯模装置的***图

图4是芯模位于弯曲切点时弯曲90°的工作状态图

图5是芯模可以位于非弯曲切点的示意图。

图6是滑槽示意图，

图7是滑动套筒示意图，

图8是滑动套筒剖视图

图9是导柱示意图，

图10是滑动轴示意图

图11是柱塞式液压缸示意图

图12是钢丝绳固定盒示意图

图13是无芯棒的芯模示意图。

图中：

1.滑槽；2.滑动套筒；3.导柱；4.滑动轴；5.柱塞式液压缸；6.钢丝绳固定盒；7.钢丝绳；8.芯模；9.芯模引导绳；10.螺钉；11.管件；12.燕尾槽；13.燕尾凸起；14.阶梯光孔；15.导柱固定槽；16.螺纹孔；17.螺纹柱；18.柱塞式液压缸体；19.螺纹柱塞；20.手摇柄；21.箱体；22.芯头；23.圆柱销。

具体实施方式

本实施例是一种柔性弯管芯模的抽芯装置，包括滑槽1、滑动套筒2、导柱3、滑动轴4、柱塞式液压缸5、钢丝绳固定盒6、钢丝绳7、芯模8和芯模引导绳9。其中：所述滑动套筒2通过位于该滑动套筒下表面的一对滑道安放在位于数控弯管机底座上表面的滑槽1内。滑动轴4的滑动端位于所述滑动轴的内孔中。四个导柱3分别装入在所述滑动套筒内表面的导柱固定槽内，并通过螺钉10固定；各所述导柱的固定面分别与各导柱固定槽的槽底表面贴合，各导柱的工作面分别嵌入均布在所述滑动轴外圆周表面的导柱槽内，并使各导柱的工作面与所述导柱槽内表面之间摩擦配合。柱塞式液压缸5安装在所述滑动轴4连接杆的顶端。钢丝绳固定盒6的壳体通过螺纹与所述柱塞式液压缸的柱塞连接。钢丝绳7的一端缠绕在位于的所述钢丝绳固定盒内的线轴上，另一端固定在芯模8第一级芯头的圆柱销23上。芯模引导绳9的一端固定在该芯模最末一级芯头的圆柱销上。

所述芯模8由多级芯模头组成。所述芯模头由芯头22和圆柱销23组成。芯头为块状，一个表面加工有一对耳片，在该一对耳片上有同轴的销孔；该芯头的另一个表面加工有三个耳片，形成了双U形槽。在所述三个耳片上有同轴的销孔。所述三个耳片相邻表面之间的间距略大于所述一对耳片的厚度。组合时，依次将最末一级芯头的一对耳片分别插装入前一级芯头三个耳片之间的双U形槽内，并***圆柱销23，将所述最末一级芯头与前一级芯头之间铰接。重复上述连接过程，依次将各级芯模头铰接，得到芯模8。

所述滑动套筒2为外方内圆的块状。在该滑动套筒的下表面有一对横截面为燕尾状的滑道，该滑道与位于数控弯管机底座上表面的滑槽1配合。所述滑动套筒内圆周表面均布有四个导柱固定槽，并使各导柱固定槽分别位于该滑动套筒四个外表面宽度方向的对称面上。在各所述导柱固定槽上加工有螺纹孔14。

所述滑动轴4的外形呈倒置的T形，其大直径段为滑动端，小直径段为连接端。所述滑动端的外径略小于所述滑动套筒2的内径。在该滑动端的外圆周表面均布有四个导柱槽；该导柱槽贯通该滑动端上下表面，其横截面为燕尾状。所述导柱槽的内表面与所述导柱3的工作面配合。

所述导柱3有4个，均为条状。该导柱的横截面按功能分为两部分：一部分为与所述滑动套筒上的导柱固定槽配合的矩形，另一部分为与所述滑动轴4上的导柱槽配合的燕尾形。该矩形部分将各所述导柱固定在滑动套筒的导柱固定槽内，该燕尾形部分为各所述导柱的工作面，并且该工作面与导柱槽的内表面摩擦配合。

所述钢丝绳固定盒6为一面开口的盒体。在该钢丝绳固定盒的一个壁板上开有用于连接柱塞式液压缸的柱塞的螺纹孔。在与所述开有螺纹孔壁板相邻的两侧壁上开有同轴的线轴安装通孔；线轴的两端通过轴套安装在所述线轴安装通孔内。在该线轴一端的端头安装有手摇柄20。钢丝绳7缠绕在该线轴上。

装配时：

将滑动套筒2安装在滑槽1上，滑动套筒2沿着滑槽1左右移动，从而调节芯模装置的水平位置；导柱3和滑动轴4安装在滑动套筒2内，通过螺钉10固定导柱3和滑动套筒2，滑动轴4则通过滑动轴的燕尾槽12表面和导柱3表面的摩擦力固定，可以任意调节滑动轴4在滑动套筒2的相对位置，根据芯模8的高度确定滑动轴4的高度；柱塞式液压缸5安装在滑动轴4上，柱塞式液压缸5另一端连接钢丝绳固定盒6，柱塞式液压缸5可以提供抽芯的拉力，钢丝绳固定盒6可以调节钢丝绳的长度，从而控制芯模8在管件中的水平位置，钢丝绳固定盒上的钢丝绳连接在芯模8上，芯模8在管件弯曲中起到支撑内外腹板的作用，防止弯管件的起皱和截面变形等缺陷的产生，芯模8的另一端连接芯模引导绳9，芯模引导绳9将芯模拉入管件中，然后调节芯模的位置。

对管件进行数控绕弯时：

按照上述的方法，将抽芯装置安装在弯管机上，通过调节滑动套筒2的水平位置，调节芯模8的水平位置，通过调节滑动轴4的垂直高度，调节芯模8的垂直高度，然后调节钢丝绳固定盒6的手柄，确定钢丝绳的长度，调节芯模8在管件11中的位置，能够快速地将芯模8安装在管件中，并使芯模8的第一级芯头位于弯曲切点位置处，然后进行弯曲试验，弯曲结束后如图4所示，然后抽芯，取出弯管件，测量得到的弯管件的成形质量。

按照同样的方法，通过钢丝绳的收放，使芯模8在管件11内移动，以调整该芯模在管件的位置，从而使芯模不拘泥于弯曲切点的限制够在任意位置实施弯曲，如图5所示。重复所述钢丝绳收放--芯模移动—弯曲的过程，获得芯模分别处于该管件内不同的任意位置时的弯管件，并测量各弯管件的成形质量，得到不同首芯头位置弯曲时弯管成形质量。

通过比较芯模8在不同首芯头位置弯曲时得到的弯管件，确定最佳的第一级芯头位置，从而获得成形质量较好的弯管件。

本发明能够方便地将较小芯模间隙的芯模***到管件内，这缩短了安装芯模的时间，提高了生产效率，并且可以加工较小芯模间隙的芯模，从而提高了成形质量。由于没有了刚性芯棒，首芯头可以位于在管件中的任意位置，通过调节首芯头的位置控制管件数控绕弯的成形质量。

Claims (6)

1.一种数控弯管机柔性抽芯装置，其特征在于，包括滑动套筒、导柱、滑动轴、柱塞式液压缸、钢丝绳固定盒、钢丝绳、芯模和芯模引导绳；其中：所述滑动套筒安放在位于数控弯管机底座上表面的滑槽内；滑动轴的滑动端位于所述滑动套筒的内孔中；四个导柱分别固定在所述滑动套筒内表面的导柱固定槽内，并使各导柱的固定面分别与各导柱固定槽的槽底表面贴合；各导柱的工作面分别嵌入均布在所述滑动轴外圆周表面的导柱槽内，并使各导柱的工作面与所述导柱槽内表面之间摩擦配合；柱塞式液压缸安装在所述滑动轴连接杆的顶端；钢丝绳固定盒的壳体通过螺纹与所述柱塞式液压缸的柱塞连接；钢丝绳的一端缠绕在位于所述钢丝绳固定盒内的线轴上，另一端固定在芯模第一级芯头的圆柱销上；芯模引导绳的一端固定在该芯模最末一级芯头的圆柱销上。

2.如权利要求1所述数控弯管机柔性抽芯装置，其特征在于，所述芯模由多级芯模头组成；所述芯模头由芯头和圆柱销组成；芯头的一个表面加工有一对耳片，在该一对耳片上有同轴的销孔；该芯头的另一个表面加工有三个耳片，形成了双U形槽；在所述三个耳片上有同轴的销孔；所述三个耳片相邻表面之间的间距略大于所述一对耳片的厚度；组合时，依次将最末一级芯头的一对耳片分别插装入前一级芯头三个耳片之间的双U形槽内，并***圆柱销，将所述最末一级芯头与前一级芯头之间铰接；重复上述连接过程，依次将各级芯模头铰接，得到芯模。

3.如权利要求1所述数控弯管机柔性抽芯装置，其特征在于，所述滑动套筒为外方内圆的块状；在该滑动套筒的下表面有一对横截面为燕尾状的滑道，该滑道与位于数控弯管机底座上表面的滑槽配合；所述滑动套筒内圆周表面均布有四个导柱固定槽，并使各导柱固定槽分别位于该滑动套筒四个外表面宽度方向的对称面上。

4.如权利要求1所述数控弯管机柔性抽芯装置，其特征在于，所述滑动轴的大直径段为滑动端，小直径段为连接端；所述滑动端的外径略小于所述滑动套筒的内径；在该滑动端的外圆周表面均布有四个导柱槽；该导柱槽贯通该滑动端上下表面，其横截面为燕尾状；所述导柱槽的内表面与所述导柱的工作面配合。

5.如权利要求1所述数控弯管机柔性抽芯装置，其特征在于，所述导柱有4个；该导柱的横截面按功能分为两部分：一部分为与所述滑动套筒上的导柱固定槽配合的矩形，另一部分为与所述滑动轴上的导柱槽配合的燕尾形；该矩形部分将各所述导柱固定在滑动套筒的导柱固定槽内，该燕尾形部分为各所述导柱的工作面，并且该工作面与导柱槽的内表面摩擦配合。

6.如权利要求1所述数控弯管机柔性抽芯装置，其特征在于，所述钢丝绳固定盒为一面开口的盒体；在该钢丝绳固定盒的一个壁板上开有用于连接柱塞式液压缸的柱塞的螺纹孔；在与所述开有螺纹孔壁板相邻的两侧壁上开有同轴的线轴安装通孔；线轴的两端通过轴套安装在所述线轴安装通孔内。

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